最新刊期
      2018 年 第 41 卷 7 期

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 李磊,石建敏,杨娜,庞元龙,刘许强,曾光,杨桂霞
        2018, 41(7): 070201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070201
        摘要：利用重金属工艺可提高器件可靠性，低能γ将使器件高Z/低Z界面附近产生剂量增强效应，影响器件抗辐射性能评估。介绍了一种强钴源低能散射γ成分评价方法，利用铝单层室壁/金铝双层室壁平板型电离室辐射电流比值对γ能量敏感的特性，通过比较电流比值实测与参考值的差异，估计散射γ（≤300keV）成分是否过多，典型钴源能谱计算结果表明：参考值可取为2.8。研制了量程为0.01~2.3Gy·s-1（Si）的电离室探头，搭建了长距离辐射电流测量系统。单板钴源实验结果表明：空场条件和铅铝容器（散射抑制）内辐射电流比值实测结果与预期相符，方法可行；能够检验能谱硬化技术的有效性；可从剂量角度关联不同辐射场或相同辐射场不同辐照工位。  
        关键词：剂量增强效应;强钴源辐射场;低能散射γ;评估方法;平板电离室   
        312
        |
        13
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10002835 false
        发布时间：2021-05-19

        核能科学与工程

      • 彭一鹏,余呈刚,崔德阳,夏少鹏,朱帆,蔡翔舟,陈金根
        2018, 41(7): 070602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070602
        摘要：与氟盐堆相比，氯盐快堆具有超铀核素（Transuranics，TRU）溶解度更高、中子能谱更硬、熔点更低等方面的优势。基于熔盐嬗变堆（Molten Salt Actinide Recycler and Transmuter，MOSART）的堆芯结构，采用熔盐堆在线添料和后处理程序MSR-RS（Molten Salt Reactor Reprocessing Sequence）进行分析，针对氯盐快堆的熔盐组成、后处理方式等方面进行了优化，以利于提升其增殖及嬗变性能。首先分析了不同载体盐和启动燃料对燃耗性能的影响，提出了熔盐成分优化方案；然后引入离线批处理和在线连续处理两种后方式来提升燃耗性能。结果表明：在氯盐快堆中，高重金属溶解度的NaCl更适合作为载体盐；TRU中的次锕系核素（Minor Actinides，MA）有助于提升增殖性能；采用离线批处理能够达到较好的燃耗性能，降低对后处理系统的要求。优化后的堆芯燃耗时间延长到31 a，相应的燃耗深度提高至210 GW·d·t-1左右，233U的积累量达到8300 kg，并且最终消耗了约12000 kg的TRU，嬗变率为62.1%。  
        关键词：氯盐快堆;钍铀燃料循环;燃耗   
        336
        |
        21
        |
        6
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003203 false
        发布时间：2021-05-19
      • 何越,程懋松,戴志敏
        2018, 41(7): 070603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070603
        摘要：传统核能仿真系统一般采用基于物理机的分布式服务部署，存在资源利用率低、部署和扩展难度大等问题。本文结合云计算平台具有弹性资源调度、敏捷运维等优点，提出一种分层级、模块化的钍基熔盐堆（Thorium-based Molten Salt Reactor，TMSR）核能系统云仿真平台系统架构。通过搭建TMSR云仿真试验平台，验证基于开源云操作系统框架OpenStack构建TMSR云仿真平台的技术可行性。将分布式服务部署的固态燃料钍基熔盐实验堆（Thorium-based Molten Salt Experimental Reactor-Solid Fuel，TMSR-SF1）工程仿真机各功能模块迁移到TMSR云仿真试验平台，实现基于云计算的服务部署，用户可通过Web端访问TMSR-SF1仿真服务。仿真运行测试结果表明：TMSR云仿真试验平台可在整个软件生命周期内敏捷、高效地为用户按需提供TMSR-SF1仿真资源，可实现仿真系统快速、灵活地部署和重构。  
        关键词：钍基熔盐堆;云仿真平台;系统架构;OpenStack;工程仿真机   
        317
        |
        17
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003241 false
        发布时间：2021-05-19
      • 毕璇璇,孙光耀,郝丽娟,宋婧,胡丽琴
        2018, 41(7): 070604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070604
        摘要：临界硼浓度搜索是反应堆设计和物理分析的重要组成部分。本文针对传统搜索方法需要多次临界计算、效率低的问题，发展了一种基于共轭通量的蒙特卡罗临界硼浓度搜索方法。该方法将临界硼浓度搜索视为微扰问题，采用共轭通量法进行微扰计算，并在蒙特卡罗模拟中使用反复裂变几率法计算共轭通量，只需对系统进行一次临界计算，就可以得到系统初始的共轭通量以及有效增殖因子对硼浓度变化的响应系数，使用该响应系数可直接计算得到系统临界硼浓度。西屋公司标准17×17组件模型的数值验证结果表明：本文方法可以有效应用于临界硼浓度搜索。  
        关键词：临界搜索;共轭通量;反复裂变几率;微扰;SuperMC   
        313
        |
        13
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003274 false
        发布时间：2021-05-19
      • 尧俊,陈彬,焦守华,柴翔,杨燕华
