最新刊期
      2019 年 第 42 卷 第 1 期

        同步辐射技术及应用

      • “上海光源二期工程中，超导三次谐波腔将提升束流托歇克寿命。专家提出了三种1.5 GHz信号下变频方案，满足谐波腔控制需求。”
        宫鹏鹏,赵玉彬,侯洪涛,张志刚,郑湘,徐凯,常强,夏洋洋,刘建飞
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010101
        摘要：上海光源是第三代同步辐射光源。在上海光源的二期工程中，超导三次谐波腔将用于拉伸束团长度，提升束流托歇克寿命。三次谐波腔工作在被动模式下，谐波腔工作频率（约 1.5 GHz）为主腔工作频率（约 500 MHz）的三倍。为实现谐波腔高频系统的调谐控制，需要对1.5 GHz信号进行下变频处理，便于后端对信号采样处理。本文介绍了三种下变频的方案，将1.5 GHz射频信号降频为31.25 MHz中频信号，分析了各个方案的特点和影响下变频结果的因素。测试结果显示：三种变频方案在不同的动态范围具有良好的线性，均已满足谐波腔控制需求。其中基于倍频器的变频模块为最优方案，其线性动态区间大于70 dB，同时产生的中频信号的相位噪声最低，最终将在谐波腔的控制系统中采用。  
        关键词：三次谐波腔;下变频;低电平;托歇克寿命   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在固体氧化物燃料电池领域，专家利用格子玻尔兹曼方法模拟研究了阳极电化学反应过程中微结构变化、气体与电流密度分布，为阳极结构优化提供参考。”
        于德海,魏文彬,刘健宏,关勇
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010102
        摘要：格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method， LBM）适用于模拟研究固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell， SOFC）复杂多孔阳极内电化学反应过程中微观粒子的传输活动。利用X射线纳米CT成像技术获得SOFC阳极样品在运行2 h和20 h后的三维结构，并在原有研究基础上，利用LBM方法模拟研究增加离子传输对阳极电化学反应的影响，获得阳极内氢气、水的浓度分布和氧离子电流密度分布。结果表明：电池运行20 h后，阳极微结构发生明显变化，有效三相界面长度减少，模拟反应过程中氢气消耗减少，氧离子消耗减少，SOFC的效率降低。通过研究SOFC阳极电化学反应过程中微结构变化、气体与电流密度分布，可以为阳极结构优化提供参考。  
        关键词：X射线成像;Ni-YSZ阳极;格子玻尔兹曼方法;电流密度   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在光学元件测量领域，专家建立了拼接测量方法，通过位移校正提高拼接精度，为大口径反射光学元件面形测量提供解决方案。”
        刘丁枭,李明,盛伟繁
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010103
        摘要：为了实现大口径反射光学元件表面面形的高精度测量，建立了拼接测量方法，用以得到光学元件表面的面形数据。但拼接测量存在较多误差，其中各局部面形之间的定位误差对拼接误差影响较大，需要通过校正来减少定位误差对拼接误差的影响。首先对被测镜进行局部面形划分，按着一定顺序完成所有局部面形的测量；然后，基于BFGS算法对各子口径面形之间的定位误差进行校正求解，进而得到整体面形数据；最后，使用ZYGO菲索干涉仪搭建了拼接测量设备，对反射镜中120 mm × 20 mm的区域进行测量，将直接拼接方法与位移校正拼接方法获得的面形数据与全口径整体测量获得的面形数据进行了对比，位移校正拼接方法测量面形数据与全口径拼接测量面形数据残差小，结果表明该方法可以有效提高拼接测量精度。  
        关键词：大口径光学元件;干涉;光学测量;拼接   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在航空γ能谱测量领域，研究者提出了一种基于多重分形理论的频率域分形逐层滤波法，有效识别矿致异常信息，为相关研究提供新方向。”
        熊超,孙坤,葛良全,张庆贤,谷懿,赵青
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010201
