最新刊期
      2017 年 第 40 卷 11 期

        核能科学与工程

      • 肖向,吴军,龚游,杨仝瑞,董正云,陈义学
        2017, 40(11): 110602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110602
        摘要：随着AP1000等新一代压水堆的发展，燃耗深度在不断提高，平均卸料燃耗深度提高到60 GW d·t-1。然而，传统使用的WIMS69群和XMAS172群WIMS-D格式多群常数库，其能群结构存在共振峰重叠，核素种类较少，裂变产物产额的偏差较大，并且伪裂变产物中包含的核素种类较多而导致152Gd、160Gd、159Tb、160Tb等重要核素无法得到精确处理等问题。因此，本文主要针对AP1000等新一代反应堆的设计以及运行特点，基于ENDF/B-Ⅶ.1库，并且在现有基础上针对WIMS-D库中的伪裂变产物、裂变产物燃耗链以及裂变产物产额等燃耗数据进行更新，再通过NJOY程序开发了SHEM281群WIMS-D格式多群常数库。通过DRAGON程序挂载该WIMSD281库，对其进行临界和燃耗两方面基准验证。计算结果表明，该数据库的计算结果与基准值符合较好，精度较高，结果可靠，可初步用于压水堆的相关计算。  
        关键词：SHEM281;伪裂变产物;裂变产物链;裂变产物产额   
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        发布时间：2021-05-19
      • 金钊,常加峰,黄娟,吴承瑞,林士耀
        2017, 40(11): 110605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110605
        摘要：基于闪烁体原理的快离子损失探针（Fast Ion Loss Detector，FILD），可以同时测量损失快离子的能量和pitch-angle的值，是核聚变装置中对高能粒子诊断的重要方式。根据先进实验超导托卡马克（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，EAST）的发展需求，为了更好地对损失快离子行为进行研究，设计并安装了快离子损失诊断，且探测到在中性束加热条件下产生的损失快离子。同时，探测到在放电中产生的逃逸电子，以及低杂波注入时快电子产生X射线对快离子损失背景信号的影响。并且在H-mode放电时边界扰动也对快离子损失信号产生影响，这些探测到的现象都为不断升级损失诊断系统提供依据。  
        关键词：闪烁体;快离子损失诊断;逃逸电子   
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      • 许永建,张黎,谢亚红,蒋才超,梁立振,胡纯栋
        2017, 40(11): 110603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110603
        摘要：强流离子源是EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）中性束注入器（Neutral Beam Injector，NBI）最关键的核心部件，其能达到的性能在很大程度上决定了EAST中性束注入器所能达到的指标。离子源在束引出时电极打火现象偶有发生，这对于离子源的正常运行有非常严重的影响，甚至危害离子源的寿命。本文结合离子源运行过程中的束引出实验波形和水流量热计（Water Flow Calorimetry，WFC）系统的测量数据得出等离子体发射面的束流光学系统一直处于非最佳聚焦状态是导致打火的原因，试通过优化高压投入时刻等离子体与高压的匹配，实现高压的稳定投入有效抑制打火现象的发生，并且给离子源加入硬件保护机制，为离子源安全稳定运行奠定基础。  
        关键词：离子源;束引出;电极打火;水流量热计   
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      • 聂鹏
        2017, 40(11): 110606. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110606
        摘要：14C是退役石墨中最重要的核素，半衰期为5730 a，处理处置过程需要重点关注。石墨中14C生成机制复杂，主要来源于13C、14N、17O分别与中子发生的三个反应：13C（n，γ）14C、14N（n，p）14C、17O（n，α）14C，重水研究堆石墨中由14N（n，p）反应生成的14C约占14C总量的90%以上。本文通过理论计算和实验比较方法对反应堆热柱石墨中14C生成及滞留机制进行了分析和探讨，得出了石墨中N来源于杂质N和孔隙N2，后者生成的14C以热原子形式存在，并迅速与O2结合生成14CO2，发现了反应堆停闭后石墨孔隙闭孔中依然存在14CO2，并估算了以孔隙14CO2形式存在的14C约占石墨中14C总量的30%。  
        关键词：石墨;杂质氮;间隙氮气   
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        发布时间：2021-05-19
      • 崔青蓝,彭常宏,郭赟
        2017, 40(11): 110604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110604
        摘要：近年来，国内外进行多项研究堆概率安全分析，其中管道破口导致的失水事故是堆芯损坏的重要风险来源。本文参考管道破口计算程序PRAISE（Piping Reliability Analysis Including Seismic Events）方法，选取压力壳型研究堆——高通量工程试验堆（High Flux Engineering Test Reactor，HFETR）的运行工况，对其反应堆冷却剂出口管道的焊缝进行分析，得到运行中该处焊缝发生各类破口的频率。  
        关键词：高通量工程试验堆;管道破口;缺陷   
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      • 胡传伟,鄂彦志,邹杨,徐洪杰
        2017, 40(11): 110601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110601
        摘要：使用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值方法对熔盐堆堆芯的流动和热传导等相关物理问题进行模拟求解，需要大量的计算时间。利用图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）加速技术对开源CFD软件Code_Saturne进行二次开发，研究求解熔盐堆堆芯流场的GPU并行算法。采用OpenACC语言在GPU上实现了向量运算、矩阵向量相乘等基本线性代数运算，从而实现预处理共轭梯度法（Preconditioned Conjugate Gradients，PCG）的GPU并行算法，并使用该算法求解压力状态方程。模拟了方腔驱动流模型及带下降段的熔盐堆堆芯模型的流场分布。结果表明，GPU加速后的软件与原版软件的结果一致，但计算时间更少，证明了GPU算法的正确性及有效的加速性。  
        关键词：熔盐堆;计算流体力学;共轭梯度法;通用图形计算技术;OpenACC   
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        发布时间：2021-05-19

