最新刊期
      2016 年 第 39 卷 7 期

        核电子学与仪器

      • 李贺,张松,卢飞,钟晨,马余刚
        2016, 39(7): 070401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070401
        摘要：时间投影室（Time Projection Chamber, TPC）是在多丝正比室（Multi Wire Proportional Chamber, MWPC）和多丝漂移室（Multi Wire Drift Chamber, MWDC）的基础上发展起来的一种高空间分辨粒子径迹探测器。因其具有很高的位置分辨能力，从而可以获得很好的动量分辨率。在开展兰州重离子储存环外靶实验终端CEE （Cooler-Storage-Ring External-target Experiment）-TPC的建造之前，估算CEE-TPC的动量分辨能力是一项很有必要的工作。基于Geant4和Kalman Filter等模拟程序，对时间投影室探测器测量带电粒子的整个过程进行了蒙特卡罗模拟，给出了CEE-TPC探测不同种类的带电粒子的动量分辨率，并且对影响探测器动量分辨率的因素进行了分析。通过模拟计算，得到了CEE-TPC对π介子、质子和氘核的典型动量分辨率在5%左右，能够较好地鉴别这三种粒子，为未来CEE-TPC的建造提供了可供参考的技术参数。  
        关键词：时间投影室;动量分辨率;蒙特卡罗模拟   
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        发布时间：2021-05-24
      • 李松,张俊强,张猛,赵明华
        2016, 39(7): 070402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070402
        摘要：用于驱动光中子源装置（TMSR Photo-Neutron Source Phase1, TDSN1）的15MeV直线加速器，由于腔体中瞬态束流负载效应的存在使得束团在经过腔体后头部的能量过高，会导致束流能散变大，降低了束流的传输效率。“数字前馈补偿”方法在原有的数字低电平控制系统的现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）中加入前馈模块，通过直接削弱输入腔体的射频场的头部场强来达到降低束团头部能量的目的。实际数据表明，低电平系统前馈功能工作稳定，束流能散降低，束流的传输效率显著变高，克服了传统束流补偿法不能在大束团、高流强模式下工作的缺陷。  
        关键词：现场可编程逻辑门阵列;先进先出电路;串行转换;前馈控制;低电平;直线加速器   
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        发布时间：2021-05-24

        核物理、交叉学科研究

      • 杨硕,汪颖,杨海军,高彦涛,胡钧,张金金
        2016, 39(7): 070501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070501
        摘要：研究受限于纳米尺度空间的水或者其他分子液体的性质在生物学、材料科学、摩擦学、微流控等领域有重要的意义。但直接通过显微镜观察界面上的纳米尺度液体的润湿动态过程仍然是个挑战。近年来受益于石墨烯等二维晶体材料的发现与发展，由石墨烯作为覆盖材料形成的受限体系为这一问题提供了很好的解决方式。通过原子力显微镜原位成像发现，由石墨烯与云母组成的受限体系中包含水层，一层水层的高度约为0.37 nm，而通过改变周围空气的湿度可以调控受限体系中水层的湿润-去湿润可逆性变化。同时实验中观察到了水层随湿度变化时呈现出的不同的生长方式。平整的石墨烯覆盖层提供了一种新的尺寸可调整的纳米通道，可对纳米尺度的受限水层实现高分辨成像，为纳米流体器件的发展提供了可能性。  
        关键词：石墨烯;纳米受限水层;原子力显微镜   
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        发布时间：2021-05-24
      • 寅新艺,何明,董克君,姜山,张春华,张劲松,郑云
        2016, 39(7): 070502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070502
        摘要：介绍了用于HI-13串列加速器质谱（Accelerator Mass Spectra, AMS）测量的151Sm实验室参考标准的研制。151Sm是长寿命放射性核素，自然界不存在。通过富集稳定同位素150Sm（n, γ）反应合成151Sm，并以热电离同位素质谱仪（Thermal Ionization Mass Spectrometry, TIMS）测得样品中同位素比151Sm/150Sm为3.75×10-3，相对不确定度为0.06%。然后加入稳定的同位素154Sm稀释，制得151Sm/154Sm比值分别为（9.25±0.08）×10-7、（8.87±0.08）×10-8、（8.08±0.08）×10-9的系列参考标准。  
        关键词：加速器质谱;151Sm;参考标准;热电离质谱   
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        发布时间：2021-05-24
      • 徐超,马忠剑,石皓屿,李冠稼,郭思明
        2016, 39(7): 070503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070503
        摘要：中国科学院高能物理研究所提出了ERL-FEL （Energy recovery linac-Free electron laser）“一机两用”的概念，通过同一直线加速器将能量回收加速器（Energy recovery linac, ERL）和自由电子激光（Free electron laser, FEL）结合到一起。本文讨论ERL-FEL两用实验装置主体屏蔽设计中，利用离散抽样的方法实现多个损失源项的整合，在同一FLUKA用户程序中实现多源抽样，并将蒙特卡罗计算结果与各源项独立处理的累积结果进行对比。计算表明，两者的结果吻合较好。基于束流损失源项整体建模的方法适用于其他小型直线加速器的整体屏蔽计算，可方便在其他装置上扩展应用。  
        关键词：FLUKA;用户程序;离散抽样;可扩展性;ERL-FEL   
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        发布时间：2021-05-24

