最新刊期
      2019 年 第 42 卷 第 10 期

        加速器技术、射线技术及应用

      • 刘凤琼,卢子伟,张宏斌,戎欣娟,李荣华,李海霞,李占奎,王秀华
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100201
        摘要：碳剥离膜作为剥离器的核心组成部件是医用重离子加速器的重要装置之一，研制出满足医用重离子加速器要求的碳剥离膜至关重要。采用交流弧光放电法完成了医用重离子加速器中碳剥离膜的研制，并用扫描电子显微镜和拉曼表征手段测试分析了碳剥离膜的薄膜特性。为了不影响已注入环中离子的正常运行，靶框设计为U型，靶边框较窄仅为2 mm，碳剥离膜的有效面积为1 600 mm2（40 mm×40 mm）。碳剥离膜的厚度为15 μg·cm-2，理论计算结果表明该碳剥离膜的厚度均匀性为97.65%。碳剥离膜具有一定的机械韧性，可以完成碳剥离膜的自动换膜过程，且在自动换膜过程中无破裂损伤。扫描电子显微镜观测结果显示：碳剥离膜的表面平整，内部结构致密。拉曼测试结果表明：位于1 580 cm-1附近的G峰明显强于位于1 300 cm-1附近的D峰，说明薄膜的石墨化程度较高；2 700 cm-1左右的2D峰较弱，说明石墨分子层数较多。  
        关键词：碳剥离膜;U型靶框;扫描电子显微镜;拉曼   
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        发布时间：2024-10-25
      • 刘忠贺,李宗春,郭迎钢,何华,赵文斌
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100202
        摘要：粒子加速器停机时间短，磁铁间相对精度要求高，为提高束流轨道平滑分析效率，提出了一种基于移动最小二乘的平滑分析方法。首先，对原始平滑数据作预处理，使环形磁铁数据呈直线形分布；其次，对平滑区域进行网格化处理，提取网格点并选定合适的基函数与权函数；然后，给出平滑分析的三项指标并设计了整个平滑分析流程；最后，通过仿真数据对比分析了平均值法、最小二乘拟合与迭代法及本文方法的平滑结果。结果表明：在相同指标条件下，本文得到的拟合曲线最光滑，且磁铁调整数量最少，在一定程度上，节省了调整时间，提高了效率。  
        关键词：移动最小二乘;束流轨道;平滑分析;紧支域   
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        发布时间：2024-10-25
      • 闫陇刚,崔玉柱,张浩,邓德荣,李青,朱应顺,杨兴繁,黎明
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100203
        摘要：中国工程物理研究院太赫兹自由电子激光装置CTFEL(China Academy of Engineering Physics Terahertz Free Electron Laser, CAEP THz FEL)是国内首台可为用户提供高功率和宽谱太赫兹波的科学设施，CTFEL作为基于加速器的辐射源，磁铁是电子束团的传输、测量和操纵的重要部件之一。根据CTFEL装置磁铁的指标参数设计了磁铁，针对设计中遇到的问题，阐述了解决思路，测量了磁场分布、积分场分布、横向场分布和磁轴等，测试结果表明：所有磁铁都满足了指标要求。目前磁铁已经全部完成了安装和调试，保障了CTFEL装置的顺利出光。  
        关键词：CTFEL;磁铁;结构设计;磁场测量   
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        发布时间：2024-10-25
      • 石澔玙,王庆斌,马忠剑,丁亚东
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100204
        摘要：束流垃圾桶的材料、结构、尺寸的正确设计对于确保高能环形对撞机（Circular Electron Positron Collider, CEPC）直线加速器的安全运行有重要意义。采用蒙特卡罗程序FLUKA，研究了概念设计阶段的CEPC直线加速器束流垃圾桶的初步设计方案，给出了作为吸收体设计依据的射程的不同计算方法及验证过程，以及屏蔽体部分的材料选择与总体屏蔽厚度的关系；计算过程中引入减方差技巧提高了计算结果的精确程度。  
        关键词：辐射防护;束流垃圾桶;蒙特卡罗方法;高能环形对撞机   
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        发布时间：2024-10-25

        核化学、放射化学、放射性药物和核医学

