最新刊期
      2021 年 第 44 卷 第 11 期

        综述

      • “飞秒脉冲激光双光子吸收研究取得新进展，为航天装备抗辐射性能评估提供新思路。”
        安恒,李得天,杨生胜,王鷁,曹洲,文轩,王俊,张晨光,银鸿
        2021, 44(11): 110001. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110001
        摘要：总结分析国内外关于飞秒脉冲激光双光子吸收诱发单粒子效应研究的现状和技术发展趋势，分析了双光子吸收、自由载流子吸收和折射等非线性光学现象对双光子吸收诱发产生的载流子密度分布的影响；基于载流子密度分布模型，探讨基于Z扫描确定器件敏感深度的方法。通过总结飞秒脉冲激光在单粒子效应机理深度研究、空间任务器件筛选、电子设备抗辐射评估等方面的应用需求及前景，为进一步拓展飞秒脉冲激光单粒子效应实验技术在航天装备及卫星电子设备抗辐射性能评估方面提供建议和意见。  
        关键词：飞秒脉冲激光;双光子吸收;非线性光学;单粒子效应;辐射评估   
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        发布时间：2024-10-25

        同步辐射技术及应用

      • “在同步辐射SAXS实验领域，研发了可变温自动换样器，可远程控制样品切换和温度，满足多样品变温测试需求。”
        李海洋,胡海韬,段钰锋,白波,袁宝,孙远,黄志强,林权,程贺,王晶,张绍英,童欣
        2021, 44(11): 110101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110101
        摘要：变温条件是多数散射实验最广泛的需求，在此基础上引入自动换样技术可显著地提高样品的检测效率。本文设计研发了用于同步辐射小角X射线散射（Small Angle X-Ray Scattering，SAXS）实验的可变温自动换样器，该装置可容纳100个样品，涵盖25~280 ℃较宽温度范围，控温精度为±1 ℃。实验过程中，采用二维移动台控制样品切换，采用温控仪及加热元件实现对样品温度的控制，同时编写了适配该装置的温度-行程耦合控制软件，实现远程控制样品切换、远程控温。对样品架的温度分布进行了仿真分析和实验测试。结果表明：该结构设计合理，模拟温度值与测试温度值的最大误差低于2%，可满足SAXS的多样品变温测试需求。  
        关键词：小角X射线散射;自动换样;控温;仿真;设计   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在低能电子入射厚Ni靶实验中，靶表面粗糙度会影响特征X射线产额。实验结果与DWBA理论计算值吻合良好，为电子致厚靶原子内壳层电离截面研究提供重要参考。”
        田丽霞,尹毅,戴朝成
        2021, 44(11): 110201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110201
        摘要：采用蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）法对低能电子入射厚Ni靶时靶表面粗糙度对特征X射线产额的影响进行了模拟分析，结果表明：随着表面粗糙度的增大，其特征X射线产额逐步减小。采用扫描电镜装置测量得到了9~29 keV的电子束碰撞光滑厚Ni靶所致的K壳层特征X射线产额，通过与最新的扭曲波玻恩近似（Distorted Wave Born Approximation，DWBA）理论计算值对比表明，Kα特征X射线的实验产额与DWBA理论计算值吻合很好，Kβ特征X射线产额高于DWBA理论值约10%。因此，在今后的电子致厚靶原子内壳层电离截面实验中，需对实验靶样品表面进行镜面抛光，以减小表面粗糙度对实验结果的影响。  
        关键词：表面粗糙度;蒙特卡罗;特征X射线产额   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在放射治疗领域，高能医用直线加速器的辐射源项及屏蔽防护研究取得新进展。专家利用MCNP软件模拟Clinac 23EX型加速器产生的15 MV X射线束，建立了精细模型，计算了不同照射野下的百分深度剂量和剖面相对剂量曲线。模拟结果与实测数据基本吻合，为后续研究和优化屏蔽设计提供参考。”
        邓磊,周宁,瞿述根,王哲,王健,陈以水,涂彧,刘永泉
        2021, 44(11): 110202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110202