        核电子学与仪器

      • 胡纯栋,陈光亚,谢亚红,蒋才超,崔庆龙,骆翠萍,赵远哲
        2017, 40(11): 110403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110403
        摘要：离子源是中性束注入器（Neutral Beam Injector，NBI）的关键子系统之一，根据射频离子源的实验和运行需求，本文设计了一套基于物理实验与工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）架构的控制程序，实现对射频离子源实验和调试过程的远程监控功能。NBI射频离子源控制程序通过集成开发平台（Control System Studio，CSS）的交互界面开发模块（Best OPI Yet，BOY）实现友好的人机交互界面，使用Jython实现界面逻辑，支持服务器/客户端和EPICS两种通信架构。程序已经上线近半年，实验表明，射频离子源控制程序具备了放电模式设置、时序幅值设置、设备状态实时监控、采集数据实时波形显示等功能，满足了射频离子源实验的远程控制和数据可视化的需求。  
        关键词：射频离子源;控制程序;物理实验与工业控制系统;集成开发平台   
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      • 万文杰,周伟,周建斌,赵祥,喻杰,何绪新,罗翔,秦泓江,向丘林
        2017, 40(11): 110404. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110404
        摘要：针对国内中子测井所使用探测器探测效率不能满足实际应用的情况，采用241Am-Be中子源和LaBr3：Ce探测器在中石油公司一个放射性同位素中子测试井中对H、C、Fe等几种地壳元素进行了测量，并与现今测井常用的锗酸铋（Bismuth Germanium Oxide，BGO）探测器进行对比测量。测得的能谱结果对比发现，进行地壳元素测量时LaBr3：Ce探测器比BGO探测器具有更高的能量分辨率，并且在相同外部测试条件下BGO探测器探测到Fe峰非常微弱。因此将LaBr3：Ce探测器进一步应用到测井中的市场前景广阔。  
        关键词：241Am-Be中子源;LaBr3:Ce探测器;能量分辨率;测井   
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      • 何俊,汪林,赵晓岩,于令达,随艳峰,岳军会,曹建社
        2017, 40(11): 110401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110401
        摘要：针对强流质子加速器非拦截式的截面测量需求，开展了以剩余气体分子为基础的电离型截面探测器的研究工作。探索了电离信号强度的计算方法，利用CST（Computer Simulation Technology）电磁工作室对电场进行了优化设计，设计加工了一套应用于质子直线加速器的电离型截面探测器，该装置利用高压电极产生的电场引导电离产物，用微通道板放大电离信号，荧光屏和相机组成探测系统。该电离型截面探测器被安装于加速器驱动次临界系统（China Accelerator Driven Subcritical system，ADS）先导专项的注入器Ⅰ上，在线束流实验证明，该套设备工作稳定正常，实现了束流截面的非拦截式测量。  
        关键词：质子加速器;非拦截式;电离型;截面测量;电场优化   
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        发布时间：2021-05-19
      • 邓晓钦,胡天宇,曾国强,葛良全,丁雨憧,张开琪,余鹏,谭承君
        2017, 40(11): 110402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110402
        摘要：针对深孔测井要求更小体积、更高探测效率、温度特性更稳定的需求，通过LuAG（Lu3Al5O12）与NaI：Tl闪烁体的对比实验和高温型光电倍增的选择，确定了由LuAG和Hamamatsu的高温型R1288A-07光电倍增管与之组成的探头。采用温度可调节的恒温箱对探头开展20-170 ℃范围的温度试验，重点分析温度对LuAG探测器能量分辨率、道址和计数率的影响，为LuAG闪烁体探测器在测井中的应用提供参考。实验结果表明，（75±5）℃为LuAG探测器能量分辨率（137Cs 662 keV）最佳温度；温度在20-70 ℃变化时，能量分辨率变化不超过2%；温度在70-170 ℃变化时，能量分辨率变化不超过7%。由此可见，LuAG探测器在高温环境中稳定性较好，可应用于测井等具有较大温度变化的环境中。但是由于温度会引起比较明显的谱漂，因此使用时需要做好稳谱工作。  
        关键词：LuAG探测器;温度效应;能量分辨率;谱漂;深孔测井   
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        发布时间：2021-05-19

