最新刊期
      2022 年 第 45 卷 第 2 期

        同步辐射技术及应用

      • “合肥光源实验数据管理系统，有效提升用户实验与数据处理效率，为同步辐射光源研究提供新方向。”
        林广,张大地,张震,贺博,孙晓康,刘功发
        2022, 45(2): 020101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020101
        摘要：合肥光源（Hefei Light Source，HLS-II）是以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源，用户的实验效率与数据处理效率是其运行的核心指标，因此设计并开发了基于元数据目录框架SciCat的合肥光源实验数据管理系统，以有效提高用户的实验效率和数据处理效率。通过设计开发数据采集服务、元数据系统、文件存储系统与数据分析平台，以及接入现有的用户服务系统，实现涵盖用户认证、课题申请、专家审批、机时分配、数据采集、数据存储、数据分析、数据发布等实验及数据全生命周期的统一管理。该系统已在合肥光源的软X射线成像实验站进行了部署和功能测试，达到了设计要求。  
        关键词：合肥光源;SciCat;实验数据;全生命周期管理;元数据目录   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在高能同步辐射光源和北京正负电子对撞机改造工程中，研制了一套束流位置探测器自动标定系统。该系统能够全自动化完成探头标定，满足应用需求，达到预期功能。在全部范围内标定，BPM精度可达40微米，在局部线性区标定，BPM精度可达7微米。”
        唐旭辉,何俊,岳军会,魏书军,杜垚垚,麻惠洲,刘智,杨静,高国栋,曹建社,王安鑫,随艳峰,叶强
        2022, 45(2): 020102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020102
        摘要：为满足高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，HEPS）和北京正负电子对撞机重大改造工程（Upgrade of Beijing Electron Positron Collider，BEPCII）等工程需求，研制了一套束流位置探测器（Beam Position Monitor，BPM）自动标定系统。标定系统主要包括模拟束流发生装置、精密运动机构、信号处理电子学以及系统软件等部分。利用标定系统，开展了BPM标定试验，采集了足量的原始数据。对这些数据进行分析，通过组合试验讨论了标定范围、标定点数目和拟合阶数对标定精度的影响。实验结果表明：在给定条件下，该系统能够全自动化地完成探头标定，满足应用需求，达到预期功能。在全部范围内标定，BPM精度可达40 μm，在局部线性区标定，BPM精度可达7 μm。  
        关键词：束流位置探测器;自动标定系统;实验物理与工业控制系统;数据分析   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “兰州大学研发新型快中子成像探测器，通过模拟优化硅微通道板结构，提高转换效率和空间分辨率。”
        户志鸣,刘昌奇,马占文,郭志琦,姚泽恩
        2022, 45(2): 020201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020201
        摘要：兰州大学研制的快中子成像探测器由聚乙烯转换器、铅玻璃微通道板和电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）相机组成，为了进一步提高探测器的空间分辨率，计划用硅微通道板（Silicon Microchannel Plate，Si-MCP）作为像探测器中的转换器和倍增器件。采用蒙特卡罗模拟工具包Geant4，建立Si-MCP的模拟模型，并模拟Si-MCP对14 MeV快中子的转换效率和空间分辨率随板厚、倾角、孔径、壁厚的变化规律。通过分析模拟结果，对Si-MCP的几何结构进行优化，最终确定Si-MCP的几何参数。模拟结果显示：转换效率主要随板厚的增加而增加，倾角方向的空间分辨率主要受到板厚和孔道倾斜角度的影响。当Si-MCP的板厚为1 mm，通道倾角为2°，孔径设置为10 μm，壁厚设置为10 μm时，Si-MCP对14 MeV快中子的转换效率为0.15%，倾角方向的空间分辨率为43 μm。采用V型叠加的双层Si-MCP探测系统，对14 MeV快中子的转换效率为0.31%，倾角方向的空间分辨率为43 μm。模拟结果将作为设计快中子像探测器中的Si-MCP的参考依据。  
        关键词：硅微通道板;快中子成像;转换效率;空间分辨率   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在X射线荧光光谱分析领域，专家提出了多重Sallen-Key谱线处理技术，有效抑制噪声，提高痕量核素含量测量精度。”
        陈伟,周建斌,方方,洪旭,万文杰,喻杰,王怀平