        核能科学与工程

      • 洪哲,赵善桂,张敏,张亮,刘卓
        2016, 39(7): 070601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070601
        摘要：以HI-STORM 100乏燃料干式贮存设施内部装载AFA-3G燃料组件为研究对象，用MCNP （Monte Carlo N Particle Transport Code） 4C程序，通过改变贮存设施内外的水密度，采用新燃料假设对不同工况下的临界安全进行研究。结果表明，在正常工况下，keff远低于0.93，是临界安全的。在事故工况下，当水密度大于0.8 g·cm-3时，存在临界安全问题。然后选取适当的核素，通过使用ORIGEN-ARP程序，得到不同燃耗下核素的组成，在同一模型下考虑燃耗信任制，对干式贮存设施的临界安全进行研究。在此基础上，给出了乏燃料干式贮存设施临界安全工作的相关建议。  
        关键词：干式贮存;燃耗信任制;临界安全;乏燃料   
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        发布时间：2021-05-24
      • 许银龙,陈珊琦,王家群,汪进,王芳
        2016, 39(7): 070602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070602
        摘要：事件树分析是核电厂概率安全分析中最常用的方法之一，在运用该方法进行定性定量分析时首先需要将模型中的序列/后果链接形成相应的序列/后果故障树，该过程中一般通过边界条件和成功分支处理准则等设置来保证最终故障树达到指定要求。为解决由于复杂边界条件设置导致的最终故障树结构冗余问题，本文提出了一种基于结构重用的事件树复杂边界条件处理方法。经大量实例验证，该方法完全正确，可显著提高概率安全分析软件事件树分析速度，并为核电厂的实时风险分析提供了技术基础。  
        关键词：概率安全分析;事件树;边界条件;RiskA   
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        发布时间：2021-05-24
      • 孙国民,程懋松,戴志敏
        2016, 39(7): 070603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070603
        摘要：由于燃料随熔盐流动的特性以及可以进行在线添料与处理的特点，液态燃料熔盐堆的燃耗分析与燃料管理和传统固态燃料反应堆有很大不同，需要针对液态燃料熔盐堆的特点重新开发燃耗分析与管理程序。本文针对液态燃料熔盐堆的熔盐流动特性以及在线添料与处理功能，基于MCNP5和ORIGEN2.1燃耗耦合程序，开发了适用于液态燃料熔盐堆的燃料管理程序，并应用于一种小型模块化熔盐快堆的燃料管理和分析，对比分析了5种不同运行方案以及分批在线添料情况下，运行30年期间keff的变化情况及重要核素的演化情况。计算结果表明，采用不断调整添料率的连续在线添料运行方案和固定批量添料的运行方案，都可以让小型模块化熔盐快堆维持运行在一个较小的keff波动范围之内。开发的燃料管理程序适用于液态燃料熔盐堆的研究，同时可以为液态燃料熔盐堆的设计及燃耗管理和分析提供有价值的参考。  
        关键词：小型模块化堆;熔盐快堆;燃耗分析;燃料管理   
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        发布时间：2021-05-24