        摘要：矿致异常信息识别方法研究是航空γ能谱测量数据后处理的核心技术之一，针对目前航空γ能谱测量中矿致异常信息识别方法普遍基于统计分析，而频率尺度解析尚未大范围应用这一问题，提出一种频率域分形逐层滤波法异常识别方法，此方法以多重分形理论为基础，在频率域下对航空γ能谱实测核素比活度数据进行功率谱分析，并通过多重分形理论定量计算功率谱的截止频率，并依据计算结果对原始数据进行逐层滤波，确定识别矿致异常信息的最佳频段。采用内蒙某测区1：50 000航空γ能谱试生产飞行数据（测区包含已探明金属矿点）对该方法进行验证。结果表明：利用分形逐层滤波法对原始信号的功率谱数据进行逐层滤波，矿致异常信息在各个分形频段内均有信号响应，但飞行误差引起的假异常信号只存在于中、低频段内，采用中高频段带通滤波将其分离和剔除，在f2~f3频率区间（0.308 01~0.406 15 Hz）可有效分离背景噪声和识别已知矿点的矿致异常，且能剔除飞行时域批次性导致的条带状假异常。  
        关键词：航空γ能谱;逐层滤波;多重分形;异常识别   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在超导质子回旋加速器束流位置诊断领域，专家提出了采用辐射薄膜的方法，通过剂量计算和实验验证，为精确测量束流位置提供解决方案。”
        蔡雅倩,杨庆喜,丁开忠,宋云涛,吴昱城,毛玲丽
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010202
        摘要：依据SC200超导质子回旋加速器的束流特性及调试需求，在质子束加速及引出的过程中需精确测量主机束流的位置信息。提出了采用辐射薄膜进行加速器束流位置诊断的方法，通过剂量计算得到了不同测量位置的薄膜最佳使用类型，借助测试平台对所有选型的薄膜进行实验验证。为优化薄膜的辐照变色效果，结合剂量及实验分析给出了不同测量位置的最佳照射时间。完成了所测位置的薄膜固定装置设计，并提出将薄膜变色区域可视化得束流位置信息的处理方案。  
        关键词：回旋加速器;束流诊断;辐射变色薄膜;吸收剂量;固定装置   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在核环境保护领域，专家利用蒙特卡罗软件模拟计算碘监测仪探测效率，为提高探测准确度提供参考。结果表明，对于同轴井型活性炭采样盒，均匀分布体源标定探测效率准确度较高。”
        殷荫,黄子瀚,徐宏坤,孟宪芳,牟长丽,王戈
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010401
        摘要：放射性碘是核环境保护的重要监测内容。目前，碘监测仪均采用圆柱形活性炭取样盒，由均匀分布的标准体源进行效率标定，很难模拟实际测量中碘在活性炭盒中的分布情况，因此无法准确标定其探测效率。为了检验碘监测仪探测效率的准确性，利用蒙特卡罗软件MCNP （Monte Carlo N Particle Transport Code），模拟计算了EIM型碘监测仪对碘在活性炭取样盒内呈不同分布情况下的探测效率，并进行验证。同时建立的碘监测仪探测效率的蒙特卡罗模型，为改进仪器设计，提高探测效率的准确度提供参考。结果表明：对于与探测器同轴的井型活性炭采样盒，使用均匀分布体源标定碘监测仪的探测效率准确度较高。  
        关键词：碘监测仪;133Ba均匀体源;探测效率;MCNP   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在便携式γ能谱核素识别领域，设计了基于Windows CE的手持设备，实现了快速准确识别核素。”
        唐伟,曾国强,高妍,朱珠,卿松,胡传皓
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010402
        摘要：为满足便携测量γ能谱并识别核素的功能要求，设计了一种基于Windows CE的手持便携式γ能谱核素识别仪。为了达到快速、准确识别核素的目的，根据Windows CE系统的轻便、性能稳定及功能丰富的特点，采用了基于RISC微处理器（Advanced RISC Machine Cortex-A8， ARM）的S5PV210嵌入式核心板作为主控板，定制底板、外扩通讯接口等，使得仪器轻巧便携、操作方便以及低功耗。在整机平台测试中，对处理程序中运用萨维茨基第一类滤波器的谱线光滑，对称零面积法寻峰以及核素识别等效果进行了评估。实验结果表明：仪器能快速、准确识别基本核素。  
        关键词：Windows;CE， 便携式核素识别仪， 对称零面积寻峰， γ能谱测量   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “在D-D可控源密度测量领域，研究了地层条件对次生γ源空间分布的影响，为建立高精度测量方法提供依据。”
