最新刊期
      2019 年 第 42 卷 第 2 期

        同步辐射技术及应用

      • “在矿物学领域，科学家利用同步辐射光源和金刚石对顶砧技术，对磷氯铅矿和砷铅矿进行了原位高压单晶X射线衍射研究，揭示了其在高压下的晶体结构变化，为理解类质同象磷酸盐矿物的物理性质提供了重要数据。”
        陈羲,许寻,秦霏,刘迎新
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020101
        摘要：磷氯铅矿和砷铅矿是具有特征磷灰石结构的类质同象磷酸盐矿物，六方晶系，空间群均为P63/m。采用同步辐射光源和金刚石对顶砧技术，对两种矿物进行了室温下的原位高压单晶X射线衍射研究，实验最高压力为11.51 GPa。在实验压力范围内，未观察到样品发生相变。随着压力的升高，晶胞体积逐渐被压缩，其中砷铅矿a轴和c轴的压缩率几乎相等，磷氯铅矿的轴压缩率a>c。但其晶胞参数未出现明显变化。利用三阶Birch-Murnaghan状态方程拟合得到，砷铅矿体积模量K0 =87.4（37） GPa，磷氯铅矿体积模量K0 =52.3（17） GPa 。  
        关键词：磷氯铅矿;砷铅矿;同步辐射;高压;结构   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在加速器驱动次临界反应堆系统领域，中国科学家设计了新型滑轮式前向功率耦合器，结构简单，低温下运行稳定，空间利用率高，满足工程内各种腔型测试要求。”
        刘鲁北,李春龙,于培炎,王锋锋,袁辰彰,何源,张生虎,张斌
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020201
        摘要：25 MeV超导直线加速器是中国加速器驱动次临界反应堆系统（China Initiative Accelerator Driven System， CiADS）的一个预研装置，在该预研装置中，其核心加速部件超导腔的低温性能至关重要。前向功率耦合器是超导腔的重要组成部分。目前国内前向功率耦合器的机械结构大部分采用拉杆结构，其结构简单，低温下（4 K）能够稳定运行，但是空间利用率低，并且不具备普适性。针对25 MeV超导直线加速器多腔型的特点，设计开发了一种能够弥补传统耦合器不足的滑轮式前向功率耦合器，工程内应用结果表明：滑轮式前向功率耦合器结构简单，低温下运行稳定，空间利用率高，能满足工程内各种腔型测试要求。  
        关键词：CiADS;超导腔;前向功率耦合器;滑轮结构;普适性   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在电子加速器领域，专家设计了基于PLC的电子枪控制系统，实现了稳定高效的直流电子束引出。”
        廖泳琪,王胜利,郭洪雷,李德明
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020202
        摘要：本文针对“1.2 MeV/10 mA高频高压型电子加速器及束线”项目中钨丝阴极热发射电子枪的控制需求，在了解了系统组成和工作原理的基础上，采用三极式平板热阴极发射电子枪，阴极材料使用钨丝，灯丝加热电源由发电机供电，引出电压从加速管电极分压获得。通过设计一种基于可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）的控制系统，实现了电子枪引出1 μA~50 mA 4个数量级范围的直流电子束。该控制系统采用PLC作为设备控制器，LabVIEW软件作为用户界面，通过通信协议（Object Linking and Embedding for Process Control， OPC）接口实现控制软件与设备控制器的通讯。实验测试表明，系统具有可靠稳定、灵活高效等特点。  
        关键词：电子枪控制系统;可编程逻辑控制器;通信协议;LabVIEW   
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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

      • “在环境治理领域，研究人员通过静态吸附实验，发现高庙子膨润土对铀的吸附效果显著，为铀污染治理提供新思路。”
        杜作勇,王彦惠,李东瑞,庹先国
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020301
