最新刊期
      2019 年 第 42 卷 第 12 期

        同步辐射技术及应用

      • “在同步辐射光束线光学元件领域，专家设计了粘弹性减振器，有效控制地面微振动对元件振动稳定性的影响，为光束线元件稳定性研究提供参考。”
        曹刚,李毅,梁好,盛伟繁
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120101
        摘要：同步辐射光束线光学元件的振动不稳定性将影响样品处的光斑位置，将粘弹性减振器安装在光学元件上可以减弱地面微振动对机构影响。研究设计了粘弹性减振器，对粘弹性材料的剪切储能模量和损耗模量进行共享参数的非线性拟合，得到Prony级数各项系数；通过有限元软件模拟了粘弹性减振器的动力学性能，并以某长反射镜为例，对安装减振器后的结构系统进行谐响应分析、瞬态动力学分析以及静力学分析，并且比较了减振器安装位置对减振效果的影响。结果表明：粘弹性减振器能有效控制地面微振动对光学元件长反射镜振动稳定性的影响；减振器安装在光学元件底板下靠近两端减振效果更好，能显著提高元件的振动稳定性。该项研究对光束线其他光学元件的振动稳定性研究具有参考意义。  
        关键词：微振动;粘弹性减振器;非线性拟合;有限元分析   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在材料研究领域，科学家们提出了一种结合EDXAFS和EDXRD的测试方案，利用同步辐射白光，理论上可实现微秒量级的表征速度和时间分辨能力，为材料结构原位实时表征提供可能方法。”
        刘志杰,罗震林
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120102
        摘要：许多材料研究中，都需要采用X射线吸收精细结构谱学(X-ray Absorption Fine Structure，XAFS)和X射线衍射(X-ray Diffraction，XRD)技术测量材料的短程和长程有序结构信息，而如何同时快速地测量是开展原位动态研究的一个关键。本文提出了一种结合能量色散X射线吸收精细结构谱(Energy-dispersive X-ray Absorption Fine Structure，EDXAFS)和能量色散X射线衍射(Energy-dispersive X-ray Diffraction，EDXRD)的测试方案，该方案利用同步辐射白光，理论上可以提供微秒量级的表征速度和时间分辨能力，为真实环境下材料结构的原位实时表征提供了一种可能方法。  
        关键词：能量色散X射线精细结构;能量色散X射线衍射;时间分辨;结构表征   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在上海同步辐射光源，科研人员搭建了软X射线激发稳态瞬态发光探测系统，实现了XEOL和TRXEOL光谱探测，为研究材料发光机制和动力学过程提供技术手段。”
        于怀娜,邹鹰,张招红,孟祥雨,王勇,邰仁忠
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120103
        摘要：在上海同步辐射光源软X射线显微谱学光束线站BL08U1A搭建了软X射线激发稳态瞬态发光探测系统，可探测紫外到近红外波段的光子(200~900 nm)，实现了常规软X射线激发发光光谱(X-ray Excited Optical Luminescence, XEOL)和时间分辨XEOL(Time-resolved XEOL,TRXEOL)光谱探测。通过将光谱仪数据采集程序与该实验站原有的数据采集软件集成，实现了不同X射线能量激发下XEOL和全电子产额谱(Total Electron Yield，TEY)的同时检测。基于该探测平台，获得了CsPbI3亚微米线样品在Cs元素M4,5边的二维XANES-XEOL谱图，并研究了光子晶体对闪烁体光输出的影响。基于TRXEOL探测平台，成功获得了ZnO样品在不同时间窗下的XEOL谱和发光衰减曲线。实验结果表明：BL08U1A实验站具备XEOL和TRXEOL探测能力，为研究材料的发光机制和发光动力学过程提供了很好的技术手段。  
        关键词：XEOL;时间分辨XEOL;同步辐射;软X射线   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在光子加速领域，逆康普顿散射获得关注。通过调节电子能量和激光波长，基于上海软X射线自由电子激光装置的激光康普顿散射γ光源将具有高能量、高通量、高极化度和准单能等特性。”
