最新刊期
      2018 年 第 41 卷 11 期

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 袁昌旺,王爱民,戴志勇
        2018, 41(11): 110202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110202
        摘要：针对当前谱光滑处理方法大多需要大量的实验以获取先验知识的问题，提出了一种基于交叉验证的傅里叶变换去噪法。在傅里叶变换去噪的基础上，该方法利用交叉验证确定最优阈值，实现X射线荧光光谱的自动去噪。实验结果表明：不同信噪比下，交叉验证确定的最优阈值和实际最优阈值的相对误差小于30%，该方法取得良好的光滑效果。和小波阈值去噪法相比，该方法具有使用简单的优点；和Savitzky-Golay多项式滤波器法相比，该方法具有更高的准确度。  
        关键词：X射线荧光光谱;傅里叶变换;交叉验证;谱光滑方法   
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        发布时间：2021-05-19
      • 彭红花,涂传火,王帅,秦强,朱贵凤,钱正华,刘学阳,施柳青,蔡军,乔延波
        2018, 41(11): 110201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110201
        摘要：核设施运行过程中，需要对放射性气溶胶进行连续监测，以保护工作人员的辐射安全。本文利用流体力学仿真软件Fluent，以放射性气溶胶监测仪的测量腔室作为研究对象，采用离散相模型（Discrete Phase Model，DPM）对其内的气溶胶粒子进行输运沉积模拟与分析。结果表明：气溶胶颗粒输运沉积受到粒子尺寸、流速及流动空间等影响。一定范围内，颗粒的流速越大、尺寸越小，则在测量腔室内透过率越高，即到达腔室出口测量滤膜上被探测到的气溶胶粒子数目越多。当气溶胶粒径在1~2 μm，入口流速为1.85~3.18 m·s-1时，颗粒穿透率在80%~60%。模拟结果可为后续相关放射性气溶胶颗粒输运沉积、处理、探测效率等提供参考。  
        关键词：放射性气溶胶;计算流体力学;输运沉积模拟;气固两相流   
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        发布时间：2021-05-19
      • 吕朋辉,尹頔,岳军会,曹建社,魏书军,蓝清宏,杜垚垚,刘芳,卢艳华
        2018, 41(11): 110203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110203
        摘要：为了克服加速器中束流耦合束团不稳定性，新建的储存环必须采用逐束团数字反馈系统。数字反馈系统采用有限长单位冲激响应滤波器（Finite Impulse Response，FIR）来实现对束流信号滤波和90°移相，最终得到反馈信号。FIR滤波器可采用最小二乘法和选择滤波器法设计，本文在横向或纵向反馈系统中深入研究了这两种方法的差异。分析结果表明：采用选择滤波器法，设计简单，是较佳设计方法。随后，对选择滤波器法进行了优化，进一步分析了采用优化的选择滤波器法设计的FIR滤波器的工作可靠性以及滤波效果，对反馈系统FIR滤波器设计有一定的指导作用。  
        关键词：横向反馈系统;纵向反馈系统;最小二乘法;选择滤波器法;FIR滤波器   
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        发布时间：2021-05-19