        同步辐射技术及应用

      • 崔莹,汪启胜,黄胜,张坤浩,李冰,徐琴,王志军,Michal Pomorski ,徐慧超,潘强岩,何建华
        2016, 39(7): 070101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070101
        摘要：X射线位置灵敏探测器是同步辐射光束线上不可缺少的重要部件，由它所提供的光束位置和强度的实时数据是监测光束线运行状态的重要依据。为适应对高亮度同步辐射光束的测量需要，我们成功地研制了一套穿透型金刚石位置灵敏探测器，并在上海光源生物大分子结构晶体学束线（BL17U1）上对其性能进行了测定。测量数据表明，在整块探测器（2.5 mm×2.5 mm）上均具有极好的线性响应，探测器的信/噪比（S/N）>5×103，位置分辨能力为σ=（136±11） nm，光强强度的测量精度和线性度均&lt;0.1%，能满足第三代同步辐射和第四代光源（自由电子激光）束线上对光强、光斑位置及其运动轨迹的监测需求，是束线诊断的重要设备。  
        关键词：穿透型金刚石X射线位置灵敏探测器;亚微米位置分辨   
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        发布时间：2021-05-24
      • 孙皓,龚培荣
        2016, 39(7): 070104. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070104
        摘要：随着上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF）新建光束线站数量的增加，其运行状态的参数记录每年都在成倍地增长，光束线站建设之初实施的运行数据处理方法已不能满足用户不断增长的需求。为此，采用MATLAB连接光束线的Archive数据库，发展了一种新的光束线运行数据的处理方法，本文通过对两条光束线单色器温度信号的数据分析，说明了MATLAB神经网络可根据数据的变化情况给出相应信号的预警提示，利用MATLAB强大的数据功能，还可有效地提高光束线站设备运行数据的分析处理能力。  
        关键词：MATLAB;光束线站;Archive数据库;数据分析   
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        发布时间：2021-05-24
      • 张淼,周巧根
        2016, 39(7): 070103. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070103
        摘要：阐述了减少“APPLE （Advanced Planar Polarized Light Emitter）-Ⅱ”型可变椭圆极化波荡器动力学积分场效应的“L-Shimming”垫补方法的原理。优化设计了上海光源“梦之线”光束线站波荡器EPU148磁场垫补方案，磁场实际测量结果和模拟计算结果基本一致，误差小于最大垫补量的10%，垫补后动力学积分场效应对束流的影响减少一个数量级。机器研究结果显示，波荡器EPU148所有工作磁气隙和所有工作相位下引起的工作点漂移小于0.001，对束流注入效率基本没有影响，证明了其动力学积分场效应垫补是成功的。  
        关键词：磁场垫补;动力学积分场;波荡器   
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        发布时间：2021-05-24
      • 唐兴海,刘亚娟,张俊强,李林,顾强
        2016, 39(7): 070102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070102
        摘要：高品质的束流是产生高品质同步辐射光或自由电子激光的关键，电子直线加速器作为同步辐射光源的注入器，其性能表现直接影响到束流品质。为降低噪声（温度变化、机械振动等）的干扰，本文研究和实现了一个通用、鲁棒、高效、可扩展性好的电子直线加速器低电平控制系统。目前已经实现了自动频率控制（Automatic Frequency Control, AFC）功能，更多控制功能将会陆续实现。该系统基于MicroTCA，选用实验物理与工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System, EPICS）架构，采用C/C++开发，利用PID （Proportion-Integral-Differential）算法和最小二乘法，能够采用两种不同的方法进行自动频率控制。在巴西Sirius光源直线加速器实验装置上对该控制系统进行调试和测试，结果表明，两种AFC方法都是有效的，且存在明显差异，未来将进一步优化和完善。  
        关键词：电子直线加速器;MicroTCA;实验物理与工业控制系统;自动频率控制;最小二乘法;PID算法   
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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

