最新刊期
      2018 年 第 41 卷 6 期

        核电子学与仪器

      • 陈伟,莫磊,周建斌,方方,洪旭,丁卫撑,喻杰,周伟
        2018, 41(6): 060401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060401
        摘要：谱线平滑可以去除实测核能谱中的统计涨落并保留谱峰重要信息。首先介绍了高斯平滑和SavitzkyGolay（SG）平滑的原理与实现方法，然后基于矩阵实验室图形界面开发环境（Matrix Laboratory Graphical User Interface，MATLAB GUI）设计了谱线分析工具，对谱数据进行在线实时和离线批量处理。最后对石墨预衍射X荧光分析仪实测的U标准样数据作平滑分析，并引入相关系数来评价平滑效果。实验结果表明：当谱峰幅值较大时，高斯平滑的平滑度指标较好，当谱峰幅值较小时，SG平滑显现优势；高斯平滑的参数设置较灵活，但运算较复杂，需用到矩阵计算，SG平滑的算法较简洁，代码执行时间更短。因此，实际工程应用中，应综合考虑在维持较好平滑度和相关系数指标的情况下，合理选择平滑方法和参数。  
        关键词：谱线平滑;平滑度;相关系数;Matlab GUI   
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        发布时间：2021-05-19
      • 韩振杰,刘福雁,张鹏,王宝义,曹兴忠,李玉晓,魏龙
        2018, 41(6): 060402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060402
        摘要：正电子湮没寿命测量作为一种典型的核物理时间测量方法，其最为关键的两个性能参数是时间分辨率和符合计数率。决定时间分辨率的主要因素是探测器中闪烁晶体及光电转换器件的时间响应，而符合计数率不仅取决于探测器的探测效率，还取决于电子学系统对时间信号的判选方法。本文提出并设计了一种能够有效提高正电子湮没寿命符合测量计数率的方法。该方法通过对两探测器信号中的起始信号成分进行逻辑"或"运算产生外触发信号，利用高速数字化采集设备在此触发信号的触发下实现对有效事例的高效判选。其中任意一个探测器既可作为起始探测器也可作为终止探测器，有效提高了谱仪对探测器信号的利用率。实验表明：该方法在不影响时间分辨率和正电子湮没寿命谱与其峰谷比前提下，可获得更高效的符合计数率。  
        关键词：正电子湮没寿命谱;起始信号;触发判选方法;符合计数率   
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        发布时间：2021-05-19