        同步辐射技术及应用

      • 陈方舟,赖龙伟,阎映炳,冷用斌
        2017, 40(11): 110102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110102
        摘要：数字化束流位置信号处理器（Digital Beam Position Monitor Processor，DBPM）是上海光源自主研发作为束流位置监测（Beam Position Monitor，BPM）的主要设备。针对DBPM电子学处理器产品化测试需求开发了一套基于MATLAB和程控技术的自动化测试平台，用于处理器批量测试验收和性能评估。平台使用Agilent MXG信号源和一分四功分器模拟4路真实探头信号，经过处理器采集处理后被上位机接收。测试仪器的设置和实验数据的获取，整个系统是基于客户端和服务器架构实现的。采用物理实验与工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）的通道访问LabCA接口实现数据的实时采集。目前该测试平台已经成功应用于大连自由电子激光装置和上海软X射线自由电子激光装置的DBPM处理器验收测试，处理器幅频响应曲线，不同衰减下模数变换器（Analog to Digital Converter，ADC）噪声水平测试、衰减步长一致性、通道间串扰及信噪比测试结果均达到设计指标。  
        关键词：MATLAB;数字化束流位置信号处理器;物理实验与工业控制系统;程控技术;上海光源   
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        发布时间：2021-05-19
      • 张满洲,田顺强,王坤,张庆磊,姜伯承
        2017, 40(11): 110101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110101
        摘要：上海光源储存环的新工作模式和新装插入件会导致动力学孔径和注入效率的减小，传统的注入方式不再满足恒流注入要求。分别从改变注入方式和减小注入束流发射度两个角度解决注入对动力学孔径的需求。脉冲多极铁与凸轨相结合的注入方式可以将动力学孔径的要求降低到7mm以下。利用斜四极铁在高能输运线上进行水平和垂直发射度互换可以将注入束流发射度降低到近1/10而降低注入点的束斑尺寸。两者都可以将注入效率提高到95%以上。二者在更小动力学孔径的情况下同时使用还可以减小脉冲多极铁的强度。  
        关键词：注入效率;脉冲多极铁注入;发射度交换   
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      • 张华剑,白真,上官靖斌,高大庆,史春逢,吴凤军
        2017, 40(11): 110103. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110103
        摘要：兰州重离子加速器放射性次级束分离线一号线（Heavy Ion Research Facility in Lanzhou-Radioactive Ion Beam Line 1，HIRFL-RIBLL1）已运行多年，其电源控制系统因建设初期条件所限设计较为简单，加之近年来系统部件老化，已不能很好满足物理实验要求，迫切需要进行升级改造。新的电源控制系统针对现有问题，采用分布式架构，每台电源用一台高精度控制器就近控制。同时集成了二极磁铁磁场强度和所有电源输出电流的监控，并且利用滞环控制策略，实现了根据预设磁刚度自动调试电源的功能。新电源控制系统经过一年多来的几次实验调束验证，在调试精度、抗干扰性、易用性等方面满足了RIBLL1物理需求，大幅度提高了调束效率。  
        关键词：放射性次级束分离线;电源控制系统;分布式系统;滞环控制;自动调试   
