最新刊期
      2018 年 第 41 卷 2 期

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 杨悦,吴和喜,刘玉娟,刘义保,孟凡松,张思颖
        2018, 41(2): 020201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020201
        摘要：最小二乘法的航空γ能谱解析可有效分离各辐射源的响应谱，基于此获得的人工核素响应谱可有效应用于地面人工核素定位与定量计算。本文针对以往研究的不足展开讨论，依据实验分析获得航空γ能谱中宇宙射线湮灭辐射强度与宇宙射线道计数成线性规律，并利用蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）模拟获得航空γ谱仪对宇宙射线中湮灭辐射的响应谱；实验发现可运用“航空γ谱仪对平衡天然铀系地层的响应谱”替代“航空γ谱仪对大气氡子体的响应谱”。并将上述结论应用于静态点源活度反演实验及人工辐射热点定位，证实该方法能更准确地提取人工放射性信息，为核应急中航空γ能谱的有效应用提供参考。  
        关键词：航空γ谱仪;人工放射性;响应谱提取   
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        发布时间：2021-05-19
      • 霍合勇,孙勇,唐彬,尹伟,刘斌,吴洋,曹超,王胜,李航
        2018, 41(2): 020202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020202
        摘要：为给中子导管中子输运与屏蔽计算提供输入参数，建立冷中子源（Cold Neutron Source，CNS）模型，制作正氢与仲氢蒙特卡罗（Monte Carlo N particle transport code，MCNP）截面数据库，计算了慢化室内不同穿透深度的中子注量率变化趋势、冷中子（Cold Neutron，CN）孔道入口处中子角分布与冷中子增益、中子导管入口处中子角分布与中子注量率空间分布。结果显示，液氢慢化剂使中子束内冷中子有显著的增益，随着中子在CN孔道内的传输中子束的准直性大大提高，为下一步开展中子导管计算提供了重要参考数据。  
        关键词：冷中子源;物理参数;模拟计算;中国绵阳研究堆   
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        发布时间：2021-05-19

        核电子学与仪器

      • 岳军会,吕朋辉,曹建社,随艳峰,魏书军,叶强,麻惠洲,赵颖,杜垚垚,刘芳
        2018, 41(2): 020403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020403
        摘要：针对加速器驱动次临界系统（Accelerator Driven Sub-critical System，ADS）注入器Ⅰ束流调试要求，需要精确测量束流的相位和能量。本文研究束流的相位和能量高精度测量方法，设计了基于快速电流变压器（Fast Current Transformer，FCT）信号的相位及能量测量系统。该系统包括FCT探头、前端电子学、数据采集和处理三个部分，通过正交采样的方式实现束流的相位测量，然后利用飞行时间法实现束流能量的测量。测试结果表明，该系统在实验室测试相位分辨率为±0.8°，在线测试相位分辨率为±2°，满足直线加速器的设计要求。  
        关键词：加速器驱动次临界系统;强流质子加速器;束流能量;快速电流变压器;正交采样   
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      • 马毅超,朱纳,钱森,高峰,胡健润,张国庆,宁飞鹏,党宏社
        2018, 41(2): 020401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020401
        摘要：大面积型光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）广泛应用于各种高能物理实验中，但它对磁场比较敏感，在有地磁场的情况下实验结果的可靠性难以保证。为此，需要在电磁屏蔽间内放置高磁导率磁屏蔽罩定量屏蔽磁场，或在电磁屏蔽室缠绕三围螺线管线圈定量屏蔽地磁场。利用实验虚拟仪器工程平台，基于常用通信协议，建立了一套光电倍增管磁场效应在线测试系统，实现对光斑尺寸和磁场强度的自动调节，光电倍增管阳极信号的实时采集、存储和显示，可用于研究光电倍增管的地磁场效应。  
        关键词：光电倍增管;地磁场;定量屏蔽;定性屏蔽   
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      • 蒋舸扬,谭松清,赵欢,陈广花
        2018, 41(2): 020404. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020404
        摘要：上海质子治疗装置是由中国科学院上海应用物理研究所研制的首台全国产化的质子治疗设备。注入器产生不同能量的质子束满足多样化的治疗所需，而对不同能量束流的轨道约束则由加速器主环动态电源和对应磁铁动态电流的调整来实现。为了避免磁场动态改变时磁铁涡流特性变化带来的干扰，在传统静态电源控制基础上，利用PCASpy模块设计了全新符合实验物理及工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）规范的上层控制系统，通过高速下载预设电流波形和过程控制，基本消除了涡流影响。该控制系统目前已在主环束流调试过程中正常使用。  
        关键词：质子治疗;动态电源;PCASpy;实验物理及工业控制系统   
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      • 陈伟,郭建华,汪慎
        2018, 41(2): 020402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020402
        摘要：大面积太阳γ射线谱仪（Large Area Solar Gamma-ray Spectrometer，LASGA）是一台计划搭载在中国空间站上的高能辐射探测器，用于探测10 keV-2.5 GeV的太阳X/γ射线。LASGA的量能器由溴化镧闪烁晶体阵列构成，采用双端读出的方式扩大其动态测量范围；高增益端采用光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）、低增益端采用光电二极管（Photodiode，PD）读出。由于PD对光电子没有放大能力，为了提高信噪比，LASGA的低增益端需要搭配低噪声的读出电子学系统。针对LASGA对前端电子学的要求，使用挪威IDEAS公司的电荷测量芯片VA140设计了多通道（128通道）、低噪声电子学原型系统，完成了其性能测试。测试表明，在室温下电子学系统的噪声水平为600e-@0 pF，在0-200 fC范围内有良好线性，保证单个溴化镧单元能够线性测量到250 MeV，满足项目要求。该电子学读出系统不仅适用于光电二极管等光电转换器件的读出，也可用于大面积的硅微条探测器。  
        关键词：大面积太阳γ射线谱仪;溴化镧;光电二极管;读出电子学;低噪声   
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        发布时间：2021-05-19

