最新刊期
      2017 年 第 40 卷 4 期

        核能科学与工程

      • 郭晨,冀锐敏,陈金根,刘桂民
        2017, 40(4): 040602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040602
        摘要：熔盐堆作为第四代核能系统堆型之一，液态燃料形态的特点使其可以实现在线处理和在线添料。为了提高中子经济性可以利用在线处理的氦鼓泡法，将氦气通入反应堆一回路，去除堆芯内的裂变气体（如Xe、Kr）。基于钍基熔盐液态堆（Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel1，TMSR-LF1）概念设计，结合熔盐实验堆（Molten Salt Reactor Experiment，MSRE）氙毒模型，分析了鼓泡法去除氙毒中135Xe扩散规律和去除效率对氙毒的影响，并给出了对应的初始有效增殖因子的变化规律。分析结果表明，虽然存在135Xe会大量向石墨扩散的可能性，但是鼓泡法仍然可以有效去除TMSR-LF1堆芯内的135Xe，减小堆芯毒性，提高反应性。  
        关键词：熔盐堆;氙毒;鼓泡法;在线处理;有效增殖因子   
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        发布时间：2021-05-19
      • 张陆雨,王志敏,白怀勇,陈金象,张国辉
        2017, 40(4): 040604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040604
        摘要：AP1000是美国西屋公司研发的大型压水反应堆，采用先进的非能动安全系统。AP1000反应堆有两种堆芯燃料布置方案：D19和Adv。结合两种设计方案的优点提出了一种新的堆芯燃料布置方案。利用MCNP6（Monte Carlo N-particle 6）程序对D19堆芯和新方案堆芯的首循环进行建模，并主要计算了新堆芯的核设计参数随燃耗的变化。结果表明，新堆芯在首循环寿期内满足AP1000的主要核设计准则。通过大规模并行计算表明，带燃耗计算功能的蒙特卡罗程序MCNP6能够在堆芯设计工作中发挥很好的参考作用。  
        关键词：AP1000反应堆;燃料布置方案;MCNP6程序;核设计参数;燃耗计算   
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        发布时间：2021-05-19
      • 李雪辉,刘紫静,谢金森,于涛,陈珍平,谢芹,曾文杰,何丽华
        2017, 40(4): 040603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040603
        摘要：网格划分、特征线间距、角度求积组、极角数目和方位角大小等几何预处理过程对特征线法的计算精度和计算效率有较大影响。基于步特征线法开发输运程序，通过数值计算验证所开发程序的正确性并分析两种特征线扫描方法（首尾相间循环扫描法、首尾相接循环扫描法）以及网格划分、特征线间距、角度求积组、极角数目、方位角大小对计算精度的影响。结果表明，开发的程序准确可靠；首尾相间循环扫描方法的收敛速度比首尾相接循环扫描方法慢。  
        关键词：特征线方法;几何预处理;循环特征线扫描   
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        发布时间：2021-05-19
      • 梅牡丹,林大富,陈兴伟,严睿,李明海,邹杨
        2017, 40(4): 040605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040605
        摘要：在熔盐球床堆设计中，为实现堆芯内部燃料球堆积结构的稳定性，需保证堆芯内部的流场均匀分布。研究基于模拟熔盐球床堆堆芯水力特性的球床密实实验装置（Pebble bed dense experiment facility，PBDE），通过设计不同形状和不同孔道分布的分流板，运用计算流体力学（Computational fluid dynamics，CFD）方法使用FLUENT软件对其堆芯内部的流场分布进行数值模拟，目的是保证实验中堆芯的流场分布均匀稳定。模拟结果表明，平板形分流板较锥形分流板能更好地使堆芯内流场均匀分布；且增加分流板的孔道数目或减小孔径能使堆芯内部的流场更加均匀稳定；比较设计的6种分流板模拟结果，最终给出满足PBDE堆芯流场均匀分布的分流板，为PBDE实验提供了基础，也为熔盐球床堆的堆芯流量分配设计提供技术方案与选型参考。  
        关键词：熔盐球床堆;实验装置;分流板;计算流体力学   
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      • 左嘉旭,高新力,李朝君,宋维,王昆鹏,刘巧凤,靖剑平,张春明
        2017, 40(4): 040601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040601
        摘要：钍基熔盐反应堆（ThoriumMolten Salt Reactor，TMSR）项目是中国科学院科技先导项目之一。基于10 MW热功率熔盐反应堆-固体燃料（ThoriumMolten Salt Reactor-Solid Fuel，TMSR-SF）的设计，对TMSR的关键技术安全分析进行了初步研究。TMSR-SF与现有反应堆之间的差异对核安全审查提出挑战，TMSR-SF审查方法的研究将准备其安全审查的技术和要求。固态燃料熔盐实验堆安全分析关键技术初步研究包含4个方面：堆芯核设计关键安全限值、事故序列及验收准则、源项及其审评方法和验收准则、概率安全评价方法和始发事件。首先对其它类型反应堆的安全审查方法进行了研究，对其关键参数和重要规定做了概述，并借鉴了高温气体冷堆和钠冷却快堆的审评要求和方法；然后使用蒙特卡罗和其他方法、模型来计算TMSR-SF的关键参数。应用逻辑图方法讨论概率风险评价（Probabilistic Risk Assessment，PRA）方法和始发事件清单。在本研究中，计算了核心核设计安全限值，研究和讨论事故列表和分类，讨论了TMSR-SF的PRA框架和始发事件清单，该研究将支持TMSR-SF的安全审查和安全设计。  
        关键词：固态燃料熔盐堆;安全分析;堆芯核设计;事故序列;源项;概率风险评价   
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        发布时间：2021-05-19