        摘要：以高庙子膨润土为研究对象，通过静态吸附实验，考查了高庙子膨润土对U（Ⅵ）的吸附特征，研究了接触时间、固液比、铀的初始浓度、pH、离子类型和离子浓度等因素对U（Ⅵ）吸附特征的影响，并讨论了膨润土对U（Ⅵ）的吸附动力学和热力学过程。结果表明：吸附过程在24 h后达到动态平衡；最佳吸附固液比为1：300；最佳吸附初始浓度为40 mg·L-1；在pH为5时，膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果最好，过酸或过碱都会影响膨润土对U（Ⅵ）的吸附；溶液中Ca2+、CO32-显著降低了膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果，影响程度随着离子浓度的增加而增大；Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果较好，主要表现为多层吸附。  
        关键词：膨润土;六价铀;吸附;动力学模型;热力学模型   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在核物理探测领域，研究人员开发了数字式反康普顿高纯锗γ谱仪，有效抑制康普顿散射本底，提高系统能量分辨率。”
        曾国强,卿松,欧阳晓平,严磊,白涛,师全林,张小林,代义华,胡传皓,何黎
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020401
        摘要：目前现有的反康普顿高纯锗γ谱仪主要采用模拟电路实现多路反符合，从而实现对康普顿散射本底的抑制。由于模拟电路复杂度高，调试不易，温度稳定性差，灵活性不足，长期稳定性与性能都有局限性。本文研制了数字式反康普顿高纯锗γ谱仪：将高纯锗主探测器、环形符合探测器及塞子符合探测器测量得到的每个射线事例信息（到达时间、能量、探测器ID等）以数据包流方式发送到计算机端（时间戳列表模式既list-mode），上位机端根据预设的配置参数对不同探测器的事例数据包进行组合处理实现符合\反符合等处理，并自动绘制出符合分辨曲线，从而确定最优符合分辨窗口τ值，实时得到原始高纯锗能谱、反康后高纯锗能谱、反符合能谱、符合分辨曲线等。系统采用了200 MHz同步时钟为每个事例数据包打上时间戳，保证有5 ns的时间同步精度，可满足高纯锗γ谱仪的反康普顿要求。采用了对称零面积梯形成形方式替代传统梯形成形在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）芯片内部实现了快、慢成形双通道，实现优异的低频噪声抑制与基线估计效果。针对大体积高纯锗探测器开发了上升时间、多点能量沉积修正等算法，可有效提高系统能量分辨率。采用SQLite快速数据库存储所有探测器的事例数据包，可实现一次测量、多次重复使用的效果，避免了参数调整带来的重复测量时间浪费，体现了list-mode数字化测量设计的优势。经测试，本系统的康普顿减弱因子（康普顿边处）达9.8，反康后峰康比可达1 158：1，60Co的1 332.5 keV全能峰能量半高宽为1.70 keV（60%相对探测效率），反康前系统积分本底为1.674 s-1，反康后积分本底降为0.483 s-1，针对137Cs的最小可探测活度（Minimum Detectable Activity， MDA）反康前为20.5 mBq，反康后降低至11.3 mBq。  
        关键词：对称零面积梯形成形;数字反康普顿高纯锗γ谱仪;上升时间-幅度补偿定时甄别器;时间戳列表模式;多点能量沉积修正   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在高纯锗探测器领域，专家提出了一种新的探测效率刻度方法，验证了157Gd冷中子瞬发γ源的替代效果，为探测器效率校准提供了新方案。”
        运威旭,肖才锦,姚永刚,杨竣凯,石从,刘旭东,唐婵娟,倪邦发,方方
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020402
        摘要：介绍电制冷高纯锗探测器在宽能区探测效率曲线刻度方法，提出并验证了在无低能标准源时可采用157Gd冷中子瞬发γ源进行代替。实验中使用探测效率分段对数拟合及整体对数多项式拟合，对两种拟合方式进行对比，并使用152Eu缓发源和157Gd、35Cl冷中子瞬发γ源能量相交区域进行拟合和误差计算。实验结果表示：整体拟合的计算相对简单，但分段拟合获得数据更为准确，相关性更好。无低能标准源可用时，使用157Gd（n，γ）源效果更佳。  
        关键词：宽能区效率刻度;瞬发γ中子活化分析;电制冷高纯锗探测器   
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        发布时间：2024-10-25