        核物理、交叉学科研究

      • 罗见兵,张鹏,朱特,曹兴忠,张怀强,靳硕学,于润升,王宝义
        2018, 41(2): 020501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020501
        摘要：铁基合金中的氢致缺陷是造成合金机械性能恶化的重要因素之一。氢对材料中微观组织结构的影响，特别是氢致缺陷微观机理的研究是铁基合金的一个基础研究课题。本文主要应用正电子湮没寿命谱（Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy，PALS）和符合多普勒谱（Coincidence Doppler Broadening Spectrum，CDB）方法，研究了不同处理条件的Fe-1.0% Cu合金样品充氢过程中氢致缺陷的形成机制、缺陷类型以及氢与缺陷的相互作用及其微观机理等。结果表明，1073 K高真空热处理和20%形变后723 K退火处理的样品充氢后会产生少量的位错，而1173 K高真空淬火样品充氢后还会产生少量的空位团，在充氢过程中空位缺陷成为氢的捕获点，并与氢相互作用成为聚集空位的核心而形成空位团。CDB结果还表明，Cu析出物对本文合金样品的氢致缺陷的形成无明显影响。  
        关键词：氢致缺陷;正电子湮没谱学;空位团;位错;FeCu合金   
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      • 于华伟,周悦,陈翔鸿,王志刚
        2018, 41(2): 020502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020502
        摘要：可控源替代中子孔隙度测井中的同位素中子源已经成为石油勘探发展的必然趋势。为了提高中子孔隙度测井中可控源替代同位素中子源的兼容性与测量精度，本文针对影响地层孔隙度灵敏度的因素进行分析。首先，根据中子孔隙度响应的理论公式，推导出地层孔隙度灵敏度的响应方程，然后对其进行分析并得出影响灵敏度的各种因素。结果表明，地层中的中子减速长度对地层灵敏度变化起到主要影响作用，另外减速长度受到了源类型及能量、孔隙度、岩性、密度等因素的影响，其中中子能量和岩石密度是影响灵敏度变化的主要因素。本研究为今后可控源中子孔隙度测井的研究提供了理论依据。  
        关键词：中子孔隙度测井;可控源;地层灵敏度;减速长度   
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        发布时间：2021-05-19

