最新刊期
      2019 年 第 42 卷 第 3 期

        同步辐射技术及应用

      • “在同步辐射领域，研究人员通过在Au薄膜中插入Pt间隔层，制备了新型Au-Pt薄膜，有效降低了表面粗糙度，提升了反射镜性能。”
        陈加琪,齐润泽,冯宇飞,黄秋实,王占山
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030101
        摘要：同步辐射广泛使用Au薄膜作为反射镜膜层，降低Au薄膜的粗糙度以减小散射信号仍是难点。基于国内外对Au薄膜的研究，本文采用在Au薄膜中插入Pt间隔层的方法，制备了新型Au-Pt薄膜。原子力显微镜（Atomic Force Microscope， AFM）测试结果表明：采用1 nm厚的Au膜层和1 nm厚的Pt间隔层交替制备的方法所获得的新型Au-Pt薄膜，粗糙度小于0.3 nm，明显小于传统Au薄膜的粗糙度；通过X射线衍射（X-ray Diffractometer， XRD）测试可以发现，Pt间隔层的插入能够有效抑制Au膜结晶。随着Pt间隔层插入间隔的减小，Au膜结晶程度显著降低。根据AFM测试结果，使用IMD软件计算了传统Au薄膜以及新型Au-Pt薄膜的反射率，发现新型Au-Pt薄膜反射率比传统Au薄膜略有提高，同时新型Au-Pt薄膜的表面粗糙度更小，降低了散射强度，提升了反射镜的实际性能。本文为用于同步辐射的高传输效率、高反射率的Au-Pt薄膜反射镜的制备提供了参考。  
        关键词：同步辐射;磁控溅射;Au-Pt薄膜;表面粗糙度;反射率   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在加速器主磁铁设计领域，专家基于SC200模型，利用TOSCA软件，研究了磁极切削参数对磁场的影响，并推导出求解垫补量的方法，验证了磁场垫补的可行性，为实际磁场垫补提供依据。”
        周鹏艳,宋云涛,丁开忠,李君君
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030201
        摘要：考虑磁铁材料的非线性、不均匀性以及有限元数值计算的精度有限，在设计主磁铁时都留有一定裕量，在完成磁铁加工组装后，根据磁场的实际测量结果对磁铁进行垫补获得理想的目标磁场分布，这样可以保证工程稳妥实施。因此磁铁垫补是加速器主磁铁设计制造的一个重要环节。本文基于SC200主磁铁模型，利用有限元分析软件TOSCA，首先研究了不同的磁极切削参数对中平面主磁场的响应影响；其次考虑到相邻切槽对中平面磁场影响的叠加效应，从理论上推导出一种求解垫补量的方法；最后通过模拟的方法验证了磁场垫补的可行性，为将来实际磁场垫补提供了有效的依据。  
        关键词：回旋加速器;等时场;切割磁极边;磁场垫补   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在工业辐射成像领域，通过数值模拟方法建立分类学习训练集，袋装树方法对仿真数据和实际数据预测准确率分别为99.6%和81.25%。”
        陈雪睿,赵中玮,孙跃文,李光超,丛鹏
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030202
        摘要：工业辐射成像领域中，系统获取的数据往往难以直接用于区分被检物体性质。分类学习作为机器学习的重要方向之一，可以充分挖掘不同类型的数据特征，在辐射成像领域有着巨大的应用潜力。然而工业辐射成像图像内容物和照射条件复杂，通过实际测量获取分类学习所需的完备训练集样本成本高、时间长。基于此背景提出使用数值模拟方法获得相应场景下的仿真数据，并通过仿真数据建立分类学习训练集的方法。分别采用基于集成学习的袋装树方法和基于K近邻分类方法对由仿真数据建立的训练集进行训练，抽取部分仿真数据作为测试集、实际工业数字辐射成像数据作为验证集对模型进行准确性验证。袋装树方法对测试集和验证集数据预测准确率分别为99.6%和81.25%；K近邻分类方法对测试集和验证集数据预测准确率分别为89.1%和50%。结果表明：袋装树方法对基于仿真数据的辐射成像分类学习具有较好的效果。  
        关键词：数字辐射成像;仿真数据;机器学习   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在加速器驱动次临界系统领域，中国专家研究了功率源功放模块损坏问题，为解决功率过荷问题提供解决方案。”
        金珂安,孙列鹏,施龙波,高郑,朱正龙,薛纵横,马瑾颖,曾凡剑,陈奇,宫正,张生虎,黄贵荣,何源
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030203
        摘要：中国加速器驱动次临界系统（Chinese Accelerator Driven Sub-critical System，C-ADS）注入器II超导直线加速器采用固态功率源驱动常温加速结构和超导腔，运行中出现了功率源的功放模块因反射功率过荷而损坏的现象。为此研究了反射功率在模块间的分配与功率合成网络S参数以及模块输出状态的关系。结果表明：如果个别功放模块无功率输出，合成失衡会导致反射功率在模块间的不平衡分布，部分模块承受的反射功率将超过其实际承受能力。对于一级合成的功率源，只有失效模块承受的反射功率可能超限；对于多级合成的功率源，失效模块以及同一合成支路的正常模块均存在反射功率过荷的可能性。  