        核电子学与仪器

      • 赵艳凤,范伟伟,袁晨,蒋春雨,孙姗,张伟,阴泽杰
        2017, 40(4): 040402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040402
        摘要：介绍了一种应用于托卡马克等离子诊断领域的新型硬X射线探测器，该探测器主要由硅酸钇镥（Lutetium-yttrium Oxyorthosilicate，LYSO）闪烁体和硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）组成。基于项目应用需求，对探测器的选型和基于粒子输运蒙特卡罗仿真软件GEANT4的探测器设计加以阐述，并搭建了前端的探测系统，在HL-2A托卡马克装置上进行了现场诊断实验。实现了硬X射线空间能谱和辐射强度分布的诊断测量。实验表明该探测器阵列具有10 ms的时间分辨率，同时具有结构紧凑、使用方便等特点，能够满足等离子体诊断中硬X射线动态能谱和强度分布测量的诊断需求。  
        关键词：硅酸钇镥闪烁晶体;硅光电倍增管;HL-2A托卡马克装置;硬X射线诊断   
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        发布时间：2021-05-19
      • 李雅雯,宁哲,钱森,朱纳,高峰,江晓山,张银鸿,蔡浩
        2017, 40(4): 040401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040401
        摘要：针对多个大科学工程中各种实验器件，如光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）、读出电子学电缆等性能批量测试数据管理的实际需求，开发了基于Ionic平台的相关数据库。该数据库利用Angular.js、Ionic和HTML5为前端，以Node.js和Express为后端服务，生成的MySQL数据库可运行于手机客户端与Web端的数据管理系统。以同一套代码完成跨平台运行，实现在不同浏览器（Chrome、IE、Safari）、不同系统（Windows Phone、Android、IOS）上运行的具有完整功能的数据库软件。具备对实验项目中部分测试数据进行跟踪、记录和查询等功能，为项目的进行提供有力的保障。  
        关键词：Ionic;数据库;Angular.js;Express;MySQL   
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        发布时间：2021-05-19

        核物理、交叉学科研究

      • 洪爽,杨永伟,张璐,高育翠
        2017, 40(4): 040502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040502
        摘要：OpenMC是麻省理工大学计算反应堆物理组开发的开源蒙特卡罗程序，能够方便地制作适用于特定堆芯中子能谱分布的多群反应截面及高阶勒让德散射截面以用于离散坐标输运程序ANISN的计算。本文基于ENDF/B-Ⅶ.1和CENDL-3.1评价数据库，利用OpenMC计算制作了ANSIN格式的多群截面并通过基准题的计算验证计算结果的准确性。通过截面转换程序的编写，将OpenMC给出的堆芯各阶勒让德散射分量，堆芯中子能谱分布，散射、吸收反应率以及裂变中子产生速率等信息转换为ANISN程序可读取的截面库格式。采用制作的截面库利用ANINS计算有效中子增殖因子及堆芯中子通量分布。结果表明，ANISN确定论的计算结果与OpenMC给出的蒙特卡罗计算结果相吻合，验证了这种方法可有效地为ANISN提供截面数据，将来可推广应用于二维、三维确定论中子输运计算。  
        关键词：OpenMC;多群截面;ANISN;ENDF/B-Ⅶ.1l;CENDL-3.1   
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        发布时间：2021-05-19
      • 虞国凯,魏余辉,刘林,张萍,王硕,刘文静,周星飞,李宾
        2017, 40(4): 040501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040501
        摘要：原子力显微术（Atomic force microscopy，AFM）的力学成像模式可在高分辨成像的同时，定量测量材料的力学性质。然而，对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）折纸为检测样品，将峰值力定量纳米力学模式（Peak Force Quantitative Nanomechanical Mapping，PF-QNM）作为测量手段研究了DNA分子的力学性质，探索不同作用力对DNA折纸弹性模量的影响。结果表明，当峰值力控制在80-100 pN时，峰值力成像稳定，获得的杨氏模量维持在约10MPa。与传统力曲线阵列模式（Force volume mapping，FV）相比较，在小力区（ < 100 pN），两种方法符合性较好。这种峰值力定量纳米力学模式为DNA分子定量力学性质研究提供了一种简便而有效的研究方法。  
        关键词：原子力显微术;DNA折纸;杨氏模量;峰值力   
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        发布时间：2021-05-19
      • 陈锐,郝丽娟,宋婧,吴斌,何鹏
        2017, 40(4): 040503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040503
        摘要：反应堆运行过程中温度不断变化，在模拟中常采用在线多普勒展宽方法生成各种温度下的中子核截面。已有的在线截面生成方法中，SIGMA1方法精度较高，但由于其使用了误差函数及泰勒级数展开方法，截面的生成效率偏低。本文基于FDS团队自主研发的超级蒙特卡罗核模拟软件系统SuperMC，针对不同能段截面的特点，发展了基于分段高斯积分的在线多温度核截面生成方法，在多普勒展宽共振峰较密集的区域使用高斯-厄米特积分方法，在低能区域使用高斯-勒让德积分方法，在保证核截面精度的同时提高了截面生成效率。通过典型核素截面的对比以及临界安全基准例题与多普勒反应性系数基准例题的测试，本文方法与SIGMA1方法相比平均计算效率提高5倍以上，且展宽温度越高，效率提升越明显。证明了该方法能够快速并准确地生成各种温度下的中子核截面，可用于反应堆多物理耦合计算。  
        关键词：中子截面;高斯积分;在线;多普勒展宽;SuperMC   
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        发布时间：2021-05-19