        2022, 45(2): 020202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020202
        摘要：针对痕量核素测量时，特征峰容易部分或全部被背景掩盖，提出多重Sallen-Key（Multiple Sallen-Key，MSK）谱线处理技术，实现在高背景低含量X射线荧光光谱（X-Ray Fluorescence，XRF）分析中的应用。对MSK与多次高斯平滑的对比分析表明，在相同平滑效果下，MSK平滑次数更少，代码执行效率更高。对镉大米标准样的XRF实测谱线，做MSK平滑处理后，可以提高工作曲线的线性。将采用MSK方法分析所得的含量值，与采用GB5009.15-2014方法所得的含量值之间做误差分析，可得MSK处理方法能减小样品含量值的测量误差。本文提出的MSK技术可以有效抑制核能谱中的噪声，提高痕量核素含量的测量精度。  
        关键词：痕量分析;高背景;镉大米;MSK平滑;数字S-K滤波器   
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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

      • “最新研究揭示了主观认知下降、轻度认知障碍和阿尔兹海默病在脑血流灌注方面的差异，并验证了SPECT/CT脑血流灌注显像联合NeuroGamTM软件在诊断这三种疾病中的潜在应用价值。”
        雷哲,吴寒,欧颖晖,徐蒨,史昕,石珂清,赵倩华,丁晶,尹又,王修哲,刘学源,楼菁菁,刘兴党
        2022, 45(2): 020301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020301
        摘要：本文拟探讨主观认知下降（Subjective Cognitive Decline，SCD）、轻度认知障碍（Mild Cognitive Impairment，MCI）及阿尔兹海默病（Alzheimer's Disease，AD）的脑血流灌注差异，并评估SPECT/CT脑血流灌注显像联合NeuroGamTM软件在这三种疾病中的应用价值。从2020年7月至2021年4月，从上海多家综合性医院收集15名SCD患者、29名MCI患者及36名AD患者，所有受试者行神经心理测试和99m锝-双半胱乙酯（99mTc-ECD）SPECT/CT脑血流灌注显像。应用自动化软件NeuroGamTM对三组各Brodmann分区（Brodmann Areas，BA）的灌注水平进行半定量分析，并与正常数据库进行比较。采用独立样本t检验、单因素方差分析、秩和检验分析定量资料组间差异；采用Pearson卡方检验进行定性资料组间差异比较。SCD组和MCI组在BA 4~11，17~25，28，31~32，36~40及44~47的血流灌注水平均无显著差异。SCD组在BA 8-right（R）、20-left（L）、21R、23L、23R、24L、31L、38L、38R、45R的平均灌注值显著高于AD组（p<0.016 7）。MCI组在BA 21R、23L、23R、31L、39L的平均灌注值显著高于AD组（p<0.016 7）。与正常数据库相比，SCD组BA 24L、24R、28L、28R灌注水平减低；MCI组BA 21L、21R、23R、24L、24R、25L、25R、28L、28R、36L、36R、38R、47L灌注水平减低，AD组BA 21L、21R、22L、23L、23R、24L、24R、25R、28L、28R、32L、32R、36L、36R、47L灌注水平减低。SCD、MCI、AD脑血流灌注减低的程度和范围存在差异，SPECT/CT脑血流灌注显像联合NeuroGamTM软件在这三种疾病中有一定的应用价值，可作为辅助诊断工具。  
        关键词：阿尔兹海默病;轻度认知障碍;主观认知下降;脑血流灌注;单光子发射计算机断层扫描   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在电离辐射探测领域，专家设计了一款微弱电离电流测量电路，有效量程为10^-13~10^-8 A，相对误差小于3%，为辐射防护提供解决方案。”
        赵旭,倪宁,张庆贤,高飞,胡倩
        2022, 45(2): 020401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020401
        摘要：电离辐射探测中经常需要开展微弱电离电流测量。微弱电离电流的测量因待测信号极其微弱需要克服各类型干扰源的影响，同时需要达到较宽的测量范围，故具有较大挑战。为了完成辐射防护用电离室输出微弱电流信号的测量，设计了一款基于电流频率变换法的宽量程微弱电离电流测量电路，其有效量程为10-13~10-8 A。通过Keithley 6430标准电流源测试，电流测量相对误差小于3%，配合场所监测高气压电离室探测器在137Cs参考辐射场下，剂量率测量相对误差优于5.9%。  
        关键词：电流频率变换;微弱电流测量;宽量程;高压电离室   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核材料计量领域，专家研制出热流型双杯量热计，实现瓦功率量级放射性核素质量的高效测量，测量精度优于0.2%。”