        王俊文,范功涛,王宏伟,马余刚,张桂林,刘龙祥,张岳,胡新荣,李鑫祥,郝子锐
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120201
        摘要：逆康普顿散射作为一种光子加速机制，近年来获得了更多的关注和应用；在180°碰撞模式下（即背散射模式（Back Compton Scattering，BCS）），通过入射激光的极化，能够获得接近100%极化的γ光源，对于开展极化相关的物理研究具有重要意义。本文通过数值模拟方法研究了基于上海软X射线自由电子激光装置（Soft X-ray Free Electron Laser，SXFEL）的激光康普顿散射（Laser Compton Scattering，LCS）γ光源的束流性质。结果显示：基于SXFEL的LCS光源将具有高能量、高通量、高极化度和准单能等特性。通过调节电子能量和激光器的波长，γ能量范围可达到1~80 MeV，结合准直器γ能量分辨率可达到≤4 %，γ极化度约为100%，不同极化性质的激光会影响γ束斑的形状。  
        关键词：LCS伽玛光源;极化束流;束斑   
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        发布时间：2024-10-25
      • “中国散裂中子源DTL加速器通过调整调谐器和耦合杆，优化了电场稳定性和工作频率，满足了工程要求。”
        瞿培华,刘华昌,李阿红,彭军,陈强,吴小磊,李波,樊梦旭,王云,巩克云
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120202
        摘要：中国散裂中子源 (Chinese Spallation Neutron Source, CSNS) 漂移管直线加速器 (Drift Tube Linac, DTL) 分为4个物理腔，于2015年12月正式投入运行。在DTL腔体低功率测量过程中，除DTL-1外，DTL-2、DTL-3和DTL-4工作频率均偏低，需要补偿的量超出了固定调谐器的调谐范围。原因发现是固定调谐器插入腔内过深，谐振腔模式发生耦合，腔体的双周期链被破坏，轴向电场稳定性不达标。利用CST（Computer Simulation Technology）软件 计算轴向电场稳定性特性，给出耦合杆分组规律，加快了调谐效率。DTL-2所有固定调谐器达到行程极限，将两个可动调谐器在50 mm内长基础上向内延伸 10 mm，工作频率达标；DTL-3和DTL-4在耦合杆上增加相同尺寸调谐环补偿频率。改进后的低功率测量结果表明：电场平整度达到±2%以内，稳定性调谐至±150% / MHz以内，温度25 °C时谐振频率调整至323.9 MHz±10 kHz，均满足工程使用要求。  
        关键词：固定调谐器;电场稳定性调谐;谐振频率;双周期链;耦合杆调谐环   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在放射性碘制备领域，专家研发了连续测量系统，实时监测气载放射性碘产率变化，为技术优化提供有力工具。”
        刘佳煜,忻智炜,李小双,何林锋,唐方东,赵超
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120401
        摘要：气载放射性碘的制备过程中，利用串联的收集容器同时收集制备的气载放射性碘，并用NaI(Tl)谱仪实时监测收集容器内131I活度变化情况，实现气载放射性碘制备产率的连续测量。该系统可一次性测量气载放射性碘制备技术的产率随时间变化函数Y(t)，同时适用于气态单质碘、有机碘、颗粒碘三种形态的气载放射性碘的产率测量。其测量周期任意可调，测量周期取20 s时，可兼顾测量频率与单次测量的不确定度。在典型工况下，当产率Y期望值为90%时，其单次测量结果的扩展不确定度为2.5%(k=2)。该产率连续测量系统可用于观察气载放射性碘制备的动态过程，将为气载放射性碘制备技术的优化提供有力工具。  
        关键词：气载放射性碘;131I;产率连续测量;不确定度分析   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “在新型辐射探测仪领域，研究了SOI BOX PMOS的辐照响应特性，为研制新型辐射剂量探测仪提供解决方案。”
