最新刊期
      2016 年 第 39 卷 10 期

        核电子学与仪器

      • 余强,曾国强,葛良全,魏世龙,刘玺尧,罗群
        2016, 39(10): 100402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100402
        摘要：根据微型X射线管的特点，设计了基于推挽电路和闭环反馈电路的灯丝驱动电源。采用了UCC3808脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）控制芯片产生两路相位相反的PWM信号，并经由UCC37324金属氧化物半导体（Metal-Oxide-Semiconductor，MOS）管大电流驱动器提高驱动效率，实现推挽结构的后端驱动电路。闭环反馈电路的设计采用精密电阻将管电流的信号转换为等比例的电压信号引入到反馈环节，通过系统自身的闭环控制实现管电流的恒定，并保持高效率和低功耗。实验首先通过外接1.5Ω的功率电阻测量系统功率，测得输入功率为11W，效率超过80%，符合灯丝电源的功耗指标要求；然后连接实际的X光管灯丝，经测试可正常工作，管流稳定度为0.227%。  
        关键词：微型X射线管;灯丝电源;推挽电路;管流闭环反馈电路   
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        发布时间：2021-05-24
      • 胡浪,张开琪,曾国强,赖茂林,杨剑,魏世龙
        2016, 39(10): 100401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100401
        摘要：雪崩光电二极管（Avalanche photodiode，APD）体积小、探测效率高、内置增益、对磁场不敏感，但其内置增益、输出脉冲信号的信噪比受偏置电压与温度影响明显。将APD作为CsI（Tl）闪烁晶体的光电读出器件，并配以低噪声的电荷灵敏前置放大器，组成闪烁探测器的探头。在不同的偏置电压与温度下，测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。实测表明，偏置电压、温度将影响探测系统的能量分辨率，在室温且APD两端的偏置电压为370 V时，对能量为662 keV的γ射线能量分辨率为4.98%；在-20-40℃内，能量分辨率随温度的降低而提高。  
        关键词：雪崩光电二极管;CsI(Tl)闪烁晶体;偏置电压;温度;能量分辨率   
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        发布时间：2021-05-24

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 杨迪,孙梦利,袁伟,杜鑫,彭海波,王铁山,郭红霞
        2016, 39(10): 100201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100201
        摘要：利用250 keV质子和4.5 MeV氪离子（Kr17+）辐照未掺杂GaAs，注量分别为1&#215;1012-3&#215;1014 cm-2和1&#215;1011-3&#215;1014 cm-2，使用光致发光谱和拉曼散射谱分析表征。发光谱的结果表明，随着剂量增大，质子辐照后的CAs峰及其声子伴线逐渐减弱，913 nm处的复合缺陷峰则先增大后减小，此峰与材料制备时的Cu掺杂无关。Kr离子辐照后本征发光峰则完全消失。拉曼散射谱的结果表明，相比于质子辐照，Kr离子辐照后LO声子峰峰位向低频方向移动，出现非对称性展宽，晶体结构发生明显改变。质子和Kr离子辐照效应的差异是由于移位损伤相差至少三个量级造成的。最后采用多级损伤累积（Multi-step damage accumulation，MSDA）模型得到了材料内缺陷的演化过程，并很好地解释了随损伤剂量增大GaAs光学性能及晶体结构的变化趋势。  
        关键词：GaAs;辐照效应;光致发光谱;拉曼散射谱   
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      • 曹梦雄,马亚茹,樊聪俐,王兴宇,刘昊,王海欧,周卫平,马春林,谭伟石
        2016, 39(10): 100202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100202
        摘要：对（100）取向的MgO单晶进行了不同剂量的60Coγ射线辐照，辐照剂量从30 kGy到1750 kGy。利用同步辐射漫散射技术以及紫外-可见吸收光谱研究了辐照样品的点缺陷情况，并将实验测量的漫散射结果与理论计算结果进行比对，以获得点缺陷组态的信息。利用超导量子干涉仪（Superconducting Quantum Interference Device，SQUID）测量了样品在不同温度下的磁性质。漫散射和吸收光谱的实验结果表明，经γ射线辐照的MgO单晶产生了阴离子弗伦克尔缺陷，并在室温下没有表现出铁磁性，只是在低温下观察到了顺磁信号，且辐照前后样品在零场冷却和加场冷却下的M-T曲线没有变化，说明阴离子空位没有导致MgO的d0铁磁性。  
        关键词：射线辐照;MgO单晶;点缺陷;漫散射;d0铁磁性   
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        发布时间：2021-05-24

