圖1.2024年第6期封面
01
同步輻射技術及應用
題目：納弧度級柔性角位移調節機構的優化設計
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060101&lang=zh
作者: 趙高峰, 祝萬錢, 張麗敏, 劉芳芳, 金利民, 薛松
第一作者機關: 中國科學院上海應用實體研究所
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060101
關鍵詞: 納弧度級; 柔性機構; 優化設計; 遺傳算法; 模态分析
摘要
針對同步輻射中納弧度級角位移調節的需求，優化設計并研制出一套備援并聯式柔性鉸鍊轉動裝置。分析了柔性機構的運動學機理，利用虛位移原理推導出機構的整體靜态轉動剛度，研究其特性及鉸鍊各參數對其影響。根據拉格朗日方程建立其動力學模型，推導出機構在運動方向的固有頻率。建立數學優化模型，進行了機構靜态和動态的雙目标優化設計，采用基因遺傳算法對帶有非線性限制條件的目标函數優化求解。利用有限元方法對優化後的機構進行了模态分析，研究了柔性機構的前四階固有頻率和振型……
02
加速器技術、射線技術及應用
題目：低中水準放射性固體廢物活度重建體素優化分析
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060201&lang=zh
作者:姜學智, 顧衛國, 單陳瑜, 楊桧, 王德忠
第一作者機關: 上海交通大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060201
關鍵詞: 體素劃分; 條件數; 病态方程; 測量時間; 重建精度
摘要
傳統層析γ掃描方法（Tomography Gamma Scanning，TGS）對廢物進行放射性核素活度重建過程中，由于劃分大量無效體素導緻測量時間長，病态方程疊代求解導緻重建精度低。提出了一種體素劃分優化方法，其中周向劃分基于線源效率積分為環源效率，徑向劃分則基于不規則劃分确定最佳指數權重。通過随機點源活度重建實驗，對比了體素劃分優化方法和傳統體素劃分方法的誤差情況。針對半徑為35 cm的400 L水泥廢物桶，在距離廢物桶中心74 cm處使用探測效率為40%的同軸HPGe探測器……
題目：小角中子散射譜儀放射性樣品測量裝置研制
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060202&lang=zh
作者: 胡文耀, 闫士博, 李天富, 王子軍, 陳忠, 劉榮燈, 王成龍, 賀新福, 冉懷昌, 孫凱, 陳東風
第一作者機關: 中國原子能科學研究院
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060202
關鍵詞: 小角中子散射; 放射性試樣; 納米結構; A508-III鋼
摘要
輻照試樣研究對評估材料性能具有重要意義。因其帶有放射性，正常表征手段受到一定限制，而小角中子散射（Small-Angle Neutron Scattering，SANS）技術幾乎不受γ、β等射線的影響，且制樣簡單。依托中國先進研究堆小角中子散射譜儀，研發了一台放射性樣品測量裝置，用于放射性試樣内部納米結構的測量分析。裝置的屏蔽厚度利用蒙特卡羅模拟進行優化，結合自動換樣和遠端控制功能，提高了實驗效率和安全性。利用該裝置成功開展了A508-III鋼輻照監督試樣的小角中子散射實驗，結果表明低劑量長周期輻照對壓力容器鋼納米結構影響較小。該裝置和相關技術方法可用于放射性試樣的納米結構表征。
03
核化學、放射化學、放射性藥物和核醫學
題目：FLiBe熔鹽中鈾與镧系（Eu、Sm、Yb、La、Ce和Ho）氟化物的電化學性質及分離
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060301&lang=zh
作者: 蔣鋒, 黃衛, 佘長鋒, 付海英, 龔昱
第一作者機關: 中國科學院上海應用實體研究所
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060301
關鍵詞: FLiBe熔鹽; 鈾; 镧系元素; 電化學行為; 電解分離
摘要
利用電化學方法在熔鹽媒體中進行乏燃料的後處理分離是幹法後進行中研究最廣泛的技術之一，其核心内容就是采用電解法實作锕系元素和镧系元素分離。本文采用循環伏安法、方波伏安法和恒電位電解法研究了FLiBe（LiF-BeF2）熔鹽中UF₄和LnF₃（Ln=Eu、Sm、Yb、La、Ce和Ho）的電化學行為和分離可行性，在FLiBe-UF₄-LnF₃混合熔鹽體系中使用W電極開展了UF₄與LnF₃電解分離研究。結果表明：在惰性鎢（W）電極上U⁴⁺的氧化還原反應分為兩步……
題目：微生物礦化去除地浸采鈾地下水中污染物的試驗研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060302&lang=zh
作者: 賀桂成, 朱小裕, 李詠梅
第一作者機關: 南華大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060302