        核物理、交叉学科研究

      • 李科均,韦峥,刘昌奇,马占文,黄智武,张双佼,韩超,张宇,卢小龙,王俊润,姚泽恩
        2018, 41(6): 060503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060503
        摘要：当前新型核能利用系统及核数据评价的发展对快中子诱发239Pu裂变核数据提出了更高的精度需求。本工作基于已提出并构建的Potential-driving模型，通过中子诱发239Pu（n，f）裂变驱动势研究，计算了几个典型能量中子诱发239Pu（n，f）反应发射中子前裂变碎片质量分布，并与实验数据进行了对比。结果显示：Potential-driving模型计算数据能够很好地与实验数据符合。将Potential-driving模型植入GEANT4程序，开展了快中子诱发239Pu（n，f）反应相关的模拟研究，给出了14 MeV中子诱发239Pu（n，f）反应的裂变碎片独立产额质量分布和电荷分布、累积产额质量分布和电荷分布、动能分布、裂变中子能谱以及239Pu（n，f）反应裂变碎片平均总动能随入射中子能量的变化等数据，并与GEANT4程序原有的参数化裂变模型（G4ParaFissionModel）模拟结果、ENDF/B-Ⅶ.1库评价数据以及实验数据进行了比较。结果显示：所发展的Potential-driving模型能很好地预测快中子诱发239Pu（n，f）反应裂变产物数据，为快中子诱发239Pu（n，f）反应裂变产物核数据的研究提供了一种更可靠的计算方法。  
        关键词：Potential-driving模型;中子诱发239Pu(n, f)反应;产额分布;动能分布;裂变中子谱   
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        发布时间：2021-05-19
      • 谢承利,邓飞云,王帅
        2018, 41(6): 060501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060501
        摘要：动态特性是影响质子交换膜燃料电池性能的关键问题之一。通过对直通道质子交换膜燃料电池进行简化建模，选取合适的参数进行数值计算，比较不同电流密度加载时间以及加载幅度的情况下，燃料电池的电压和正负极气体浓度响应情况，进而研究燃料电池动态加载特性。结果表明：增加电流密度加载过程时间同时减小加载幅度，有利于提高电池的稳定性，延长电池寿命。变载时，阴极达到稳定所需的时间更短。  
        关键词：动态加载;燃料电池;电池稳定性;数值模拟   
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        发布时间：2021-05-19
      • 刘竹君,羊奕伟,郑雷,刘荣,杨朝文,王玫
        2018, 41(6): 060502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060502
        摘要：232Th（n，2n）数据对于钍基反应堆研究十分重要，有必要针对其开展中子积分实验，因此，建立了聚乙烯球基准宏观装置，利用活化法在DT中子源下开展了测量232Th（n，2n）反应率的中子积分实验。实验中分别采用了钍粉末以及钍片两种样品形态，以消除实验样品状态对实验结果的影响，将样品置于与D离子入射方向成0°的位置进行辐照，利用金硅面α探测器进行中子产额监测以及中子注量波动监测。辐照结束后，利用高纯锗谱仪离线测量反应产物231Th发射的能量为84.2 keV的γ射线，得到232Th（n，2n）反应率值。同时使用MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）在数据库ENDF/B-.1 Ⅶ、ENDF/B-.0 Ⅶ、JENDL4.0下对实验进行了精确模拟，数据库JENDL4.0下的反应率计算结果与实验符合较好。  
        关键词：232Th(n, 2n)反应率;中子积分实验;DT中子;MCNP;活化法   
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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

      • 卢勇,唐巧巧,江政,冯翔,王翠萍,刘兴军
        2018, 41(6): 060203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060203
        摘要：Pu（钚）是一种十分重要的核工业原料，随温度变化会有不同的结构，并且辐照对其有着重要的影响。为了探究辐照强度、辐照时间对钚的相变化的影响，本研究在纯Pu的吉布斯（Gibbs）自由能计算基础上，通过考虑辐照条件下空位产生的过剩自由能，建立了纯Pu在辐照条件下的热力学模型。计算不同辐照条件下的温度-吉布斯自由能函数，得到了不同辐照强度下纯Pu的相图，分析不同辐照强度、辐照时间对其6个同素异构体相稳定性的影响。研究结果表明：辐照对较低温度下纯Pu的相稳定性影响较大，接近室温时出现了γ-Pu的相区，其稳定存在的温度范围会随着辐照的强度增强、辐照时间加长而扩大，而且辐照使α-Pu趋于稳定。本研究所建立的辐照条件下的纯Pu的相图为Pu基核燃料的设计提供重要的基础理论指导。  
        关键词：纯钚;辐照;相稳定性;热力学   
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        发布时间：2021-05-19
      • 李明达,赵玉彬,郑湘,夏洋洋,张志刚,赵振堂
        2018, 41(6): 060202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060202
        摘要：射频四极场（Radio Frequency Quadrupole，RFQ）的动态调谐一般是通过控制腔翼和腔壁上冷却水的水温来实现的。为了方便RFQ老练和调试过程中的功率提升，设计了一个使用直接数字合成技术（Direct Digital Synthesis，DDS）和锁相环（Phase-locked Loop，PLL）技术的RFQ低电平控制系统，该系统可以同时实现对RFQ谐振频率的动态跟踪与幅相反馈控制。即使冷却水没有达到热平衡，RFQ也可以加载功率并形成加速场。该控制系统在以FIR（Finite Impulse Response）滤波器为基础的模拟腔实验平台上进行了测试。测试结果表明：该方案能在对虚拟腔谐振频率进行跟踪的同时，实现±0.5%的幅度稳定度和±0.5°的相位稳定度。  
        关键词：射频四极场;低电平;可编程逻辑门阵列;直接数字频率合成   
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        发布时间：2021-05-19
      • 张帆,肖爱农,伍海彪,艾小红,屈国普,李翩,李文军,蔡曼波
        2018, 41(6): 060201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060201
        摘要：通过蒙特卡罗方法模拟瓦里安IX加速器6 MV能量档、10 cm×10 cm射野下的剂量分布，研究电子线参数对剂量分布的影响，并寻找确定最优电子线参数的简化方法。结果表明：当电子线平均能量和径向强度分布分别在5.5~6.4 MeV及0.1~0.4 cm变化时，百分深度剂量没有显著变化；当径向强度分布在0~0.19 cm变化时，主剂量区内模拟与测量的离轴剂量差异很小，但在半影区，二者之间有较大差异；通过调整平均角展宽，可以使不同深度处模拟与测量的离轴剂量有更好的符合度。根据本文提出的电子线参数确定方法可以使模拟的剂量更为精确，由于百分深度剂量与离轴剂量分别对径向强度分布及平均能量不敏感，各参数可以独立地根据单一剂量分布确定。  
        关键词：蒙特卡罗方法;电子线参数;百分深度剂量;离轴剂量   
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        发布时间：2021-05-19