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        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 刘宇琦,庹先国,石睿,郑洪龙
        2017, 40(11): 110202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110202
        摘要：分层γ扫描技术是针对桶装核废物样品定性、定量无损检测与分析的一种重要方法。分层γ扫描时，探测器在测量当前层的时候会受到临近层放射性的干扰，层间串扰是导致样品核素总量检测值与实际值产生较大误差的重要因素之一。通过层间补偿的方法确定核废物桶每层样品的校正系数，采用蒙特卡罗（Monte-Carlo，MC）模拟与实验测量对探测张角覆盖废物桶的体积重叠部分进行准确校正。实验结果表明，废物桶样品校正值与实验值误差均在10%以内，精确度提高了5%。在测量和计算误差存在的条件下，可以准确估计出放射性废物桶内核素放射性活度，提高检测精度。  
        关键词：放射性废物;分层γ扫描;层间串扰;蒙特卡罗模拟;定量测量   
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      • 朱飞,彭朝华,郑健,李爱玲,周立鹏,胡跃明
        2017, 40(11): 110201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110201
        摘要：放射性核束物理是国际核物理研究的前沿，滴线区新物理、铁以上重元素的天体合成过程、超重稳定岛核素合成等关键科学问题的突破将对整个自然科学产生重大影响，这些研究都需要高强度的极端丰中子核束。将中国先进研究堆及强流氘离子加速器打靶产生的放射性核束传输至物理终端，采用两电荷态束流同时加速可以有效提高束流强度；通过分析离子束分离注入同步加速原理，采用静电高压调节离子束相位差，速率调节器同步离子束能量，分别计算得到不同种类核束引出电压参数和速率同步参数；同时分析计算了电压调节与离子束相位差变化关系，得到电压调节参数。计算结果表明，当调节电压幅值取±8 kV时，可满足不同种类离子相位调节需求。  
        关键词：相位调节;能量调节;放射性核束;高压   
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        核物理、交叉学科研究

      • 栾广源,王琦,鲍杰,阮锡超,任杰,敬罕涛,张凯,黄翰雄
        2017, 40(11): 110501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110501
        摘要：即将建成的中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source，CSNS）反角白光中子束线可为核数据测量提供高注量率的脉冲白光中子束流，填补我国核数据测量用白光中子源的空白，提高我国核数据测量水平，满足核能、核技术及基础核物理研究对核数据的需求。该束线建成后，其中子能谱及注量率的精确测量将是开展其它物理实验的基础，快裂变电离室因其独特优点被选为中子能谱和注量率测量探测器。通过实验研究了快裂变电离室的粒子分辨性能、时间分辨性能；确定阴、阳极的合理间距为10 mm，据此测得电离室的时间分辨约15 ns；利用235U样品量计算的探测效率与利用伴随粒子法给出的探测效率在不确定度范围内符合，因此可以标定快裂变室的探测效率。通过这些工作，完成了满足反角白光中子束能谱及注量率测量需求的快裂变室的物理设计。  
        关键词：裂变电离室;中国散裂中子源;白光中子源;中子飞行时间法   
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