      • “广东省环境辐射监测中心研发新型水中氚电解浓集仪，大幅提高低水平氚测量能力，可应用于环保、地质水文、海洋、卫生、核电等领域。”
        陈文涛,周睿东,林清,王家玥,邓飞,李巧勤
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020403
        摘要：目前环境中大部分水体氚（3H）活度浓度水平已低于常用的液体闪烁测量方法的探测限，为准确测量氚的活度浓度，需要对样品中的氚进行浓集。广东省环境辐射监测中心通过分析氚在电解浓集过程中的影响因素，在关键部件的设计与研究基础上，研制出一款基于固体聚合物膜（Solid Polymer Electrolyte， SPE）电解槽的新型水中氚电解浓集仪，并对其综合性能进行了一系列测试实验，700 mL的水样经过浓集后测量，氚的探测限可降至0.09 Bq∙L-1，比浓集前降低了10倍以上，提高了低水平氚的测量能力。该浓集仪可用于环保、地质水文、海洋、卫生、核电等领域。  
        关键词：氚;电解浓集;研制;固体聚合物膜   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核辐射检测领域，专家提出了一种新型实时单阈值峰值检测方法，为系统优化和光子成像应用提供基础。”
        袁源,张流强,罗小丽,李盈霖
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020404
        摘要：针对双阈值峰值检测算法的两个缺陷，提出了一种新型实时单阈值峰值检测方法。该方法采用状态机方式，在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）中实现，方法中三个状态能够灵活转移，抗噪声能力强，且输出峰值稳定，错误率低，以241Am放射源为例，测量不同阈值下的能谱图，通过分析比对确定了实验中的最佳阈值。对比有放射源和无放射源下的能谱图，测定了能谱中噪声峰的位置。最后通过241Am的三个主要光子能量强度确定了能谱峰的各个峰的成分，验证了该方法的可行性。为后续系统的优化、多通道的扩展、光子成像的应用等提供了基础。  
        关键词：实时峰值检测;单阈值;状态机法;能谱分析;现场可编程门阵列   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “科技媒体新闻记者报道：最新研制的4H-SiC探测器，具有优异的能量线性响应和快时间响应，为强激光等离子体反应产物的离子诊断和能量测量提供有力工具。”
        浮海娟,王林军,王宏伟,曹喜光,刘龙祥,范功涛,马余刚,薛韩,张岳,胡新荣
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020501
        摘要：研制了一款采用PCB （Printed Circuit Board）板封装、直接信号波形采样引出、用于激光等离子体飞行时间测量的4H-SiC探测器，探测器灵敏面积5 mm×5 mm，灵敏层厚度80 μm，全耗尽电压为350~600 V。利用标准α源和强激光反应产物对4H-SiC的性能进行了测试：标准α源（228Th，226Ra）的能量刻度表明，4H-SiC探测器具有良好的能量线性响应，能量分辨率达到1.19%@7 666.75 keV，具有2~3 ns的快时间响应和飞行时间离子甄别的功能，是用于强激光等离子体反应产物的离子诊断和能量测量的有力工具。  
        关键词：4H-SiC探测器;波形采样器;能量分辨;飞行时间   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核装置粒子输运模拟领域，专家提出了基于自适应分段树的源粒子可视化分析方法，为高保真建模提供便利。”
        曹佩,龙鹏程,甘佺,吴斌,郝丽娟
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020502
        摘要：精准合理的源粒子分布是实现核装置高保真粒子输运数值模拟计算的前提。为了更方便地检查和分析核装置内的源粒子分布特征，本文提出了一种基于自适应分段树的源粒子可视化分析方法，该方法通过预先构建几何分段库，提取几何以及渲染属性等特征，动态创建分段树结构，实现了百万级以上源粒子信息高效可视化。最后，本文将该方法应用在VENUS-3反应堆屏蔽分析的中子源建模与中子准直装置的设计之中。结果表明：本文方法可以辅助用户完成核装置源高保真建模以及相关设计优化等工作，在较大程度上提升了计算程序参数设置的正确性和便利性。  
