最新刊期
      2023 年 第 46 卷 第 1 期

        中国辐射防护学会学术年会暨“21世纪初辐射防护论坛”专栏

      • “在伴生放射性矿辐射环境监管领域，专家提出完善监管制度的建议，为解决固体废物处理与处置问题提供解决方案。”
        高思旖,杨春,谢树军,张爱玲,廖运璇,郑国峰
        2023, 46(1): 010001. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010001
        摘要：我国的伴生放射性矿分布广泛，行业众多且工艺技术复杂，与公众关系密切，对辐射环境的影响大，是核与辐射安全监管的相对薄弱环节。《中华人民共和国放射性污染防治法》《国务院关于核安全与放射性污染防治“十三五”规划及2025年远景目标的批复》（国函〔2017〕29号）等法规对伴生放射性矿的辐射环境监管有原则的要求，但在实施过程中仍然有一些具体的问题需要面对，如伴生放射性矿的定义、伴生放射性矿开发利用的范畴等。在辐射环境监管领域有流出物及辐射环境监测的规范等问题需要解决，尤其是对于伴生放射性固体废物的处理与处置，是目前制约伴生放射性矿开发利用可持续发展的关键问题，建立系统的监管制度需要在实践中予以探索和研究。本文针对于伴生放射性矿的范畴以及辐射环境监管中遇到的一些问题，根据科学的管理方法，结合伴生放射性矿监管的实践，提出完善辐射环境监管制度的建议。  
        关键词：伴生放射性矿;辐射环境;监管   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核废油处理领域，专家开发了氧化老化法处理工艺，研制出核素分离净化装置，实现工程应用。处理后的废油达到清洁解控水平，可作为普通危废管理，满足再利用过程的剂量准则，符合废物最小化原则。”
        冯文东,何小平,安鸿翔,邓才远,贾梅兰,万勇,高超,柳兆峰,王宇飞
        2023, 46(1): 010002. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010002
        摘要：放射性废油是核电机组运行产生的有机“疑难废物”之一，针对该类废物开发了基于氧化老化法的核素分离净化处理工艺，研制一套放射性废油核素分离净化处理工程装置并实现了工程应用。结果表明：氧化老化工艺去污系数可达两个量级以上；使用工程装置处理后的废油达到清洁解控水平，可作为普通危险废物进行管理；处理后废油焚烧供热过程（包括运输）中可能造成的额外附加剂量远远低于剂量限值，满足再利用过程的剂量准则，符合废物最小化原则。  
        关键词：核电厂;放射性废油;核素分离;工程应用   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在气载核污染物长距离传输沉降领域，欧拉-拉格朗日方法结合了两种理论优势，国内研究较少。通过JRODOS系统中MATCH模块的欧拉-拉格朗日方法，开展数值模拟研究，模拟结果与天气实况在趋势上较为符合，为我国核事故后果评价及应急决策提供辅助参考。”
        张彦,乔清党,杨端节,郭猜,刘金凯
        2023, 46(1): 010003. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010003
        摘要：在气载核污染物长距离传输沉降方面，欧拉-拉格朗日方法能够结合拉格朗日方法和欧拉方法两种理论的优势，国内对其研究较少。假设我国某核电厂在发生类似福岛核泄漏事故的情况下，针对核污染物在大气中的长距离输运过程，通过应用JRODOS（Java Real-time On-line Decision Support）系统中MATCH（Multi-scale Atmospheric Transport and Chemistry）模块的欧拉-拉格朗日方法，开展数值模拟研究，并将地面沉降结果及剂量率场分布情况，结合实况天气图进行趋势验证。模拟与验证的结果体现了湿沉降在核污染物清除中的重要作用，同时表明欧拉-拉格朗日方法能够给出核污染物在大气中长距离传输和沉降的主要特征，模拟结果与天气实况在趋势上较为符合，该方法可以为我国核事故后果评价及应急决策提供辅助参考。  
        关键词：核事故;传输;沉降;JRODOS;MATCH   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在人体辐射剂量计算领域，专家开发了4D剂量计算应用系统，实现了人员精准防护，为核电厂运维等场景提供解决方案。”
        赵日,刘兆行,刘娜,张静,梁润成,王仙祥,戴雨玲,令狐仁静,刘立业
        2023, 46(1): 010004. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010004
        摘要：当前人体辐射剂量计算技术只能给出直立人体3D静态剂量结果，无法满足未来精准防护需求。为实现4D剂量计算，首先基于刚体旋转矩阵、体积图拉普拉斯算子和近似刚体变换三种算法实现了面元模型变形；然后研究了动作捕捉引导的模型变形；接下来基于Delaunay算法的四面体切割技术实现了高速蒙特卡罗计算，最后设计开发了4D剂量计算应用系统。将建立的完整方法用于核电厂进行现场实验，针对特定辐射作业过程的应用结果验证了该方法的可靠性和实用性，突破了4D剂量计算过程中关键技术环节。未来该技术有望在核电厂运维、核设施退役治理及医学介入治疗等场景下实现人员精准防护。  
        关键词：4D剂量;面元模型;动作捕捉;四面体切割;精准防护   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在伴生放射性废渣处理领域，专家提出了有效安全处置措施，为我国废渣监管提供技术支持。”
        冀东,杜娟,张贺飞,刘晓超
        2023, 46(1): 010005. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010005
        摘要：伴生放射性废渣具有核素半衰期长、放射性水平范围宽等特点。我国的伴生放射性废渣涉及行业多、来源广、种类多、数量大，已制约该行业的健康发展。由于该类废渣存在物料理化性质复杂、区域分布及处理处置现状差异大等问题，需提出有效的安全处置措施。本文通过与危险废物、中低放废物、铀矿冶废物等进行对比分析，为我国伴生放射性废渣的监管理念提供技术支持；通过系统性介绍我国当前针对该类废渣的处理处置方法、设计要求、适用场景、优缺点及应用实例等，提出了我国伴生放射性废渣的处置策略。同时以某区域处置场项目为典型案例，深刻剖析了项目及废渣特点，给出了解决的对策，为相关处置工作提供参考。在上述工作基础上，进一步提出了推动我国伴生放射性废渣最终处置的建议。  
        关键词：伴生放射性废渣;特点;处置案例;处置策略   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在放射性物品分类管理领域，专家调研国内外现状，剖析问题，提出优化建议，为相关法规修订提供参考。”
        詹乐昌,包捷,郝慧杰,洪哲
        2023, 46(1): 010006. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010006
        摘要：放射性物品种类繁多，不同放射性物品的特性和潜在环境风险不同，国内对放射性物品进行分类管理，并且制定了《放射性物品分类与名录（试行）》。为优化国内放射性物品分类，本文调研了国内外放射性物品分类现状以及分类的依据，总结了分类依据的主要差异，剖析了国内放射性物品分类及其依据中存在的问题，提出解决问题的思路和建议：一是删除放射性物品分类中放射源、放射性废物等列举事项；二是修订分类与目录，不同分类放射性物品对应的联合国编号唯一，与国际保持一致。本文为《放射性物品运输安全管理条例》及《放射性物品分类与名录（试行）》修订提供了参考。  
        关键词：放射性物品;分类;货包;运输安全   
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        发布时间：2024-10-25