        孙静,郭旗,郑齐文,崔江维,何承发,刘海涛,刘许强,刘梦新
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120501
        摘要：绝缘体上硅埋氧层（Silicon-On-Insulator Buried Oxide，SOI BOX) P型金属氧化物半导体场效应晶体管（Positive channel Metal Oxide Semiconductor, PMOS）是用于新型高灵敏度辐射探测仪的一种关键器件。通过试验研究了SOI BOX PMOS的辐照响应特性，包括辐照偏置对SOI BOX PMOS的辐射响应灵敏度的影响、不同辐射剂量率环境下的SOI BOX PMOS的灵敏度响应差异、辐照后的SOI BOX PMOS的退火特性及其对辐射响应敏感度影响，以及SOI BOX PMOS沟道宽长比与其灵敏度的关系等，并对试验结果进行了必要的理论分析。实验结果表明：正偏置辐照的器件对电荷的收集响应灵敏度明显高于零偏置辐照的器件；阈值电压的辐照变化几乎不受退火效应影响；相比于宽沟道器件，窄沟道器件的阈值电压漂移更为明显。实验研究为新型辐射剂量探测仪的研制打下了基础。  
        关键词：辐照传感器;基于绝缘体上硅P型金属氧化物半导体场效应晶体管;剂量计   
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        发布时间：2024-10-25
      • “中国散裂中子源实验缪子源项目，利用FLUKA模拟研究了高能质子束轰击碳靶过程，优化了屏蔽体结构，为维护人员提供低放射环境。”
        穆奇丽,周路平,敬罕涛,陈裕凯,吴青彪,张刚,朱东辉,唐靖宇,袁野,马玉刚
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120502
        摘要：中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source, CSNS）是一台基于散裂反应的大型的多学科研究平台。2018年8月竣工并正式运行。实验缪子源（Experimental Muon Source,EMuS）是CSNS未来规划建设的重要研究平台之一。根据多步发展的规划，简化方案（Baby Scheme）的实验缪子源将优先考虑建设，设计运行功率5 kW。利用蒙特卡罗粒子输运程序FLUKA模拟1.6 GeV高能质子束轰击碳靶过程，研究了废质子束流处理、靶上能量沉积、缪子束的产生和本底及整个靶区的辐射情况和屏蔽方案等。确定了靶室材料为铝合金材料，优化的屏蔽体结构成功将剩余剂量控制在2.5 μSv·h-1以下，为周边维护人员提供低放射环境。  
        关键词：高能质子束;表面缪子源;能量沉积;感生放射性;辐射屏蔽   
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        发布时间：2024-10-25
      • “华中科技大学研究团队在质子治疗装置束流线能量选择段真空系统设计方面取得重要进展，通过MOLFLOW软件模拟，验证了真空室的动态真空度和机械强度均满足系统设计要求。”
        陈奥特,刘旭,王健,梁志开,刘开锋,秦斌
        2019, 42(12): 120503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120503
        摘要：能量选择段是华中科技大学质子治疗装置束流线的重要组成部分，其位于回旋加速器下游，包含四极铁组、kicker磁铁、降能器以及DBA （Double Bending Achromatic）消色散段等几个部分。该段真空室种类和插入件较多，且在降能器下游辐射剂量较大，增加了真空系统设计与选型的难度。根据系统设计要求，该段动态真空度需好于5×10-4 Pa。本文利用MOLFLOW软件对能量选择段真空系统进行模拟，分析不同工况下的压强分布，并对各类真空室进行力学强度校核。仿真结果显示：能量选择段真空度均好于4.14×10-5 Pa，比系统设计要求高一个量级，且各类真空室的机械形变小于0.3 mm，不会引起额外的束损。因而，该段真空室的动态真空度和机械强度均可满足系统设计要求。  
