最新刊期
      2018 年 第 41 卷 10 期

        核能科学与工程

      • 侯祯,蔡创雄,张亚朋,杨群,何兆忠,陈堃
        2018, 41(10): 100603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100603
        摘要：硝酸盐自然循环回路（Nitrate Natural Circulation Loop，NNCL）是研究熔盐堆非能动余热排出技术的实验平台，通过熔盐非能动循环和风冷通道内的空气自然对流将热量排至大气。研究熔盐-空气热交换器风冷通道内的流场特性，可以深入了解NNCL自然循环的建立过程及有效性。采用数值模拟方法对NNCL熔盐-空气热交换器的风冷通道内的空气速度场和温度场分布进行研究，分析不同时刻风冷通道内的流场特性，获得了风门不同开启程度条件下，风冷通道内的温度场和速度场分布及变化规律。研究结果表明：NNCL的空气流道在风门开启后，可以很好地形成空气自然循环，并使换热器形成熔盐自然循环，带走热量。本研究弥补了NNCL流场分布实验条件的不足，为NNCL自然循环建立的有效性和稳定性提供了参考依据。  
        关键词：硝酸盐自然循环回路;风冷通道;自然循环;计算流体动力学   
        322
        |
        10
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005548 false
        发布时间：2021-05-19
      • 曹臻,曹克美,王佳赟
        2018, 41(10): 100605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100605
        摘要：为进一步量化三层熔池结构中熔融物堆内滞留（In Vessel Retention，IVR）的不确定性，应用自主开发的程序SPIRE对某大功率电站进行了分析。分析结果表明：和两层熔池结构相比，三层熔池结构中熔池底部安全裕量显著降低，氧化层顶部则有所增加。抽样生成的125 000组工况中，两层熔池发生失效的条件概率为0，而三层熔池情况下轻金属层区域存在失效风险，条件失效概率为7.11×10-5。敏感性分析结果表明：在本文研究范围内，输入参数的概率分布对结果影响较小，铀氧化份额会对条件失效概率产生显著影响，堆芯熔化份额对氧化层顶部的安全裕量产生一定影响。  
        关键词：熔融物堆内滞留;不确定性分析;蒙特卡罗抽样   
        314
        |
        15
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005578 false
        发布时间：2021-05-19
      • 赵永松,方海涛,张喜林,周兴彬,曾勤,陈红丽
        2018, 41(10): 100606. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100606
        摘要：铅冷快堆运行温度高、压力低，冷却剂化学惰性好并具有优良的热力学特性，在发电、嬗变等方面拥有不可替代的优势。基于此，中国科学技术大学提出了一种中型模块化铅冷快堆（M2LFR-1000）方案，在SRAC/COREBN软件包提供堆芯不同燃耗深度下燃耗核素核子密度的基础上，采用蒙特卡罗程序MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）进行堆芯物理初步设计和燃耗分析。结果表明：M2LFR-1000堆芯功率分布平坦，反应性控制系统合理，堆芯寿期达到设计要求，同时具有良好的固有安全性。此外，通过嬗变评估，表明M2LFR-1000堆芯具有良好的次锕系核素嬗变性能。  
        关键词：铅冷快堆;堆芯物理;嬗变;次锕系核素   
        317
        |
        14
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005618 false
        发布时间：2021-05-19
      • 秦来来,夏正海,谷韶中,马玉华,邓珂,刘佳煜,马兆伟,张钦,杨果,卫飞,吴胜伟,包广粮,刘桂民,刘卫