        核电子学与仪器

      • “在水体放射性监测领域，专家研制了一种在线校准谱线漂移的附加装置，通过蒙特卡罗模拟优化设计，实现了系统测量谱线的峰位和峰面积的精确校准。”
        郭生良,向叶舟,葛良全,邓晓钦,王亮,罗明涛,赖茂林,朱小铰
        2023, 46(1): 010401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010401
        摘要：水体放射性在线监测系统在长时间不间断地工作中，由于探测器和各种电子元件温度变化、元器件老化等原因会造成谱线漂移、谱线展宽和峰位变化，导致谱线解析困难和解析结果误差变大。针对基于溴化铈探测器的水体放射性在线监测系统，研制了一种在线校准谱线漂移的附加装置，该装置由137Cs（豁免源）、铅挡块、校准孔、直线电机和铅屏蔽层组成。校准孔最佳的开孔半径和铅挡块最佳厚度通过蒙特卡罗模拟得到，分别为2.2 cm和5 cm；使用标准豁免级137Cs源作为标准参考峰，通过软件对137Cs全能峰峰位漂移及峰面积进行分析，计算增益，实时调节参数等完成峰位及峰面积的校准。最后用该装置进行现场应用验证，结果表明该装置能够把系统测量谱线的峰位变化控制在了±1%以内，峰面积变化控制在±5%以内。  
        关键词：水体放射性在线监测系统;刻度校准;谱线漂移;蒙特卡罗模拟   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在聚变工程实验堆负离子源中性束系统领域，专家设计了改进型射频功率源输出功率控制系统，解决了输出功率稳定性与控制精度不足问题，为射频功率源性能要求提供解决方案。”
        王钊,王明伟,雷涛,白建军,葛锐
        2023, 46(1): 010402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010402
        摘要：设计了一种改进型射频功率源输出功率控制系统，解决了现有射频功率源使用中存在的输出功率稳定性与控制精度不足等问题，预期将应用于中国聚变工程实验堆（China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）负离子源中性束系统（Negative Ion Based Neutral Beam Injection System，NNBI）。采用ARM+CPLD双核设计的软、硬件分离控制结构，保障输出功率控制算法运行效率；采用数字化信号控制方法，实现输出功率的高精度控制；通过精确采样射频功率源实际输出功率和闭环功率控制方法设计，实现输出功率的高稳定性控制。对射频功率源样机进行输出功率控制系统模拟负载测试，结果表明：在额定输出功率为50 kW时，输出功率的控制精度高于0.1%、稳定性波动小于0.5%、人机交互软件功能完善。该方案预期可以搭配阻抗匹配网络满足CFETR NNBI射频功率源对输出功率控制的性能要求。  
        关键词：射频功率源;功率控制;双核控制;数字化控制;闭环控制   
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        发布时间：2024-10-25

