最新刊期
      2016 年 第 39 卷 9 期

        核物理、交叉学科研究

      • 郑华庆,李斌,宋婧,郝丽娟,龙鹏程,胡丽琴,吴宜灿
        2016, 39(9): 090502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090502
        摘要：如何更高效发挥减方差的作用是蒙特卡罗方法在先进核能系统屏蔽分析应用中的研究热点之一。本文发展了一种基于自动网格划分与权窗平滑的自适应减方差方法，在蒙特卡罗和确定论耦合的一致性伴随驱动的重要性抽样方法（Consistent Adjoint Driven Importance Sampling, CADIS）基础上，利用计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）自动转换和自由程自动划分SN网格，通过确定论方法伴随预计算，实现基于伴随通量的区域权窗参数自动配置，并对伴随通量变化剧烈区域进行权窗平滑处理，保证了粒子在不同区域的有效偏倚，进一步提高计算的效率，从而解决大空间蒙特卡罗计算难以收敛的问题。该方法已初步应用于中国铅基反应堆（China Lead-based Reactor, CLEAR）堆顶盖的屏蔽计算分析，该案例具有结构复杂、屏蔽材料厚重的特点，测试结果表明本方法将计算效率提高近10倍。  
        关键词：蒙特卡罗;耦合;减方差;辐射屏蔽   
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        发布时间：2021-05-24
      • 覃连敬,李美丽,蒋岚,宋海青
        2016, 39(9): 090501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090501
        摘要：对广州地区大气环境气溶胶样品的总α、总β、210Pb、210Po和7Be进行了为期两年采样监测，分别得到各监测项目年平均放射性活度浓度分别为 0.12 mBq·m-3、0.75mBq·m-3、0.93 mBq·m-3、0.23 mBq·m-3、3.16mBq·m-3。总α、总β、210Pb、210Po和7Be活度浓度变化有明显的季节性特征：总α、总β、210Pb、210Po、7Be活度浓度最低值均出现在9月，总α、总β活度浓度最高值出现在11月，210Pb、210Po活度浓度峰值出现在2月，7Be活度浓度峰值出现在1月，总体呈现出冬春高、夏秋低的特点；210Pb、210Po、7Be与PM10、PM2.5有较强正相关性，但210Pb、210Po倾向于与比表面积更大的PM2.5结合，而7Be更易附着在较大粒径的PM10 上。  
        关键词：气溶胶;放射性活度;相关性;PM10;PM2.5   
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        发布时间：2021-05-24

        核能科学与工程

      • 路璐,郑利民
        2016, 39(9): 090603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090603
        摘要：第三代AP1000非能动核电厂的主要特征是采用非能动安全原理，使核电厂的系统、设备、构筑物大幅度简化，安全性、可靠性、经济性大幅度提高，以满足美国先进轻水堆业主要求文件的基本要求。本文针对美国业主要求文件（Utility Requirements Document, URD）第三卷第五章《专设安全系统》中对非能动先进轻水堆核电厂反应堆冷却剂系统压力控制功能的要求：在很小的反应堆冷却剂系统（Reactor Coolant System, RCS）净泄漏率（不大于2.27m3·h-1）条件下，具有足够的系统冷却剂装量及补水能力，以保证在8h （28800s）内不会触发自动降压系统而进行计算分析，本分析采用安全分析报告小破口失水事故（Loss of coolant accident, LOCA）分析采用的NOTRUMP程序，分析结果表明AP1000核电厂可满足上述美国URD要求。  
        关键词：反应堆冷却剂系统泄漏;自动降压系统;业主要求文件   
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      • 王帅,彭常宏,郭赟
        2016, 39(9): 090601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090601
        摘要：采用实验方法对圆柱空腔内相变材料（石蜡）的熔化过程进行研究，石蜡通过放置在中央位置的加热棒进行定功率加热。通过改变加热功率、水浴温度以及外壁的边界条件，记录石蜡相变过程中不同位置的温度变化情况，对比不同条件对熔化进程的影响。相变界面和熔化份额采用温度的三次插值和位置加权处理获得。熔化起始阶段，受到纯导热的影响，靠近加热棒的石蜡开始熔化，随之的自然对流的产生和加剧加快上部区域固体石蜡的熔化，最终在整个液体区域形成明显的温度分层。实验结果表明，提高斯蒂芬数Ste或者降低过冷度Sc对熔化进程有显著的促进作用。  
        关键词：熔化过程;相变;石蜡;圆柱空腔;自然对流   
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      • 薛春,张海青,朱智勇,林俊
        2016, 39(9): 090602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090602
        摘要：熔盐堆是第四代核反应堆的六种构型之一，具有良好的经济性和固有安全性。以球形包覆颗粒燃料元件为基本单元设计了可用于熔盐冷却高温堆的燃料组件，并在此燃料组件模型下构建了组件型熔盐堆堆芯，研究了组件容器材料的种类、密度、厚度以及球形燃料元件中包覆颗粒填充率、FLiBe熔盐中7Li富集度对无限介质增殖因数Kinf、冷却剂反应性温度系数（Reactivity Temperature Coefficient, RTC）、排空反应性（Void Reactivity, VR）的影响。结果表明，作为组件材料，碳材料明显优于碳化硅材料；提高包覆颗粒（Tristructural Isotropic, TRISO）填充率、7Li富集度有利于提高堆芯的中子经济性和安全性。  
        关键词：熔盐堆;燃料组件;TRISO颗粒;反应性温度系数   
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        核电子学与仪器