        2018, 41(7): 070601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070601
        摘要：小型模块化反应堆的安全壳上封头被设计浸没在大量冷却剂中，在严重事故发生后，安全壳内的堆芯余热通过上封头外部的自然对流排出。为了研究安全壳上封头外部自然对流换热的二维特性，利用一个矩形封闭腔装置，在底部弧形面加热及常压条件下，开展了换热实验。同时利用粒子图像测速法（Particle Image Velocimetry，PIV）测量了弧形加热面周围的流场形态。研究发现：平均努塞尔特数（Nu）随加热功率而增大，但增长速率呈降低趋势；沿着弧形加热面向上，局部换热强度先减小后增大，在弧形面40°附近达到最低值；PIV测量结果展示了加热面周围流场形态；主流区的流动速度分层现象明显，且在X=50 mm前后的分层趋势相反，其主要源于横向速度的差异；最大流速与加热功率无关，功率主要影响主流区域的流动速度和其横向速度分量。  
        关键词：矩形封闭腔;自然对流;弧形加热面;粒子图像测速法   
        312
        |
        11
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003039 false
        发布时间：2021-05-19
      • 唐辉,贺周同,张灿,汪雪,夏汇浩
        2018, 41(7): 070605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070605
        摘要：钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）是以核石墨为反射体及慢化体、2LiF-BeF2（FLiBe）熔盐为主冷却剂的反应堆。在TMSR中，核石墨直接与熔盐接触。由于石墨的多孔特性，熔盐有可能渗入石墨的孔隙中，引发其力学、热学性能的变化。研究熔盐在TMSR环境下是否渗入候选核石墨及其浸渗量，对于反应堆的运行安全至关重要。基于自行研制的熔盐浸渗实验装置，采用静态熔盐浸渗试验方法，测试TMSR候选核石墨T220在不同压强下的熔盐浸渗量，并研究了温度、时间对T220、NBG-18及IG-110石墨材料熔盐浸渗行为的影响。研究结果表明：T220石墨的临界浸渗压强介于600~700 kPa之间，这说明在TMSR工况下（< 500 kPa）该石墨不发生FLiBe熔盐浸渗。温度（600℃和700℃）及时间（20~2000 h）对三个牌号石墨熔盐浸渗行为影响不大。  
        关键词：钍基熔盐堆;核石墨;熔盐浸渗实验装置;浸渗量   
        331
        |
        18
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003304 false
        发布时间：2021-05-19

        核电子学与仪器

      • 孟宪芳,殷荫,张龙,曹可,马慧玲,王士军,秦培中
        2018, 41(7): 070401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070401
        摘要：基于133Ba与131I具有能量特性相近的γ射线、半衰期较长的特点，探索一种133Ba代替131I通过实验估算碘盒中131I探测效率的简易方法。依据某碘检测仪取样和探测装置进行了实验和探测效率估算，同时在近似实验条件下利用超级蒙特卡罗核模拟软件系统（Super Monte Carlo Program for Nuclear and Radiation Simulation，SuperMC）程序进行了模拟计算，计算的探测效率对于蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）模拟结果与实验估算结果在6.0%以内相符，说明这种简易实验方法可以用来估算碘盒中131I探测效率。  
        关键词：131I取样盒;探测效率;133Ba点源;SuperMC程序   
        312
        |
        14
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10002959 false
        发布时间：2021-05-19
      • 赖龙伟,冷用斌,阎映炳,陈方舟,陈健,周伟民,张宁
        2018, 41(7): 070402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070402
        摘要：针对自由电子激光装置（Free Electron Laser，FEL）对束流位置测量的需求，研制了可同时用于条带束流位置检测器（Stripline Beam Position Monitor，SBPM）和腔式束流位置检测器（Cavity Beam Position Monitor，CBPM）信号处理的数字化束流位置信号处理器（Digital Beam Position Measurement processor，DBPM）。该处理器为一体化的嵌入式结构，以现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）为系统核心，采用分布式的实验物理及工业控制系统（Experiment Physics and Industrial Control System，EPICS）进行远程数据交互。处理器对SBPM和CBPM系统的测试分辨率在0.5nC流强时分别达到4μm和0.4μm，达到设计指标，成功应用于大连相干光源（Dalian Coherent Light Source，DCLS），并将应用于上海软X射线自由电子激光装置（Shanghai X-ray Free Electron Laser，SXFEL），是国内首台自主研制成功并实现工程应用的DBPM处理器。  
        关键词：自由电子激光;束流位置信号处理器;条带束流位置检测器;腔式束流位置检测器;大连相干光源;上海软X射线自由电子激光装置   
        320
        |
        12
        |
        3
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003118 false
        发布时间：2021-05-19