        张丽,于华伟,贾文宝,王印慧
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010501
        摘要：在D-D可控源密度测量中，为研究不同地层条件对次生γ源空间分布的影响，首先分析D-D可控源密度测量原理，在此基础上，采用蒙特卡罗方法模拟研究不同含氢指数、岩性和矿化度地层条件下的次生γ源空间分布特征，最后对其影响因素进行归纳总结。结果表明：次生γ源的空间位置和强度易受各种地层因素的影响，其中地层含氢指数、岩性和矿化度对次生γ源的空间分布都有影响，但影响程度不同。其中地层含氢指数的影响最大，主要影响空间位置，特别是当含氢指数在0~0.1变化时，俘获γ的空间位置变化最大。并且随着地层含氢指数增高，地层含氢量增高，对快中子的减速能力增强，更多的γ射线向中子源靠近，同时γ射线强度也逐渐增强。相比较而言，岩性和矿化度对次生γ源的强度影响较大，空间位置影响相对较小，岩性不同，地层中主要元素的种类和含量不同，热中子俘获截面不同，俘获γ强度也不相同；矿化度高的地层，氯元素含量相对较高，更多的热中子被俘获，γ射线强度增强。本研究对于D-D次生γ源的影响校正提供了基础数据，也为建立精度较高的D-D可控源密度测量方法提供依据。  
        关键词：D-D中子源;密度测量;次生γ源;空间分布   
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        发布时间：2024-10-25
      • “中国科学院新疆理化技术研究所利用60Co γ射线源和兰州重离子加速器，对25 nm商用Flash存储器进行总剂量效应和单粒子效应实验，分析了辐照总剂量对浮栅单元错误退火特性的影响。”
        殷亚楠,刘杰,姬庆刚,赵培雄,刘天奇,叶兵,罗捷,孙友梅,侯明东
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010502
        摘要：针对25 nm 商用Flash存储器，利用中国科学院新疆理化技术研究所的60Co γ射线源和兰州重离子加速器先后进行了总剂量效应和单粒子效应实验。实验中器件先辐照30 krad （Si）的γ射线，然后再辐照不同线性能量转移（Linear Energy Transfer，LET）的重离子，得到了不同条件下Flash存储器浮栅单元错误的退火特性。实验结果表明与只进行重离子辐照相比，总剂量和重离子协同作用下器件浮栅单元错误消失的比例会发生变化，且在不同LET离子的辐照下表现出相异的趋势。分析认为辐照总剂量会引起浮栅单元电荷丢失和电荷俘获，影响浮栅单元的错误退火特性。  
        关键词：FLASH存储器;重离子;γ射线;退火   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “钍基熔盐液态实验堆堆容器接管蠕变损伤分析，为核能安全运行提供保障。”
        王晓艳,王晓,张小春,朱世峰
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010601
        摘要：钍基熔盐液态实验堆（Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel 1， TMSR-LF1）反应堆压力容器（简称“堆容器”）长期在650 °C的高温下服役，对其进行蠕变损伤分析至关重要。本文旨在采用非弹性分析方法进行TMSR-LF1堆容器接管的蠕变损伤计算与评估。基于损伤力学理论，通过拟合650 °C下UNS N10003合金的蠕变试验数据，得到了Lemaitre多轴蠕变损伤模型的材料常数。蠕变断裂寿命的理论预测值与试验结果基本吻合，最大误差7.38%。然后通过有限元分析，得到了TMSR-LF1堆容器接管正常运行工况下的等效应力，并根据Lemaitre多轴蠕变损伤模型得到了非弹性蠕变损伤值。计算结果表明：TMSR-LF1堆容器接管在10年寿期内的最大蠕变损伤约0.082，满足限值要求。  
        关键词：TMSR-LF1;堆容器;UNS N10003合金;损伤力学;蠕变损伤   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核电站仿真领域，研究人员开发了三维堆芯实时数值模拟程序，有效解决了瞬态仿真模型的高精度与实时性问题，为全范围仿真机开发提供解决方案。”
        段新会,王兵树,姜萍
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010602