        摘要：高能医用直线加速器在放射治疗中的应用越来越广泛，其辐射源项及屏蔽防护研究一直是人们关注的重点。应用MCNP（Monte Carlo N-Particle Transport Code）软件对Clinac 23EX型医用直线加速器产生的15 MV X射线束进行模拟。依据厂家提供的机头内部件的材料组成和几何尺寸，构建X射线模式的加速器机头精细模型，计算了不同照射野下X射线束在水模体中的百分深度剂量（Percentage Depth Dose，PDD）曲线和剖面相对剂量（Profile）曲线。模拟计算结果与三维水箱的实测结果基本吻合，表明本研究建立的模型准确可靠，可应用于后续医用直线加速器各类辐射源项的研究。另外，通过分析机头不同组件对X射线束能谱及穿透能力的影响程度，可为优化屏蔽设计和放疗计划提供参考。  
        关键词：医用电子加速器;X射线束;百分深度剂量;蒙特卡罗   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在水体放射性监测领域，专家优化了探测装置设计，有效降低了探测下限，为提高监测效率提供新方案。”
        郭生良,熊茂淋,葛良全,邓晓钦,钟经华,徐彬,罗明涛,余鹏,邓志鹏
        2021, 44(11): 110203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110203
        摘要：为了能够提高水体在线放射性测量系统的探测效率以及降低探测下限，针对一种水体在线放射性测量系统的阵列溴化铈闪烁探测装置进行了优化设计。首先采用蒙特卡罗方法分别对探测器个数以及排列方式进行了仿真研究，结果表明：将三个⌀45 mm×50 mm溴化铈探测器以“品”字型紧贴的形式摆放，能够达到对137Cs放射源的最小可探测活度浓度达到了为0.1 Bq·L-1的设计标准有效降低系统探测下限。然后同时，采用“品”字型探测器布局的水体在线放射性测量系统对四川某河流域水体进行了连续监测，结果表明：该系统能够有效地监测水体中总α/总β的活度浓度以及238U、232Th和40K的活度浓度变化情况。  
        关键词：水体放射性;阵列溴化铈探测器;探测效率;蒙特卡罗模拟   
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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

      • “南方某在建岩洞型低中放废物处置库研究了M15水泥砂浆的设计、制备及其对Co2+的吸附性能与机理。实验表明，M15水泥砂浆对Co2+的吸附效果良好，吸附率可达74.14%。”
        阳刚,潘跃龙,刘羽,冷阳春,成建峰,庹先国
        2021, 44(11): 110301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110301
        摘要：本文以南方某在建岩洞型低中放废物处置库为参照，研究处置隧洞回填用M15水泥砂浆的设计、制备及其对Co2+的吸附性能与机理。抗压实验表明：当质量比为水泥∶砂∶水=1.0∶4.84∶0.84时，所制备的M15水泥砂浆符合抗压要求。X射线荧光光谱分析、X射线衍射分析仪、红外光谱仪、扫描电镜等分析显示：M15水泥砂浆具有良好的晶体结构，比表面积大，颗粒呈无定形分布，表面存在大量OH-、HCO3-、CO32-、SiO42-等基团。通过静态批实验，并结合电感耦合等离子体原子发射光谱法测定水相Co2+浓度，对吸附时间、粒径、水相pH、固液比及不同阴阳离子等因素对吸附性能的影响作了研究。结果表明：吸附在6 h时达到平衡，吸附分配系数Kd值为1 453.93 mL∙g-1，吸附率达74.14%、吸附量为73.37 mg∙g-1；Kd值、吸附率及吸附量随粒径的减小而增大；固液比为2 g∙L-1时，Kd值达1 626.02 mL∙g-1，砂浆对Co2+的吸附效果良好；Kd值随pH的增大而增大；不同阴阳离子对吸附均有抑制作用，其抑制作用的大小顺序为：Mg2+>Ca2+>SO42->NO3->Cl->K+。砂浆对Co2+的吸附更符合准二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型。  
        关键词：M15水泥砂浆;Co2+;吸附   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在密度测井领域，X射线源替代传统137Cs源成为新趋势。研究显示，X射线管高压越大，密度测量精度越高，当高压为340 kV时，精度可达0.01 g·cm-3。”
        于华伟,杨争春,刘超卓,张宇昕,祝倩,刘睿
        2021, 44(11): 110401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110401
