最新刊期
      2022 年 第 45 卷 第 9 期

        同步辐射技术及应用

      • “在上海光源BL14W1线站，基于PILATUS探测器搭建的von Hamos构型XES谱仪，能量分辨率达到eV量级，可满足高能量分辨实验需求。”
        顾颂琦,梅丙宝,姜政,黄宇营
        2022, 45(9): 090101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090101
        摘要：高能量分辨X射线发射谱（X-ray Emission Spectroscopy，XES）比常规X射线吸收精细结构谱（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）具有更高的能量分辨率，是探究物质精细电子结构的有力工具。PILATUS探测器是一种没有暗电流和读出噪声的单光子计数探测器，基于该探测器，在上海光源BL14W1线站搭建了一套von Hamos构型XES谱仪及数据获取系统，能量分辨率达到eV量级，接近此类构型光谱仪的世界先进水平。该光谱仪采用PILATUS探测器作为位置灵敏探测器使用，并结合线站单色器和KOHZU平台系统开发了一套基于LabVIEW软件的XES数据获取系统。对光谱仪系统进行了能量分辨率测试和CuO发射谱测量实验，获得样品发射的能量为8 046 eV弹性散射峰的半高宽（Full-Width at Half Maximum，FWHM）为1.67 eV，表明基于PILATUS探测器的von Hamos构型XES谱仪系统可以满足高能量分辨实验的需求。  
        关键词：PILATUS;高能量分辨X射线发射谱;von Hamos;数据获取   
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        发布时间：2024-10-25

        加速器技术、射线技术及应用

      • “在材料科学领域，研究人员开发了核孔膜表面重孔分布分析程序，通过计算机模拟计算关键产品参数，为优化工艺参数提供辅助工具。”
        傅楗强
        2022, 45(9): 090201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090201
        摘要：核孔膜的孔隙率和重孔率是表征其过滤性能的重要参数。通过计算机模拟可计算不同孔隙率下核孔膜表面的单孔、双重孔、多重孔出现概率的分布，以及重孔面积的概率分布情况。基于蒙特卡罗方法开发了核孔膜表面重孔分布分析程序，将模拟计算结果与理论推导结果、核孔膜样本扫描电子显微镜观测结果进行比对，验证了模拟分析程序的可靠性。研究表明：重孔率和孔隙率这两个产品参数满足一定的函数关系，且呈正相关关系，在生产中不能独立控制。随孔隙率的增加，核孔膜表面单孔出现的概率单调递减，而多重孔出现的概率不断增加。当孔隙率为10%时，孔重叠率接近35%；而当孔隙率增加到30%时，孔重叠率达到80%。该模拟分析程序可分析计算孔隙率、连孔率等关键产品参数，可作为核孔膜生产中优化工艺参数的辅助工具。  
        关键词：核孔膜;蒙特卡罗模拟;孔隙率;重孔   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核探测领域，专家利用MCNP5模拟计算点源探测效率，为探测器效率刻度提供参考。”
        叶二雷,南宏杰,沈春霞,许丰,史丽生
        2022, 45(9): 090202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090202
        摘要：点源与探测器相对位置发生变化时，探测效率会发生很大变化，确定探测效率随探测距、角度变化的函数关系有利于快速得到点源在任意位置处的探测效率。利用蒙特卡罗软件MCNP5模拟计算了152Eu、137Cs、60Co点源在特定位置处的探测效率，与实验结果相比，最大误差不超过6%。基于MCNP5对3.81 cm LaBr3（Ce）探测器做效率刻度，并计算了点源在探测器正面2π空间范围内不同位置处的探测效率，拟合了探测效率与角度和距离的函数关系。结果表明：点源探测效率最大值出现在与探测器轴线夹角90°处，随着探测距离和能量的增大，角度对点源探测效率的影响逐渐减小；空间位置对探测效率的影响实际上是对点源相对于探测器的空间立体角效率。基于效率函数可计算出特定能量γ射线在空间任意位置处的探测效率，对LaBr3（Ce）探测器效率矩阵的求解及效率刻度具有一定的参考价值和指导意义。  
        关键词：LaBr3（Ce）探测器;效率刻度;点源效率函数   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在增材制造材料领域，研究了316L不锈钢在不同辐照温度下的硬化行为，发现辐照硬化随温度升高而降低，氦泡和位错环是主要微观缺陷。”
        付崇龙,李健健,白菊菊,林俊
        2022, 45(9): 090203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090203
