最新刊期
      2019 年 第 42 卷 第 8 期

        同步辐射技术及应用

      • “在同步辐射光源领域，研究人员采用拉普拉斯算子和阈值分割法，提高了荧光靶探测器的光斑定位精度。”
        华永祥,龚培荣
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080101
        摘要：在同步辐射光源中，荧光靶探测器是一种重要的光斑观测装置，通过荧光靶图像可以对光斑位置进行测量，但光斑弥散导致图像中光斑的边缘变模糊，会对测量结果带来一定影响。为了提高荧光靶探测器的准确性，本文使用拉普拉斯算子对荧光靶图像进行增强处理，再结合图像的阈值分割法找到光斑的边缘位置，从而实现对光斑的定位。经测试，该方法能准确地从图像中提取光斑并计算光斑的中心位置，比用canny算子方法界定的光斑边缘更接近实际情况，对提高荧光靶探测器的位置测量分辨率有一定的帮助。  
        关键词：同步辐射;荧光靶;图像处理;拉普拉斯增强   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在串行飞秒晶体学领域，机器学习方法可有效筛选分类数据，提高XFEL实验数据筛选效率。”
        千跃奇,刘波
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080102
        摘要：在串行飞秒晶体学中，可以使用多种基于机器学习的方法对数据进行筛选分类；在晶体实验中，采用自动化图像处理和卷积神经网络来检测晶体衍射图中的布拉格点，去除无效的实验数据。对不同的样品采用多种机器学习方法，进行多次实验和模拟，分析实验预测结果准确度不同的原因。结果显示：在众多方法中，卷积神经网络能够得到较高的预测准确率，而线性方法仅对某些样品有较好的准确率，但两者都优于传统找点算法。为X射线自由电子激光（X-ray Free Electron Laser，XFEL）实验提供有效和便捷的数据筛选工具。  
        关键词：自由电子激光;串行晶体学;机器学习   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “中国散裂中子源二期升级，直线加速器能量增益提升至300 MeV，采用全超导结构，优化了椭球腔高频参数和几何尺寸，加速梯度8 MV∙m-1以上抑制二次电子倍增。”
        李波,刘华昌,王云,吴小磊,瞿培华,李阿红,樊梦旭,陈强
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080201
        摘要：中国散裂中子源二期（China Spallation Neutron Source， CSNS-II）升级，直线加速器能量增益将由现在的80 MeV提高到300 MeV，打靶束流功率由100 kW提高到500 kW。直线加速器升级采用Spoke腔加椭球腔的全超导结构，其中5-cell椭球腔负责把H-从150 MeV加速到300 MeV，工作频率为648 MHz，几何βg（βgλ/2为椭球腔单元长度，λ为工作波长）取0.60。利用三维全波电磁场仿真软件CST (Computer Simulation Technology)对该椭球腔进行了研究分析，优化了椭球腔的高频参数和几何尺寸，使得轴向电场平整度、峰值电场比、峰值磁场比分别达到98.2%、2.70和4.89 mT∙(MV/m)-1，R/Q值为305.59 Ω。通过计算分析椭球腔的二次电子倍增效应，对发生二次电子倍增严重的地方进行了形状改良，减弱二次电子倍增，并且加速梯度在8 MV∙m-1以上完全抑制了二次电子倍增。另外，对椭球腔的洛伦兹力进行了初步计算分析。  
        关键词：超导;椭球腔;二次电子倍增;洛伦兹力   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在强流重离子加速器领域，专家提出了加速器电源在线标定方法，有效保证数字电源精度，为HIAF建设提供技术保障。”
        胡凯,赵江,朱芳芳,张华剑,闫怀海,周忠祖
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080202
        摘要：励磁电流的精确性和一致性对强流重离子加速器非常重要，通常磁场电源长期运行，器件的老化、零漂、环境温度、干扰等因素会引起某些电源电流的精确性变差，从而影响电流的一致性，这对强流重离子加速器的调试效率和束流品质产生较大影响。本文提出了一套加速器电源的在线标定方法，在分析影响电流精度因素的基础上，探讨了标定的原理和方法，重点介绍了该标定方法在基于Cyclone V片上系统（System Of Chip, SOC）硬件平台上的实现，实验结果验证了方法的有效性。该方法能有效保证加速器数字电源的精度，为“十二五”强流重离子加速器装置（High Intensity Heavy-ion Accelerator Facility，HIAF）的建设提供了技术保障。  
        关键词：电流标定;电流精度;一致性;高级精简指令集计算机;硬件处理器系统;Linux   
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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

