最新刊期
      2017 年 第 40 卷 8 期

        核物理、交叉学科研究

      • 张竞宇,马亚栋,陈义学,高强
        2017, 40(8): 080502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080502
        摘要：在反应堆中，组成材料的稳定核素经受强中子辐照后，会被活化成放射性核素。这些核素及其衰变产物对工作人员的职业辐照剂量具有重要贡献。为了更好地进行人员的辐射防护工作，需要对放射性核素的存量进行精确计算。相对于核素平衡方程的其它求解方法，切比雪夫有理逼近方法（Chebyshev Rational Approximation Method，CRAM）在计算精度和效率方面具有综合性优势。首先介绍了CRAM的基本理论，随后选取典型的例题进行了测试验证。与解析解对比的结果表明，采用CRAM进行中子辐照下的核素活化衰变计算能够取得不错的效果，但是用于核素长期衰变计算可能导致计算错误。针对此问题，将收缩乘方技术与CRAM相结合，取得了正确的计算结果，拓展了CRAM的适用范围。  
        关键词：切比雪夫有理逼近方法;放射性核素;存量计算;收缩乘方   
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        发布时间：2021-05-19
      • 王广西,胡燕,罗琼,蔡荣智,李丹,陈诚,翟娟
        2017, 40(8): 080501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080501
        摘要：采用粉末压片制样，用波长色散X射线荧光光谱法对湖北、四川和黑龙江产地大米中Mn、Fe、Cu、Zn、Mg、P、S、K、Ca 9种元素含量进行测定，并用主成分和聚类分析对结果进行分析。讨论了各目标元素测量条件，运用经验系数法和散射射线作内标对基体效应进行校正，通过测量国家生物标准物质建立了工作曲线。分析结果表明，该方法检出限较低、精密度较好、准确度较高，不同产地大米样品中目标元素含量差异显著。前4个主成分的累计方差贡献率为89.3%，30份大米样品分布在三个区域，分别来自三个产地。聚类分析在阈值为9时，将大米样品分成三类，与主成分分析结果一致。因此矿质元素可作为大米产地溯源的指标。  
        关键词：波长色散X射线荧光光谱法;大米;矿质元素;基体效应;主成分分析;聚类分析   
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        发布时间：2021-05-19

        同步辐射技术及应用

      • 邓明君,王勇,薛超凡,邰仁忠
        2017, 40(8): 080103. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080103
        摘要：为了实现一般性样品的自由电子激光三维成像，搭建了一套用于上海软X射线自由电子激光装置的双光束单脉冲三维成像装置。计划利用可见光对该成像装置进行离线时空对准，利用自由电子激光对其进行在线时空对准。为了保证离线对准的顺利实现，需要搭建一套基于双光束白光干涉原理的离线对准系统。本文设计了一套双光束白光干涉系统，并结合波动光学原理和MATLAB软件对其进行了离线对准原理的理论模拟验证。随后搭建了该套系统，并成功对该系统进行了时空对准调试与验证，时间对准调节精度达48.1 fs。经简单改进后，该系统可作为自由电子激光三维成像装置的离线对准系统，用于其离线对准调节。  
        关键词：自由电子激光;双光束;白光干涉   
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        发布时间：2021-05-19
      • 王健,刘以勇,王淑华,李明,王莉
        2017, 40(8): 080104. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080104
        摘要：低温永磁波荡器（Cryogenic Permanent Magnet Undulator，CPMU）利用稀土永磁材料钕铁硼或镨铁硼在低温下的剩磁及内禀矫顽力大幅增大的特性，通过使磁体工作在50-150 K的低温环境，获得相比于常规真空内波荡器（In-vacuum Undulator，IVU）高30%-50%的磁场性能。在磁气隙一定的条件下，CPMU可以在较小的周期长度下获得较大的磁场强度，这对于提升同步辐射光的亮度具有重要意义。本文介绍了上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility，SSRF）钕铁硼CPMU磁体冷却技术的研究进展，对CPMU的静态热负载进行了详细的理论分析及实验研究。CPMU静态热负载的理论分析方法在CPMU样件低温冷却实验装置得到了验证，并在完整钕铁硼CPMU样机中得到了应用。  
        关键词：低温永磁波荡器;热负载;冷却   
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        发布时间：2021-05-19
      • 梁丹,陈雨,张凯,黄万霞,刁千顺,洪振,袁清习,朱佩平
        2017, 40(8): 080101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080101
        摘要：作为一种重要的相位衬度成像方法，衍射增强成像（Diffraction Enhanced Imaging，DEI）是利用晶体的角度选择特性探测样品引起的X射线角度变化来获得样品衬度图像。晶体摇摆曲线是衍射增强成像装置的重要特征，理论上晶体的摇摆曲线越窄，则衍射增强成像灵敏度越高，所获得的图像衬度也会越好。在北京同步辐射装置（Beijing Synchrotron Radiation Facility，BSRF）4W1A成像实验站现有Si（111）晶体DEI装置的基础上，通过选用高精度转台并对晶体采取减少加工应力残余和降低安装夹持应力的措施，设计研制了基于Si（400）和Si（333）晶体的高灵敏度DEI实验装置，并利用标准样品和实际生物样品进行了实验验证。系统摇摆曲线测试及成像结果表明，所研制的成像装置可以开展二维和三维成像实验且具有更高的成像灵敏度。  
        关键词：衍射增强成像;高灵敏度;三维成像   
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        发布时间：2021-05-19
      • 陈建樵,汪启胜,李冰,周欢,崔莹,孙波,王志军,何建华
        2017, 40(8): 080102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080102
        摘要：串行晶体学作为一种解析蛋白质晶体结构的新方法，因其拥有室温采集、辐射损伤低、时间分辨等优势而得到迅速发展。早期发展于自由电子激光的串行飞秒晶体学已成功实现了蛋白质微小晶体结构的解析。为了引入串行晶体学的技术优势，充分发挥第三代同步辐射的丰富资源和特点，基于上海光源BL17U1生物大分子线站，我们对串行晶体学上样方法进行了理论和实验研究，解决了静电纺丝上样方式在同步辐射上应用的难题，用溶菌酶微小晶体论证了其可行性；同时探讨了基于同步辐射的串行晶体学在毫秒时间尺度上的发展潜力，为光束线技术升级提供参考。  
        关键词：串行晶体学;同步辐射;静电纺丝;室温数据采集;蛋白质微晶   
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        发布时间：2021-05-19