        刘丽飞,武超,胡石林,吕卫星,任英,尹文续
        2022, 45(2): 020402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020402
        摘要：量热法可实现放射性核素质量的非破坏性直接测量，是核材料计量最为便捷和准确的方法之一。为实现特定包容体尺寸及热功率范围核材料样品的高效测量，设计研制了热流型双杯量热计。通过甄选精密仪表部件，关键温差传感部件的结构优化以及合理选型制作，结合自动化测控方法，解决了量热测量关键技术问题，研制出适用于瓦功率量级的放射性核素量热计。采用电热源样品进行了性能测试，结果显示：所研制量热计在稳态平衡模式下的测量精度优于0.2%；输入功率为30 mW时，测量结果与输入功率偏差小于5%。  
        关键词：量热计;结构设计;平衡模式;性能测试   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核物理与核技术实验领域，EJ299-33A塑料闪烁体探测器可鉴别中子、γ射线及带电粒子，精确确定康普顿边沿位置，研究探测器有效中子探测阈。”
        王德鑫,张苏雅拉吐,胡新荣,任杰,红兰,王金成,宋娜,王宏伟,黄美容,唐鑫,立立,白嘎拉,牛丹丹
        2022, 45(2): 020403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020403
        摘要：闪烁体探测器的光输出影响其探测效率、探测阈值，决定着其应用范围和前景。EJ299-33A是一款具有脉冲形状甄别（Pulse Shape Discrimination，PSD）功能的塑料闪烁体，可用于核物理与核技术实验中进行中子、γ射线及带电粒子混合场的粒子鉴别和测量。利用137Cs、60Co标准γ射线放射源实验测量了EJ299-33A型探测器光输出谱，并利用蒙特卡罗模拟程序Geant4进行了理论模拟。通过对比实验与模拟光输出谱，可精确地确定康普顿边沿的位置，得到探测器电子能量刻度函数，并进一步研究了探测器有效中子探测阈。在此基础上，用Geant4模拟计算了200 keV~3 MeV区间的15个不同能量点的EJ299-33A探测器γ光输出谱，结合空气吸收剂量理论值获得了能谱-剂量转换函数G（E）。  
        关键词：EJ299-33A;光输出;能量刻度;中子探测阈;能谱-剂量转换函数   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “氯化物熔盐靶基质提高238Pu生产效率，纯度超98%，年产量0.8kg。”
        刘小林,周波,邹杨,严睿,徐洪杰,陈亮
        2022, 45(2): 020601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020601
        摘要：以氯化物熔盐为靶基质对新型熔盐快堆中238Pu的生产进行了分析，使用SCALE6.1（Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation Version 6.1）程序，对比了不同靶基质与靶件半径在238Pu生产中237Np的转换率与利用率，分析了反射层的能谱分布、不同位置辐照孔道的237Np反应截面、靶件插入对堆芯反应性的影响以及生成236Pu杂质浓度，并计算了238Pu的纯度及产量随辐照时间的变化。结果表明：NpCl4纯盐靶基质的237Np转换率较高，减小靶件半径可提高237Np利用率；远离堆中心位置的辐照孔道热中子份额较高，且靶件插入对堆芯反应影响较小；辐照孔道内靶件的236Pu浓度可减小至1×10-7以下，238Pu纯度超过98%；当辐照周期为40 d时，238Pu年产量为0.8 kg， 237Np转换率为99.4%。  
        关键词：新型熔盐快堆;238Pu同位素生产;辐照孔道;236Pu杂质浓度   
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        发布时间：2024-10-25
      • “核数据不确定性分析对反应堆安全至关重要，专家利用SCALE6.1程序包建立BEAVRS模型，分析了不同燃料富集度、温度对keff的影响。”
        秦凯文,杨波,刘义保,张洁茹,郝鹏飞,刘豪杰
        2022, 45(2): 020602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020602
        摘要：核数据不确定性分析影响着反应堆安全，在反应堆堆芯物理计算过程中具有重要意义。利用SCALE6.1程序包中KENO模块建立反应堆模拟评估和验证基准BEAVRS（Benchmark for Evaluation and Validation of Reactor Simulations）第一循环热态零功率堆芯物理模型，采用TSUNAMI-3D模块开展keff的敏感性与不确定性分析，分析了不同燃料富集度、不同温度对keff敏感性与不确定性的影响。结果表明：核数据不确定性导致BEAVRS模型的keff总的不确定性为0.501 6%；235U的平均裂变中子数敏感性导致keff的敏感性系数最大（0.926 58）；对keff不确定性贡献最大的是238U（n，γ）反应截面，为0.298 14%；在燃料富集度降低、温度上升时，238U（n，γ）反应截面不确定性会导致keff的不确定性增大。因此，在开展反应堆堆芯物理计算过程中，应重点关注238U（n，γ）反应截面信息。  