      • 李再升,胡凌志,陈群
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100301
        摘要：一体化正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)/磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是将PET和MRI有机整合成一体的新型多模态医学影像系统，结合了MRI系统的软组织高分辨率与多参数多功能成像特性和PET系统的放射性示踪剂代谢高灵敏度以及数据定量化特性，常用于脑神经疾病的诊断。在PET/MRI脑部扫描中，脑区分割对脑图像定量研究具有重要的意义。目前行业通用的方法是基于脑图谱的分割方法，该方法既可以用于MRI图像也可以应用于PET图像。在一体化PET/MRI的临床科研中，由于PET和MRI图像同时采集、配准精度高，因此只需选取PET或者MRI图像进行基于图谱的分割，再将分区映射到另一模态图像即可。通过对比实验，将基于PET和MRI两种不同的图谱方案得到的脑区分割结果进行准确性比较。实验结果显示：基于PET的分割结果与金标准的平均dice值为0.64，而基于MRI的分割结果的平均dice值为0.74，表明利用MRI图像进行配准得到的脑区分割结果更精确。  
        关键词：正电子发射断层成像/磁共振成像;配准;分割;脑模板;脑图谱   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • 谢希成,张原源,郭亚娟,赖万昌
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100401
        摘要：本文对基于电除尘器灰斗上的无源核子料位计进行了蒙特卡罗模拟，从0°~90°不断改变无源核子料位计的探测角度，当探测角度为30°时，达到探测界面最大能量流量。确立了当灰斗壁与水平面的夹角是61.224°时，料位计的最佳探测角度为30°。在蒙特卡罗方法和无源核子料位计的研究基础上，建立了完整的电除尘器灰斗和无源核子料位计模型，得到了料位计在30°探测角下不同粉煤灰高度时的吸收剂量率曲线。用二阶导数法研究了灰斗中粉煤灰的增加和减少趋势以及开关点。为仪器的研制和灵敏度的提高提供了理论指导。  
        关键词：蒙特卡罗模拟;最佳探测角度;开关点;无源核子灰斗料位计   
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        发布时间：2024-10-25
      • 杨翠萍,辛杰,周冬冬,李一秋,柴林,尤思梅,张保国,文万信,张明,王仁生
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100402
        摘要：放疗过程中，利用塑料闪烁光纤剂量计(Plastic Scintillator Fiber Dosimeters, PSFDs)对患者关键健康组织及肿瘤进行实时、高位置分辨的介入式剂量测量是质量保证（Quality Assurance, QA）最直接的手段之一。为研究PSFDs的实际应用情况，研制一套基于连续剂量读出的实用型塑料闪烁光纤剂量计。该剂量计以硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier, SiPM）作为光电转换器件，通过测量SiPM输出电流实现剂量测量。利用发光二极管（Light Emitting Diode, LED）脉冲光源与小动物图像引导放射治疗机,对该剂量计的时间稳定性、重复性、温度响应、白光纤曲率响应以及动态范围等进行了系统研究。实验结果表明：恒温20 ℃，剂量计8 h内连续工作，输出电流变化小于1%，32 h间断工作输出电流变化小于0.5%；温度变化小于0.5 ℃，白光纤曲率半径大于11 cm，输出电流变化小于1%；剂量计线性动态范围可达100~9 000 cGy∙min-1。该剂量计基本满足临床剂量验证的要求。  
        关键词：塑料闪烁光纤;硅光电倍增管;稳定性;剂量响应   
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        发布时间：2024-10-25
      • 张小东,欧阳晓平,何军章,魏晨,翁秀峰,谭新建,付竹明
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100403