      • “在放射性药物领域，研究人员建立了快速可靠的18F-氟化钠放射化学纯度分析方法，为质量控制提供解决方案。”
        姜华,成伟华,赵岩,付博,黄宪男,冯婷婷,郭飞虎,樊红强
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080301
        摘要：为了建立方便、快速、可靠的18F-氟化钠（18F-NaF）注射液的放射化学纯度分析方法，本研究对18F-氟化钠放射化学纯度的测量方法进行了建立和验证。结果显示：18F-氟化钠放射化学纯度的分析方法为用2%醋酸钠溶液处理过的Whatman No.1纸为色层纸，50%甲醇为展开剂，展开后用放射性薄层扫描仪测量分析；经验证表明用该方法符合质量控制要求，分析18F-氟化钠放射化学纯度的Rf值为0.65~0.85，精密度为0.15%。本研究建立了可用于18F-氟化钠注射液检验的方便、快速、可靠的放射化学纯度分析方法。  
        关键词：18F-氟化钠;放射化学纯度;纸层析法   
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        发布时间：2024-10-25
      • “高岭土对铀(VI)吸附性能良好，6小时达平衡，最佳初始浓度60μg/mL，pH值5时吸附效果最大。”
        赵玉婷,冷阳春,王彦惠,卫纯纯,李东瑞,庹先国
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080302
        摘要：以高岭土为研究对象，采用静态吸附的实验方法，探讨了吸附时间、铀(VI)的初始浓度、吸附剂质量、pH值、离子种类、腐殖酸质量等因素对铀(VI)吸附的影响。结果表明：高岭土对铀(VI)的吸附性能较好，在6 h时就达到了平衡，最佳铀(VI)的初始浓度为60 μg∙mL-1；最佳的吸附剂质量为0.01 g；随着pH值的增大，高岭土对铀(VI)的吸附效果先增大，后减小，pH=5时，吸附效果最大；溶液中K+、NO3-、Na+和SO42-对铀(VI)的吸附影响较小，Mg2+、CO32-和HCO3-对铀(VI)的吸附有抑制效果，不利于吸附；溶液中腐殖酸质量的增加会抑制高岭土对铀(VI)的吸附。实验结果同时表明：准二级动力学模型较准一级动力学模型能更好地描述U(VI)在高岭土上的吸附。  
        关键词：高岭土;铀(VI);吸附性能;动力学模型   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在医学成像领域，研究人员采用固相合成法合成新型GnRH衍生物，并利用［18F］AlF标记法自动化标记，成功在PC-3前列腺肿瘤模型中实现小动物PET/CT显像。这一成果为前列腺癌的诊断和治疗提供了新思路。”
        李葆元,胡孔珍,黎雄
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080303
        摘要：通过固相合成法合成新型促性腺激素释放激素（Gonadotropin Releasing Hormone， GnRH）衍生物，在商业模块上用［18F］AlF标记法自动化标记该衍生物，所标记示踪剂进一步在PC-3前列腺荷瘤模型裸鼠体内进行小动物PET/CT（Positron Emission Tomography/Computed Tomography)显像。L-Lys6-GnRH的6-赖氨酸末端氮位上用聚乙二醇（Polyethylene Glycol， PEG）链接三-叔-丁基2，2′，2″-（1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7-三基）三乙酸（tri-tert-butyl 2，2′，2″-（1，4，7，10-tetraazacyclododecane-1，4，7-triyl）triacetate，NOTA）官能团合成一种新的GnRH衍生物（NOTA-P-GnRH），在国产模块PET-MF-2V-IT-I中通过一锅一步反应自动化制备［18F］AlF-NOTA-P-L-GnRH，自动化合成时间在35 min以内，衰变校正后产率（25±6）%，放射化学纯度>95%，比活度8~30 GBq∙µmol-1 （n=6）。进一步用［18F］AlF-NOTA-P-L-Lys6-GnRH在PC-3前列腺荷瘤模型裸鼠体内进行小动物PET/CT动态显像，肿瘤部位清晰可见，具有高的肿瘤与肌肉摄取比值，动态活度与时间曲线显示示踪剂主要通过肾脏排泄。结果表明：［18F］AlF标记法在商业模块中的自动化生产操作简便、高效可靠，［18F］AlF-NOTA-P-L-Lys6-GnRH是PC-3前列腺肿瘤的潜在显象剂。  
        关键词：［18F］AlF-NOTA-P-L-Lys6-GnRH;促性腺激素释放激素;自动化合成;小动物PET/CT   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在高放射性废物处置领域，研究了239Pu在青海大柴旦粘土岩中的吸附行为，发现粘土对239Pu吸附影响大，吸附分配系数随时间、pH和液固比变化。”
        邓晓颖,苏远东,庹先国