        核物理、交叉学科研究

      • 张澍,郝丽娟,宋婧,吴斌,孙光耀
        2016, 39(10): 100502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100502
        摘要：传统的蒙特卡罗粒子输运计算程序在粒子每一步模拟结束后，通过遍历所有计数器来判断当前粒子所在栅元是否需要进行计数，该过程耗时随计数器数量的增加近似线性增长，当计数器数量较大时，计数耗时远高于输运耗时。本文发展了一种基于计数辅助树的大规模计数加速方法，建立了与几何栅元一一对应的树形结构，并在节点中存储了相应栅元的计数信息，通过当前粒子所在栅元的几何信息从树中快速读出对应的计数器。为了验证该方法的有效性，基于Hoogenboom全堆基准例题测量了不同计数器数量下的计算耗时。测试结果显示本文方法能有效地提高大规模计数问题的计算效率。  
        关键词：蒙特卡罗;粒子输运;计数辅助树;大规模计数   
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      • 赛雪,陈颖,韦孟伏
        2016, 39(10): 100501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100501
        摘要：探究γ辐射场分布及其变化规律对于核设施的状态监控以及核辐射的防护研究具有重要意义。获取γ辐射场的空间分布需要解决利用少量、离散且分布不规则的实验数据重构整个辐射场的难题。本文首次将Multiquadric径向基函数散乱数据插值方法应用于γ辐射场的重构，并实现了γ辐射场模拟数据重构及可视化。对于具有轴对称性的γ辐射场，在采样数据点个数相同的条件下，与数据处理软件MATLAB中自带的Spline方法得到的插值结果相比，Multiquadric方法插值结果的平均相对误差仅为前者的9.47%；对于转动π/2对称的γ辐射场，提出了一种采样数据优化方案，重构结果的平均相对误差相较于未优化采样数据的结果降低了约64.51%。  
        关键词：辐射场;数据重构;可视化;散乱数据插值   
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        发布时间：2021-05-24