      • 胡颖睿,李小强
        2016, 39(9): 090403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090403
        摘要：为保护重要场所区域安全，提升防止携带特殊核材料或脏弹等引起的核恐怖威胁的能力，研制了行人放射性快速识别仪。该识别仪由NaI探测器和单片嵌入式现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）组成，采用数字梯形滤波成形技术和幅度谱数据处理优化实现方法，能够在1s内实现γ辐射探测、同位素识别及自动分类。在662 keV处能量分辨率为7.44%，在距离探测器中心点1m处，置信度99%条件下，最低可探测活度41.9kBq，对5类137Cs放射源能实现可靠报警，性能达到国外同类产品水平。  
        关键词：NaI探测器;嵌入式FPGA;同位素识别;最低可探测活度   
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        发布时间：2021-05-24
      • 颜嘉庆,谢宇广,胡涛,吕军光,周莉
        2016, 39(9): 090402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090402
        摘要：为探测0.1-50MeV低能电子脉冲束流的位置分布，研制基于国产厚型气体电子倍增器（Thick Gaseous Electron Multiplier, THGEM）的二维位置探测器，位置分辨要求好于200μm，灵敏面积为50mm×50mm。THGEM的孔径为150μm、孔间距400μm、厚度100μm。用Geant4模拟了薄膜窗厚度、空气层厚度等对电子透过率和横向扩散的影响。根据模拟结果，优化了探测器的结构和设计。并用能量为5.9keV的X射线源 55Fe测试不同工作气体的增益，单层最大增益好于1×104，双层最大增益好于6×104，能量分辨率好于23%。  
        关键词：厚型气体电子倍增器;低能电子;二维位置   
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        发布时间：2021-05-24
      • 马毅超,朱纳,党宏社,钱森,白文静
        2016, 39(9): 090401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090401
        摘要：针对光电倍增管（Photomultiplier Tube, PMT）批量测试实际需求和单光电子谱精确测试光源的要求，通过对光电倍增管性能测试系统进行分析，设计制造了一种多通道输出可调的脉冲信号发生器的控制板，可用于光电倍增管单光电子谱的性能测试。该脉冲信号发生器在上升时间、下降时间等参数性能方面优于目前测试系统采用的商用信号源RIGOO-DG5352 350 MHz。用此脉冲信号发生器对光电倍增管进行单光电子测试，其输出信号能满足单光子测试的基本要求，利用其多路信号输出的特点，通过性能扩展即可用于光电倍增管的批量测试。  
        关键词：光电倍增管;现场可编程门阵列;单光电子测试;脉冲信号发生器   
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        发布时间：2021-05-24

        同步辐射技术及应用

      • 周平,洪春霞,王玉柱,杨春明,田丰,边风刚,王劼
        2016, 39(9): 090101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090101
        摘要：生物X射线小角散射光束线站（Biological Small Angle X-Ray Scattering, BioSAXS）是国家蛋白质科学研究上海设施五线六站之一，运动控制和数据采集系统是BioSAXS实验站建设的重要组成部分。介绍了BioSAXS实验站运动控制和数据采集系统，设计实现了基于EPICS （Experimental Physics and Industrial Control System）的运动控制系统，开发了EPICS下的Pilatus探测器的数据采集软件。通过对运动控制、探测器数据采集和光强检测等控制操作界面进行集成，形成了统一的用户界面，并在BioSAXS实验站的调试和运行中得到成功应用。该控制软件界面友好，操作简单，其功能和性能通过了实验验证，满足了BioSAXS线站对运动控制和数据采集系统的需求。  
        关键词：生物X射线小角散射光束线站;实验物理及工业控制系统;控制系统工具箱;控制系统;数据采集系统   
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        发布时间：2021-05-24

