最新刊期
      2021 年 第 44 卷 第 9 期

        同步辐射技术及应用

      • “在催化、环境和能源领域，上海光源ME2-BL02B实验站发展的近常压X射线吸收谱方法，可有效探测真实反应状态下样品表面的化学信息变化。”
        汪威,李小宝,彭蒸,张念,章辉,刘志
        2021, 44(9): 090101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090101
        摘要：传统的软X射线吸收谱方法只能在超高真空条件下工作，从而无法用于探测真实条件下样品的电子结构变化。而近十年来发展的原位工况条件下的软X射线吸收谱方法主要是基于荧光产额模式，而缺乏具有表面灵敏特性的电子产额模式，特别是俄歇电子产额模式，这阻碍了对表面的化学信息和电子结构变化有效的探测。为了研究真实反应状态下样品表面的化学信息，最近在上海光源ME2-BL02B实验站发展的近常压X射线吸收谱方法可以对这一问题提出解决方案。通过该实验站的近常压软X射线吸收谱装置和方法，实验站可实现原位条件下不同模式的吸收谱采集（包括全电子产额、部分电子产额和俄歇电子产额模式），从而在不同深度上描述材料的表面的动态变化。以铂-二氧化钛样品为例，给出表面灵敏的X射线吸收谱方法的优越性。研究结果表明：近常压X射线吸收谱方法可以用于表征接近真实反应环境下样品表面的化学信息变化，从而为催化、环境和能源等研究领域的用户提供强有力的原位表征手段。  
        关键词：近常压;原位;X射线吸收谱;电子产额模式;表面催化   
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        发布时间：2024-10-25
      • “最新研究评估了饮食限制疗法对小鼠体重、生存期和肝肾功能的影响，为肿瘤治疗提供新思路。”
        孙锐,闫庆龙,张继超,张琦,张瑜,诸颖
        2021, 44(9): 090102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090102
        摘要：饮食限制疗法是继手术治疗、放射治疗和化学治疗后的肿瘤治疗新方法之一，在多种肿瘤治疗中发挥着重要的作用，然而对于此疗法的安全性目前尚缺乏研究。针对50%饮食限制、隔天禁食、隔天50%饮食限制三种饮食限制疗法，通过为期45 d系统地评估其对正常小鼠体重、生存期以及肝肾功能的影响，筛选出最优的饮食限制方案；然后重点应用同步辐射硬X射线荧光显微成像技术结合常规药理学技术研究最优饮食限制疗法在正常小鼠体内的安全性。结果表明：小鼠每日每克体重需要摄食0.2 g，每天50%饮食限制疗法小鼠体重直线下降，生存期明显缩短；隔天禁食疗法在禁食日小鼠体重下降明显，生存期缩短而且肝肾功能异常；隔天50%饮食限制疗法小鼠体重在饮食限制日降低、生存期及肝肾功能无明显变化，同时该疗法肝肾微量元素分布以及主要组织病理学也无明显变化。研究结果将为饮食限制疗法用于恶性肿瘤的辅助治疗提供理论和实验研究基础。  
        关键词：饮食限制;安全性;同步辐射硬X射线荧光显微成像;元素分布;组织病理学   
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        发布时间：2024-10-25
      • “上海同步辐射光源研发三维位置诊断系统，实现同步工作点高精度测量，为束流纵向动力学研究提供新方法。”
        周逸媚,许兴懿,冷用斌
        2021, 44(9): 090103. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090103
        摘要：同步工作点的精确测量对于束流纵向动力学研究和束流稳定性提高都有着非常重要的意义。上海同步辐射光源搭建了一套逐束团三维位置诊断系统，可用于实时监测同步工作点。对比传统测量方法，该方法主要关注的是注入瞬态过程，不需要对高频腔压进行调制，在正常供光模式下即可实现同步工作点的高精度测量，不会干扰用户实验；重点观测补注电荷的纵向相位振荡，根据数学模型拟合出多个纵向参数，包括同步工作点。测量结果表明：上海光源同步工作点为0.007 3，拟合精度为95%；通过公式计算得到的储存环动量紧缩因子为4×10-4。  
        关键词：上海光源;同步工作点;逐束团三维位置诊断系统;补注电荷;相位振荡   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在加速器准直控制网观测数据处理领域，三维平差理论基础更严密，但存在误差累积问题。专家分析了误差来源和传播方式，验证了抑制方法，有效控制误差累积。”
        王小龙,康玲,董岚,李波,门玲鸰,罗涛,王铜,梁静,何振强,柯志勇,马娜,卢尚,韩圆颖,闫路平,张露彦,刘晓阳,闫皓月,李春华,吴蕾,沈建新,张晓辉