        核能科学与工程

      • 何培峰,许斌,罗英,余豪,马梓淇,孙善文,周进雄
        2016, 39(10): 100601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100601
        摘要：反应堆集成式堆顶结构的功能之一是通过冷却气体的对流传热为控制棒驱动机构提供冷却。针对ACP100反应堆集成式堆顶结构建立完整的模型并划分流场网格，基于ANSYS/CFX软件分别对可压缩气体和不可压缩气体进行计算，并严格对比分析了其结果，重点研究气体可压缩性对对流传热计算结果的影响。计算结果表明，气体可压缩性对速度、温度分布和压降有较大影响，忽略气体可压缩性所预测的控制棒驱动机构表面最高温度偏低，控制棒驱动机构间隙气体最大流速和压降也偏低。  
        关键词：可压缩气体;集成式堆顶结构;计算流体动力学;对流传热   
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      • 温爽,李铁萍,李聪新,高新力
        2016, 39(10): 100603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100603
        摘要：熔融物堆内滞留（In-Vessel Retention，IVR）已经成为第三代反应堆一项关键的严重事故缓解策略，而压力容器外部冷却（External Reactor Vessel Cooling，ERVC）技术则是保证IVR得以成功实施的关键。当发生堆芯熔化时，高温熔融物对压力容器（Reactor Pressure Vessel，RPV）下封头的热冲击会导致RPV壁面和由其构成的外部冷却通道的形状发生变化，使局部传热恶化，进而造成IVR的失效。因此，有必要对IVR条件下RPV壁面的变形进行研究。本文利用有限元软件ANSYS对RPV进行了几何建模、温度场分析和力学场分析。结果表明，在RPV外部实现冷却、内部实现泄压的前提下，壁面变形为13.85-18.75 mm。在1 MPa内压的作用下，高温蠕变会使壁面变形随时间增大，但其增量有限。热膨胀是造成壁面变形的主要因素。  
        关键词：熔融物堆内滞留;压力容器外部冷却;临界热流密度;外部冷却通道   
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      • 许永建,栗翔,胡纯栋,于玲,陶玲,谢亚红,蒋才超,顾玉明,李军
        2016, 39(10): 100602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100602
        摘要：中性束注入是托卡马克主要的辅助加热手段。目前先进实验超导托卡马克中性束注入（Experimental Advanced Superconducting Tokamak-Neutral Beam Injection，EAST-NBI）装置采用的是正离子源，运行过程中离子源的部分部件有很大的热沉积，其中反向电子吸收板最为严重。经实验研究，当束功率为3.5 MW时，沉积在反向电子吸收板上的平均功率密度高达4.4 MW&#183;m-2，有着较大的换热负担。为探究反向电子吸收板的极限运行时间，采用数值模拟的方法，对反向电子吸收板在不同束功率、冷却水水压等多种工况进行了计算。结果表明，电子吸收板随着束功率的增大，换热负担加重、换热效果变差，通过增压泵提高冷却水入口压力一定程度上可以提高换热能力，使其极限运行时间延长。对该课题的研究可以指导EAST-NBI的运行，以保证离子源安全、稳定工作，此外还为反向电子吸收板的进一步结构优化奠定理论基础，对发展长脉冲、高功率的离子源具有重要意义。  
        关键词：中性束注入;电子吸收板;换热;极限运行时长;数值模拟   
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        发布时间：2021-05-24
      • 靖剑平,刘雅宁,贾斌,高新力,孙微,左嘉旭,张春明
        2016, 39(10): 100604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100604
        摘要：钍基熔盐堆核能系统项目是中科院先导科技专项之一，其战略性目标是研发第四代熔盐冷却裂变反应堆核能系统。基于10 MWt固态燃料熔盐堆的系统设计，开发了适用于球床式反应堆系统的安全分析软件，并以高温气冷堆为对象对程序计算结果的准确性进行了验证。基于该软件程序，对固态燃料球床堆（Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel，TMSR-SF）控制棒失控抽出事故进行了分析计算，研究了不同停堆限值及各停堆信号对事故的影响。计算结果表明，超功率停堆限值越高，出口温度限值越大，信号延迟时间越长，反应堆停堆越晚，堆芯功率和燃料最高温度越高。在TMSR-SF控制棒失控抽出事故下，燃料最高温度不超过860℃，远低于1 600℃的熔化温度限值。  
        关键词：固态燃料熔盐堆;安全分析;控制棒失控抽出事故;程序开发   
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        发布时间：2021-05-24
      • 张洁,李明海,何龙,杨洋,戴叶,蔡翔舟
        2016, 39(10): 100605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100605
        摘要：钍基熔盐堆（Thorium-based Molten Salt Reactor，TMSR）作为一种新的堆型，具有独特的安全与运行特性。研究其热工水力特性，对其进行瞬态分析，将有助于深刻理解该反应堆。本文介绍了1 GW固态熔盐堆的堆芯设计方案，并描述了用于瞬态分析的详细程序结构。其中，利用RELAP5对其热工水力模型进行模拟；利用Simulink对其控制系统模型进行模拟。通过预期运行瞬态，例如功率降低、堆芯反应性引入、二回路温度变化等工况显示了其运行特性，并验证了控制系统可以使反应堆达到安全稳定状态，而不触发保护系统动作。  
        关键词：熔盐堆;运行瞬态;RELAP5;Simulink;控制棒   
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        核化学、放射化学、放射性药物和核医学