      • 李麒成,李德明,何子锋
        2016, 39(7): 070204. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070204
        摘要：电子负载效应在高压加速管中是需要避免的，因为电子负载效应往往会造成加速管中出现大量的电子流，使得高压难以继续升高，而电子负载效应与加速管中的杂散粒子倍增有关。本文介绍了如何利用透镜电场抑制电子负载效应。通过不等梯度电位形成透镜电场，透镜电场对中心轴上加速的粒子不造成影响，而对远离主轴的杂散粒子起到消散的作用，可以有效地阻止这些杂散粒子长距离飞越，减弱杂散粒子的倍增能力。可见透镜电场能够对电子负载效应起到抑制的作用。  
        关键词：加速管;电子负载效应;不等梯度;抑制;透镜电场   
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        发布时间：2021-05-24
      • 夏源,曾国强,谷懿赖,茂林,张开琪,王涛
        2016, 39(7): 070202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070202
        摘要：滤膜是放射性气溶胶测量系统中重要组成部分，由于滤膜本身的特性造成天然放射性气溶胶α能谱拖尾会干扰人工放射性气溶胶测量结果，甚至会造成测量结果错误。通过实验分别测试相同滤膜（混合纤维）不同孔径和相同孔径不同滤膜对α能谱测量拖尾的影响。实验表明，用小流量（5 L·min-1）系统采集天然放射性气溶胶时，选用和天然放射性气溶胶最大粒径（0.5 μm）相当大小孔径的混合纤维滤膜（0.45 μm）时，α能谱拖尾最小，加大抽气流量（20 L·min-1），α能谱拖尾最小的混合纤维滤膜孔径略有减小（0.3 μm）；相同孔径下（0.45μm），混合纤维滤膜相比聚四氟乙烯滤膜和聚醚砜滤膜，对α能谱测量拖尾影响最小。本文为减小天然放射性气溶胶测量时α能谱拖尾选取合适滤膜提供了重要依据。  
        关键词：放射性气溶胶;采样滤膜;能峰拖尾;α能谱   
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      • 孙朝明,汤光平,王增勇,李强
        2016, 39(7): 070203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070203
        摘要：为有效实现数字射线扫描成像检测系统性能的定量分析评价，据此进行检测工艺参数的优化，对数字射线扫描成像检测系统调制传递函数（Modulation transfer function, MTF）进行了测试分析。采用刀口工具、双线型像质计、分辨率测试卡，对系统在不同焦点大小、放大倍数、运动方向的检测情况，分别进行了MTF的测试并进行了比较。结果表明，双线型像质计与分辨率测试卡的测试结果基本一致，但双线型像质计更便于对比度的定量计算；双线型像质计的对比度传递函数近似符合二次曲线，经转换得到的调制传递函数值高于刀口法的测试值，刀口法计算数值偏低的原因在于运动不平稳所带来的不利影响。分析表明，数字射线扫描成像系统性能受到多个因素的共同影响，MTF测试结果可较全面地对影响因素进行定量评价，可用于确定最佳的检测参数或找出等价的参数组合。  
        关键词：射线数字成像;线阵列探测器;系统调制传递函数;刀口工具;双线型像质计;分辨率测试卡   
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        发布时间：2021-05-24
      • 吴和喜,杨秀英,葛良全,刘义保,魏强林,杨波
        2016, 39(7): 070201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.070201
        摘要：蒙特卡罗（Monte Carlo, MC）模拟方法被广泛应用于γ能谱分析参数的获取，但因探测高度较高带来的深穿透问题限制了其在航空γ能谱中的应用。研究发现，探测器距离地层边界大于可探测半径时，MC模拟得到地层上空相同高度所有航空γ能谱仪响应规律均相同。根据这一规律，本文提出一种球壳型地层、航空γ探测器的MC模拟模型，通过对4个航空γ能谱仪刻度模型的模拟发现，MC模拟谱与多次实测平均谱吻合较好。同时利用该模型模拟了芬兰Vesivehmaa地区4种典型核素于100 m高空的刻度系数，结果显示模拟值与取样实测值及Allyson自编软件模拟值在±20%内符合，证明该模型能很好地应用于航空γ能谱仪地层信息反演计算参数的快速获取。  
        关键词：航空γ能谱;蒙特卡罗模拟;球壳模型   
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