        摘要：在密度测井中利用X射线源代替传统137Cs源成为新趋势。为了研究X射线管高压对探测器计数以及对密度测量精度的影响，首先利用蒙特卡罗模拟，研究了管高压与X射线能量以及强度的关系，并分析高压与计数率和统计误差的关系。然后模拟了不同密度地层的密度测井响应，计算得到不同高压对密度测量精度的影响，最终得到X射线密度测井合适的高压范围。研究表明：随着X射线管高压越大，计数率的相对标准偏差越小，当高压为340 kV时，密度的测量精度达到0.01 g·cm-3。  
        关键词：X射线源;密度测井;蒙特卡罗模拟;X射线管高压;不确定度分析   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核脉冲信号处理领域，专家推导了尖顶成形数字递推式，设计了堆积识别算法，优化了衰减系数和成形宽度，为信号处理提供新方案。”
        钱云琛,张怀强,卢奋华,陈壑
        2021, 44(11): 110402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110402
        摘要：核脉冲信号的尖顶成形，由于其具有最优信噪比、高计数率和兼容性强等特点，被广泛地应用于核脉冲信号的成形与幅度提取中。本文推导了有限宽尖顶成形的数字递推式，并分别对仿真核信号和实际采样核信号实现了尖顶成形。基于尖顶成形特点，设计了堆积识别算法，可有效实现核脉冲信号的尖顶成形、堆积识别与分离、幅度提取。基于最小二乘法拟合，探讨了衰减系数、成形宽度的优化选取。研究结果表明：尖顶成形输出脉冲幅度与成形宽度之间为指数关系；核脉冲信号峰位与成形输出脉冲峰位间为线性关系。通过对Fe（Si-PIN探测器）的特征X射线能谱测试，在能量分辨率相当情况下，尖顶成形具有更好的计数率特性，具有良好的应用前景。  
        关键词：数字核脉冲信号;尖顶成形;堆积识别;能量分辨率   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “中国计量科学研究院新建热中子参考辐射装置，为热中子探测器研究提供实验平台。关键参数指标可满足不同体积和热中子响应探测器的检定和研究工作。”
        杨竣凯,王平全,张辉,张健
        2021, 44(11): 110501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110501
        摘要：中国计量科学研究院新建的热中子参考辐射装置采用12枚241Am-Be中子源，分别由高纯石墨和重水慢化形成内、外两个参考辐射场。该装置主要用于基准值的量值传递并为热中子探测器、热中子成像等研究提供实验平台。利用未包镉和包镉金箔活化进行热中子注量率和镉比测量，采用金箔单面包镉计算反射腔参考点前后方中子注量率之比；使用SP9 3He探测器扫描方法来表征腔内均匀性。测量和计算结果表明：外场反射腔参考点处中子注量率为（1 999.4±48.0） cm-2·s-1，前后中子注量率之比为1.54∶1，镉比为1 433∶1，竖直面内70 cm×70 cm区域均匀性为1%，水平面内70 cm×35 cm区域均匀性为5.2%；内场反射腔体积较小，参考点处中子注量率为（21 288.3±404.4） cm-2·s-1，前后中子注量率之比为1.05∶1，镉比为15.4∶1，参考点所在直线均匀性为0.4%。关键参数指标可满足具有不同体积和热中子响应的探测器的检定和研究工作。  
        关键词：热中子场;注量率;镉比;均匀性   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在硅单晶中子嬗变掺杂辐照热中子注量测量领域，专家基于Stoughton-Halperin约定关系，确立了二元一次方程组求解法和线性最小二乘拟合法，有效抑制了截面差异引入的测量影响。”
        王云波,操节宝,吴清丽,陈浩,李延鹏,邹鹏,刘荣,唐锡定,邓才玉,王万金
        2021, 44(11): 110502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110502
        摘要：活化法测量硅单晶中子嬗变掺杂的辐照热中子注量时，由于活化探测器与硅的目标反应截面随中子能量的变化曲线存在一定差异，导致测量值可能存在较大偏差。为了抑制反应截面差异引入的测量影响，基于Stoughton-Halperin约定关系，确立了二元一次方程组求解法和线性最小二乘拟合法，并使用多种活化探测器进行了实验。结果表明：同一位置的不同探测器测量值存在显著差异，基于合理的探测器组合，采用上述方法能够显著减小测量值偏差，偏差可达3%以内。因此，两种方法均能有效抑制截面差异引入的测量影响，并且方程组法仅需要两种探测器，相比最小二乘法更有一定的优势。此外，该方法还适用于其他热中子辐照样品。  