        同步辐射技术及应用

      • 解春雨,曹罕杰,岳增慧,鲍洪亮,王建强
        2018, 41(7): 070102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070102
        摘要：钍铀混合氧化物存在于钍基核燃料循环的各个阶段，其熔点、溶解性、氧化还原等物理化学性能与微观结构之间存在密切联系。为了宏观模拟钍铀混合氧化物的物理化学性能和提供相关的微观结构实验数据，我们利用同步辐射X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）谱技术，获取了共沉淀法制备的Th1-xUxO2+y混合氧化物样品的钍和铀的局域结构。Th和U的L3边XAFS实验数据表明：Th1-xUxO2+y的主导结构是ThO2成分与局域U3O8成分的微观混合。对Th0.8U0.2O2+y样品的扩展X射线吸收谱（Extended X-ray Adsorption Fine Structure，EXAFS）实验数据进行深入分析表明：Th-U相互作用的存在使得ThO2成分的Th-Th/U键长与纯ThO2相比缩短0.003 nm，同时，局域U3O8成分的平均U-O键长与纯U3O8相比增加约0.01 nm。  
        关键词：同步辐射;X射线吸收精细结构;钍铀混合氧化物;微观结构   
        369
        |
        13
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10002729 false
        发布时间：2021-05-19
      • 金利民,宋丽,祝万钱,罗红心,徐中民,张增艳
        2018, 41(7): 070101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070101
        摘要：硅晶体是同步辐射光源光束线站上的关键光学材料之一，主要应用于双晶单色器，其主要作用是将单一波长的谱线分离出来以用于特定的分析实验，实现同步辐射光的“单色化”。因此，晶体的加工质量对同步辐射光的品质具有重要影响，对晶体受光面的质量检测工作也就显得尤为重要。目前的常规方法主要是使用光学显微镜与扫描电镜来检测晶体的表面质量，查看肉眼不可见的微小裂纹、凸起、划痕以及沟槽等损伤。通过实验的方法，提出一种基于光干涉法的较为简便可行的检测方法，即联合利用Fizeau型激光干涉仪与原子力显微镜来检测与定量表征处于晶体工作面的上述损伤。通过确定微损伤的具体位置、定量表征损伤区域的大小（长度、宽度、高度/深度等），评估该微损伤对晶体光学性能的可能性影响，为晶体的表面质量检测与表征提供一种有效可行的简便方法。  
        关键词：同步辐射;硅晶体;微损伤;干涉法   
        314
        |
        11
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10002787 false
        发布时间：2021-05-19