        关键词：BEAVRS模型;keff;敏感性;不确定性;238U（n，γ）反应截面   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在磁约束核聚变研究领域，提出了负离子源中性束注入系统电偏转器的概念设计方案，确定了其结构和热负荷分布，为工程设计提供参考。”
        李超,梁立振,时超,邑伟,谢亚红,谢远来,胡纯栋
        2022, 45(2): 020603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020603
        摘要：中性束注入是磁约束核聚变研究重要的辅助加热和电流驱动手段。由于负离子源中性束注入系统束能量高、束斑大，电偏转已经成为剩余离子剥离的首选方案，其剩余离子剥离设备被称为电偏转器。电偏转器作为实现束流中性化的核心设备，其性能决定了中性束注入系统的工作效率。本文提出了聚变堆主机关键系统研究中负离子源中性束注入系统电偏转器的概念设计方案，通过理论计算和束流沉积模拟初步确定了电偏转器的结构和其表面较为均匀的热负荷分布，完成了电偏转器的参数设计，此设计可为电偏转器进一步的工程设计提供设计参考。  
        关键词：负离子源;中性束注入;电偏转   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核电领域，专家提出数据监控与可视化技术方案，为智慧核电发展提供参考。”
        刘文倩,韩利峰,黄丽,杨峥翰
        2022, 45(2): 020604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020604
        摘要：目前核电运行管理系统存在数据接口不统一、设备状态数字化表达程度差等缺陷，为适应未来智慧核电的需要，将数字孪生理论与实时数据对接技术、图形可视化手段相结合，基于钍基熔盐固态仿真堆（Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel，TMSR-SF0）实例，提出一套完整的数据监控与可视化技术方案。首先，建立熔盐堆反应装置数字映射模型，并完成在Unity引擎的模型对接及虚拟场景渲染；其次，基于Node-EPICS事件驱动与Socket.io套接字实现时空数据关联；最后，基于XCharts可视化框架提出集中显示实时数据的可视化方法，保证数据的可解释性，便于对数据的实时分析。经实践验证，该方案为TMSR-SF0的数据监控系统开发提供了有效技术支撑，数据更新周期为100 ms，且具备全流程数据采集、网络通信、图元动态展示等功能，有助于操作人员对核反应装置的在线监视与运行管理，为核电领域监控技术的数字化转型发展提供了参考。  
        关键词：数字孪生;Unity;实验物理与工业控制系统;钍基熔盐反应堆;可视化   
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        发布时间：2024-10-25
      • “钍基熔盐堆核能系统轴系演变为液下轴承支承的细长柔性转子结构，高温熔盐泵是其心脏设备。研究了不同偏心率对液下轴承支撑特性的影响，为超高温长轴熔盐泵液下轴承设计提供理论指导和试验数据支撑。”
        马柏青,包春辉,林良程,樊辉青,张宏,曹云,操松林
        2022, 45(2): 020605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020605
        摘要：随着钍基熔盐堆核能系统（Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR）由实验堆向研究堆、示范堆及商用堆发展，其轴系演变为由液下轴承支承的细长柔性转子结构。高温熔盐泵是钍基核能系统的主要动力部件，是TMSR的心脏设备。熔盐泵的运行稳定性和可靠性取决于液下轴承的支撑特性。本文采用数值模拟对液下轴承进行理论计算分析，并结合试验研究了不同偏心率对液下轴承支撑特性的影响。结果显示：随着转速增大，液下轴承的偏心率不断减小；随着偏心率的增大，液下轴承支撑的正交刚度和阻尼不断增大，交叉刚度和阻尼的数值也不断增大，液下轴承的最小液膜厚度不断减小。当偏心率大于0.6时，由于最小液膜厚度较薄，液下轴承的压力以零和零梯度结束。此时液下轴承在实际运转中存在液膜失效导致液下轴承磨损严重，此结果在试验中得到了验证。本文研究成果为超高温长轴熔盐泵液下轴承的设计提供了理论指导和试验数据支撑。  
        关键词：高温熔盐泵;液下轴承;偏心率;液膜厚度;支撑特性   
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