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080304
        摘要：在高放射性废物处置近场围岩类型的选择方面，针对粘土岩的研究尚处于探索阶段。通过静态吸附实验，研究239Pu在青海大柴旦粘土岩中的吸附行为。结果表明：粘土对239Pu的吸附影响程度很大，吸附分配系数随吸附时间延长先逐渐增大，最终趋于恒定，测得吸附平衡时间为2 d；239Pu在粘土中的吸附分配系数随着pH的增加、液固比的减小而逐渐增大； 239Pu在粘土中的吸附分配系数随着239Pu初始浓度的增大呈现先增大后减小的特性。  
        关键词：239Pu;粘土岩;吸附;核素迁移   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在核辐射探测领域，研究者设计了三NaI（Tl）晶体探测器系统，并通过实验验证了其在远距离探测137Cs源时的有效性，为提高源定位精度提供了新方法。”
        周杨,赵越,张振朝,姚鑫森,左国平
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080401
        摘要：设计了一种三NaI（Tl）晶体组成的γ射线源定位探测器系统，并通过模拟仿真及实验研究了三NaI（Tl）晶体探测器在137Cs辐射场中全能峰占比计数随距离及入射粒子方向变化的关系。结果表明：在远距离探测情况下，采用全能峰占比法可以有效消除源与探测器间距对角度分辨的影响。对于探测距离约为2.58 m 的1.36×106 Bq的137Cs源，测量的最大角度偏差≤1.72°，定位位置相对偏差为3.71%。  
        关键词：放射源定位;三NaI（Tl）晶体探测器;全能峰占比法   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “在石墨烯能带工程领域，科学家成功在石墨烯和锗衬底间插入二维Mn-Ge合金岛，为改变石墨烯能带结构提供新方法。”
        崔奋为,胡旭东,朱海龙,黄本锐,马妮,李昂
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080501
        摘要：在石墨烯或其异质结中引入带隙是石墨烯能带工程研究的重要课题。借助合金化的方法在石墨烯和锗［Ge（110）］衬底之间成功插入二维Mn-Ge合金岛，并对此异质结构开展微观原子结构及低能电子激发的扫描隧道显微学研究。在不同石墨烯覆盖度的样品中，发现了一维纳米线和二维平板合金岛插层，在缺乏石墨烯保护的合金表面，二维合金岛可以恢复三维生长。Mn-Ge合金纳米线和二维岛插层使石墨烯分别打开了400 meV和200 meV的能隙，为改变石墨烯的能带结构提供了可行的方法。  
        关键词：石墨烯;扫描隧道显微镜;插层;能带工程   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “在核能领域，碳化硅复合材料燃料棒在失水事故中表现出优异性能，能有效延缓事故进程。”
        尚新渊,张爱民
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080601
        摘要：碳化硅复合材料具有热膨胀系数低、中子吸收截面低、抵抗热冲击、高温下耐腐蚀、强度高等特点，是反应堆耐事故燃料的候选材料之一。为分析碳化硅复合材料包壳燃料棒在失水事故下的综合性能，利用公开文献实验数据，拟合碳化硅复合材料物性公式，用FRAPTRAN对比分析与Zr4包壳燃料棒在同种工况下的性能差异。本文整理的公式和使用的方法可初步用于分析碳化硅复合材料燃料棒的综合性能。计算结果表明：在失水事故中，碳化硅复合材料的燃料棒失效时间长，平均温度低，可有效延缓事故进程。  
        关键词：燃料棒;碳化硅复合材料;包壳;失水事故   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在加速器驱动次临界系统领域，我国专家建立了基于外中子源强度的CIADS堆芯控制响应模型，为保证反应堆瞬态安全性提供解决方案。”
        惠天宇,罗润,曾文杰,谢金森,姜庆丰
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080602
        摘要：加速器驱动次临界系统（Accelerator Driven subcritical System， ADS）可用于发电、增殖和嬗变等多种用途。在瞬态变工况时，需要实现功率的准确调节，以保证反应堆瞬态的安全性。我国自主设计的加速器驱动嬗变研究装置CIADS （China Initiative Accelerator Driven System）次临界反应堆仅依靠加速器外中子源强度实现对堆芯功率调节。为研究基于外中子源强度的CIADS堆芯控制响应特性，采用集总参数法建立堆芯非线性模型，利用微小扰动线性化方法对堆芯非线性模型进行线性化处理，建立双输入双输出的堆芯状态空间模型。基于该模型设计堆芯功率模糊PID （Proportional Integral Derivative）控制器，开展扰动控制仿真。研究表明：在不同外中子源相对强度扰动或堆芯进口温度扰动下，采用模糊PID控制器可实现对堆芯相对功率的良好控制。  