        核电子学与仪器

      • 张胜,赵金龙,胡立群,陈晔斌,盛秀丽
        2017, 40(8): 080401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080401
        摘要：国际热核聚变实验反应堆是世界上在建的最大的磁约束聚变装置托克马克装置，通过对其中软X射线的测量，可实现等离子体辐射对锯齿、色骨模等磁流体现象的物理研究和成像反演。软X射线诊断系统就是用来检测软X射线的设备。由于热核聚变时恶劣电磁环境及远距离传输，在设计信号检测系统时必须进行电磁兼容设计，以降低系统噪声、提高检测精度。本文中使用的检测电路采用差分结构实现电流信号到电压信号的转换，重点研究检测电路的实现及其电磁兼容设计。从电磁抗干扰的三要素出发，结合实验测试，针对电磁干扰的特殊性，讨论了滤波电路设计、印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）走线、电磁屏蔽及信号接地在系统中实现。本文采用32通道板卡集成设计；信号增益提高至107 V·A-1；放大器带宽达到120 kHz。通过测试结果可以看出，信号噪声降至8 mV。通过优化设计提高了检测电路的集成度和放大电路的增益及带宽，同时降低了检测电路的噪声。  
        关键词：软X射线检测;电磁兼容;低通滤波器;PCB抗干扰   
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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

      • 甄丽颖,张家俊
        2017, 40(8): 080301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080301
        摘要：核电厂周围环境气溶胶的总放射性水平是一项重点关注项目。为掌握阳江核电周围环境气溶胶中总α、总β放射性水平及变化趋势，自2014年1月，对阳江核电厂5 km范围内大澳和允泊的气溶胶总α、总β进行为期三年的采样监测，获得该核电厂5 km范围内气溶胶总α、总β活度浓度范围分别为0.01-0.35 mBq·m-3、0.05-2.46 mBq·m-3，年均值分别为0.07 mBq·m-3、0.65 mBq·m-3。受降雨影响，总α、总β放射性变化有明显的季节特征，总体呈现冬春季高、夏秋季低的特点。监测结果与对照点和本底调查进行比较，总α、总β活度浓度没有明显变化，初步判断阳江核电厂运行安全。  
        关键词：气溶胶;总α;总β;阳江核电   
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        发布时间：2021-05-19