        核能科学与工程

      • 张晗,周涛,田晓瑞,周蓝宇,夏榜样
        2018, 41(2): 020601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020601
        摘要：蒸汽传热管破裂事故发生时，一回路中的颗粒物随着高温高压流体一起喷射进入二次侧，会对蒸汽发生器二次侧产生冲击并加速二次侧腐蚀。根据大亚湾核电站蒸汽发生器传热管实际尺寸建模，利用FLUENT流体软件，对蒸汽传热管破裂事故发生时的颗粒物喷射过程进行模拟研究。对连续相采取k-ε模型预测湍流变化，多相流模型选择混合模型，对颗粒相采取DPM（Discrete Particle Model）模型跟踪颗粒运动轨迹。研究发现，破口附近是高速场和高温度场，而在破口上方，温度场和速度场逐渐恢复均匀性；在破口上方附近存在回流现象；破口附近颗粒随着流场运动对二次侧管壁产生冲击，破口附近壁面所受到的冲击最严重；在破口上方及背离破口的管道附近存在颗粒物聚集现象，可能导致传热恶化；随着高度的增加，破口的影响开始扩散。  
        关键词：颗粒物;蒸汽传热管;破裂;喷射   
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        发布时间：2021-05-19
      • 桑培伦,谢华,苏伟,王烈林,王文文,冯志强
        2018, 41(2): 020603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020603
        摘要：分别针对包含Cs、Sr、U模拟核素的地质水泥固化体，以热处理温度为变量，通过考察固化体热处理前后质量、体积、抗压强度以及物相等参量的变化规律，以此评价地质水泥的热稳定性。实验结果表明，当T≤300℃时，三类水泥固化体的外观无明显变化，体积收缩率控制在3%以下，抗压强度损失率低于25%，仅部分水化产物脱水引起较大失重，体现为显微结构中针状、网状特征组织减少，孔隙增加；当T＞700℃时，水泥外表面出现明显裂纹，水化产物已完全相变，但结构仍未见崩塌，显微组织变得更加致密并具有陶瓷结构特征，导致抗压强度随温度升高反向增大，展现出良好的高温热稳定性。新生成的硅灰石相Ca3Si3O9发生同素异构转变是导致固化体表面开裂的主要原因。  
        关键词：地质水泥固化体;Cs;Sr;U;热稳定性   
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        发布时间：2021-05-19
      • 钱楠,王广华,黄豫,曾友石,包广粮,吴胜伟,刘卫
        2018, 41(2): 020606. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020606
        摘要：ThorCon堆是一种以熔融氟盐(NaF-BeF2-ThF4-UF4)作为燃料及冷却剂、石墨为慢化剂的小型模块化熔盐反应堆。在热中子的照射下熔盐中的Be、F以及屏蔽层和石墨中的B会发生核反应产生氚。氚在高温下具有很强的渗透能力，能够影响金属构件的力学性能，减少其使用寿命。进入环境的氚在高温下易氧化为氚化水。氚化水进入人体后会形成内照射，对操作人员健康造成影响。根据产氚反应的性质及中间产物个数可将产氚反应分为三类：直接产氚反应、有中间产物的产氚反应、三裂变产氚反应。并对这三类反应分别建立相应的计算方程。计算结果表明，ThorCon堆年产氚约为5.444 g。其中Be反应产氚是最主要的氚来源，88.5%的氚来源于Be。如能降低Be含量，将大幅降低氚的产额。  
        关键词：ThorCon堆;氚产额;熔融氟盐   
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        发布时间：2021-05-19
      • 张斌,郑君萧,李晓静,包博宇,陈义学
        2018, 41(2): 020605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020605
        摘要：反应堆压力容器（Reactor Pressure Vessel，RPV）快中子注量的精确计算，可以有效地评估寿期内压力容器材料辐照损伤程度并为延寿技术提供数据支持。离散纵标法在解决深穿透屏蔽问题上的优势，使其成为计算RPV快中子注量率的主要方法之一。反应堆几何材料、截面数据、中子源强、输运求解等参数的不确定性，显著影响快中子注量率模拟结果的可信度。以典型压水堆模型为测试例题，分析了RPV快中子注量率计算流程中引入不确定性的主要来源，重点研究了中子源强处理方法、各向异性散射截面展开和输运方程空间离散格式三个方面对RPV快中子注量率计算的影响。对不确定性因素特别是计算不确定性进行深入的细化分析，有助于我们正确认识目前计算方法的薄弱环节，指明相关的计算模型和数值离散的改进方向，并提高计算结果的确定性。  
        关键词：辐射屏蔽;快中子注量率;压力容器;离散纵标法   
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      • 郭冰,魏永波
        2018, 41(2): 020602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020602
        摘要：数据存档系统是控制棒驱动机构（Control Rod Drive Mechanism，CRDM）样机控制系统的重要组成部分，主要用于存储控制棒的实时、报警信息及其他设备信息等数据，一方面能够使运行人员对熔盐堆CRDM样机的运行、调试和维修等工况进行分析和处理，另一方面为今后基于数据分析的预警和诊断技术发展积累数据资源。本文基于开源、数据类型和接口丰富、扩展功能强大的关系型数据库PostgreSQL，设计实现了熔盐堆CRDM样机数据存档系统的数据库。为提高数据库的性能并确保安全可靠的存储数据，在数据采集上采用了双机热备技术，同时使用Java语言开发了控制棒棒位检索工具并连接数据存档系统。该系统在熔盐堆CRDM样机中的成功应用证明其是一种先进的、低成本的、稳定的数据存档系统。  
        关键词：PostgreSQL;数据存档系统;EPICS;控制棒驱动机构   
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      • 尧俊,张熙司,胡文军,柴翔,杨燕华
        2018, 41(2): 020604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020604
        摘要：铅铋冷却快堆是第四代核能系统之一，其具有许多运行与安全性优势。但铅铋冷却快堆在运行过程中，堆芯结构材料会受到铅铋合金冷却剂的腐蚀作用，腐蚀产物在堆内堆积可能会引发堵流事故，从而导致包壳传热恶化，并影响冷却剂的流动传热效果。通过对铅铋冷却快堆单盒燃料组件建模，使用商用计算流体力学软件STAR-CCM+对不同堵块参数下的5个堵流事故工况开展了计算分析。通过对事故后包壳内壁面温度、子通道中心温度的轴向发展和堵块周围流场的轴向速度分布进行对比分析，获得了各种堵块参数对堵流事故后传热恶化、流场性质的不同影响规律。  
        关键词：铅铋冷却快堆;堵流事故;堵块参数;计算流体力学   
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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

