最新刊期
      2019 年 第 42 卷 第 11 期

        同步辐射技术及应用

      • “上海光源二期时间分辨超小角散射线站采用多层膜双晶单色器，覆盖8至15千电子伏特能量范围，为超高分辨率研究提供新方向。”
        孙小沛,祝万钱,徐中民,秦宏亮
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110101
        摘要：上海光源二期时间分辨超小角散射线站(BL10U2)需要一台多层膜双晶单色器(Double Multilayer Monochromator, DMM)，采用Pd/B4C镀层，能量范围覆盖8~15 keV。分析了基于液氮间接冷却条件下多层膜的热变形，介绍了单色器的结构设计。通过对多层膜晶体姿态调节机构引起的误差及四杆运动机构进行分析，设计了一种基于Pivot和轴承调节的Sinbar机构，以期达到单色器稳定性和超高分辨率等要求。  
        关键词：同步辐射;单色器;多层膜;液氮冷却;小角X射线散射   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在电动汽车领域，新型锂离子电池正极材料NCM的研究取得进展，专家通过研究不同元素配比，为优化材料电化学性能提供解决方案。”
        吴颜如,张念,章辉,柳娜,徐中领,李奇锋,陈玉君,刘啸嵩
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110102
        摘要：Li(NixCoyMn1-x-y)O2 (NCM)是具有能量密度大、循环稳定性高、低廉价格等良好性能的新型锂离子电池正极材料，在电动汽车等领域已开始成功应用。NCM材料中，3d过渡金属Ni、Co和Mn元素的不同配比对材料的结构和电子结构都会产生重要影响。因此，组分比例的研究有助于优化NCM材料的电化学性能，推动其在动力电池和大型储能装置中有更广泛的应用。本文选取工业常用的Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2 (NCM622)、Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2 (NCM523) 和Li(Ni0.33Co0.33Mn0.33)O2 (NCM333) 三种正极材料，采用恒流充放电测试、扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscopy, SEM)、X射线衍射 (X-ray Powder Diffraction, XRD)和X射线吸收谱 (X-ray Absorption Spectroscopy, XAS) 等表征方法，研究了不同元素配比对材料结构及电化学性能的影响，从而建立结构与电化学的对应关系。电化学测试结果表明:Ni含量越高，充放电容量越高，但倍率稳定性能越差。SEM和XRD结果表明：三种配比的颗粒尺寸和晶体结构基本保持一致。XAS测试结果表明:NCM材料中，Ni含量越高，Ni的价态越高，O在低能量处的吸收峰增强，说明Ni3d-O2p的杂化增强。Ni和O的电子结构的演变与电化学稳定性具有相关性，可能成为电化学稳定性变化的原因之一。综合三种材料研究结果，平衡容量密度和倍率性能，NCM523成为较优配比。  
        关键词：Li(NixCoyMn1-x-y)O2;正极材料;电子结构;X射线吸收谱   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在X射线数字成像领域，专家通过实验测量了钢的等效射线衰减系数，为薄壁钢件检测工艺参数优化提供依据。”
        孙朝明,盛友萍,葛继强,孙凯华
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110201
        摘要：利用X射线数字成像技术检测薄壁钢件时，需根据钢的等效射线衰减系数进行检测工艺参数优化。然而，多色、宽束条件下的等效射线衰减系数难于获得。为此，通过实验方法，对钢的等效射线衰减系数进行有效测量。首先，对等效射线衰减系数的测量方法及影响要素进行分析。然后采用面阵列射线探测器对0.05 mm厚的钢箔测量射线强度的变化量，得到了30~150 kVp射线管电压下的钢的等效射线衰减系数。实验结果表明：相较于单能、窄束射线条件下得到的衰减系数，实验得到的等效射线衰减系数明显偏大。假定射线探测器为理想探测器，结合不同管电压的射线能谱，经计算得到的等效射线衰减系数与实验结果趋于符合；借助于图像质量指标分析得到的等效射线衰减系数值，则与实验测量值完好符合。因此在射线成像检测实践中，有必要对等效射线衰减系数进行实际测量：此系数与通常单能、窄束射线条件下得到的衰减系数明显不同，它与图像质量指标存在直接的关联。  
        关键词：射线衰减系数;X射线;面阵列探测器;图像质量   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在医科达Synergy直线加速器均匀性检测领域，专家应用6 Sigma技术，建立多元回归模型，实现束流均匀性主动预防与修正。”