        核能科学与工程

      • 刘宇生,许超,攸国顺,安婕铷,庄少欣
        2018, 41(11): 110603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110603
        摘要：为识别全厂断电事故下非能动核电厂的主要热工水力现象，对AP1000核电厂全厂断电工况下的事故序列和自然循环现象进行了研究。通过建立AP1000的节点模型，进行了全厂断电事故序列的模拟，并划分了事故阶段，分析了非能动堆芯冷却系统中堆芯补水箱（Core Makeup Tank，CMT）投入失效和安全壳内置换料水箱（In-containment refueling water storage tank，IRWST）参数异常对事故自然循环过程的影响，研究结果表明：全厂断电事故下，非能动核电厂的堆芯衰变热由多个单相自然循环过程导出，其中堆芯与非能动余热排出热交换器（Passive Residual Heat Removal Heat Exchanger，PRHR HX）之间的自然循环对堆芯衰变热的导出具有显著影响。根据热阱的不同和系统参数变化的特点，事故序列可划分为主回路自然循环、非能动堆芯冷却系统（PassiveCore Cooling System，PXS）自然循环和长期冷却三个阶段；CMT投入、IRWST水箱参数对PXS自然循环过程存在重要影响。  
        关键词：全厂断电;自然循环;非能动核电厂;AP1000   
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        发布时间：2021-05-19
      • 李嘉曾,韩利峰,李丹清,黄文博,吴丽梅,张立园,梁子薇,夏汇浩
        2018, 41(11): 110605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110605
        摘要：为了保障钍基熔盐堆核能系统（Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR）项目的实验安全运行，需要构建一套实验室安全监控系统，该系统需要解决以下问题：实验室地域覆盖广、环境差异大、信号种类繁多、软件接口复杂。现有的商业监控系统很难满足以上需求，因此开发了一套基于Node-Web技术的实验室安全监控系统。展示了该系统的结构框架，并阐述了基于视频接口进行软件开发的流程。该系统实现了EPICS（Experimental Physics and Industrial Control System）信号采集系统和海康威视（Hikvsion）视频采集系统的集成，通过Node-Web前端可视化接口的开发，实现了监测界面中EPICS变量和视频流联动的功能。系统具有分布式、网络化、扩展性好、低成本的特点，可适用于建设大型科研机构实验室安全监控系统。  
        关键词：分布式实验室安全监控;EPICS;Node.js;实时Web监控   
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        发布时间：2021-05-19
      • 朱贵凤,严睿,于世和,彭红花,康旭忠,杨璞,周波,邹杨
        2018, 41(11): 110601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110601
        摘要：燃耗补偿棒棒位是反应堆监测的一项重要参数，同时棒位移动会对堆芯物理参数分布造成影响。计算了固态燃料钍基熔盐实验堆（Thorium Molten Salt Reactor with Solid Fuel，TMSR-SF1）的补偿棒位变化，并分析其对功率、通量及燃耗分布的影响。在一般蒙特卡罗燃耗软件基础上耦合了调棒临界搜索功能，计算表明大部分临界搜索只需三次，验证了算法收敛的有效性。对TMSR-SF1未分组补偿棒方案进行了计算，结果表明：补偿棒位在氙平衡及寿期末时刻有较大提升幅度，其余时刻近似线性上升；补偿棒初期在总行程一半偏上位置，增加了堆芯轴向功率及中子通量分布的不均匀性，相对寿期末功率峰因子偏大17%，最大中子通量偏大12%。该变化未对总体设计参数造成显著影响，证明补偿棒未分组方案具有设计可行性。  
        关键词：燃耗;补偿棒;固态燃料钍基熔盐实验堆   
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        发布时间：2021-05-19
      • 徐佳意,马续波,陈义学
        2018, 41(11): 110604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110604
        摘要：核数据是反应堆物理计算中最基本的输入参数，同时也是反应堆物理输出响应的不确定度重要来源之一。由于存在数值近似以及模型简化等原因，导致积分实验测量的截面值会存在一定的不确定度。为了更好地规范核数据不确定性分析流程并评估分析过程中相关因素对分析结果的影响，基于自主开发统计抽样法的SUACL程序，研究了影响核数据不确定性分析的两大重要因素：截面初值与协方差矩阵。利用三哩岛核电厂1号机组（Three Mile Island unit 1，TMI-1）栅元基准题分析两者对不确定性分析结果的影响。发现设定扰动一定，计算截面初值越大，引入的不确定度更大，且计算截面初值与截面的理论值越匹配，分析结果与参考值更符合。而基于不同核评价数据库产生的协方差数据下，分析的不确定度结果有明显偏差，以238U的裂变截面为例，基于JEFF3.2产生的协方差数据库分析的不确定度比基于ENDF/B-Ⅶ.1与JENDL4.0产生的协方差计算的值小4个数量级。说明采用准确的截面初值与基于与分析堆型相关核评价数据库产生的协方差数据对截面不确定性分析非常重要。  
        关键词：不确定性分析;截面初值;协方差;核数据   
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        发布时间：2021-05-19
      • 马兆伟,李华,刘卫,刘桂民,张钦,杨果,卫飞
        2018, 41(11): 110602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110602
        摘要：文丘里式气泡发生器因其结构简单、能够有效产生所需均匀粒径的微气泡等优点，被熔盐堆脱气系统所采用。本文在脱气回路水力试验台架的实验基础上，借助高速相机来研究气泡在文丘里气泡发生器喉部和扩张段处的运动和碎化特性。研究表明：气泡运动可以分为4个阶段：1）气泡高速稳定运动阶段；2）气泡速度剧烈变化阶段；3）气泡速度稳定波动阶段；4）气泡低速稳定运动阶段。随着进气孔径的增大气泡在上述4个阶段的稳定性增加；随着水流量的增加，第二和第三阶段的区域将会向靠近x=0 mm处缩小。其中气泡的碎化过程主要是在第二阶段发生的。  
        关键词：气泡发生器;气泡运动;速度分布;气泡碎化   
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        发布时间：2021-05-19