        核物理、交叉学科研究

      • “本研究采用液闪TDCR方法，准确测量55Fe核素活度，相对标准不确定度为0.45%，为核素活度测量提供新方案。”
        刘皓然,周倩倩,梁珺成,袁大庆
        2023, 46(1): 010501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010501
        摘要：为准确测量55Fe核素活度，本研究采用液闪三双符合比（Triple-to-double Coincidence Ratio，TDCR）方法，首先根据55Fe的核衰变与原子壳层数据，应用随机原子重排模型计算得到55Fe在闪烁液中的电子沉积谱，其次基于自由参数模型计算单能电子在液闪中的计数效率，然后对所有沉积电子的效率进行求和得到55Fe的总效率曲线，最后通过实验测量TDCR值，并结合总效率曲线导出实验计数效率，从而实现55Fe活度的绝对测量。实验观测到光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）量子效率非对称效应，各样品的修正因子在1.001~1.005之间。55Fe比活度测量结果为94.15 kBq∙g-1，相对标准不确定度为0.45%。结果表明：液闪TDCR方法测量55Fe可得到较低的相对标准不确定度。液体闪烁计数器对55Fe具有较高的探测效率，两管符合逻辑相加效率达到63%以上。考虑PMT量子效率非对称修正后，得到了更一致的结果。  
        关键词：放射性核素计量;55Fe;液体闪烁计数;液闪三双符合比   
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        发布时间：2024-10-25
      • “东方超环等离子体在ICRF加热下锯齿行为研究取得进展，发现ICRF功率对锯齿周期和q=1面半径变化有显著影响。”
        温晓东,徐立清,胡立群,刘海庆,段艳敏,储宇奇,钟国强,张伟,张新军,麦晁玮
        2023, 46(1): 010502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010502
        摘要：利用软X射线、中子注量检测诊断系统和偏振干涉仪（Polarimeter-interferometer，POINT）约束下的平衡反演算法（Equilibrium Fitting Algorithm，EFIT），对东方超环（Experimental Superconducting Tokamak，EAST）等离子体在离子回旋共振频率波（Ion Cyclotron Resonance Frequency wave，ICRF）在轴沉积加热下的锯齿周期，锯齿幅度，q=1面处等离子体压强梯度，q=1面的半径的变化情形进行了研究。研究发现，在轴沉积情况下，加入ICRF可以对锯齿起致稳作用（延长锯齿周期），锯齿周期与ICRF功率呈正相关；锯齿周期随着ICRF的加入或者ICRF功率的变化趋势，与锯齿幅度和q=1面处等离子体压强梯度变化趋势大体上一致；要改变q=1面半径，ICRF的功率可能需要到0.8 MW以上；在ICRF功率占比更高的加热条件下，锯齿周期和q=1面半径随着ICRF功率变化更敏感；EAST中ICRF产生的快离子和导致的q=1面半径的变化可能对锯齿行为有一定的影响。  
        关键词：东方超环;离子回旋频率波加热;锯齿模   
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        发布时间：2024-10-25