        摘要：利用500 keV氦离子在不同辐照温度（350~800 °C）下对选区激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）成形的316L不锈钢进行了辐照，研究了增材制造材料硬化行为的温度效应。通过纳米压痕测试发现，SLM 316L不锈钢的辐照硬化随温度的升高而降低，样品的硬化程度从350 °C的71.65%下降最高温度时的23.62%，呈现高温硬化回复的行为。透射电镜（Transmission Electron Microscope，TEM）结果表明：辐照造成的微观缺陷主要是氦泡和位错环，两者数密度和尺寸随温度的变化趋势一致，即随着温度的升高，平均数密度稳步下降，而尺寸逐渐增大，但相比之下，氦泡的温度敏感性要略高于位错环。利用弥散强化模型，计算了氦泡及位错环对辐照硬化的贡献，得到的计算值与纳米压痕测试获得的实验值随温度的变化趋势是一致的，表明SLM 316L不锈钢中辐照缺陷与辐照硬化行为具有紧密联系。分析两种缺陷分别对辐照硬化的贡献可知，除了最高温度以外，氦泡对辐照硬化的贡献都要高于位错环，并且随着辐照温度的上升氦泡数密度急剧下降带来的辐照硬化程度降低与实际辐照硬化趋势更加吻合，而位错环对辐照硬化的贡献随温度的变化较小，这与氦泡具有更高的温度敏感性一致。总体来说，辐照温度升高时，SLM 316L不锈钢中辐照缺陷数密度的下降是辐照硬化高温回复行为的主要原因。  
        关键词：增材制造;316L不锈钢;辐照硬化;氦泡;位错环   
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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

      • “在核电厂气态流出物14C测量领域，专家分析了影响准确度的因素，为提高测量准确度提供解决方案。”
        甄丽颖,张家俊,林颖慧,陈日荣,王作河
        2022, 45(9): 090301. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090301
        摘要：以某核电厂气态流出物14C样品为研究对象，对直接法测量核电厂气态流出物14C准确度的影响因素进行实验分析。开展了样品和闪烁液最佳配比实验、淬灭影响实验、夹带氚和氚对14C分析结果的影响水平实验等。实验结果表明：采用HAGUE 7000型14C取样器采样时，气态流出物14C样品会夹带氚，夹带氚对14C计数的贡献约为氚活度的1%~2%；样品和闪烁液的最佳配比为6 mL和14 mL；样品淬灭的差异会引起探测效率的偏差。影响直接法测量气态流出物14C准确度的主要因素是样品和闪烁液配比、夹带氚和探测效率准确性。开展实际样品测量时应选用最佳样品和闪烁液配比，保证探测效率的准确性，可通过解谱卡道、采用悬浮分析法或改变采样方式减少夹带氚的影响，提高测量准确度。  
        关键词：核电厂;气态流出物14C;夹带氚;直接测量法   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在散裂中子源微小角中子散射谱仪领域，专家设计了双导轨导向、齿轮齿条传动的驱动结构，通过高精度伺服电机控制，实现了探测器移动小车的高精度定位控制。测试结果显示，其定位精度满足200微米要求。”
        肖松文,何泳成,何振强,左太森,林雄,程贺
        2022, 45(9): 090401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090401
        摘要：针对中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source，CSNS）微小角中子散射谱仪（Very Small Angle Neutron Scattering Spectrometer，VSANS）探测器移动小车对重载、大行程和较高定位精度的要求，设计了双导轨导向、齿轮齿条传动的驱动结构，通过高精度伺服电机的控制实现对探测器移动小车的较高精度定位控制。通过激光跟踪仪对探测器移动小车的往返5次定位测试可知，其双向重复定位精度为140 μm，定位精度为167 μm。测试结果表明：齿轮齿条传动结构能够满足微小角中子散射谱仪探测器移动小车所要求的200 μm的定位精度。  
        关键词：微小角中子散射谱仪;齿轮齿条驱动;精度测试   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在造岩元素中子γ测井仪器领域，专家建立了蒙特卡罗模型，优化了仪器结构参数，为提高探测精度提供解决方案。”
        张浩宇,吴文圣,熊世涛
        2022, 45(9): 090402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090402
        摘要：为了获得造岩元素中子γ测井仪器较好的计数和能谱，有效地减少干扰信号，需要对该仪器的参数进行优化研究。通过建立造岩元素中子γ测井仪器蒙特卡罗模型，对具有不同外壳材料、硼套结构长度、屏蔽体结构及源距的晶体探测器进行模拟，系统地研究造岩元素中子γ测井仪器外壳材料、硼套结构长度、屏蔽体结构及源距变化和仪器的响应关系。最后分析得出优化后的造岩元素中子γ测井仪器结构参数：外壳材料采用TC11钛钢；硼套长度取为29 cm嵌于TC11钛钢材料仪器外壳上；屏蔽体材料采用钨镍铁，直径取为11.8 cm；源距定为37.6 cm最优。并且通过仪器性能模拟测试确定出优化后的造岩元素中子γ测井仪器的探测深度为38.9 cm，纵向分辨率为40 cm，可在7~40 cm的井眼尺寸下获得较准确的元素干重值。  