        核物理、交叉学科研究

      • 刘诗马,吕敏,罗立强,郭竞颺,王丽华,樊春海
        2018, 41(11): 110504. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110504
        摘要：菌膜（Biofilm）是细菌为了适应不利的生存环境，粘附于基底形成的、由细菌和其分泌的胞外基质（Extracellular Polymeric Substance，EPS）组成的三维类凝胶复合物。具有类凝胶结构的菌膜，已被用于工业污水处理、生物工程和生物电池等领域。然而，如何简单而有效地调控菌膜结构使其更有利于应用依然是一个难题。本研究选取革兰氏阳性菌（枯草芽孢杆菌）和阴性菌（绿脓杆菌）作为模式生物，通过流变学测试和扫描电子显微成像技术研究不同相态（固态和液态）培养基对两种细菌菌膜结构的影响。结果显示：菌膜结构和类凝胶性质依赖于培养基的相态；与液态培养基相比，固态培养基培养细菌形成的菌膜结构松散、但厚度较厚且机械强度更强。本研究为调控菌膜结构和机械性能提供了一种简便的方法，为菌膜在有机污染物吸附和新型生物材料构建方面提供了新思路。  
        关键词：培养基相态;菌膜;微观结构;机械性能   
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        发布时间：2021-05-19
      • 刘默寒,陆妩,贾金成,施炜雷,王信,李小龙,孙静,郭旗,吴雪,张培健
        2018, 41(11): 110502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110502
        摘要：为了研究发射极尺寸对双多晶自对准NPN型双极晶体管电离辐射剂量率效应的影响，对不同发射极尺寸双多晶自对准NPN双极晶体管在高低剂量率辐照条件下进行了辐照实验，在实验数据基础上对其损伤特性以及损伤机理进行的分析表明，高低剂量率辐照下双多晶自对准工艺制备的NPN型双极晶体管都具有良好的抗电离辐照损伤能力，且低剂量率辐照损伤均大于高剂量率。同时，实验及理论分析结果都表明：双多晶自对准双极晶体管的抗辐照能力与发射极的周长面积比密切相关，发射极周长面积比越小，晶体管抗辐照能力越强，且在发射极宽度一定时，发射极条越长抗辐照能力越强。  
        关键词：双多晶自动准;NPN晶体管;发射极尺寸;剂量率效应   
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        发布时间：2021-05-19
      • 薛韩,马余刚,王宏伟,曹喜光,安振东,范功涛,刘龙祥,浮海娟,张岳,胡新荣
        2018, 41(11): 110503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110503
        摘要：151Eu中子俘获截面在反应堆物理以及核天体物理慢中子俘获过程中具有重要的作用，由于152Eu两个同质异能态（m1，0-；m2，8-）的贡献，使得生成152Eu基态和同质异能态的中子俘获截面的测量和区分难度增大。利用核反应理论模型程序-TALYS-1.8，计算了中子能量在0.01~20 MeV区间的151Eu（n，γ）152Eu基态和同质异能态的中子俘获反应截面，并与EXFOR截面数据库中已有的实验数据进行比较，检验了现有151Eu实验数据的可靠性。分析表明：由于152Eu基态和第一同质异能态都存在121.8 keV能级的退激，使得它们的截面测量存在较大误差，而基态和第二同质异能态的截面理论值基本与实验值相一致。  
        关键词：TALYS 1.8;151Eu(n, γ) 152Eu反应;反应截面   
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        发布时间：2021-05-19
      • 张晨光,安恒,杨生胜,苗育君,薛玉雄,曹洲
        2018, 41(11): 110501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110501
        摘要：基于新型互补金属氧化物半导体有源像素传感器（Complementary Metal Oxide Semiconductor Active Pixel Sensor，CMOS APS）光电器件的内部结构特点，分析了重离子对CMOS APS光电器件的影响，以及CMOS APS光电器件的单粒子效应敏感性。结合CMOS APS光电器件的结构特点和辐射影响分析，形成了基于监测数据逻辑状态和图像"白点"相结合的测试方法。在此基础上，利用重离子加速器进行了单粒子效应模拟试验。试验结果表明：当重离子线性能量传输（Linear Energy Transition，LET）低于9.01 MeV·cm2·mg-1时，像素阵列没有出现扰动现象，仅是电荷在像素阵列的不断累积。同时，试验获得单粒子翻转（Single Event Upset，SEU）饱和截面对应的LET值约为42.0 MeV·cm2·mg-1。  
        关键词：CMOS APS;单粒子效应;单粒子翻转;单粒子瞬态;重离子   
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        发布时间：2021-05-19