        核物理、交叉学科研究

      • 魏波,张正军,童楚楚,陈金根,胡继峰
        2018, 41(7): 070502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070502
        摘要：基于光学模型假设和中子与天然砷反应的总截面、去弹截面以及弹性散射角分布的实验数据，获得了一组0.1~20 MeV能量区域内普适于中子与砷核同位素反应的光学势参数。并以该组光学模型参数为前提，利用以光学模型、扭曲波Born近似理论、统一的Hauser-Feshbach统计理论和激子模型等理论为核心的UNF程序，计算了中子与As及其同位素的反应截面、能谱和双微分截面值，并对理论计算值和实验数据进行了比较和分析，理论计算结果与实验数据符合较好，同时给出了无实验数据的区域的理论结果。  
        关键词：全套中子微观核数据;光学模型;反应截面;Hauser-Feshbach统计理论与激子模型   
        312
        |
        17
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003027 false
        发布时间：2021-05-19
      • 黄维,钱程,孙良亭,张雪珍,曹云,卢旺,冯玉成,郭俊伟,方兴,李锡霞,赵红卫
        2018, 41(7): 070501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070501
        摘要：高电荷态电子回旋共振（Electron Cyclotron Resonance，ECR）离子源产生金属离子束的方法有炉子加热法、溅射法、MIVOC（Metallic Ion from Volatile Compounds）等，其中炉子加热法具有产生的束流强度高、稳定性好的特点。炉子加热法的技术核心是加热炉，按其工作温区主要分为低温炉、高温炉两大类。高温炉主要针对熔点1500℃以上的金属钴、钛、钒、铂、铀等。通过ANSYS仿真模拟分析了高温炉钽坩埚的温度分布、高温下因膨胀所受热应力及其在ECR离子源工作环境的强磁场中所受的安培力作用。根据模拟分析结果研制了电阻式加热高温炉，并对其进行了离线测试，实验中钽坩埚在1800℃以上发生的形变与ANSYS模拟结果相符，并根据模拟分析给出了改进方案。改进后的电阻式加热高温炉离线测试能在1500℃稳定维持48h以上，而在1846℃时可稳定维持达6h以上，结果表明：研制的电阻式加热高温炉可应用于ECR离子源产生强流高电荷态难熔金属离子束。  
        关键词：ECR离子源;电阻加热;高温炉;金属离子   
        320
        |
        17
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10003107 false
        发布时间：2021-05-19

        核化学、放射化学、放射性药物和核医学

      • 张虹,冷阳春,王彦惠,刘建,庹先国
        2018, 41(7): 070302. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070302
        摘要：以高岭土为吸附剂，研究高岭土对水中U（Ⅵ）的吸附特征，对比探究了298.15 K、308.15 K、318.15 K和328.15 K下U（Ⅵ）的不同初始浓度、溶液pH和共存离子对其吸附的影响。吸附实验结果表明：随着U（Ⅵ）初始浓度增加，高岭土对U（Ⅵ）的吸附量增强，吸附热力学分析证明高岭土对U（Ⅵ）的吸附过程是自发的吸热过程，升温对高岭土吸附U（Ⅵ）产生促进作用；当pH为7时，高岭土对U（Ⅵ）的吸附效果最佳，相同pH条件下升温对高岭土吸附U（Ⅵ）产生促进作用；共存离子中Ca2+、CO32-和SO42-对吸附有较大的抑制作用，相同离子条件下升温对高岭土吸附U（Ⅵ）产生促进作用；通过对不同温度条件下高岭土吸附前后的红外吸收光谱（Fourier Transform Infrared Spectrometer，FT-IR）对比发现：温度升高后吸收峰发生了移动和强度变化，并且有新峰出现，说明升温后高岭土对U（Ⅵ）的吸附不仅是物理吸附，还存在化学吸附。  
        关键词：U (Ⅵ);高岭土;温度;吸附热力学   
        368
        |
        13
        |
        5
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10002789 false
        发布时间：2021-05-19
      • 周万强,蒋京呈,何建刚,王祥云,杜良,王晓丽,谭昭怡,刘春立
        2018, 41(7): 070301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2018.hjs.41.070301
        摘要：为了解铀在北山地下水的存在种态和吸附行为，利用CHEMSPEC软件计算了铀在北山地下水的种态分布及其在石英和水合氧化铁两种材料上的吸附，并考察了pH、Eh和不同离子浓度的变化对铀种态分布的影响。结果显示：在酸性条件下，铀主要以U（OH）4（aq）形式存在；在中性和弱碱性条件下，主要以UO2（CO3）22-和UO2（CO3）34-形式存在；在强碱性条件下，主要以UO2（OH）3-形式存在。U的价态受电位影响较大，在还原条件下，U（Ⅳ）较稳定，在氧化条件下，U（Ⅵ）较稳定。不同离子的引入会影响U的种态分布，其影响大小顺序为HCO3- > F - > SO 42- > Cl -。U（Ⅵ）在石英上的吸附随pH同步增大，并在pH=4.3处达到最大值，U（Ⅵ）在水合氧化铁的吸附随pH增大而先增大后减小，pH在5.7~8.2内达到最大值。  
        关键词：铀;CHEMSPEC;种态分布;吸附   
        327
        |
        15
        |
        3
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 10002856 false
        发布时间：2021-05-19
      0