        关键词：真空系统;能量选择段;真空室;MOLFLOW;束流输运线   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “在核反应堆领域，专家通过实验研究了燃料包壳破损时裂变气体释放的影响因素，为判断破损程度提供参考。”
        李磊豪,董冰,李晨悦,尹俊连,王德忠
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120601
        摘要：反应堆燃料包壳破损发生时需要判断其破损程度，为系统及时作出响应提供参考依据。目前使用逃脱率系数表征压水堆燃料包壳的破损程度，但对于裂变气体释放机理缺乏研究。本文采用实验方法研究燃料包壳破损时，非稳态过程中冷却剂压力和温度对裂变气体释放的影响。实验装置基于几何相似性、流动相似性以及闪蒸相变相似性设计，考察了在子通道内冷却剂压力与温度对裂变气体释放的影响，以及闪蒸对非稳态过程中裂变气体逃脱率的影响。实验结果表明：在选取的0.5 mm破口尺寸下，非稳态过程对于气体释放速率没有明显影响，实验中长期逃逸率保持稳定，释放过程符合一级动力学方程。同样冷却剂压力下，冷却剂温度从90 ℃增长到110 ℃时，长期逃逸率增长。同样冷却剂温度下，回路压力从0.3 MPa增长到0.5 MPa，长期逃逸率则下降。长期逃逸率与过冷度负相关，表明燃料包壳破口处的液膜对于裂变气体释放有影响。  
        关键词：包壳破损;非稳态过程;逃脱率系数   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核电安全领域，专家基于ANSYS建立安全壳结构三维精细化模型，验证了替代应变计监测数据的合理性，为安全壳变形监测提供解决方案。”
        李建波,梁招瑞,宋永军,尹训强,宋彦霖,江彬
        2019, 42(12) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120602
        摘要：全寿命监测安全壳的变形是评估其安全状况的重要手段，对于预埋监测应变计的失效则需在壳外壁加装应变计，然而，替代应变计的监测数据是否能合理反映内部变形规律是亟待解决的关键问题。以CPR1000某核电机组为研究对象，基于ANSYS建立了安全壳结构三维精细化模型 ，采用实体力筋法和降温法来模拟预应力筋以及预拉力的施加；通过整体式模型考虑混凝土中普通钢筋的影响，以及节点耦合来实现钢衬里与混凝土的相互作用。进而结合该机组大修打压试验期间预埋应变计的监测数据，验证所建立模型的合理可靠性；并通过对混凝土和预应力筋的参数敏感性分析，进行模型材料参数的修正。最后，在典型荷载作用下探讨安全壳结构内部和外部变形之间的关系及变化规律。计算结果表明：当混凝土弹性模量取45 GPa，其他参数取初始值时，修正模型的计算应变值与现场监测结果吻合较好，且沿远离设备舱口的壁厚呈线性分布。在安全壳外墙上增加应变片的监测结果可以很好地反映内部变形规律，说明替代方案是可行的。  
        关键词：核电机组;CPR1000;加装应变计;精细化模拟;ANSYS   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在托卡马克装置磁体系统研究中，专家对纵场磁体低温冷却系统进行热分析，确定了线圈排布匝数、冷却孔质量流速，计算了液氦流动压降，为磁体系统稳定运行提供解决方案。”
        黄卫,陆坤,郑金星,吴琪刚
        2019, 42(12): 120603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120603
        摘要：纵场磁体中导体低温超导性对整个托卡马克装置磁体系统的稳定具有重要作用。对纵场磁体的低温冷却系统进行热分析，确定线圈排布匝数、纵场磁体中心冷却孔以及盒壁内侧冷却孔的质量流速，并计算液氦在导体中心冷却孔流动时的沿程压降。分析结果表明：同种工况不同线圈排布磁体组件温差值各不相同，经过对比分析，纵场磁体选用154匝线圈排布方案。为确保纵场线圈盒体温度与导体铠甲的温度分别在20 K与5 K范围之内，线圈盒内侧壁面冷却孔质量流速为3.6 g∙s-1，纵场磁体线圈导体内中心冷却孔质量流速为9.5 g∙s-1，液氦流动沿程压降为1.72×105 Pa。  
        关键词：纵场磁体;热分析;质量流速;沿程压降   
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