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 李志强,肖德涛,赵桂芝,单健,吴喜军,周青芝
        2017, 40(4): 040201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040201
        摘要：氡析出率测量受外界环境因素影响较大，为科学合理地评定氡析出率快速测量结果的准确性。结合不确定度原理，建立氡析出率快速测量方法的理论分析模型，分析其不确定度来源，评定其不确定度。结果表明，快速测量方法在氡析出率0.39-2.62 Bq·m-2·s-1的标准装置上，105 min快速测量的结果其相对合成标准不确定度在12%以内。研究结果为氡析出率快速测量方法的置信程度评定提出了新的评价方法。  
        关键词：氡析出率;快速测量;不确定度   
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        发布时间：2021-05-19

        核化学、放射化学、放射性药物和核医学

      • 许靖逸,李祥龙,李解,吴家乐,唐磊,郭承义,何春雷
        2017, 40(4): 040301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040301
        摘要：通过建立60Co γ辐射损伤小鼠模型，探究雅安藏茶茶褐素对60Co γ辐射损伤的防护作用。实验选取48只雄性SPF级小鼠，随机分成正常对照组、辐射对照组、阳性对照组，以及雅安藏茶茶褐素低、中、高三个剂量组，连续灌胃相应受试样品15 d，其中在灌胃第6 d，除正常对照组外，其余各组均进行全身一次性剂量为5 Gy的60Co γ射线照射。第16 d称量体重后，小鼠眼睑取血、解剖后，测定其外周血细胞、骨髓脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）含量、胸脾指数、肝脏组织总抗氧化能力等相关指标。结果表明，与辐射对照组相比，雅安藏茶茶褐素能极显著提高辐射损伤小鼠血液的白细胞（White Blood Cell，WBC）、血小板（Platelets，PLT）、淋巴细胞（Lymphocytes，LYM）数量以及血液超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、过氧化氢酶（Catalase，CAT）活性（p < 0.01），极显著增强小鼠肝脏组织的总抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC）、总超氧化物歧化酶（Total Superoxide Dismutase，T-SOD）活性（ p < 0.01），并使股骨骨髓DNA含量极显著升高（ p < 0.01）；同时，使肝脏丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量极显著降低（ p < 0.01），明显缓解了小鼠免疫器官胸脾的萎缩。其效果随茶褐素浓度而提高，其中高剂量茶褐素的效果达到或优于阳性药物的效果。结果表明，茶褐素对 60Co γ照射的辐射损伤小鼠的抗氧化系统和造血系统有较好的防护作用，以高剂量的效果最好。  
        关键词：茶褐素;雅安藏茶;60Co γ辐射;抗氧化系统;造血系统;防护作用   
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      • 谢魏玮,胡凌志,曹学香,褚旭,陈群
        2017, 40(4): 040302. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.040302
        摘要：正电子发射断层成像（Position emission tomography，PET）/磁共振成像（Magnetic resonance imaging，MRI）问世以后，通过MRI获取扫描对象运动信息的准确度大为增加。为验证精确的运动信息条件下，基于响应线（Line of Response，LOR）的运动校正方法校正效果更为明显，我们对基于frame和基于LOR的两种头部运动校正方法的精度进行了对比研究。通过PET模拟数据完成两种校正算法的设计和结果比较，进而利用MRI成像速度快、图像质量高的特点，在上海联影医疗科技有限公司一体化PET/MRI上获取实验数据，通过配准MRI图像获取头部运动信息，并对PET数据进行运动补偿，实现对两种校正方法校正效果的验证和评估。通过对模拟和实验数据校正结果的定性定量分析，我们验证了PET/MRI环境中，基于LOR的方法，利用获取的高精度运动信息对于PET头部运动具有更好的补偿效果。  
        关键词：正电子发射断层成像/磁共振成像;头部运动校正;快速梯度回波序列   
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