        2021, 44(9): 090201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090201
        摘要：三维平差相比二维加一维平差具有更为严密的理论基础，但是将无约束的三维平差用于加速器准直控制网观测数据处理会出现严重的误差累积现象，致使平差结果严重扭曲变形。首先，从加速器控制网的布设方式、测量方式对三维平差数学模型进行分析，从理论上阐述了误差累积的来源和传播方式；然后，通过分析跟踪仪三维坐标测量模型、测点误差模型和模拟测量实验对跟踪仪测点精度特性、测网定位、定向精度特点和单站测量误差传播特点进行研究得出一系列结论，从原理上对加速器控制网三维平差高程和横向误差累积严重的现象做出了解释；最后，通过对直线控制网的模拟测量和平差计算对前述结论进行验证，并验证了两种误差累积的抑制方法，取得了很好的误差累积控制效果。  
        关键词：三维平差;加速器准直控制网;激光跟踪仪;误差累积;转站测量   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在饮用水放射性测定领域，专家通过研究α-β串道现象，提出了修正方法，有效提高了测定准确性。”
        欧频,郑雪婷,谭敏瑜,黄丽芳,李昱丞
        2021, 44(9): 090202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090202
        摘要：闪烁体低本底α/β测量仪存在α-β串道现象。为了减少α-β串道对饮用水总α、总β放射性测定的影响，在确定引起串道的粒子或射线、串道修正因子与标准源面积及厚度的关系的基础上，对饮用水总α、总β放射性测定结果进行α-β串道修正及验证。结果显示：α粒子在β道引起串道，β粒子、X-γ射线在α道不引起串道。α标准源的α-to-β串道修正因子随源的厚度增加先增大后趋于稳定，且与源的面积无关；β标准源的β-to-α串道修正因子为零。经α-to-β串道修正后的总β放射性结果更接近真实水平，总α放射性测定不受β粒子串道影响。合理提高α阈可消除β粒子及X-γ射线在α道串道，合理设置β上、下阈使α标准源的α-to-β串道修正因子尽可能地小，并对β计数进行α-to-β串道修正可有效减少α粒子串道对总β放射性测定的影响。  
        关键词：闪烁体低本底α/β测量仪;饮用水总α、总β放射性测定;串道修正   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在光学元件抛光领域，专家设计了高能量大束流氩离子枪，实现了大口径碳化硅非球面反射镜的高精度快速抛光。”
        朱美强,石晓倩,唐瓦,邓伟杰,郭方准
        2021, 44(9): 090401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090401
        摘要：为了实现对大口径碳化硅非球面反射镜的表面改性层硅的高精度快速抛光，设计制作了高能量大束流氩离子枪。通过热灯丝和阳极栅网的组合实现氩原子的离子化，通过调节氩离子所处区域的电位来确定离子的能量，通过静电聚焦透镜来实现氩离子的聚焦。调节灯丝和阳极栅网之间的电压达到离子化率的最大化，调节静电聚焦透镜的尺寸和相对位置实现氩离子的高透过率。氩离子枪的材料选择既需满足超高真空使用又要避免产生真空放电。通过理论计算和模拟氩离子束流的轨迹，确定了氩离子枪各主要组件的参数。测试结果表明：氩离子的加速电压可达20 kV，在工作距离为30 mm和氩气分压为1.2×10-2 Pa的情况下，可产生50 μA的氩离子束流，束斑的直径在19~24 mm之间连续可调。该氩离子枪体积小，可以安装在真空多维位移台上进行大范围的运动，实现对大口径光学元件的高真空表面抛光。  
        关键词：氩离子枪;光学镜面抛光;表面科学;静电透镜   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在辐射环境质量测量领域，专家采用4种自吸收修正方法对土壤样品进行分析，蒙特卡罗抽样法最精确。”
        张磊
        2021, 44(9): 090402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090402
        摘要：在辐射环境质量测量或者应急测量中，不同样品的介质组成差别很大，而实验室标准源是有限的，为了提高待测样品的分析准确性，对样品进行自吸收修正是十分必要的。采用4种不同的自吸收修正方法对含有不同核素的土壤样品进行实验测试分析，结果表明：蒙特卡罗抽样自吸收修正方法最接近样品内射线近距离入射探测器的实际情况，所以该方法可作为低能核素自吸收的精确修正；如果样品内介质组成未知，可用平均有效长度修正法对中高能段的待测核素进行自吸收修正，但低能核素的相对偏差较大；垂直入射修正法和点探测器修正法也适用于中高能段的自吸收修正，这两种方法对低能核素的自吸收修正结果优于平均有效长度法，与真值的相对偏差在±8%以内。  