        关键词：硅单晶;中子嬗变掺杂;热中子注量;活化法;反应截面   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “在工程领域，铅铋流体作用下螺旋管束流致振动研究取得新进展，揭示了不同来流速度下管束振动机理，为解决流弹失稳问题提供新思路。”
        王正阳,瞿叶高,余晓菲,陈果,黄旋,彭志科
        2021, 44(11): 110601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110601
        摘要：流体外掠螺旋管束引起的流致振动在工程实际中广泛存在，传统研究的流体介质多为水和空气，而近年来铅铋流体正逐渐成为一种新兴的热交换介质。针对铅铋流体作用下的单排螺旋管束流致振动问题，利用计算流体动力学方法和有限元方法，对单排螺旋管束流致振动进行了数值建模与仿真计算，揭示了不同来流速度下管束的流致振动机理。结果表明：铅铋流体作用下单排管束周围会产生漩涡脱落，其频率随着来流速度的升高逐渐增大；管束各管道之间的漩涡脱落存在干涉现象，中间管道的振动响应以漩涡脱落频率的二倍频振动为主，而两侧管道的振动响应主要频率分量为漩涡脱落频率，且伴随有倍频振动响应出现；随着来流速度升高，管道之间的流动干涉对管道振动的倍频振动响应影响逐渐减弱；当铅铋来流速度超过一定值后，管道振幅突然增大，管道发生流弹失稳现象。  
        关键词：螺旋管束;流致振动;铅铋流体;漩涡脱落;流弹失稳   
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      • “在清洁能源领域，翼形翅片印刷电路板式换热器的高效紧凑设计受到关注。专家利用数值模拟和正交实验设计方法，研究了不同翼形翅片排布方式的能量利用效率，并进行了参数优化。”
        刘晨,李启明,邹杨,徐洪杰
        2021, 44(11): 110602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110602
        摘要：翼形翅片的印刷电路板式换热器（Printed Circuit Heat Exchanger，PCHE）是一种新型高效紧凑的微通道热交换器，具有紧凑、耐高温、耐高压等优点，在太阳能、液化天然气和核能等清洁能源领域受到广泛的关注。针对翼形翅片PCHE在FNaBe为工质流体的高温熔盐换热器方面的应用，利用数值模拟和正交实验设计的方法研究了不同翼形翅片排布方式在能量利用效率方面的表现并进行了参数优化。对优化的排布方式进行了对流换热以及压降特性的研究，并总结了Nu和f因子的经验关系式。  
        关键词：印刷电路板式换热器;翼型翅片;数值模拟;正交试验设计;高温熔盐;流动与传热特性   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在耐事故燃料领域，大晶粒UO2芯块和锆合金包壳涂层材料方案有望实现商用，为燃料棒设计准则提供新思路。”
        尤 䶮,龚辛,李聪
        2021, 44(11): 110603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.110603
        摘要：大晶粒UO2芯块及锆合金包壳涂层是耐事故燃料（Accident Tolerant Fuel，ATF）中最接近实用化的燃料芯块和包壳材料方案，有望在未来几年实现商用。然而，现有商业压水堆的燃料棒设计准则都是针对使用传统UO2芯块和锆合金包壳的材料特性及应用经验而制定，如果组成材料特性发生变更则有必要在相应研究的基础上重新考察设计准则的可用性。本文根据现有大晶粒UO2芯块、锆合金包壳涂层的材料特性研究数据，分析了基于这两种材料方案的ATF燃料棒对燃料棒设计准则的影响。结果表明：这种ATF燃料棒的设计准则大部分可沿用现役水堆的燃料棒设计准则，燃料棒在氧化、氢化等方面都有一定的性能提升，并提高了相应设计裕量。但新增的包壳涂层将引入由涂层加工损伤及涂层破损失效等引起的导致燃料棒失效的潜在机制，包括冷喷涂等涂层制备工艺可能因损伤锆包壳基体而引起包壳疲劳性能下降、包壳涂层破损后的局部氧化等。针对这些新现象，有必要开展进一步的研究工作，据此完善相应的设计准则。  
        关键词：耐事故燃料;设计准则;燃料棒;锆包壳涂层   
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        发布时间：2024-10-25
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