最新刊期
      2017 年 第 40 卷 6 期

        核电子学与仪器

      • 王冠文,张旌,齐欣,张文庆,李君,周清
        2017, 40(6): 060401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060401
        摘要：快循环同步加速器（Rapid Cycling Synchrotron，RCS）对谐振电源系统有严格的要求，本文介绍了一种以可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）为核心的谐振网络保护系统的软件设计和实现，用于RCS电源系统负载网络。以PLC为核心，通过对相关数据的采集、调理、判断，实现对负载网络设备状态的实时监测，并及时、准确地将故障信息发送至相关电源。同时，通过对人机交互界面（Human Machine Interface，HMI）的开发，使系统具备状态显示、故障查询、系统复位等功能。针对系统要求，在保证系统可靠性的前提下，尽可能缩短保护系统响应时间。模拟测试结果表明，系统能够及时、准确处理故障状态，最大响应时间约16 ms，满足设计要求。  
        关键词：可编程逻辑控制器;快循环同步加速器;谐振单元保护   
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        发布时间：2021-05-19
      • 刘寅宇,张京隆,周荣,杨朝文
        2017, 40(6): 060403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060403
        摘要：从RC高低通滤波电路输入输出电压之间的线性常系数微分方程出发，推导出数字化CR高通和RC低通滤波器的系统传递函数，进而推导出数字化CR-RCm成形滤波器的系统传递函数。对数字化CR-RCm滤波器的频域特征和时域成形特征进行分析和测试，并通过实验，对数字化CR-RCm成形滤波器滤波成形前后不同脉冲信号的能谱及能谱全能峰能量分辨率进行了测试。实验结果表明，该滤波器可对数字化的核信号成形成高斯型，使脉冲信号的上升沿变缓，峰顶变得更加平坦，提高信噪比，进而提高系统能量分辨率。  
        关键词：数字化;RC滤波;CR-RCm成形;高斯成形;能量分辨率   
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        发布时间：2021-05-19
      • 冯凯,徐悦,鲍鸿,邓新汉,邝忠华,王晓辉,征云飞,杨永峰
        2017, 40(6): 060402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060402
        摘要：正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography，PET）作为最灵敏和具有定量测量能力的功能分子影像技术，越来越广泛地应用于生物医学研究，如疾病的动物模型、新药物的研发和新治疗方法的评估等。提高探测器的性能是改进PET仪器性能的关键，PET探测器通常由分割的闪烁晶体阵列和光探测器组成，文中使用位置灵敏光电倍增管和不同晶体表面特性的硅酸钇镥（（Lu，Y）2SiO5，LYSO）晶体阵列，对新型的双端读出三维PET探测器和传统的单端读出二维PET探测器的性能进行了测量。实验结果表明，对于双端读出PET探测器，两种晶体阵列提供相近的晶体分辨图和能量分辨率，但非抛光晶体阵列提供好的深度分辨率，双端读出PET探测器需要使用表面不抛光的晶体阵列；对单端读出PET探测器，抛光晶体阵列提供好的晶体分布图和能量分辨率，单端读出PET探测器需要使用表面抛光的晶体阵列。  
        关键词：正电子发射断层成像;硅酸钇镥晶体;PET探测器;位置分辨率;能量分辨率   
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      • 张雅希,曹平,黄锡汝,郑佳俊,蒋荻,安琪
        2017, 40(6): 060404. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060404
        摘要：高压缩重子物质（Compressed Baryonic Matter，CBM）实验装置飞行时间谱仪利用由多气隙电阻板室（Multi-gap Resistive Plate Chamber，MRPC）探测器构建的超级模块实现高密度、高精度的粒子飞行时间测量，该超级模块可支持高达320通道的高精度时间测量能力，数据率高达6Gbit·s-1。为实现超级模块探测器的性能评估，提出一种基于千兆以太网的分布式数据读出方法，利用片上系统技术实现读出节点的千兆网络传输能力。测试结果表明，针对单条数据传输路径，原型读出模块在全链路情况下，能实现约467Mbit·s-1的综合数据传输速率。读出方案中事例组装、命令发送、状态显示等功能均运行正常。  
        关键词：CBM-TOF超级模块;分布式数据传输;千兆以太网   
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        发布时间：2021-05-19