        关键词：γ能谱;质量减弱系数;自吸收修正   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在X射线能谱测量领域，专家提出了基于最小二乘法的快速拟合双指数脉冲算法，用于测量时间常数，拟合优度R2均超过0.95，运行速度比传统算法快两个数量级。”
        程隆军,殷伯华,孙博彤,许广鹿,王文博,韩立
        2021, 44(9): 090403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090403
        摘要：在X射线能谱测量系统中，时间常数是影响梯形成形效果的重要因素，准确测量双指数脉冲信号的时间常数有利于获得较好梯形成形效果。本文研究了一种基于最小二乘法的快速拟合双指数脉冲算法，用于测量梯形脉冲成形中的时间常数，不仅从理论上证明了该算法的合理性，而且用含有5%标准差噪声的仿真信号和X射线探测器接收55Fe放射源输出的成形脉冲信号验证了该算法，拟合优度R2均超过了0.95。将本文快速拟合算法与MATLAB中cftool工具箱的拟合算法进行对比，结果显示：在满足拟合优度超过0.95的情况下，本文算法的运行速度比cftool中算法快两个数量级。  
        关键词：微区能谱;梯形成形;双指数拟合;最小二乘法   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “中国散裂中子源实验缪子源辐射安全研究取得进展，利用蒙特卡罗模拟软件FLUKA计算分析了瞬发辐射和剩余辐射，优化了屏蔽设计，为建设质子和中子辐照实验平台提供条件。”
        张刚,敬罕涛,朱东辉,周路平,陈裕凯,穆奇丽,吴青彪
        2021, 44(9): 090501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090501
        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多学科研究平台，于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，其束流打碳靶能量为1.6 GeV、功率为20 kW。为了确保辐射安全要求，应用蒙特卡罗模拟软件FLUKA对该装置的瞬发辐射和剩余辐射进行了计算分析，以剂量限值进行了屏蔽优化设计。计算结果显示：靶区、准直区、垃圾桶和缪子输运线等辐射核心区域屏蔽体外部具有低的剩余辐射；内部设备，如碳靶、磁铁等，以及高能质子输运线真空管道活化严重，具有较高的剩余辐射，未来的维护升级需考虑远程操作方案和严格控制维护时间，以确保工作人员安全。FLUKA计算结果与Moyer模型半经验公式的计算结果基本一致，表明装置的屏蔽可以满足瞬发辐射防护要求。高能质子束轰击碳靶后的废质子束通量约1012 cm-2∙s-1，利用此条件可以考虑建设质子辐照实验平台以及中子辐照实验平台，并对辐照位置的本底进行计算和研究。  
        关键词：高能质子束;瞬发辐射;剩余辐射;屏蔽;Moyer模型;辐照实验平台   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在低温去污领域，研究人员开发出一种新型低温去污剂，能在-15~10℃环境下高效去除放射性污染，具有广泛应用潜力。”
        谢宇,林晓艳,潘训海,徐辛睿,习海玲
        2021, 44(9): 090502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090502
        摘要：低温去污剂的研究对低温下核设施运行及退役具有重要意义。本研究以聚乙烯醇缩丁醛为基体材料，乙醇和乙酸乙酯为溶剂，辅以柠檬酸为去污助剂，制备出低温去污剂。实验测定了低温下去污剂的粘度、流动性、可喷施性及其在不同材料表面的浸润性。用硝酸铀酰溶液均匀布染玻璃、不锈钢、瓷砖和醇酸漆等板材，制备出四种不同材质的模拟U（Ⅵ）污染板样。研究低温环境下去污剂在这四种材质表面对模拟U（Ⅵ）污染的去污特性，以及温度、去污剂用量、材料表面的粗糙度等因素对去污率的影响；应用扫描电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱等技术对去污膜进行表征，分析低温下去污剂的去污机理。结果表明：在-15~10 ℃温度范围内，去污剂在玻璃、不锈钢、瓷砖和醇酸漆等表面对模拟U（Ⅵ）污染的去污率分别达到97.3%、93.6%、95.5%和88.9%以上；温度和去污剂用量对去污率几乎没有影响；同时去污膜也具有良好的可剥离性。该去污剂在低温环境下放射性污染去污方面具有很好的应用潜力。  
        关键词：聚乙烯醇缩丁醛;低温;去污;可剥离膜   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在航空γ能谱测量领域，专家提出了基于离散积分的三维地形校正方法，提高了测量结果的准确性。”