        关键词：蒙特卡罗模拟;外壳材料;硼套结构长度;屏蔽体结构;源距   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “在航空γ能谱数据处理领域，研究者采用小波包软阈值降噪法，显著提升了探测精度和测量准确度。”
        张松,胡传皓,李承洋,王楠,严磊,李雪刚,曾国强,顾民
        2022, 45(9): 090501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090501
        摘要：随着核技术的不断发展，放射性物质勘探对航空γ能谱仪的探测精度要求越来越高，同时，小波包软阈值降噪法具有降噪效果好、信噪分辨率高等优势。因此，本文使用了多种小波包软阈值降噪方案对使用CeBr3探测器获得的航空γ能谱进行降噪处理，通过比较峰值信噪比大小以及观察降噪对准确度的提升效果，选出了最优的降噪方案。结果表明：最优降噪方案是使用db14母小波进行7层分解的小波包软阈值降噪法，该降噪法将航空γ能谱的峰值信噪比从23.22 dB提升到了39.50 dB，将航空γ能谱仪测量的准确度提高了3.19%。该小波包软阈值降噪法的降噪效果好，失真少，还能够提升测量准确度，适合应用在航空γ能谱的数据处理中。  
        关键词：γ能谱;降噪;小波包;软阈值   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “据最新研究，自适应径向基神经网络在预测反应堆堆芯热工参数方面表现出色，为核电厂安全运行提供有力保障。”
        冀南,易金豪,赵鹏程,于涛
        2022, 45(9): 090601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090601
        摘要：反应堆堆芯热工参数的变化直接影响反应堆的安全，准确预测反应堆堆芯在各种工况下的关键热工参数变化趋势，能够大幅度提高反应堆的安全性，有效防止核电厂事故的发生。堆芯内热工水力特性参数受诸多因素的影响，为对其预测方法进行初步研究，确定神经网络预测的可行性，本文选用中国实验快堆（China Experimental Fast Reactor，CEFR）为研究对象，以燃料包壳表面最高温度、质量流量为预测量，通过子通道程序Subchanflow生成数据样本后，使用目前应用较为广泛的两种自适应神经网络方法自行开发预测程序，开展CEFR燃料组件稳态工况下热工参数预测分析，以及选用1/2的CEFR堆芯为研究主体，开展瞬态工况下热工参数的单步与连续预测分析。结果表明：相较于自适应反向传播（Backpropagation，BP）神经网络，自适应径向基（Radial Basis Function，RBF）神经网络具有更强的拟合能力和更高的预测精度，其在稳态工况下最大误差为0.5%；在瞬态工况下，存在个别局部点预测精度较差，但总体上自适应RBF神经网络在温度和质量流量预测良好，温度平均相对误差不超过1%，而流量平均相对误差不超过6%。自适应RBF神经网络模型能够在流动不稳定情况下提供较短时间内的实时预测，其预测结果具有一定参考价值。  
        关键词：RBF神经网络算法;自适应梯度下降法;快堆;热工参数预测方法   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核反应堆严重事故中，自然对流、传热和湍流现象对安全壳内气体流动和分布至关重要。研究者采用计算流体力学方法，通过数值模拟分析了安全壳内气体流动和换热现象，为反应堆事故时安全壳内气体流动及分布提供参考。”
        邓豪放,王安庆,吕续舰
        2022, 45(9): 090602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090602
        摘要：在核反应堆发生严重事故时，自然对流、传热和湍流现象对安全壳内的气体流动和分布起着重要作用。为研究事故发生时安全壳内气体流动和换热现象，并分析自然对流下的温度分布。采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法开展数值模拟研究，首先利用差异加热空腔实验数据对CFD方法分析封闭空间内自然对流换热现象的适用性进行验证，然后建立了与THAI（Thermal-hydraulics，Hydrogen，Aerosols and Iodine）-TH21实验装置相对应的几何模型，分析了实验过程中安全壳内压力变化以及达到稳定状态后装置内的流动换热特性。结果表明：本文采用的计算方法对分析安全壳内气体流动换热具有较好的适用性，模拟得到的准静态压力高于实验压力1.61%，冷壁面附近温度分布与实验数据吻合良好，热壁面附近温度分布误差在2%以内。研究有助于相关数值方法与模型的验证与开发，并可为反应堆事故发生时安全壳内气体流动及分布提供一定的参考。  
        关键词：计算流体力学;安全壳;浮力驱动流动;自然对流;热辐射   
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        发布时间：2024-10-25
      • “国际热核聚变实验堆ITER将进入热核聚变运行实验阶段，产生各类含氚放射性废物。ITER设计了一整套放射性废物管理和存储体系，将废物分类为极低放废物、低放固体和液体废物、中放和含长寿命核素的废物和纯氚废物，针对各类废物特点设计不同管理方案，送往法国相应处置厂处置。了解ITER放射性废物管理现状，对促进中国聚变工程实验堆CFETR放射性废物安全管理，掌握含氚废物处理技术，获得社会公众理解和支持，具有重要参考意义。通过梳理和分析ITER放射性废物管理体系，提出了CFETR放射性废物管理研究建议。”