        关键词：固态功率源;功率合成网络;S参数;反射功率   
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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

      • “在环境水分析领域，专家采用Ba（Ra）SO4共沉淀法载带水中228Ra浓缩，利用AAS和LSC测量，实现低活度228Ra较精确测量。”
        夏明明,於国兵,闻德运,顾先宝,王元,梁永广,吴其反,陈志
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030301
        摘要：为了解决环境水中低活度228Ra分析难题，采用Ba（Ra）SO4共沉淀法载带水中228Ra的浓缩方法，利用原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy， AAS）测量稳定Ba元素来确定载带下228Ra的回收率；使用超低本底液体闪烁谱仪（Liquid Scintillation Spectrometer， LSC）测量Ra浓缩后的样品，从而获得低活度水平下比较精确的分析结果。Ba（Ra）SO4共沉淀法载带得到的228Ra的回收率在59%~90%范围内，228Ra的探测限为7.9 mBq·L-1 （1 L水样，测量时间t=20 h）。利用原子吸收光谱法与133Ba示踪测量的回收率，两者相对偏差在7%以内。LSC对228Ra/228Ac的探测效率为72.9%，加标水样测量结果的相对偏差为1.0%~10%。此方法可实现水中低活度228Ra的较精确测量。  
        关键词：228Ra;液体闪烁谱仪;Ba（Ra）SO4共沉淀法;回收率;原子吸收光谱法   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在抑制束流不稳定性领域，北京正负电子对撞机二期同步模式外环上两个条带kicker的双反馈系统实验，有效缩短了阻尼时间。”
        蓝清宏,尹頔,岳军会,麻惠洲,何俊,赵敬霞,曹建社,随艳峰
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030401
        摘要：逐束团反馈控制是抑制束流不稳定性最好的方法，未来的环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider，CEPC）等超大型装置的环周长为100 km，束流不稳定增长时间为毫秒量级，这要求束流振荡能在十几圈甚至几圈内被抑制，意味着反馈系统提供的阻尼时间要很短，传统的数字反馈系统显然难以实现。一些缩短阻尼时间的方法相继被提出，其中之一是在储存环中采用若干套束流反馈系统作用于同一束流上，通过阻尼效果的叠加以减少总系统阻尼时间。本文工作主要利用北京正负电子对撞机二期（Beijing Electron Positron Collider II，BEPCII）同步模式外环上两个条带kicker的有利条件，开展双反馈系统带束实验研究，一套是自行研制的逐束团数字横向反馈系统，另一套是Dimtel公司生产的商用逐束团数字反馈系统，分别测量各系统以及双系统的阻尼时间。实验测得商用系统的阻尼时间是0.93 ms，自研反馈系统的阻尼时间为2.98 ms，双反馈系统的阻尼时间为0.70 ms，验证双反馈系统能够有效缩短阻尼时间。  
        关键词：双反馈系统;阻尼时间;束流振荡;线性拟合   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “在高温水蒸气电解制氢领域，专家建立了平板式SOEC电解池三维模型，研究了电解池尺寸对电解反应特性的影响，为提高电解池性能提供解决方案。”
        侯权,关成志,肖国萍,王建强,朱志远
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030501
        摘要：固体氧化物电解池（Solid Oxide Electrolysis Cell， SOEC）电堆是高温水蒸气电解（High Temperature Electrolysis System， HTSE）制氢系统的核心反应器，由多片单电池串联组装而成。单电池的尺寸制约着单位有效面积上SOEC电堆的电化学制氢性能，进而影响着HTSE制氢装置的系统复杂程度和成本。基于计算流体力学软件建立了平板式SOEC电解池三维模型，采用平面尺寸为4 cm×4 cm、8 cm×8 cm和16 cm×16 cm的电解池，研究其尺寸对电解反应特性的影响。结果表明：工作电压低于热中性电压时，电解池尺寸对电解性能影响不大。当工作电压高于热中性电压时，电解池尺寸越大时电解电流密度越大；然而电解池中温度和电流密度分布的均匀性也会随着电解池的尺寸增大而变差，即产生明显的梯度分布。通过适当增大所通入的H2O/H2混合气体量即减小H2O的整体反应比可以缓解由电解池尺寸的增大引起的温度和电流密度梯度分布。经过计算分析可知，对于有效面积为16 cm×16 cm的电解池，当反应物中水蒸气整体反应比为70% 时，在1.34 V的电解电压下，电解电流密度可以达到8 033 A·m-2，且电解池中的温度和电流密度分布均匀性均有所改善。  