      • 王风,杨建华,谢卿,翟士桢,杨志
        2018, 41(2): 020301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.020301
        摘要：分析医用回旋加速器正电子核素18F的照射条件和轰击参数对生产的影响，优化生产条件并给出最佳的轰击参数以期获得高效的生产产额。使用Origin 9.0软件绘制核素18F产量随不同质子束流强度和轰击时间的变化趋势曲线，以蒙特卡罗方法建立回旋加速器质子辐照靶室模型，分析不同质子能量、Havar膜和靶水厚度等对核素18F产量的影响，并给出18F生产最佳的束流强度、轰击时间和质子能量等生产参数。回旋加速器运行期间束流应充分聚焦于照射靶室中心位置，最大化的利用束流以引发足够多的核反应；根据质子束流的能量选择合适的Havar膜和靶水厚度，20 MeV质子束流轰击生产正电子核素18F的靶室系统使用Havar膜总计厚度60μm，靶水厚度3 mm，可获得最佳18F产量。总体而言，18F的产量随束流强度而增大，轰击时间越长18F产量越大，但随着轰击时间的延长增长趋势变缓，轰击时间建议60 min左右。正电子核素18F的生产需要选择合适的Havar膜和靶水厚度（当质子能量为20 MeV时，推荐Havar厚度60 μm，靶水厚度3 mm），轰击时间建议60 min左右，开机启动稳定一段时间后再开始照射。  
        关键词：回旋加速器;质子;18F;生产条件;蒙特卡罗方法   
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