        2018, 41(10): 100604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100604
        摘要：大气中氚主要以氚化水（HTO）、氚化氢（HT）以及氚化甲烷（CH3T）的形态存在，其危害与其化学形态相关。为了准确评价核设施周围大气中不同化学形态的氚水平，基于高温催化氧化和低温冷阱捕集的原理，建立了一套适用于核设施周围大气中多形态氚的取样及测量方法，并对秦山核电站周围大气中不同形态氚进行了初步测量。该方法中催化剂在大气环境下对HT和CH3T的催化氧化效率≥ 99%，冷阱对水样的收集效率≥ 95%，具备了同时采集和测量HTO、HT和CH3T的功能。基于秦山核电站周围大气中氚的初步测量结果发现：秦山核电站周围大气中存在HTO、CH3T和HT三种形态的氚，且HTO > CH 3T > HT，CH 3T和HT浓度与环境本底水平相当，由此表明，建立的取样和测量方法有较高的灵敏度，可以用于核设施周边大气中环境水平氚的采样测量。  
        关键词：氚化水(HTO);氚化氢(HT);氚化甲烷(CH3T);多形态氚取样系统   
        327
        |
        15
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005645 false
        发布时间：2021-05-19
      • 缪洪康,陈玉爽,吕刘帅,王纳秀
        2018, 41(10): 100601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100601
        摘要：为提高双熔盐板翅式换热器的紧凑度和热工水力性能，对新型翅片（流线型及改进流线型）的热工特性开展数值模拟研究。在熔盐工质下与传统矩形翅片相比，流线型翅片换热系数提高了3.6%~6.7%，综合性能指标平均提高2%，且高流速工况下换热能力有较大提升；改进流线型翅片的压损，较矩形翅片减少了6.2%，比流线型翅片减少了12%；在水工质下，各型式翅片综合性能指标与熔盐工质时相比均有较大幅度的提升，但新型翅片相比传统矩形翅片不再具有优势，流线型翅片型式具有在熔盐介质的独特适用性。  
        关键词：板翅式换热器;型式设计;数值模拟;换热性能评价   
        318
        |
        13
        |
        4
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005414 false
        发布时间：2021-05-19
      • 贺云鹏,劳远侠,孙森,牛文骁,裘南,汪渊
        2018, 41(10): 100602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100602
        摘要：利用磁控溅射技术，在纯Ar和Ar-He混合气氛下制备CuAlTiWV高熵合金薄膜。利用场发射扫描电子显微镜（Field Emission Scanning Electron Microscope，FESEM）、高分辨透射电子显微镜（High ResolutionTransmission Electron Microscope，HRTEM）和X射线衍射仪（X-ray Diffraction，XRD）分别表征了薄膜的微观形貌和相结构，用划痕实验和FESEM研究薄膜的膜基结合强度和失效模型。结果表明：未掺氦且未退火CuAlTiWV高熵合金为非晶相基体上弥散分布着体心立方（Body Centered Cubic，BCC）相和金属间化合物相纳米尺寸粒子的结构。氦的引入和退火处理会影响薄膜的结晶度，但不会改变晶体结构类型。此外氦会使薄膜的表面产生鼓包，膜基界面处产生孔洞，从而使薄膜的临界载荷降低，失效模型由黏着失效转变为内聚失效。  
        关键词：高熵合金;氦;相结构;退火;失效模型   
        315
        |
        11
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005474 false
        发布时间：2021-05-19