        核能科学与工程

      • 程懋松,林铭,左献迪,戴志敏
        2018, 41(6): 060604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060604
        摘要：熔盐堆是第四代先进反应堆6个候选堆型之一，包括液态燃料熔盐堆和固态燃料熔盐堆，其中固态燃料熔盐堆采用高温熔盐作为冷却剂，具备高温、常压、高功率密度等优点，在固有安全性以及经济性上具有极大的优势和潜力。为了开展六角形燃料组件熔盐冷却先进高温堆瞬态分析和安全评估，基于指数变换和六角形节块展开法，开发了三维时空动力学程序TCORE3D-HEX。选取了两个俄罗斯VVER型压水堆国际基准题算例，通过对比及分析国际上几种适用于六角形几何的时空动力学程序，验证TCORE3D-HEX程序的正确性。结果表明：基于指数变换和六角形节块法开发的三维时空动力学程序数值计算结果与国际上其他程序计算结果符合得很好，初步验证了程序的正确性，为钍基熔盐堆核能系统（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）设计提供了可靠的分析和评估工具。  
        关键词：固态燃料熔盐堆;指数变换;六角形节块展开法;时空动力学   
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        发布时间：2021-05-19
      • 吴喜军,钱楠,王广华,黄豫,邓柯,陈学坤,曾友石,吴胜伟,刘文冠,刘卫
        2018, 41(6): 060602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060602
        摘要：为明确石墨表面的氟、氟化氚中的氟和单空位缺陷对氚吸附的影响机理，利用第一性原理模拟研究熔盐堆中石墨对氚的吸附，研究了在完整石墨和单空位石墨表面上氢原子（离子）、氟原子（离子）、氟气分子与氟化氢分子的吸附行为。研究发现：当氟和氢同时存在的时候，氟会优先和石墨表面的碳原子成键；石墨表面的单空位促使氟化氢在单空位处解离，以化学吸附形成存在；石墨表面吸附氢（或者氚）、氟后，表面会发生畸变；可预测熔盐堆运行过程中，氚会优先在反应堆中的石墨表面的单空位等反应活性强的地方吸附、积聚。  
        关键词：氚;氟;石墨;吸附;第一性原理;熔盐堆   
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        发布时间：2021-05-19
      • 王义豪,许茜,唐忠锋,张鹏,安学会,阴慧琴,李想
        2018, 41(6): 060603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060603
        摘要：NaNO3-KNO3-NaNO2（Hitec）熔盐作为一种理想的中高温传储热介质，未来有望在太阳能热利用等领域展开广泛应用。但其作为中温储热介质而言，其比热和导热性能相对较低，若能提高其比热和导热系数无疑将在太阳能热利用等实际应用中具有很重要的意义。采用水法技术制备了纳米TiO2/Hitec熔盐复合储热介质，采用不同的表征技术研究了不同粒径、不同添加量纳米TiO2颗粒对复合储热介质的比热、导热系数和热稳定性的影响。结果表明：与Hitec熔盐相比，纳米TiO2颗粒明显提高了熔盐复合储热介质的储热特性。其中25 nm粒径，添加质量分数为0.062 5%纳米TiO2对Hitec熔盐复合储热介质的比热（提高12%）和导热系数（增大15%）增强显著，同时热稳定性也得到改善。  
        关键词：Hitec熔盐;熔盐储热;比热容;导热系数;热稳定性   
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        发布时间：2021-05-19
      • 杨俊云,李兰,吕焕文,谭怡,肖锋,景福庭,唐松乾,刘斌
        2018, 41(6): 060605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060605
        摘要：基于详细的燃耗计算和粒子输运计算，获得二次中子源的源强、能谱和空间分布等关键参数的数值模拟方法。以某商用反应堆的换料实践为例，首先，通过对二次中子源的辐照和衰变过程的模拟，计算出换料时二次中子源棒内124Sb的含量；然后，使用MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）程序及相应的连续能量核反应截面数据，对核反应堆换料结束时的二次中子源实施中子-光子耦合输运模拟，获得相应的二次中子源参数；最后，根据所得中子源参数对某反应堆的堆外探测器响应进行计算，得到了与实测值吻合较好的理论值，验证了该方法的可行性。  
        关键词：二次中子源;中子源参数;临界安全   
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        发布时间：2021-05-19
      • 孙波,周金豪,窦强,胡伟青,李晴暖
        2018, 41(6): 060601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060601
        摘要：在熔盐堆燃料干法处理流程中，处理设备面临着严重的材质腐蚀问题。熔盐冷冻壁技术被视为保护相关设备耐受化学腐蚀的有效方法。熔盐冷冻壁厚度及温度场分布对防护效果及相关干法工艺参数有重要影响，在中心冷却式冷冻壁实验装置上采用FLiNaK熔盐介质开展了冷冻壁维持的实验研究，采用中心冷棒空气冷却的方式得到了不同壁温下冷冻壁的厚度范围及反应釜内温度场分布。结合数值模拟计算了冷冻壁的传热平衡工况，并与实验值进行对比和分析，得到了较为适宜的冷冻壁厚度的调节工况。冷冻壁厚度控制工艺和釜内温度场分布可为冷冻壁工艺容器的设计提供参考。  
        关键词：冷冻壁;干法处理;熔盐堆   
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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