        关键词：高温水蒸气电解制氢;固体氧化物电解池;电池尺寸;三维模型;计算流体动力学模拟   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在城市化进程中，北京大气放射性水平变化研究取得新进展。通过对树木年轮放射性活度测量，分析了北京市大气放射性水平的变化趋势。研究发现，房山区树木年轮中14C活度浓度逐年下降，210Pb活度浓度先增后降；清华大学西门附近树木年轮中210Pb活度浓度无明显变化规律。研究为理解城市化对大气放射性水平的影响提供了重要参考。”
        吴永乐,谭彬,刘巧凤,侯杰,杨斌,岳会国,柳加成
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030502
        摘要：在工业化和城市化进程中，城市能源消费和人民生产生活方式都发生了变化，大气污染问题已日益凸显并受到广泛关注，但对大气中放射性的影响鲜有研究报道。通过对北京市两地树木年轮中14C和 210Pb放射性活度测量，分析和研究北京市在工业化和城市化过程中大气放射性水平的变化。结果显示：房山区阎河路紫草坞附近杨树年轮（1977~2015年）的α纤维素中14C活度浓度自1977年起呈逐年下降趋势；年轮中 210Pb的活度浓度在1977~1985年期间呈增长趋势，随后呈逐年下降趋势。清华大学西门附近的梧桐树木年轮（1961~2015年）中210Pb活度浓度随工业化和城市化进程无明显变化规律。14C活度浓度降低原因之一就是全球工业化进程中燃烧了大量化石燃料，释放了大量的CO2气体，稀释了大气中14C活度浓度。房山区树木年轮中210Pb的浓度变化可能由于其附近的化工厂生产引起的。清华大学西门附近无大型化石燃料生产的工厂，能较好地反映当地的大气中210Pb变化。  
        关键词：大气放射性活度;工业化和城市化;树木年轮;14C;210Pb   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “在反应堆设计领域，核数据不确定度对反应性参数影响显著。利用SCALE程序和协方差数据库，分析了熔盐实验堆反应性参数，为核反应堆设计提供重要参考。”
        胡继峰,王小鹤,李文江,李晓晓,韩建龙
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030601
        摘要：反应堆设计中需给出各个参数不确定度，核数据是反应性相关参数不确定度的重要来源。利用SCALE 6.1程序中TRITON （Transport Rigor Implemented with Time-dependent Operation for Neutronic depletion）、TSUNAMI-3D （Tools for Sensitivity and Uncertainty Analysis Methodology Implementation in Three Dimensions）和TSAR （Tool for Sensitivity Analysis of Reactivity Responses）模块，结合自带44群协方差数据库，分析了熔盐实验堆反应性相关参数。给出核数据不确定度导致寿期初和寿期末keff、控制棒价值及温度反应性不确定度分别为522×10-5、506×10-5、96.70×10-5和8.90×10-5。结合灵敏度系数和核数据的标准偏差分析，结果显示：对keff影响较大的核素及反应道为235U（ν¯）、（n，γ）、238U（n，γ）、C-graphite（n，el）、7Li（n，γ）、239Pu（ν¯）、（n，f）和135Xe（n，γ）等核反应数据；对控制棒价值和温度反应性影响比较大的核素及反应道为19F（n，el）、58Ni（n，γ）、6Li（n，t）等核反应数据。  
        关键词：熔盐实验堆;核数据;反应性;不确定和灵敏度系数   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核电厂辐射防护领域，我国研发了具有自主知识产权的RShieldMC软件，验证了其在中子注量率计算中的可用性及正确性。”
        韩静茹,石生春,徐翀,王宏凯,左嘉旭,靖剑平
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030602
        摘要：辐射屏蔽计算是核电厂辐射防护设计和审评的重要内容之一。国际屏蔽计算软件对中国实行“出口封锁”， 制约了我国核电辐射屏蔽审核计算能力，因此，研发了具有自主知识产权的基于蒙特卡罗方法的辐射屏蔽专用蒙特卡罗软件RShieldMC（Radiation Shielding Monte Carlo）。为了验证RShieldMC程序，进行中子注量率计算的准确性和适用性，利用秦山一期反应堆结构与辐照监督管相关参数，通过RShieldMC可视化前处理模块建立辐照监督管屏蔽计算模型，计算秦山一期反应堆辐照监督管堆芯中平面和上焊缝处的中子注量率。RShieldMC程序计算结果与辐照监督管实验测量值以及MCNP（Monte Carlo N-Particle）、JMCT-S（J Monte Carlo Transport）、TORT（Three-dimensional Neutron/Photon Transport）程序计算结果符合较好，验证了RShieldMC软件在中子注量率计算中的可用性及正确性。  