        核能科学与工程

      • 赵文博,谢金森,谢芹,陈珍平,曾文杰,刘紫静,何丽华,于涛
        2017, 40(6): 060602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060602
        摘要：DRAGON & DONJON组件-堆芯“两步法”程序通过合理简化，理论可适用于任何堆芯与工况。使用蒙特卡罗方法RMC（Reactor Monte Carlo code）、MCNP（Monte Carlo Neutron Particle transport code）程序验证DRA & DON程序是否能够承担快/热谱型熔盐堆（Molten Salt Reactor，MSR）焚烧TRU、ThU燃料燃耗计算。选出熔盐增殖堆（Molten Salt Breeder Reactor，MSBR）与熔盐锕系元素再循环和嬗变堆（Molten Salt Advanced Reactor Transmuter，MOSART）堆型进行比较，同时分别利用RMC程序验证DRAGON程序组件燃耗计算的准确性，利用MCNP程序验证DRAGON程序组件均匀化方法以及DONJON程序截面调用和程序全堆扩散的准确性。结果表明，组件燃耗计算中，TRU和ThU燃料满足燃耗计算要求；堆芯临界计算中，快/热谱堆芯计算误差均小于0.001。证明DRA & DON程序可以胜任快、热谱型MSR焚烧TRU、ThU燃料的物理计算任务。  
        关键词：熔盐堆;组件均匀化;ThU燃料;TRU燃料   
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        发布时间：2021-05-19
      • 谢雪松,程懋松,何兆忠,王凯,戴志敏
        2017, 40(6): 060603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060603
        摘要：根据下一代核能系统的发展目标，提出了采用自然循环的一体化小型氟盐冷却高温堆的概念。利用修改后的RELAR5-MS系统分析程序，建立了一体化小型氟盐冷却高温堆模型，并得到其稳态特性参数。在此基础上，对其在满功率运行状态下的反应性引入事故和失热阱事故进行了分析。分析计算表明，在反应性事故工况下，由于自然循环的存在，堆芯冷却剂流量随着堆芯温度发生动态变化，最终达到新的稳态，燃料棒和冷却剂温度均处于安全限值范围内。在失热阱事故下，反应堆负反馈的特性使得堆芯功率逐渐降低并实现自动停堆，即使不考虑余热排出系统的作用，燃料组件和冷却剂温度上升缓慢，在140 h内，燃料棒和冷却剂温度均处于全限值范围内。结果表明，一回路采用自然循环冷却的一体化小型氟盐冷却高温堆具有良好的固有安全性。  
        关键词：一体化小型氟盐冷却高温堆;RELAP5-MS;自然循环;安全特性   
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      • 毕光文,汤春桃,杨波
        2017, 40(6): 060604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060604
        摘要：钒自给能探测器被广泛用作核动力反应堆的堆内固定式探测器，为堆芯中子注量率分布测量连续不断地提供信息。研究钒自给能探测器的响应电流计算方法，为堆芯在线功率分布监测与探测器设计优化提供理论依据。首先描述钒自给能探测器的响应机理与特性，然后基于Warren提出的理论模型，详细介绍中子响应电流控制方程及电子逃脱概率的计算方法，最后根据公开报道的典型钒探测器规格与实验数据进行数值模拟分析。结果显示，单位长度热中子灵敏度计算值与测量值相对偏差在±5%以内，论证了该方法的有效性与计算精度。  
        关键词：钒自给能探测器;堆内中子注量率分布监测;探测器响应电流;电子逃脱概率;中子灵敏度   
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        发布时间：2021-05-19
      • 王明,雷明准,宋云涛,鲁明宣,裴坤,刘素梅
        2017, 40(6): 060601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060601
        摘要：增殖包层作为中国聚变工程实验堆（China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）的核心部件，承载着能量转换和氚增殖的重要作用。中国科学院等离子体物理研究所在之前增殖包层设计的基础上，又提出了氦冷陶瓷增殖（Helium Cooled Ceramic Breeder，HCCB）包层的概念设计。为评估电磁载荷对HCCB包层结构安全性的影响，借助通用有限元软件ANSYS，研究计算了在等离子体主破裂时包层中产生的感应涡流、洛伦兹力和力矩。通过多物理场耦合分析方法，获取了包层中产生的等效应力和形变位移。结果表明，在等离子体电流指数衰减时，HCCB包层模型上产生的最大等效应力和形变位移满足包层结构设计的要求，同时模拟分析结果也为未来的包层结构优化以及支撑结构设计提供了必要的数据支撑。  
        关键词：中国聚变工程实验堆;氦冷陶瓷增殖包层;等离子体主破裂   
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        发布时间：2021-05-19