        摘要：为了提高两群三维中子时空扩散方程的求解精度与速度，基于非线性迭代策略的瞬态求解方法被应用于反应堆堆芯的实时数值模拟过程中。中子通量密度与功率的瞬态空间分布应用粗网有限差分法（Coarse Mesh Finite Difference Method， CMFD）来实时求解；应用节块展开法（Nodal Expansion Method， NEM）来计算耦合修正因子；非线性迭代法（Nonlinear Iteration Method， NIM）利用耦合修正因子来实时校正CMFD的耦合系数；采用动态群参数校正方法来降低控制棒尖端效应。开发了反应堆三维堆芯实时数值模拟程序，利用典型基准算例进行了实时仿真验证。结果表明：NIM融合了NEM精度高与CMFD速度快的优点，可以有效地解决核电站全范围仿真机开发过程中，反应堆三维堆芯瞬态仿真模型的高精度与实时性兼顾的问题；动态群参数校正方法可以有效降低控制棒尖端效应，验证过程中对不同的网格划分、不同的迭代收敛准则进行了性能测试与敏感性分析，对其合理选择提出了建议。  
        关键词：非线性迭代;耦合修正因子;反应堆瞬态;实时仿真   
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        发布时间：2024-10-25
      • “钠冷快堆专家建立了小泄漏钠水反应一维计算模型，为二回路小泄漏探测系统布置提供参考。”
        邓欣洁,曹学武
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010603
        摘要：钠冷快堆采用钠-钠-水/蒸汽三回路传热模式，二回路钠与三回路水/蒸汽通过蒸汽发生器实现热交换。蒸汽发生器中传热管的微小破损都可能导致钠水反应。为了有效扼制小泄漏事故的扩展，需要及时发现泄漏的发生。本文建立了钠冷快堆蒸汽发生器小泄漏钠水反应一维计算模型，采用Fortran语言编写了一维分析程序，用于计算小泄漏钠水反应氢气产生、迁移过程，并与参考文献计算结果进行了对比。最后，针对蒸汽发生器一根传热管破损分析了泄漏率、钠温对氢离子和氢气在二回路钠中迁移行为的影响。可为钠冷快堆二回路小泄漏探测系统的布置提供参考。  
        关键词：钠冷快堆;小泄漏;钠水反应;氢迁移   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在第四代先进反应堆领域，专家开发了氯盐快堆子通道分析程序，验证了压降和湍流交混模型的正确性，为新型氯盐冷却快堆设计提供有效工具。”
        林铭,程懋松,戴志敏
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010604
        摘要：氯盐冷却快堆属于第四代先进反应堆的熔盐堆类型之一，采用高温氯盐作为冷却剂，具备高温、常压、较硬的中子能谱等特点，在固有安全性以及经济性上具有极大的优势和潜力。为计算和分析氯盐冷却快堆热工水力特性，自主开发了氯盐快堆子通道分析程序。基于7棒束几何结构模型，通过与Fluent计算结果相比较，重点分析和验证了氯盐快堆子通道分析程序采用的压降模型以及湍流交混模型。结果表明：氯盐快堆子通道程序所采用的Cheng-Todreas压降模型和Rogers-Rosehart湍流交混模型与Fluent在稳态与瞬态情况下的计算结果吻合很好，初步验证了所选模型的正确性和适用性。氯盐快堆子通道分析程序的开发和初步验证，将为新型氯盐冷却快堆提供有效的设计和分析工具。  
        关键词：氯盐快堆;子通道分析;压降模型;湍流交混模型;Fluent   
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        发布时间：2024-10-25
      • “核石墨构件失效评定研究取得新进展，改进模型更接近试验数据，为核石墨构件安全运行提供解决方案。”
        丁冬,高彦涛,杨雄,钟阳,曾广礼
        2019, 42(1) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.010605
        摘要：核石墨作为慢化剂、反射层以及结构材料广泛应用于熔盐堆与气冷堆中，石墨构件的完整性对反应堆安全运行至关重要。脆性核石墨材料强度分散，相比于确定论方法概率论方法更适合对核石墨构件失效评定。本文基于ASME计算失效概率模型，改进了失效概率计算的分组标准，并运用有限元软件ABAQUS建立了NBG-18核石墨巴西圆盘劈裂模型加以验证。结果表明：与过于保守的ASME模型相比，改进的模型结果更接近于试验数据，同时比KTA3232规范更保守。改进后的模型对试件尺寸比较敏感，对网格敏感度不高。  
        关键词：核石墨;失效概率;最弱链;有限元方法   
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