        李娴雅,梁文杰,杨海明,管永精,孙绍涵,付庆国
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110202
        摘要：针对医科达Synergy直线加速器均匀性检测过程中出现的不稳定情况，应用6 Sigma过程能力控制技术对采集的直线加速器束流均匀性数据进行统计学分析，评估其稳定性及受控状态。在评估结果不佳的情况下，对X、Y方向上的对称性及平坦度进行相关性分析，建立了合理的多元回归模型，并给出了最优解。改进后，加速器束流均匀性有明显的改善，整体达到了预期的稳定状态。利用单值-移动极差图监控束流均匀性，对不稳定状态及时发出预警，及时、准确地采取适当的措施来校正束流均匀性，进而长时间维持均匀性在平稳状态，实现了加速器的质量控制由被动检测进入主动预防并修正阶段。  
        关键词：直线加速器;6 Sigma过程能力控制技术;质量控制;均匀性   
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        发布时间：2024-10-25
      • “北京高能同步辐射光源磁铁位置调整装置，精度达5微米，为地脉动影响下不共振提供解决方案。”
        刘博,门玲鸰,辛洪兵,董岚,李波,王小龙,罗涛,梁静,王铜,马娜,何振强,柯志勇,张晓辉,沈建新
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110203
        摘要：该磁铁精密高稳垫锁位置调整装置设计要求来自于北京高能同步辐射光源。磁铁相对定位精度要求优于10 µm，这个精度比北京正负电子对撞机重大改造工程BEPCII (Beijing Electron-Positron Collider Upgrade)和中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source, CSNS)的要求提高了一个数量级。另外为了弥补以往所采用的普通三角螺纹副作为调整装置时难以达到微米级稳定精度的情况，设计了以高精度球垫调姿及微米级精度垫片调高来满足磁铁高精度调整及高稳定锁紧的支撑调整装置，最终实现锁紧稳定精度是5 µm，调整精度2 µm。根据实际工作条件，在ABAQUS软件中对模型进行了静力学和模态分析，结果表明：静力学情况下V型架和调整板的变形量远小于设计要求，可以满足安装后的调整要求，通过分析得到了该新型装置的一阶固有频率满足在地脉动因素的影响下也不会产生共振的要求。  
        关键词：磁铁调整装置;高精度;静力学;模态分析;测量   
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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

      • “在医用诊断X射线领域，专家利用MCNP软件模拟X射线能谱，分析阳极脚跟效应，为评估图像质量和辐射剂量提供数据基础。”
        孔燕,卓维海,陈波,赵超
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110301
        摘要：掌握医用诊断X射线的能谱是开展图像质量和人员所受辐射剂量评估等工作的重要前提。本研究应用MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code)软件开展医用诊断X射线能谱的计算机蒙特卡罗模拟。构建了X射线机头简化的几何模型，计算管电压为50~150 kVP、总滤过为0.5~5 mm(Al)、阳极角度为6°~14°时，在出来口的X射线能谱结果。同时分析了X射线的阳极脚跟效应特性，并得到含有阳极效应的X射线面源数据文件集，可用于后续应用计算。能谱的模拟计算结果与现有能谱软件结果符合较好，表明通过电子打靶的计算机蒙特卡罗模拟可较准确得到X射线源特征参数，为后续其应用建立了较好的源项基础。  
        关键词：诊断X射线;X射线能谱;蒙特卡罗模拟   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在放射性铀体内分布研究领域，专家建立了仿真模型，为计算放射性铀肺部滞留量提供解决方案。”
        袁炜烨,王一迪,席悦,孙亮,涂彧
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110302
        摘要：为了解误吸含铀化合物气溶胶后放射性铀在体内的分布滞留情况，本研究基于国际放射防护委员会（International Commission on Radiological Protection，ICRP）130号报告给出的生物动力学模型，使用MATLAB软件中Simulink仿真工具建立人呼吸道隔室沉积及廓清仿真模型，并进行模拟计算。结果显示：含铀化合物的体内滞留廓清情况主要与吸入化合物的溶解度相关，溶解度高的化合物如UF6，数天后即从肺中彻底廓清，而难溶性化合物如UO2，将在肺中滞留20余年。本模型能准确反映铀在体内的滞留分布状况，可用于吸入性内污染发生后放射性铀肺部滞留量计算以及制定后续医疗救助方案。  