        核化学、放射化学、放射性药物和核医学

      • 杨贺,张虎,李丽,黄小红,王日腾
        2016, 39(9): 090301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090301
        摘要：镎的提取和分离是国际后处理领域重点关注的研究课题之一。在Purex流程中，硝酸肼常被用来作为亚硝酸的清扫剂，此外，由于硝酸肼对Np（VI）和Pu（IV）的氧化还原反应具有选择性，理论上可以利用其反应速率上的差异来实现镎与铀钚的分离。为探索硝酸肼分离镎/钚工艺提供可行性，本文采用单级萃取设备研究了硝酸肼还原反萃Np和Pu的过程。通过研究硝酸浓度、硝酸肼浓度和反应温度对还原反萃过程的影响，确定了Np（VI）和Pu（IV）反萃动力学方程和表现活化能。进一步通过动力学方程得出硝酸肼还原反萃Np（VI）和Pu（IV）的半反应时间，并对 Np（VI）/Pu（IV）分离过程的工艺进行了初步探索。  
        关键词：硝酸肼;还原反萃;分离镎钚   
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      • 孟丹,王伟娟,文玮,杜阳,周银行,谭昭怡,王和义
        2016, 39(9): 090302. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090302
        摘要：为了准确评价环境生物中的氚水平，基于高温催化氧化的原理，建立了一套生物中有机结合氚（Organically Bound Tritium, OBT）的制样装置Pyrolyser高温分解熔炉，通过大量的条件实验，优化了OBT的制样条件，并对典型植物中OBT分析的不确定度进行了研究。结果表明，在该装置中OBT制备的最佳条件为通氧量100mL·min-1、催化氧化温度800℃和氧化燃烧温度600℃，此时，植物样品中OBT的回收率可达85%以上。优化后高温分解熔炉的制样过程更加安全，样品燃烧氧化更加充分，完全满足环境植物中OBT的分析要求，可用于环境生物氚水平测量及评价。  
        关键词：有机结合氚;氚碳燃烧装置;制样条件   
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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

      • 郑乐,龙继东,董攀,蓝朝晖,彭宇飞
        2016, 39(9): 090204. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090204
        摘要：采用磁偏转的方法，对金属氢化物电极真空弧离子源放电产生的等离子体进行了成分诊断。采用了TiD2电极材料进行放电，测量了在30-80 A弧流情况下的各离子的组分。实验结果表明，弧流越大时等离子体的密度越大，在现有引出结构下，由于等离子体发射面的凹凸变化导致测得的离子信号出现双峰。通过增加栅网可以减少等离子密度，双峰情况会有所减少。另外，随着弧流增大，氘所占比例会有所增加，弧流达到60 A以上氘含量增幅不明显。  
        关键词：真空弧;金属氢化物;离子源;离子种类   
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        发布时间：2021-05-24
      • 李成龙,汤振兴,裴元吉
        2016, 39(9): 090203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090203
        摘要：太赫兹（THz）光源对电子束的能量、能散及发射度有极高要求，研发高性能电子源是基于自由电子激光（Free Electron Laser, FEL）的THz光源的重要挑战。对电子腔中束团发射度增长机制的研究，有助于设计针对有效的发射度补偿方案。本文首先描述了L波段光阴极微波电子枪腔的设计，利用POISSON Superfish软件给出了腔内电磁场分布，详细分析了束流发射度增长的因素，讨论发射度补偿原理。由此提出基于主副螺线管线圈抑制发射度增长的补偿方案，并用ASTRA程序对补偿效果进行模拟计算。结果表明，采用该补偿方案后，电子腔输出束团的能散和发射度有显著改善，达到THz光源对于电子源的要求。  
        关键词：高性能电子束源;光阴极微波电子枪;发射度;补偿线圈;空间电荷力;能散   
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      • 赵超,杨振,唐方东,何林锋,徐一鹤,陆小军
        2016, 39(9): 090201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090201
        摘要：为开展环境γ辐射剂量仪的现场校准，研制了一套辐照装置，其辐射场空气比释动能率可在0.27-34.86μGy·h-1范围内通过距离与减弱器来调节。基于大量Geant4蒙特卡罗模拟设计了一种轻便型辐射准直器，在保证辐射场品质的前提下，大大降低了准直器重量，更适用于现场校准。此外，还研制了一套自动化支撑平台与三片曲面辐射减弱器，可远程实现辐射装置空间定位以及辐射场强度和空间的调节，曲面辐射减弱器有利于保证辐射场均匀性。测试实验及蒙特卡罗模拟结果显示，该辐射装置辐射场再现性、自散射、均匀性等性能良好，通过系统地计算地面散射对辐射场的影响，可为现场校准提供指导。  
        关键词：现场校准;辐照装置;辐射准直器;散射;均匀性   
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        发布时间：2021-05-24
      • 贾亚军,李永江,张潇,马晓颖,吴超,吕明,蒲越虎
        2016, 39(9): 090202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2016.hjs.39.090202
        摘要：粒子治疗是癌症治疗的有效手段之一，受到越来越多的关注。简述了质子治疗中的治疗系统和点扫描照射技术。利用开发的扫描照射的仿真程序，参照中国科学院上海应用物理研究所正在研制的国产首台质子治疗装置的技术指标，模拟点扫描对固定靶区和运动靶区的照射，以及加速器关断延迟对剂量分布的影响，得到在给定体积靶区照射时的总照射时间和剂量率等信息。固定靶区照射时，得到适形的剂量分布；考虑加速器关断延迟时，剂量分布与计划剂量差异较大。门控技术显著改善受呼吸运动影响的靶区的照射效果。模拟结果为正在研制的装置和将来的临床应用提供必要的参考。  
        关键词：质子治疗;点扫描;呼吸门控;剂量分布;关断延迟;模拟   
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