        同步辐射技术及应用

      • 诸颖,孔华庭,张继超,王丽华,胡钧,樊春海
        2017, 40(6): 060103. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060103
        摘要：同步辐射X射线显微成像具有极高的空间分辨率、很好的穿透深度和优秀的能量分辨，因而在纳米分辨细胞成像领域具有巨大的应用潜力。然而，目前X射线显微技术多用于细胞结构成像，而和该技术相适合的特异性识别细胞内重要生物靶标的分子探针仍较缺乏。本工作利用同步辐射X射线良好的能量分辨特点，经体外化学催化反应成功制备了同步X射线可见的成像标签，成像分辨率达到30 nm。研究结果为进一步制备X射线敏感的分子探针，实现对细胞内生物分子的特异性识别和成像打下了良好的基础。  
        关键词：3, 3'-二氨基联苯胺盐酸盐;催化;聚合物;同步X射线;成像标签   
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        发布时间：2021-05-19
      • 孙思思,张俊强,李林,刘亚娟,顾强,黄大章,赵明华
        2017, 40(6): 060102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060102
        摘要：在上海软X射线自由电子激光（Soft X-ray Free-electron Laser，SXFEL）中的微波低电平控制系统中，通过对各速调管的输出信号进行测量和控制，保证加速器的稳定运行并且达到技术指标。另一方面，SXFEL中的脉冲速调管的输入输出特性存在非线性的关系，这种电子管放大器不理想的非线性特性会导致微波低电平（Low Level Radio Frequency，LLRF）控制系统调节的效率降低。基于SXFEL装置，采用基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）的数字预失真方法，在LLRF控制系统中设计了一套实现高功率速调管放大器线性化的在线系统。S波段加速装置和其相应的东芝E3730A速调管及高压调制器和低电平系统实地测试结果表明，在LLRF控制系统中建立的在线系统能够有效补偿速调管带来的非线性问题，提高微波低电平控制系统的精度及准确性。  
        关键词：速调管;线性化;软X射线自由电子激光   
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        发布时间：2021-05-19
      • 程振东,季庚午,王菲,张晓楠,杨迎国,李吉豪,文闻,高兴宇
        2017, 40(6): 060101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060101
        摘要：采用改进的Peterk合成法合成11-巯基十一烷酸（Mercaptoundecanoic Acid，MUA）包覆的金纳米颗粒。通过调控MUA与氯金酸质量比，得到分布均匀且稳定性较好的不同粒径（ < 3 nm）的纳米金颗粒前驱体溶液，进而滴加该溶液形成薄膜。扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）观测到薄膜中具有大量微米级的块状集团。同步辐射掠入射X射线衍射（Grazing Incidence X-ray Diffraction，GIXRD）揭示其具有面外长程有序的超晶格结构；X射线光电子谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）证实薄膜中Au-S键的形成。通过紫外光电子能谱（Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy，UPS）进一步发现常温下1.5 nm粒径的薄膜具有比单晶金样品强10倍的优异二次电子发射能力，且发射峰半高宽是单晶金样品的1/4。本研究表明，MUA包覆的金纳米薄膜在电子发射源以及光电探测上具有应用前景。  
        关键词：11-巯基十一烷酸包裹的金纳米颗粒;超晶格结构;光电发射   
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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

      • 张晓文,姚娅,易成,李密,杨蓉,蒋天娇,杨升
        2017, 40(6): 060201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060201
        摘要：将氧化铋以粉末形式添加到普通混凝土中，制备出绿色无污染且具有良好的g射线屏蔽性能的掺杂氧化铋的混凝土。相较于普通混凝土，氧化铋-混凝土的屏蔽性能及力学性能均得到改善。对比屏蔽性能实验结果及MCNP5（Monte Carlo N-Particle 5）模拟结果，二者相符很好，可以用MCNP5进行后期配合比设计优化。运用田口方法对水泥量、水胶比、氧化铋比例及砂率等进行优化设计。结果表明，对氧化铋-混凝土屏蔽能力影响最大的参数是氧化铋的加入量，其次为水泥量，水胶比及砂率的影响可忽略。  
        关键词：氧化铋;混凝土;线衰减系数;MCNP5;田口法   
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        发布时间：2021-05-19
      • 蒋兵,夏莉,安力,文炜,何铁,张杰,李建一,丁琰琰,马占文,黄智武,王俊润,卢小龙,姚泽恩
        2017, 40(6): 060202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060202
        摘要：氚增殖包层中产氚率的测量是聚变核能系统中需要研究的重要问题之一，本文开展了用于产氚率测量的Al箔封装碳酸锂探测片液闪样品制备化学处理方法的研究。结果表明，首先采用氢氧化钠溶液来溶解Al箔，然后再用盐酸溶解碳酸锂探测片的溶解方式，能制成透明度高且无分层的液闪样品。为了提高测氚计数效率和保证样品兼容性，对20 mL的标准液闪样品，闪烁液体积应至少取12 mL，同时还应将液闪样品保持在10-20℃范围进行储存和测量。  
        关键词：Al箔;碳酸锂;液闪样品;产氚率测量   
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        发布时间：2021-05-19

        核物理、交叉学科研究

      • 黄益琪,李宾
        2017, 40(6): 060501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.060501
        摘要：人眼是一台精巧而复杂的光学成像系统，其复合结构存在像差，它的空间极限分辨能力要小于无像差的同口径的小孔所对应的衍射极限。眼球也并非完美对称的，各介质曲面由于不规则性或位置异常等因素对视觉质量产生影响，为精确修正眼球的屈光不正带来困难。而常规的角膜手术虽然可以较好地修正以离焦为主的低阶像差，但却不能改善高阶像差，在手术实施的过程中反而会因为改变角膜的面型因子，引入较大的球差，严重影响暗视场的视力。本文依据人眼的基本结构及统计的典型人眼参数，实现全眼球数字化模拟并考虑了个性化因子，分析影响视力的主要因素，针对眼球屈光不正设计出个性化的角膜手术方案，使术后眼球的像差得到全面修正，从而实现最佳的人眼成像能力。  
        关键词：人眼;个性化;角膜手术;高阶像差   
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