        关键词：内照射;MATLAB;铀;生物动力学   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在粘土矿物胶体处理系统中，铝皂石胶体对U(VI)吸附效果显著，为含铀废水处理提供新思路。”
        杜作勇,张学岭,马健,庹先国,赵玉婷,于澍娟
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110303
        摘要：为了在粘土矿物胶体处理系统中核素迁移机理的研究工作提供基础性数据和技术依据，采用静态吸附法研究了铝皂石胶体在不同接触时间、pH、离子种类、腐殖酸用量和温度条件下对U(VI)吸附效果的影响，应用激光粒度仪、Zeta电位仪、傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared, FT-IR）、X射线荧光光谱仪（X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF）和扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）对铝皂石胶体的结构和吸附机理进行探究。实验结果表明：升温有利于反应的进行，溶液中阴阳离子对吸附效果的影响很大；当吸附平衡时间为20 min、pH等于6、腐殖酸投加量为2 mg时，铝皂石胶体对U(VI)吸附效果最好。实验所制备的铝皂石胶体具有良好的吸附性能，有望成为一种能够有效处理含铀废水的吸附材料。  
        关键词：铝皂石;胶体;U(VI);吸附;机理   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在微处理器辐射效应研究领域，专家设计了STM32微处理器总剂量效应实验，验证了片内FLASH存储器最先损伤，为抗辐射加固技术提供数据支持。”
        陈法国,郭荣,李国栋,梁润成,韩毅,杨明明
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110401
        摘要：以180 nm互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工艺制造的STM32微处理器为实验对象，设计了由被测最小系统电路、剂量计、通讯电路和上位机组成的总剂量效应实验条件。利用60Co源分别在63.3 Gy(Si)∙h-1和101.2 Gy(Si) ∙h-1剂量率下，对14个实验样品进行了在线辐照，通过数据校验实时判断受照样品的功能运行状态；在227.2~855.0 Gy(Si)累积剂量范围内，对75个实验样品进行了离线辐照，对比样品受照前后的功能运行状态。实验结果表明：片内FLASH存储器是STM32微处理器中最先损伤的硬件单元；受照前后，STM32微处理器各引脚的对地阻抗以及片内模拟数字转换器输出值基本无变化，功耗电流略有增加。63.3 Gy(Si) ∙h-1和101.2 Gy(Si) ∙h-1在线照射条件下辐照损伤剂量分别为(235.4±16.4) Gy(Si)和(197.4±13.0) Gy(Si)；离线照射条件下的辐照损伤剂量介于391.5~497.6 Gy(Si)之间。  
        关键词：总剂量效应;辐照损伤剂量;STM32微处理器;在线实验;离线实验   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “CRISPR/Cas9系统Cas9核酸酶体内代谢行为研究取得进展，为活体基因编辑提供指导。”
        闫庆龙,冉铁成,孔华庭,张继超,张瑜,诸颖
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110501
        摘要：Cas9核酸酶在CRISPR/Cas9系统中执行切割靶标脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid, DNA）的重要功能，研究其在体内的代谢行为对活体水平的基因编辑具有重要的指导意义。本工作采用N-羟基琥珀酰亚胺酯键将近红外荧光染料Vivo TagS750与Cas9蛋白偶联，制备了标记率高达99%的TagS750-Cas9融合蛋白。采用荧光强度监测以及琼脂糖凝胶电泳的方法对Cas9蛋白在常见生理缓冲溶液中的稳定性及切割活性进行了鉴定，并将其尾静脉注射到BALB/c小鼠体内，通过监测TagS750-Cas9蛋白荧光强度的变化对其在体内的代谢和分布进行了研究。结果表明：TagS750-Cas9蛋白的体外稳定性良好，表面标记的TagS750并不影响Cas9蛋白的切割活性。TagS750-Cas9蛋白进入体内后，平均血浆消除半衰期（t1/2β）为55 h；主要分布于肝、肾、肺、脾脏中，心脏的分布较少；72 h可被机体完全代谢清除。研究结果为CRISPR/Cas9系统中Cas9核酸酶的体内应用奠定了基础。  