        核电子学与仪器

      • 李亚球,朱嘉伟,孙强,杨林森,占勤,雷柏茂
        2018, 41(11): 110402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110402
        摘要：中子管是可控中子发生器的关键核心部件。国产中子管在可靠性、稳定性等方面与国外先进水平还有一定差距。为了得出影响中子管可靠性的关键因素，以预制靶密封氘氚中子管为例，采用风险优先数法（Risk Priority Number，RPN）开展了故障模式及影响分析（Failure Mode and Effect Analysis，FMEA），按不同约定层次对所有可能的故障模式、故障原因、故障影响、后果严酷度、发生概率及危害程度进行了详细分析。根据FMEA结果，讨论了危害性较大的故障模式，并给出了提高中子管可靠性的设计改进方向。研究表明：离子源和靶是影响中子管可靠性的关键部件，离子源阴极/阳极短路导致的电离异常、靶膜氧化或脱落导致的吸附氘氚气体能力丧失等故障模式的危害性较大。  
        关键词：中子管;故障模式及影响分析;可靠性分析;危害度分析;故障影响严酷度等级   
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      • 谢在鹏,丁昱凯,梁剑,何源,李永明
        2018, 41(11): 110401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110401
        摘要：电弧放电效应是高功率微波系统中普遍存在的问题，为了确保微波系统的安全稳定工作，通常需要一种快速且稳定的诊断预警系统对电弧放电效应进行在线监测。利用开源硬件和LabVIEW数据采集软件设计了一套实时监测装置，该装置可以在数十微秒量级以内实现对腔体内电弧放电产生响应，从而达到保护高功率微波腔体的目的。该装置安装在耦合器的探测器室，并采用了一种冗余硬件设计方法来提高系统的稳定性。本文主要讨论该微波腔体电弧放电效应诊断预警系统的设计方案、软硬件架构和性能分析，并给出了该系统的初步实验结果。  
        关键词：高功率微波系统;弧光放电效应;实时监测;开源硬件;LabVIEW   
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        发布时间：2021-05-19
      • 马娜,柯志勇,何振强,李波
        2018, 41(11): 110403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.110403
        摘要：中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source，CSNS）漂移管加速器（Drift Tube Linac，DTL）是CSNS直线加速器段的末端，其准直精度直接关系到直线加速器的最终性能。由于其长度长、腔体和腔内漂移管数量多，准直精度要求高，因此准直难度极大。针对该问题，通过外符合全面测量对漂移管预准直后的精度进行检核，可知漂移管中心孔和端面的测量值在DTL腔的预准直精度达到±0.035 mm；采用大跨度、全覆盖的全面测量方法及平差在CSNS中的应用，实现直线隧道±0.03 mm和环隧道±0.04 mm的相对测量精度。提出了基于加速器准直的平滑计算及调整方法，实现DTL腔间的平滑调整，获得腔体±0.08 mm的隧道相对准直精度，漂移管±0.03 mm的腔内相对准直精度。  
        关键词：DTL全面测量;平滑计算;相对位置精度   
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