        关键词：屏蔽;RShieldMC;辐照监督管   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在铅铋冷却反应堆燃料领域，研究了U-Zr合金燃料与铅铋合金的静态相容性，为燃料论证及设计提供重要依据。”
        张翔,潘小强,刘超红,杨静,曾强
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030603
        摘要：U-Zr合金燃料与液态铅、铋及其合金静态相容性是铅铋冷却反应堆燃料论证及设计的重要依据。试验选取600 ºC，保温1 000 h范围内，开展了U-Zr合金燃料与铅、铋及其合金静态相容性的研究。采用扫描电镜（Scanning Electronic Microscopy，SEM）及X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）分析了U-Zr合金燃料与铅铋等合金的界面反应情况，试验结果表明：U-Zr合金样品在铅铋合金的长时间（1 000 h）作用下，产生了不同程度的侵蚀现象，侵蚀程度可达到mm级。纯铋、纯铅、铅铋、铅锡、铅铋锡等均对U-Zr芯块有一定程度的侵蚀，其侵蚀程度排序约为Bi>Pb-Bi>Pb-Bi-Sn>Pb≈Pb-Sn。U-Zr芯块的腐蚀机理为溶解和共晶形成金属间化合物的综合过程，U和Pb、Bi分别能够形成金属间化合物UPb3和UBi2。U-Zr芯块的侵蚀程度取决于U和Zr在冷却剂成分中的固溶度和共晶反应速率。  
        关键词：U-Zr合金燃料;铅铋合金;相容性;扩散偶;腐蚀机理   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核能领域，专家基于MCNP程序，系统研究了熔盐堆堆芯物理特性参数，为液态燃料钍基熔盐堆设计提供理论参考。”
        于世和,李晓晓,刘亚芬,康旭忠,杨璞,冀锐敏,朱贵凤,周波,严睿,邹杨
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030604
        摘要：熔盐堆（Molten Salt Reactor， MSR）采用熔融的氟化盐混合物作为燃料，由于核燃料的特殊性，MSR在中子物理学方面与传统固体燃料反应堆有着较大区别。本文基于蒙特卡罗程序MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code），以美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory， ORNL）熔盐堆实验（Molten-Salt Reactor Experiment， MSRE）为参考反应堆，系统研究了堆芯尺寸、燃料盐体积比、燃料盐重金属摩尔比、燃料盐渗透等物理参数对堆芯物理特性参数的影响。结果表明：随着堆芯尺寸增加，堆芯临界装载量有最小值；随着燃料盐体积比增加，燃料盐回路系统中重金属临界装载量先减少后增加，燃料温度系数的绝对值同样先减小后增加；燃料盐浸渗对堆芯反应性的影响，与燃料盐体积比增加对堆芯反应性产生的影响一致。本研究为2 MW液态燃料钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel， TMSR-LF1）设计提供理论参考。  
        关键词：熔盐堆;熔盐堆实验;堆芯物理参数;临界参数   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在超临界水通道内，通过ANSYS CFX软件模拟，采用κ-ε模型预测湍流变化，研究了不同粒径颗粒的运动沉积特性。发现颗粒浓度在不同入口温度下呈现“M”型分布，颗粒运动沉积受多种因素影响。”
        吉慧敏,周涛,刘建全,张继国,姚文卓,杨已颢
        2019, 42(3) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.030605
        摘要：利用ANSYS CFX软件模拟，采用κ-ε模型来预测通道内的湍流变化，得到不同粒径（1~10 μm）颗粒在不同管道内超临界水中的运动沉积特性规律。发现不同管道中细颗粒物的运动沉积浓度在不同入口温度下，大致呈现“M”型分布，在靠近管道附近存在颗粒物浓度的极值。不同入口速度条件下，低速时各管道中颗粒浓度分布非常离散，速度提高后各管道内的颗粒物浓度呈现各自分布特点，主要受到颗粒扩散、热泳力、湍流作用及二次流等影响。分析出颗粒的运动沉积主要是颗粒与水分子间动量交换，以及颗粒运动受到阻力综合作用的结果。  
        关键词：不同管道;超临界水;颗粒物;沉积   
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        发布时间：2024-10-25
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