        关键词：核装置;输运计算;源粒子可视化;自适应分段树   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “在核电安全领域，专家基于MAAP4.0.3程序，建立了百万千瓦级PWR核电机组模型，研究了热管段破口事故叠加安注失效的严重事故过程，并探讨了有效的缓解措施。研究结果表明，破口面积越大，压力容器失效越早，MCCI过程中氢气产量越大；尽早投入安全注射系统可有效缓解事故进程，避免压力容器失效。”
        刘佩琪,赵鹏程,于涛,谢金森,陈珍平,谢超,刘紫静,曾文杰
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020601
        摘要：基于一体化严重事故分析程序MAAP4.0.3（Modular Accident Analysis Program），本文建立了我国现役典型百万千瓦级压水堆（Pressurized-Water Reactor， PWR）核电机组模型，研究了热管段不同面积破口事故叠加安注失效的工况引起的严重事故过程，探讨了如何在恰当的时机采取有效的缓解措施对事故的进程进行干预。研究结果表明：在破口事故中随着破口面积而增大，压力容器会更早失效导致堆芯裸露；一旦压力容器失效，MCCI（Molten Corium Concrete Interaction）过程中氢气产量则会随着破口面积的增大而增大；在破口事故中尽早投入安全注射系统可以有效地缓解事故的进程，避免压力容器失效，并且安全注射系统越早投入对事故的缓解也就越有利。  
        关键词：MAAP程序;失水事故;压水堆;缓解措施   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核聚变领域，射频离子源取代传统热阴极离子源成趋势，为东方超环长脉冲高功率加热提供理论基础。”
        张黎,许永建,谢亚红,韦江龙,梁立振,胡纯栋
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020602
        摘要：中性束注入加热是核聚变中非常重要的一种辅助加热手段，离子源所能达到的性能决定了东方超环（Experimental Advanced Superconducting Tokamak, EAST） 中性束注入所能达到的指标。为了实现长脉冲和高功率加热的需求，采用射频离子源取代传统的热阴极离子源已成为未来离子源发展的一种趋势。本文对射频离子源的结构设计和放电特性进行了理论模拟研究，给出了线圈匝数、匝间距、驱动器尺寸、放电气压和射频功率等参数与等离子体参数间的关系，为接下来射频离子源的研制和实验奠定一定的理论基础。  
        关键词：中性束注入;射频离子源;理论模拟;放电特性   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核能领域，专家基于MCNP程序，研究了熔盐堆堆芯结构变化对反应性的影响，为TMSR-LF1安全分析提供参考。”
        于世和,刘亚芬,杨璞,冀锐敏,朱贵凤,周波,康旭忠,严睿,邹杨
        2019, 42(2) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020603
        摘要：熔盐堆采用液态燃料，由于燃料的流动性，堆芯结构的变化会直接影响堆芯活性区的燃料盐装载量，从而影响堆芯物理特性参数。本文基于蒙特卡罗程序MCNP （Monte Carlo N Particle Transport Code），以2 MW液态燃料钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel， TMSR-LF1）设计模型为参考，系统研究了套管破裂、石墨构件移动、石墨破损、燃料盐浸渗度等因素对堆芯反应性的影响。结果表明：对于堆芯套管破裂，堆芯引入正反应性，破裂位置离堆芯中心越近，引入的反应性越大；对于石墨构件移动，随着扇形石墨构件向外移动，堆芯反应性增加；对于堆芯石墨破损，破损发生后，原燃料盐流道被石墨堵住时，则堆芯反应性减小；对于堆芯石墨破损，破损发生后，新燃料盐流道形成时，当石墨破损半径较小时，堆芯反应性会增加，当石墨破损半径较大时，堆芯反应性会减小。对于堆芯石墨发生燃料盐浸渗，堆芯反应性增加，且燃料盐渗入量越大，反应性变化越大。本研究为2 MW TMSR-LF1安全分析提供参考依据。  
        关键词：熔盐堆;钍基熔盐堆;堆芯结构;反应性   
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