        关键词：Cas9核酸酶;制备;分布;代谢   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “在液态熔盐堆领域，研究了7Li富集度对钍铀转换性能的影响，为熔盐堆设计提供参考。”
        周俊,陈金根,余呈刚,邹春燕
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110601
        摘要：锂(Li)元素是液态熔盐堆中冷却剂熔盐的重要组成成分，由于6Li相对7Li具有较大的中子吸收截面，其在冷却剂熔盐中的摩尔含量会影响液态熔盐堆的钍铀转换性能，因此研究7Li富集度对液态熔盐堆钍铀转换性能的影响十分必要。基于熔盐快堆（Molten Salt Fast Reactor，MSFR）的堆芯结构，分别采用FLi和FLiBe两种不同的冷却剂熔盐，选取范围在99.5%~99.995%的一系列7Li富集度，借助熔盐堆后处理程序MSR-RS (Molten Salt Reactor Reprocessing Sequence)，针对能谱、233U初装量、钍铀转换比、233U净产量和倍增时间、Li的演化以及氚产量等一系列参数进行分析。研究结果表明：在MSFR的堆芯中，较FLiBe而言，采用FLi作载体盐能够获得更好的钍铀转换性能；当7Li富集度由99.995%变为99.9%时，堆芯钍铀转换比降低约1.6%，氚产量增加约8%。综合考虑燃料制造成本和钍铀转换性能等因素，对于分别采用FLi和FLiBe作载体盐的熔盐快堆MSFR，推荐的7Li富集度都为99.9%。  
        关键词：氟化锂;氟锂铍;7Li富集度;熔盐快堆;钍铀转换   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核能领域，专家开发了适用于熔盐快堆的三维稳态核热耦合计算程序，为核热耦合分析提供解决方案。”
        邓彬,陈金根,何龙,夏少鹏,余呈刚,蔡翔舟
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110602
        摘要：无慢化罐式堆芯结构的熔盐快堆(Molten Salt Fast Reactor，MSFR)中存在中子物理与热工水力的强耦合。应用耦合蒙特卡罗粒子输运程序OpenMC与计算流体力学软件OpenFOAM，建立了一套适用于熔盐快堆的三维稳态核热耦合计算程序。该程序基于python编程语言实现了OpenMC和OpenFOAM二者间的功率、燃料盐温度和密度分布等数据交互，可以获得堆芯内三维功率分布、中子通量密度分布、三维速度场和温度场分布。采用该耦合程序，建立了熔盐快堆的基准模型，研究了中子学区域划分数目和初始条件对keff、燃料盐速度和温度分布的影响。根据研究结果，推荐了一套合理的中子学区域划分方法与数目，表明了耦合程序设定的不同初始条件对keff结果无影响。最后，通过与熔盐快堆基准结果的对比验证了耦合程序的正确性，表明该程序适用于熔盐快堆的稳态核热耦合分析。  
        关键词：OpenMC;OpenFOAM;熔盐快堆;核热耦合   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在实验物理与工业控制系统领域，新一代归档系统Archiver Appliance在钍基熔盐堆实验装置SF0上应用，性能显著优于RDB Channel Archiver。”
        李嘉曾,韩利峰,李丹清,黄文博,吴丽梅,张立园
        2019, 42(11) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.110603
        摘要：实验物理与工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System, EPICS）用于大装置所产生的数据累积量，按照关系型数据库中所占字节计算可接近TB量级，目前采用的RDB Channel Archiver归档系统在这个量级上的查询性能已达到瓶颈状态，为了满足钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor, TMSR）实验装置SF0（Solid Fuel）的运行数据保存和查询需要，本文对新一代归档系统Archiver Appliance进行了深层次的研究，并将其应用在SF0仪控系统上。该系统在功能上相比原归档系统具有更加快速的检索性能、丰富的系统状态查看界面，并具有直观的图表查看功能等。经过对其结构进行深入分析，发现了提高其查询速率的因素并进行了测试验证；同时针对系统的功能缺陷开发了实时监控工具，进行了页面的并发性能、查询性能等测试。经过测试比较，该系统的综合性能要明显优于RDB Channel Archiver，目前已在SF0仪控项目中稳定运行。  
        关键词：SF0仪控系统;数据归档;Archiver Appliance;实验物理与工业控制系统   
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