        摘要：微通道板(Microchannel Plate, MCP)是一种超快时间响应的电子倍增器件，可以直接用于带电粒子探测。利用这一特点研制了时间响应亚纳秒的基于反冲质子的MCP中子探测器，而MCP的增益对探测器的性能具有非常重要的作用，因此有必要对探测器中MCP的增益进行理论和实验研究。采用蒙特卡罗方法模拟计算了单个电子在单个微通道上进行倍增产生的二次电子数目，计算得到了单片MCP在不同电压下的电子增益，然后利用α粒子实验研究了两片MCP的增益。计算结果表明：单片MCP增益理论计算得到的结果与厂家测试给出的结果比较一致；实验结果表明：当每片MCP所加电压为800 V时，两片MCP的增益约为9.0×106。该方法简便易行，为研究MCP的增益提供了新的技术手段，并为研究基于MCP的中子探测器提供了理论基础。  
        关键词：微通道板;二次电子;增益;蒙特卡罗方法;α粒子   
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        发布时间：2024-10-25
      • 高峰,钱森,宁哲,王志刚,马丽双,朱瑶,陈鹏宇,尹士玉,王治乐
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100404
        摘要：在常规光电器件性能研究中，测试光电倍增管(Photomultiplier Tube, PMT)的单光电子谱(Single Photoelectron Spectra, SPE)系统一般是采用基于VME和NIM机箱的电荷数字转换器(Charge-to-Digital-Converter, QDC)和时间数字转换器(Time-to-Digital-Converter, TDC)电子学插件等，而测试硅光电倍增管 (Silicon Photomultiplier，SiPMT) 的系统则倾向于使用基于快速模数转换器(Flash-Analog-to-Digital-Converter, FADC)的便携式桌面机电子学。本文基于相同型号的20吋PMT和SiPMT对比测试，通过比较PMT的性能参数（增益、峰谷比、相对探测效率和能量分辨率等）测试结果，从硬件配置和软件分析等方面深入比较两套数据获取系统的异同，明确使用FADC的一些必要操作过程和数据分析方法。实验结果表明：便携式的FADC系统，可以和基于VME机箱的QDC系统一样，可实现对PMT工作于脉冲模式的阳极信号精确测试，但性能各有优劣。  
        关键词：光电倍增管;硅光电倍增管;单光电子谱;电荷数字转换器;快速模数转换器   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • 何丽雯,佟立丽,曹学武
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100501
        摘要：事故工况下，安全壳内已经沉降的气溶胶由于气流扰动等原因可能发生再悬浮现象，文章中基于STORM(Simplified Test Of Resuspension Mechanism)实验结果对气溶胶再悬浮力学平衡模型适用性进行评估。针对实验建立分析模型，研究了Wichner力学平衡模型中扰动力系数、沉积表面粗糙度和Michael力学平衡模型中沉积表面微凸体之间的距离的影响。通过对比分析模型预测结果与实验测量结果，评估模型的适用性。结果表明：Wichner力学平衡模型更适用于预测气溶胶粒径较小时，较大扰动气流速度区间内的再悬浮行为。  
        关键词：再悬浮;力学平衡;气流扰动力   
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        发布时间：2024-10-25
      • 韩子杰,朱通华,鹿心鑫,安力
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100502
        摘要：造钚率实验研究中需要测量贫化铀活化片发射的277.6 keV γ射线，活化片对此γ射线具有一定自吸收作用，需要对其进行修正。用面源法和体源法开展了自吸收理论的蒙德卡罗模拟计算，结果显示：探测距离为9 cm时，两种方法的偏差小于1.3%。用243Am面源、贫化铀活化片和HPGe探测器开展了277.6 keV γ射线自吸收实验研究，得到了不同厚度贫化铀活化片对277.6 keV γ射线自吸因子，实验结果与理论模拟偏差小于2.5%。  
        关键词：面源法;体源法;自吸收修正因子   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • 林作康,王雯,樊辉青,蔡茂源,翟利芳,张小春
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100601