        核电子学与仪器

      • 张怀强,卢炜煌,汤彬
        2018, 41(10): 100401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100401
        摘要：数字核谱仪系统中数字成形方法与成形参数的选取影响着脉冲信号的噪声抑制、堆积识别、幅度提取，进而直接影响系统的能量分辨率与最大脉冲计数率等主要性能指标。研发一套基于MATLAB的数字核信号处理平台，可分别实现仿真核信号，采样核信号在不同数字成形方法、不同成形参数下的高斯成形、梯形成形与三角成形输出的同时，可构建具有多套数字成形算法验证平台。通过对137Cs（NaI探测器）的γ能谱与Fe源（Si-PIN探测器）的X荧光能谱测试可得：数字高斯成形表现出更好的能量分辨率特性；三角成形表现出更好的最大脉冲计数率特性；梯形成形表现出更好的综合特性。采用梯形成形对137Cs能谱和高斯成形对Fe的特征X射线能谱测试可知：随着成形参数的增加，能量分辨率越好，最大脉冲计数率越低。  
        关键词：核脉冲信号;数字成形;MATLAB;能量分辨率   
        344
        |
        23
        |
        6
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005311 false
        发布时间：2021-05-19

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 倪卫冲,蔡文军,高国林
        2018, 41(10): 100202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100202
        摘要：核与辐射航空监测中人工放射性核素探测下限是衡量核与辐射航空监测能力的一个重要指标。基于大体积NaI（Tl）探测器核与辐射航空监测系统、固定翼飞机（Y-12和Y-5飞机）在全国数个不同辐射背景地区不同飞行高度的测量数据，研究航空γ能谱探测人工放射性核素137Cs和60Co探测下限的影响因素。结果表明：随航测高度和航测飞行速度的降低，人工放射性核素的探测下限相应地降低；在同一个航测高度上，探测下限随辐射背景水平而增大；水域上对人工放射性核素的探测下限最低；随人工放射性核素γ射线能量的降低，探测下限反而增大。本次研究为核与辐射航空监测中有效控制影响因素降低人工放射性核素探测下限提供了重要依据。  
        关键词：核与辐射航空监测;NaI(Tl)探测器;航空γ能谱仪;137Cs;60Co;探测下限   
        318
        |
        14
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005068 false
        发布时间：2021-05-19
      • 王泽松,张瑞,田灿鑫,王振国,付德君
        2018, 41(10): 100201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100201
        摘要：受设备使用年限、工作环境和零部件更换等因素影响，兆伏（MV）级低能加速器端电压需要通过较准保证经端电压加速决定的出射离子的能量。本方案以2×1.7 MV串列加速器为例，利用12C（p，p）12C材料非卢瑟福背散射谱在1 750 keV能量点附近出现一个孤立的质子共振散射单峰的特点，采用质子（proton，p）束流垂直入射到高纯石墨靶获得12C（p，p）12C的非卢瑟福背散射谱，结合多道分析器（Multichannel Analyzer，MCA）和SIMNRA6.05拟合程序，定量测量到入射质子束在石墨靶表面发生共振散射的能量阈值为（1 744±2）keV，从而外推出此时加速器端电压的实际值，并对校准结果进行了误差分析。这为MV级低能静电型范德格拉夫加速器（Van der Graff accelerator）或串列加速器在低能区提供了一种有效的端电压较准方法。  
        关键词：加速器;端电压;非卢瑟福背散射;能量校准   
        311
        |
        13
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005176 false
        发布时间：2021-05-19
      • 王君辉,张保国,文万信,褚薛刚,杨翠萍,周冬冬
        2018, 41(10): 100203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100203
        摘要：本研究旨在研制具有水等效性的液体闪烁体材料，以用于肿瘤放射治疗和辐射防护的剂量测量。实验中的液体闪烁体由十二烷基苯、二甲基亚砜（Dimethyl sulfoxide，DMSO）、曲拉通X-100（Triton X-100）、2，5-二苯基恶唑（2，5-Diphenyloxazole，PPO）和1，4，双2（5苯基恶唑）苯（1，4Bis（5-phenyloxazol-2-yl）benzene，POPOP）组成。首先根据有效原子序数、电子密度公式和蒙特卡罗程序GEANT4（GEometry And Tracking 4）计算上述材料具有良好水等效性时的最佳浓度配比；根据最佳浓度配比配制液体闪烁体，并利用生物学X射线辐照仪和多道谱仪分别测量其水等效性能和辐射发光性能。研究结果表明：配制1 L新型液体闪烁体的最优配方为0.09 L的DMSO、0.36 L的十二烷基苯、0.55 L的Triton X-100、4 g·L-1的PPO和0.2 g·L-1的POPOP。上述配方液体闪烁体材料具有良好的水等效性（吸收剂量与水对应的吸收剂量比值几乎为1，最大相差在0.1%以内），并且保留了液体闪烁体的辐射发光功能（发光效率为一般商用液体闪烁体的1/3）。研制的新型液体闪烁体可用作肿瘤放射治疗和辐射防护中的测量体模材料和剂量探测器。  
        关键词：液体闪烁体;GEANT4;剂量验证;水等效性   
        316
        |
        13
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005197 false
        发布时间：2021-05-19