      • 王先彬,龙德武,朱铁建,郑海洋,蒋锋,佘长锋,黄卫,李晴暖
        2018, 41(6): 060301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.060301
        摘要：钍的分离和再利用是熔盐堆钍铀燃料循环的重要组成部分，钍与裂变产物特别是化学性质相似的镧系元素的分离是熔盐堆氟盐燃料处理的关键之一。利用循环伏安法和方波伏安法研究了773 K下多种镧系元素氟化物（w=3%）在LnF3-LiCl-KCl熔盐中的电化学行为。研究结果表明：Ce3+和Gd3+在惰性电极上均一步还原为金属，Nd3+则是通过两步反应还原为金属，而Sm3+和Eu3+只能还原为低价态的Sm2+和Eu2+；Th和Ln在惰性金属阴极上的析出电位差ΔE均大于0.19 V，在LiCl-KCl熔盐体系中实现Th与Ln的电化学分离在理论上是可行的；与纯氯盐体系相比，少量F-的引入不会改变Ln3+在惰性电极上的电极反应过程，F-的存在使得Ln3+在LiCl-KCl熔盐中的活度降低，从而导致扩散系数减小。此研究结果为了解Th4+和Ln3+在含F-氯盐体系中的电化学行为和建立可行的分离方法提供了基础实验依据。  
        关键词：LnF3-LiCl-KCl;循环伏安;方波伏安;电极反应;扩散系数   
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