        摘要：钍基熔盐液态堆(Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel 1，TMSR-LF1)停堆系统螺栓连接结构服役环境约在650 °C的高温区域，连接结构包括三种材质的构件；升温过程热膨胀以及高温下寿期内的蠕变效应，对螺栓的预紧力都有很大影响。本文采用ANSYS程序，对TMSR-LF1停堆系统高温螺栓连接结构，在预紧载荷及热膨胀组合作用下的结构进行了应力分析和寿期内蠕变应力松弛分析。考虑从常温升高至工作温度的过程中，连接结构件由于使用不同材料，其热膨胀差导致预紧力发生变化的过程；着重研究分析运行寿期内螺栓结构材料的高温蠕变，所引起应力松弛的变化规律，及其对螺栓连接结构预紧力的影响；并根据ASME-III-5-HBB规范对螺栓进行力学分析和应力评定，论证该螺栓连接件全寿期内结构安全可靠。  
        关键词：高温蠕变;应力松弛;螺栓预紧力;力学分析   
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        发布时间：2024-10-25
      • 朱琳,刘光磊,刘晶晶
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100602
        摘要：对破损燃料组件快速准确的定位，不仅可以为堆芯紧急换料提供宝贵时间 ，同时也缩短了大修的关键路径。本文对燃料组件中134Cs与137Cs放射性活度比与燃耗的关系进行了研究，并通过ORIGEN软件对计算得到的理论模型进行修正。研究发现：134Cs与137Cs放射性活度比随燃耗的增加而增大，随燃料组件富集度的增大而减小；通过修正后的134Cs/137Cs活度比与燃耗的关系可以确定压水堆核电厂不同燃料富集度下破损燃料组件的燃耗，进而实现对破损燃料组件准确的定位。  
        关键词：燃耗;134Cs;137Cs;燃料组件   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在流体力学领域，专家通过CFD模拟研究了环形通道内单相水的摩擦阻力系数，提出了新的计算公式，为解决偏心度对摩擦阻力影响问题提供解决方案。”
        彭军
        2019, 42(10): 100603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100603
        摘要：采用商业软件FLUENT6.3对不同宽度（h=0.775~1.742 mm，0.69<ri/ro<0.86）环形通道内单相水的层流（300<Re<1 800）和旺盛湍流（104<Re<105）的摩擦阻力系数进行计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）模拟，同时研究了不同偏心度（e=0.01~0.5）对摩擦阻力系数的影响，以考虑制造和装配过程中产生的偏心对环形通道中摩擦阻力的影响。结果分析表明：层流时，CFD计算结果与环缝理论解完全一致；湍流时，104<Re<5×104范围内，CFD计算结果与Blausius公式最为一致，5×104<Re<105范围内，CFD计算结果与McAdams公式最为一致；结合以上结论，提出以环缝等效水力直径为特征长度的单相摩擦阻力系数关系式f=0.257 5Re-0.23，该式在104<Re<105范围内，预测精度都较好。另外对偏心度影响的结果分析表明：摩擦阻力系数主要受偏心度大小的影响，偏心度越大，阻力系数下降越多；在相同偏心度下，环缝的宽度对阻力系数有一定影响，但影响程度较小；在相同偏心度下，相对于同心窄缝通道，雷诺数对阻力系数的降低程度没有影响。  
        关键词：环形通道;摩擦阻力;单相;偏心度   
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        发布时间：2024-10-25
      • 李中阳,吴斌,俞盛朋,郝丽娟,宋婧,龙鹏程,吴宜灿
        2019, 42(10) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.100604
        摘要：高保真中子学计算需要大量计算资源和高性能计算平台，而高性能计算平台操作比较繁琐，不利于设计人员使用。云平台具有超大规模、弹性服务、按需服务、易用、泛在接入等特点，对中子学计算具有较好的应用价值。本文结合云计算技术，设计研发了基于SaaS（Software as a Service）模式的中子学计算云平台，将中子学计算功能及相关数据库设置在云端运行，向终端用户提供SaaS模式计算服务。用户通过浏览器可随时随地使用计算资源，有效地提高核设计计算的工作效率。  
        关键词：SuperMC;云计算;SaaS;服务   
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        发布时间：2024-10-25
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