        同步辐射技术及应用

      • 姚超,陈建辉,王东,李春雷
        2018, 41(10): 100101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100101
        摘要：相干性是X射线自由电子激光（X-ray Free-Electron Laser，XFEL）最重要和显著的特点之一，在自放大自发辐射（Self-Amplified Spontaneous Emission，SASE）模式下，XFEL光输出功率极不稳定且强度分布差异较大。为能够用简单系统同时测量二维平面的横向相干性，本文提出一种基于近场外差散斑的光脉冲相干性测量方案，该方案的优点是能实现单发脉冲和平均脉冲的横向相干性测量。将光脉冲照射在做布朗运动的纳米粒子溶液上产生近场外差散斑，通过散斑信号的功率谱分析得到光脉冲的横向相干性。文章重点在理论上研究了测量方案的可行性，结合上海软X射线自由电子激光SASE模式的光场仿真，通过数值模拟的方法获得了单粒子和多粒子外差散斑信号的空间分布，以及对应的横向相干性。未来此方法可以为自由电子激光的运行和用户提供在线的相干性信息。  
        关键词：外差散斑;软X射线自由电子激光;横向相干性;孪生测量   
        314
        |
        12
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005114 false
        发布时间：2021-05-19
      • 杨若欧,孙凡飞,赵子昂,赵景泰,姜政
        2018, 41(10): 100102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100102
        摘要：碳化钴（Co2C）在费托合成制低碳烯烃（Fischer-Tropsch to Olefin，FTO）中起着重要的催化作用。通过X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）等表征与方法，对碱金属在CoMn催化FTO中形成碳化钴的影响进行了研究。在钠（Na）、钾（K）元素的影响下，CoMn催化剂在活性评测中，低碳非饱和烃与低碳饱和烃的比例高达17.4与9.4，且仅有较低的甲烷（CH4）产生，而锂（Li）对CoMn催化剂的选择性影响较弱。通过XRD表征，发现Na、K对CoMn催化剂形成Co2C有很好的促进效果。XAFS揭示了CoMn催化剂的电子结构，催化反应后形成碳化钴的配位结构，为研究CoMn催化剂微观结构提供了基础理论。  
        关键词：费托合成制低碳烯烃;碳化钴;碱金属;X射线吸收精细结构谱   
        317
        |
        16
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005196 false
        发布时间：2021-05-19

        核物理、交叉学科研究

      • 孙坤,熊超,葛良全,张庆贤,何庆驹,王猛,谷懿
        2018, 41(10): 100501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100501
        摘要：针对航空γ能谱测量工作时矿致异常信息在时域批次性干扰下难以有效提取的问题，结合小波变换理论与测线标准差变异系数理论，提出一种新的线单元校正方法。该方法利用小波变换擅长处理非稳态采样数据信号的特性，采用小波变换对线单元数据进行多尺度分解，通过软阈值滤除近似信号，有效去除含有时域批次性干扰的非地质背景信息，并对表征异常的细节信息进行重构，实现对时域批次性干扰的线单元校正。通过对实测数据的校正处理验证，结合航空伽马能谱地面异常查证结果及矿区地质简图，表明该方法削弱时域批次性效果明显，缩小了异常范围，提高了矿致异常点识别准确性，且异常形态与地面查证结果一致，客观还原测区的放射性核素分布情况。  
        关键词：航空γ能谱;异常信息;小波变换;线单元校正   
        312
        |
        10
        |
        3
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005415 false
        发布时间：2021-05-19
      • 陈翔鸿,于华伟,周悦,张锋,王志刚
        2018, 41(10): 100502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.100502
        摘要：为了精确测定随钻测井仪器在井眼中位置及井眼尺寸（井径），研究了利用随钻方位密度测井响应计算间隙（仪器壁和井壁的距离）和井径的方法。首先，利用蒙特卡罗模拟建立仪器的计算模型，并将模拟结果和实验数据进行了基准检测；其次，研究不同条件（即地层密度和泥浆密度变化）下间隙尺寸对探测器的影响；最后得到了间隙尺寸及井径的计算方法。结果表明：探测器测量的密度受间隙、泥浆密度、地层密度的影响，当地层密度与泥浆密度差（介质密度差）一定时，地层密度与远密度之差（测量密度差）和间隙成正比关系；通过测量的密度、地层密度和泥浆密度计算，可以获得间隙尺寸，利用仪器和井眼、间隙的几何关系计算井径，精度达到0.1 cm。  
        关键词：随钻密度测井;间隙;蒙特卡罗模拟;井径   
        313
        |
        12
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10005475 false
        发布时间：2021-05-19
      0