        关键词：外中子源相对强度;加速器驱动次临界系统;堆芯功率;模糊PID控制器   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核反应堆棒束燃料组件研究领域，专家设计了远心光路粒子图像测速系统，有效降低了图像畸变，为定位格架下游横流可视化测量提供了解决方案。”
        吴增辉,职政,曲文海,陈仕龙,熊进标
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080603
        摘要：压水堆棒束燃料组件通常在定位格架上设有搅混翼片，以促进横向搅混。因而，定位格架下游的横流是评判格架性能的重要依据。针对定位格架下游横流可视化测量的挑战，为粒子图像测速（Particle Image Velocimetry， PIV）系统设计了远心光路，有效地降低了图像的畸变。此外，针对粒子图像测速对光强均匀度的要求，在测量区域采用了氟化乙烯丙烯共聚物（Fluorinated Ethylene Propylene， FEP）管作为实验工质水的折射率补偿材料，消除了由于固体材料折射率过大导致的类似凸透镜的聚光效果。通过标定实验及流场测量实验证明，该测量方法能够获取5×5棒束格架下游完整截面的横向流速及漩涡结构。实验观测发现：在5Dh位置翼片搅混导致的横向流场依然很强烈，其强度会随着距离的增加而逐渐减弱。  
        关键词：粒子图像测速法;远心光路;折射率补偿;定位格架;横向流动   
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        发布时间：2024-10-25
      • “钍基氟盐冷却高温堆燃料元件研究取得新进展，分析了TRISO包覆燃料颗粒结构对堆芯性能的影响，为物理设计提供参考。”
        房勇汉,蔡翔舟,陈金根,胡继峰,李晓晓,余呈刚,伍建辉,崔德阳
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080604
        摘要：钍基氟盐冷却高温堆（Thorium-based Pebble Bed Fluoride Salt-cooled High-temperature Reactor， PB-TFHR）作为第四代核反应堆的堆型之一，其燃料元件由TRISO （TRi-structural ISOtropic）包覆燃料颗粒组成，具有较好的中子性能和安全性。本工作采用SCALE 6.1程序开展PB-TFHR的临界和燃耗性能计算，结合PANAMA模型研究包覆燃料颗粒的破损率，分析了PB-TFHR中TRISO包覆燃料颗粒的kernel半径、包覆层的厚度和密度对堆芯中子学性能、裂变气体氪、氙和碘产量及包覆燃料颗粒破损率的影响，给出优化的包覆燃料颗粒结构，为其物理设计提供参考。研究发现：当保持包覆层的厚度和密度不变时，较大的kernel半径（≥0.01 cm）可使堆芯处于欠慢化区，且堆芯温度反应性系数均为负值；在相同的燃耗下，kernel半径越小，堆芯中裂变气体的生成量越少，且包覆颗粒的破损率越小；当保持包覆层密度不变，只改变包覆层的厚度时，疏松热解炭层和内致密热解炭层的厚度对keff有较大影响；而当保持包覆层厚度不变只改变包覆层的密度对keff影响较小。  
        关键词：钍基氟盐冷却高温堆;燃料球;包覆燃料颗粒;燃耗;破损率   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在高通量堆内辐照ThO2样品，分析裂片核素产额，分离铀/钍并测算U含量。”
        罗宁,张劲松,梁帮宏,陈云明,马立勇,苏冬萍,操节宝,吴建荣
        2019, 42(8) DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.080605
        摘要：在高通量堆（High Flux Engineering Test Reactor， HFETR）内辐照了ThO2样品，利用三氟甲烷磺酸（Trifluoromethanesulfonic Acid， TFMS）将辐照后的ThO2样品溶解，对辐照产生的233Pa和95Zr、103Ru、137Cs等裂片核素进行了分析，获得各核素相对于Th的产额；利用磷酸三丁酯（Tributyl Phosphate， TBP）萃淋树脂对铀/钍进行了分离，并用电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）γ谱仪对辐照生成的U含量进行了测算。在热中子注量1.32×1020 n·cm-2（快/热中子比约2.8∶1）条件下，7.1 mg辐照后的二氧化钍中233U含量为8.01 μg（产额为0.128%，U/Th），232U含量为1.21×10-4 μg，232U/233U为1.51×10-5。  
        关键词：二氧化钍;ThO2;钍铀循环;233U;232U   
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        发布时间：2024-10-25
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