        核能科学与工程

      • 崔德阳,夏少鹏,余呈刚,蔡翔舟,陈金根
        2017, 40(8): 080602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080602
        摘要：美国橡树岭国家实验室开发的SCALE/TRITON程序广泛用于反应堆临界安全、中子物理、辐射屏蔽和灵敏度与不确定度等方面的计算分析。基于SCALE/TRITON程序，采用等效体积、均匀混合和平均截面等三种外部耦合方法，处理单流双区熔盐堆的燃耗计算，解决了SCALE/TRITON程序在计算中不能精确反映流动燃料周期性均匀混合的问题。研究表明平均截面法与均匀混合法的计算结果几乎完全一致，与橡树岭文献结果也能很好符合，等效体积法因为没有考虑堆芯分区结构的差异而导致计算结果与其他两种方法偏离较大。基于SCALE/TRITON发展的平均截面法，放宽了对步长的要求，具有准确性好、计算效率高的优点，适用于熔盐堆两区（或多区）的堆芯设计与燃耗性能分析，具有重要的应用意义。  
        关键词：熔盐堆;燃耗;平均截面;富集铀   
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        发布时间：2021-05-19
      • 魏诗颖,王玮,王成龙,田文喜,秋穗正,苏光辉
        2017, 40(8): 080601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080601
        摘要：钍燃料的利用对于缓解核燃料资源短缺具有重要意义，坎杜型反应堆（Canadian Deuterium Uranium，CANDU）在堆芯布置、中子利用效率及先进燃料循环方面具有较高的灵活性，使得其在CANDU反应堆中引入钍燃料循环更具现实意义。CANDU型反应堆中钍基燃料应用关键基础技术研究是加拿大与我国正在开展的合作课题，其中开发自主的CANDU堆堆芯热工水力设计和安全分析程序是钍基燃料应用必不可少的设计工作之一。本文针对CANDU型反应堆热传输系统结构特点，采用FORTRAN程序设计语言开发了适用于CANDU型反应堆热传输系统的热工水力瞬态分析程序CANTHAC（CANDU Thermal-Hydraulic Analysis Code）。利用CANTHAC对钍基先进CANDU堆（Thorium-based Advanced CANDU Reactor，TACR）进行了瞬态分析，计算工况包括满功率稳态、无保护蒸汽发生器（Steam Generator，SG）二次侧给水温度降低事故及完全失流事故。其中，满功率稳态计算结果与清华大学设计的钍基先进CANDU堆TACR设计值吻合较好，相对误差不超过2%，在可接受范围内；无保护SG二次侧给水温度降低事故及完全失流事故在计算条件下所得的燃料温度及系统压力等关键热工水力参数均在安全限值内，满足安全准则要求。程序为模块化编程，便于移植和改进，具有一定的通用性，为进一步研究工作奠定了基础。  
        关键词：钍基先进CANDU堆;热传输系统;热工水力;瞬态分析   
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        发布时间：2021-05-19
      • 李仕鲜,刘井泉,沈永刚
        2017, 40(8): 080604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080604
        摘要：冷却剂丧失事故（Loss of Coolant Accident，LOCA）是核电厂安全分析中的一类典型事故，不同的破口位置和破口尺寸将直接影响到事故的处置和后果。为判断LOCA事故的破口位置和尺寸，可以借助于神经网络的模式识别功能。针对CPR1000核电系统，利用CATHARE软件建模并仿真不同破口位置和尺寸的LOCA事故，提取事故发生时的6类热工水力参数对BP（Back Propagation）神经网络、Elman神经网络、RBF（Radial Basis Function）神经网络和支持向量机进行训练，再将训练后的神经网络用于破口位置和尺寸的诊断。结果表明，在4种神经网络中，参数优化后的支持向量机对破口位置和尺寸的诊断准确率较高且诊断稳定性较好。在LOCA事故发生时，可以利用支持向量机获取破口的详细信息，辅助操纵员高效地处理事故。  
        关键词：神经网络方法;LOCA;CPR1000   
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      • 陈家豪,张海青,朱智勇
        2017, 40(8): 080603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080603
        摘要：固态燃料钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel，TMSR-SF1）作为第四代先进核反应堆堆型之一，继承了熔盐冷却剂和球形燃料元件的许多优点和技术基础，具有良好的经济性、设计上的固有安全性、钍铀燃料的可持续性和防核扩散性。本文以10 MW固态燃料钍基熔盐堆为模型，利用MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）和ANSYS Fluent等模拟程序对其进行多物理耦合分析，同时利用C++语言编写了堆芯活性区的物理-热工耦合计算程序，实现了MCNP计算结果与Fluent程序的对接，通过对比耦合前后结果，分析了堆芯功率密度分布、有效增殖因子、温度分布等主要参数，为熔盐堆的设计、安全性评估和操作运行提供了参考依据。  
        关键词：固态燃料球;钍基熔盐堆;物理热工耦合;稳态分析   
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        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 夏川东,刘慢天,朱敬军,安竹
        2017, 40(8): 080201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.080201
        摘要：四川大学原子核科学技术研究所依托2.5MeV范德格拉夫静电加速器搭建了质子诱发X射线荧光分析（Proton Induced X-ray Emission，PIXE）与卢瑟福背散射分析（Rutherford Backscattering Spectrometry，RBS）相结合的离子束分析系统，描述了该分析系统和刻度过程。通过10个金属单质的PIXE-RBS测量，刻度得到的仪器常数H值是一条随能量变化的曲线，然后采用最小二乘法拟合确定了X射线探测器前的Mylar膜有效厚度、选择性滤膜的有效厚度和中心小孔大小，从而得到H值。为了对刻度H值进行检验，在相同实验条件下测量了标准粘土样品元素成分，测量数据与证书数据符合得较好。刻度结果将用于以后的PIXE-RBS分析。  
        关键词：质子诱发X射线荧光分析;卢瑟福背散射分析;H值   
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