      • 尚迪,马思政,于成龙,杜瑶芳,陆地
        2016, 39(10): 100301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100301
        摘要：为对生物样品中90Sr进行快速有效地检测和缩短检测周期，本研究采用新型Sr&#183;Spec固相萃取树脂对生物样品中90Sr进行分离纯化，结合硝酸消解预处理、碳酸盐沉淀、低本底α/β测量等，通过大量实验验证，建立了一种生物样品中90Sr的快速检测分析方法。该方法直接对90Sr进行富集分离和测量，省去90Sr与90Y平衡时间，检测周期大幅缩短，对Sr化学回收率约为80%。  
        关键词：生物样;90Sr;Sr&#183;Spec树脂;快速;检测   
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        发布时间：2021-05-24

        同步辐射技术及应用

      • 石泓,常广才,郑黎荣
        2016, 39(10): 100102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100102
        摘要：X射线吸收精细结构谱学（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）的发展，提出了对低浓度（痕量）元素研究的需求，高灵敏度的固体探测器纷纷被应用到XAFS技术中来。硅漂移探测器（Silicon Drift Detector，SDD）是一种高计数率、高能量分辨率、采用半导体制冷的小型荧光探测器，其商业产品渐趋成熟。北京同步辐射装置1W2B实验站装备了这种小型SDD，并开发了相应采谱软件供用户使用。经过对含Cu 100 mg&#183;L-1浓度的CuSO4溶液的测试，结果证明这套新的采谱系统可以满足1W2B实验站XAFS实验荧光模式的需求。  
        关键词：同步辐射;SDD;XAFS;LabVIEW   
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      • 王成龙,刘光华,韩海姣,吴忠华,默广
        2016, 39(10): 100103. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100103
        摘要：根据小角X射线散射（Small angle X-ray scattering，SAXS）技术特点和北京同步辐射装置1W2A小角站光源参数，设计了一款用于液体样品原位变温测试的样品槽。该样品槽采用双面变温方式使样品温度整体均匀，涵盖5-95℃较宽温度范围；待测溶液厚度不仅可根据溶液组分进行调节，且在变温过程中保持恒定，利于提高数据质量。通过设计，实现了待测溶液和背底溶液同时变温和交替测量，节省了宝贵的同步辐射机时。ANSYS热分析表明，设备结构设计合理，样品处温度精度通过校正能得到进一步提高。通过检测聚酰胺-胺（Polyamidoamine，PAMAM）树形大分子结构随温度的变化，表明该样品槽满足液体原位变温SAXS测试要求。  
        关键词：小角X射线散射;样品槽;温度校正   
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        发布时间：2021-05-24
      • 武浩,杨永,李沛豪,刘泽邦,罗阳,范明慧
        2016, 39(10): 100101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.100101
        摘要：多相催化在能源工业中占据重要地位，同时对催化机理的深度认识提出了更高的要求。多数情况下，能够在反应条件下快速得到催化剂的评价和反应动力学相关信息对相关研究是极为理想的。本文介绍了最新研制的一种面向催化剂真实反应条件下具有高度操作灵活性的在线表征微反应装置，能提供液氮温区到500℃的准确控温，实现在真实催化反应条件（常压或高压）质谱在线表征。利用新装置在低温下灵活升温控制的功能，对CO预先还原的Au/TiO2催化剂在-150℃初始条件下完成了程序升温脱附试验。以此为例，新装置在低温区的动态温控功能结合高压条件可以对相关反应提供重要测试表征，是催化常压和高压表征的有力工具。  
        关键词：多相催化;服役状态;低温温控;高压反应   
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