        刘秋实,张庆贤,杨海,熊盛青,葛良全,肖鸿飞,熊茂淋,米耀辉,张建,陈瑞
        2021, 44(9): 090503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090503
        摘要：航空γ能谱测量是一种通过在飞行器上安装γ能谱仪测量地表γ核素活度（比活度）的方法，测量结果准确度受飞行高度、地形起伏等因素的影响。目前，在航空γ能谱定量分析中常用高度校正来减小飞行高度的影响，但在地形起伏较大的测区，高度校正的效果并不理想。根据数字高程模型和辐射场分布的基本特性，提出了一种基于离散积分的三维地形校正方法。在地形校正过程中将航空γ能谱仪对地有效探测区域划分为微小网格地表单元，并计算微小单元对航空γ能谱全能峰计数率贡献，通过离散积分计算地形校正系数，实现对测量结果的地形校正。将该方法应用于实际航空γ能谱数据处理的结果表明：基于离散积分的三维地形校正方法能够提高航空γ能谱测量结果的准确性，并与地面测量结果一致，方法具有快速划分网格、同时实现高度校正和地形校正等优点。  
        关键词：航空γ能谱测量;地形校正;高度校正;反演   
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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，专家开发了模拟CRUD内部硼沉积的分析模型，揭示了电厂CIPS事件的深刻原因，为评估CIPS风险提供理论依据和数据支撑。”
        蒙舒祺,胡艺嵩,李昌莹,阮天鸣,廖家鹏
        2021, 44(9): 090601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090601
        摘要：功率运行期间，压水堆（Pressurized Water Reactor，PWR）一回路腐蚀产物在燃料组件沸腾区域发生沉积形成污垢（Chalk Rivers Unidentified Deposit，CRUD）。当污垢增长到一定程度，会吸附冷却剂中的硼酸，造成燃料组件局部功率分布异常，进而引发垢致轴向功率偏移事件（CRUD Induced Power Shift，CIPS）。国际上通常基于污垢厚度评估CIPS风险，但发生过CIPS的反应堆运行数据表明，污垢厚度并不是影响CIPS的唯一因素。为更加科学地评估PWR的CIPS风险，需要综合考虑CRUD特征和热工水力条件对CIPS的影响。本文基于多孔介质中的传质机理和CRUD形貌特征，开发了模拟CRUD内部硼沉积的分析模型，并采用该模型揭示了Callaway电厂和Ulchin电厂发生CIPS的深刻原因。结果表明：引起Callaway发生CIPS的最重要因素是CRUD厚度，而引起Ulchin发生CIPS的最重要因素则是CRUD孔隙率。研究结果为科学评估核反应堆CIPS风险提供了理论依据和数据支撑。  
        关键词：压水堆;CIPS;污垢特征;热工水力;硼沉积   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在小型移动核电源领域，专家开发了一种堆芯功率展平算法，有效处理复杂堆芯优化问题，降低计算成本。”
        侯丞,孙征,赵守智,巫腾飞,俞荣君
        2021, 44(9): 090602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090602
        摘要：采用固态堆芯热管冷却的小型移动核电源具有环境适应性好、系统安全可靠、部署灵活及抗外部事件能力强等显著优点。为了有效控制极端落水事故下的反应性暴涨，在其堆芯燃料中添加了谱移吸收体Gd2O3。在通过调节堆芯不同位置处燃料的富集度和Gd2O3质量分数、实现堆芯功率展平的过程中，同时需要确保堆芯方案满足换料周期、正常工况和极端落水事故下的停堆深度等一系列目标，这使得小型移动核电源堆芯功率展平问题具有了高维度决策变量、多目标与多约束条件、多工况分析这三个特征。针对小型移动核电源堆芯功率展平所遇到的问题，基于协同进化算法、结合明确的物理经验，开发了一种小型移动核电源堆芯功率展平算法，通过聚类算法实现降维，通过子种群之间的协作实现收敛加速，通过基于高斯过程回归的代理模型实现对大量堆芯方案的预估和筛选，从而降低计算成本。与传统的差分进化算法、包含聚类的差分进化算法的优化结果进行对比，本文提出的堆芯功率展平算法在优化的质量和效率上均具有明显优势。经过该算法优化，堆芯方案的功率峰因子从1.30降低到1.14。优化结果表明：在协同进化算法框架下采用聚类和代理模型能够有效处理复杂堆芯的优化问题。  
        关键词：小型移动核电源;功率展平;协同进化算法;高斯过程回归   
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        发布时间：2024-10-25
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