        核能科学与工程

      • “在核临界安全分析领域，专家开发了三维乏燃料溶液系统分析程序hydra-TD，验证了其分析能力，为乏燃料后处理厂提供技术保障。”
        银华北,王永平,苟军利,刘国明,祖铁军,尹文,郑友琦,杜夏楠
        2023, 46(1): 010601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010601
        摘要：核临界安全分析是保证乏燃料后处理厂安全性的关键技术，而现有核临界安全事故分析程序中，或在几何适用范围上受限，或由于计算效率低而工程实用性差。因此，亟需研发一套适用范围大、计算精度高的临界安全分析方法，提高对核临界事故的分析精度，为乏燃料后处理厂提供技术保障。为此，本文针对乏燃料溶液系统特性，基于零维超细群截面制作与全问题并群方法、预估-校正准静态中子动力学计算方法和二维轴对称热工-辐解气体模型，开发了相应的计算程序模块，最终形成了一套具备并行功能的三维乏燃料溶液系统临界安全分析程序hydra-TD。进一步利用该程序对法国SILENE实验装置进行了验证，结果显示：第一裂变功率峰、倍增时间、总裂变次数等关键参数的误差较小，证明hydra-TD程序正确模拟了燃料溶液系统临界过程中的多物理过程，具备临界安全分析的能力。  
        关键词：乏燃料溶液;临界安全;瞬态分析;多物理耦合   
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        发布时间：2024-10-25
      • “在核反应堆领域，专家建立了环形燃料元件导热模型，通过几何尺寸修正，显著提高了元件热工性能。”
        向钊才,曾付林,赵鹏程
        2023, 46(1): 010602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010602
        摘要：针对环形燃料元件，基于欧洲铅冷系统反应堆ELSY选取环形燃料元件参数，建立环形燃料元件导热模型，设定环形燃料元件的初始参数并利用MATLAB编制环形燃料元件导热计算程序，通过制定的三个评估标准研究环形燃料流量分配比、内外包壳厚度、内外气隙厚度和芯块厚度对环形燃料元件热工性能的影响并进行几何尺寸修正。研究结果表明：适当增大流量分配比、减小内包壳厚度、增大外包壳厚度、减小内外气隙间距和减小芯块厚度可改善元件的热工性能；设定流量分配比为1、内包壳厚度0.06 cm修正为0.04 cm、外包壳厚度0.06 cm修正为0.07 cm、内外气隙间距0.035 cm修正为0.015 cm、芯块厚度修正为0.05 cm，进行这些几何尺寸修正后，芯块的最高温度下降了90 K（8.6%），绝热面位置偏离芯块几何中心不足2 μm，内外通道冷却剂出口温差不足2 K，环形燃料元件热工性能得到了明显提高。  
        关键词：环形燃料元件;热工性能;几何尺寸修正;导热模型;流量分配比   
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      • “在先进反应堆设计领域，专家应用ASTEC程序，针对反应堆压力容器内熔融物滞留系统进行计算分析，评估系统有效性，为缓解严重事故提供解决方案。”
        左嘉旭,宋维,安婕铷,庄少欣,石兴伟
        2023, 46(1): 010603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010603
        摘要：反应堆压力容器内熔融物滞留是先进反应堆设计严重事故缓解措施中的重要选项之一，在维持反应堆压力容器的完整性，包容堆芯熔融物方面具有重要作用。确保熔融物滞留有效性的关键是保证下封头内壁热负荷不超过下封头外壁面换热能力，而且在整个过程中不发生结构失效，即下封头剩余壁厚能够实现熔融物的承载。应用ASTEC程序，基于大型先进压水堆的设计，针对反应堆压力容器内熔融物滞留系统运行过程中冷却剂热工参数、下封头外壁面临界热流密度和最终下封头厚度进行计算分析，通过研究熔池对下封头的熔蚀和剩余厚度，判断下封头残留厚度对于熔融物的包容，评估系统的有效性。结果表明：在下封头较上部位置的部分区域内，换热较为剧烈，其中热流密度最大值出现在熔融物分两层的交界处，事故过程中下封头内壁将被熔融物金属层熔化，剩余厚度满足包容要求，但是最终剩余厚度十分有限。  
        关键词：严重事故;ASTEC;反应堆压力容器内熔融物滞留;临界热流密度   
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      • “在太阳能、核能和高温制氢等领域，熔盐换热器因系统压力低、运行稳定和经济性能好而广泛应用。专家采用流热固耦合方法分析U型管式换热器的温度场与应力场，为熔盐换热器实际运行和结构设计提供重要参考。”
        陈玉爽,田健,丁梦婷,邹杨,王纳秀
        2023, 46(1): 010604. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.010604
        摘要：熔盐换热器因其系统压力低、运行稳定以及经济性能好等特点在太阳能、核能和高温制氢等领域得到广泛应用。由于熔盐运行温度高，冷热流体温差大，导致熔盐换热器主要部件中产生的热应力不可忽略。本文采用流热固耦合方法分析U型管式换热器的温度场与应力场，首先运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）分析获取了换热器主要热性能参数，并与实验结果进行对比，最大偏差约3.07%，验证了CFD流体仿真结果的准确性。在此基础上，对熔盐管壳式换热器运行工况下的传热过程进行了详细分析，获得换热器流场和温度场。最后，通过Ansys workbench有限元软件计算得到由流场、压力场和温度场耦合产生的应力场，并着重分析了与换热管及壳体相连接的管板的应力分布，给出了管板最高应力值及某些路径的应力变化规律。结果表明：应力较大的部位发生在管板的布管区与非布管的连接区域，位于近壳侧的换热管内壁处，距离管板下端面约2 mm的位置。可为熔盐换热器实际运行和结构设计提供重要参考。  
        关键词：熔盐;流热固耦合方法;应力场分析;U型管式换热器   
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