        王绪,潘社奇,赵庆凯,张海玲,李瑞,陈长安,王建强
        2022, 45(9): 090603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090603
        摘要：国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）将在几年后进入热核聚变运行实验阶段，会产生各类含氚的放射性废物。ITER设计了一整套放射性废物管理和存储体系，用于管理不同类型废物。ITER将这些废物分类为极低放废物（Très Faible Activité，TFA）、低放固体和液体废物（Type A）、中放和含长寿命核素的废物（Type B）和纯氚废物（Purely Tritiated，PT）。针对各类废物的特点，ITER设计了不同的管理方案，以将废物送往法国相应处置厂处置。了解ITER放射性废物管理现状，对促进中国聚变工程实验堆（Chinese Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）放射性废物安全管理，掌握含氚废物处理技术，获得社会公众的理解和支持，具有重要的参考意义。通过梳理和分析ITER放射性废物管理体系，提出了CFETR放射性废物管理研究的建议。建议从废物接收标准、氚排放限值、处理工艺等方面开展系统研究和评估。  
        关键词：ITER;放射性废物;管理现状;中国聚变工程实验堆   
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        发布时间：2024-10-25
      • “注锌可改变压水堆锆合金表面CRUD成分，提高燃料包壳换热能力。”
        胡艺嵩,毛玉龙,胡友森,阮天鸣,蒙舒祺
        2022, 45(9): 090604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090604
        摘要：腐蚀产物在压水堆（Pressurized Water Reactor，PWR）锆合金表面沉积后会形成污垢（Chalk Rivers Unidentified Deposit，CRUD），降低燃料包壳换热能力，并对一回路放射性水平产生影响。注锌作为一种水化学调节方式，在国内外各核电站中正得到越来越广泛地应用。CRUD主要成分为镍铁络合物，锌作为比镍铁更活泼的金属，可能通过置换反应改变CRUD成分、或在较高热流密度的环境下析出并与镍铁形成新的金属络合物。利用人造污垢实验设备，在与PWR服役工况相近的环境下开展了注锌对人造污垢影响实验，并采用扫描电子显微镜（Scanning Electric Microscope，SEM）和X射线光电子能谱仪（X-ray Photoelectric Spectroscopy，XPS）对注锌前后CRUD的形貌、成分和氧化颗粒尺寸进行了分析。结果表明：锌主要在加热段的CRUD中析出；注锌后CRUD的镍铁比从0.58升高至0.65，氧化颗粒物孔隙率从30.15%降低至10.08%；相对于未注锌工况，CRUD开裂现象更为明显，微观形貌从疏松多孔状转变为较致密状态。本文研究成果为在运机组评估注锌对燃料性能的影响提供了参考依据。  
        关键词：注锌;压水堆;锆合金;污垢   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核反应堆领域，研究人员基于ThorLAT程序，验证了多种共振计算方法，为熔盐堆设计提供高精度解决方案。”
        戴明,张奥,程懋松
        2022, 45(9): 090605. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.090605
        摘要：基于ThorLAT栅格计算程序，以统一慢化方程形式实现了子群法、嵌入式自屏法（Embedded Self-Shielding Method，ESSM）、Tone和考虑不同燃料区影响的Tone-N共振计算方法。采用SHEM361能群结构，通过反应堆应用虚拟环境（Virtual Environment for Reactor Applications，VERA）组件基准题和熔盐堆燃料栅元基准题对ThorLAT中实现的各类共振计算方法进行了验证和分析。在VERA组件基准题中，有效增殖因子keff及棒功率与参考解均符合较好。对于熔盐堆燃料栅元基准题，基于均匀共振积分表插值的ESSM和Tone方法计算精度较高，且在存在温度分布的算例中计算精度和效率均优于不相关模型和全相关模型的子群法。Tone-N与Tone方法得到的熔盐堆燃料栅元基准题计算结果基本相同，说明了在Tone方法中使用均匀截面假设的合理性。相比XMAS172能群结构，SHEM361能群结构通过体现可分辨共振能区更精细的能谱来有效改进精度。上述结果初步表明，SHEM361能群结构下基于均匀共振积分表插值的ESSM和Tone方法可用于熔盐堆共振计算。  
        关键词：熔盐堆;共振计算;ESSM;Tone;子群法   
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