關鍵詞: 微生物礦化; 地浸采鈾; 地下水; 鈾; 污染物
摘要
微生物誘導碳酸鈣沉澱（Microbial-induced Calcium Carbonate Precipitation，MICP）技術能較好地礦化去除地下水中的污染物。本文選用巴氏芽孢杆菌，分析其耐酸性以及對鈾的耐受性，探究初始U（VI）濃度、Ca²⁺濃度、pH值、菌液濃度和礦化作用時間等因素對MICP去除污染物的影響，揭示MICP礦化去污的機理。研究結果表明：巴氏芽孢杆菌在pH為4時具有較好的脲酶活性，可以适應含U（VI）濃度為100 mg∙L⁻¹的地下水；當初始pH為4、鈾濃度為50 mg∙L⁻¹、Ca²⁺濃度為8 000 mg∙L⁻¹、MICP礦化作用時間為48 h時……
題目：在煤油媒體中TODGA的γ輻射分解及萃取性能研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060303&lang=zh
作者: 農淑英, 鄭嘉威, 楊舒夷, 楊安波, 吳豔
第一作者機關: 中核四〇四有限公司
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060303
關鍵詞: TODGA; 超高效液相色譜; γ輻照; 輻射分解; 萃取
摘要
N，N，N'，N'-四辛基-3-氧戊二酰胺（N,N,N',N'-tetraoctyl-diglycolamide，TODGA）是一種具有廣泛發展前景的針對锕系核素萃取分離的酰胺莢醚類萃取劑。為研究TODGA在煤油媒體中的γ輻照性能，研究采用超高效液相色譜手段，以煤油作稀釋劑，研究了水相中不同硝酸濃度下γ吸收劑量對TODGA輻解的影響；評價了輻照後TODGA-煤油-3 mol∙L-1硝酸混合體系對堿土金屬、镧系元素的萃取性能變化。研究表明：TODGA的輻解率随着體系中硝酸濃度的升高而逐漸下降，當水相添加4 mol∙L-1硝酸水溶液，相較于不含硝酸水溶液時可抑制18%程度的輻解……
04
核電子學與儀器
題目：基于三角函數的核信号類高斯成形算法研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060401&lang=zh
作者: 錢雲琛, 周建斌, 劉權衛, 馬英傑, 劉易, 洪旭
第一作者機關: 成都理工大學
DOI: 10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060401
關鍵詞: 數字核脈沖信号; 類高斯成形; 三角函數數字成形; 能量分辨率
摘要
高斯信号具有高信噪比、抗彈道虧損和易于提取幅度等優點。是以，在核輻射測量系統中，核信号的高斯成形被廣泛應用于探測器輸出信号的濾波和幅度提取。然而，目前實時高斯成形核脈沖信号仍然具有挑戰性。常見的Sallen-Key濾波器和CR-（RC）m濾波器輸出的類高斯信号還存在對稱性差和下沖等問題。本文提出了一種基于三角函數的雙指數信号類高斯脈沖成形算法。該算法以三角函數為基礎，通過平移和反轉可得到左右對稱的類高斯信号（1-cosx），采用Z變換方法推導了該算法的數字遞推式。仿真和實測結果表明……
題目：基于時間差法的位置靈敏³He正比計數管位置分辨性能研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060402&lang=zh
作者: 王欣悅, 劉國榮, 李井懷, 梁慶雷, 周浩, 田園
第一作者機關: 中國原子能科學研究院
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060402
關鍵詞: 位置靈敏; 3He正比計數管; 中子定位; 蒙特卡羅模拟; 時間差法; 位置分辨
摘要
中子定位技術可用于乏燃料後處理流程監測，以避免發生核臨界安全事故。利用蒙特卡羅（Monte Carlo，MC）算法模拟了不同中子發射方式、³He氣壓、管徑、慢化體厚度等對位置靈敏3He正比計數管位置分辨能力和探測效率的影響。對于管徑為2.54 cm、靈敏區長80 cm、³He氣壓為405 300 Pa的位置靈敏³He正比計數管，MC模拟結果表明：軸向各處位置分辨能力相同，對熱中子點源的位置分辨極限為0.17 cm；慢化體厚5 cm且244Cm源緊貼慢化體外壁時中子探測效率為3.0%，位置分辨為9.25 cm……
05
核實體、交叉學科研究
題目：基于介觀模型的锆合金輻照變形資料挖掘庫的建立與應用研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060501&lang=zh
作者: 黃俊, 張自康, 劉桂森, 沈耀
第一作者機關: 上海交通大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060501
關鍵詞: 锆合金; 輻照變形; 介觀模型; 資料挖掘庫; 黏塑性自洽模型
摘要
在核工業領域，锆合金作為結構材料在輻照過程中承受熱、力和中子輻照等綜合影響，發生輻照變形，進而影響其使用可靠性。對锆合金的輻照變形進行研究和預測對保障反應堆的安全、經濟運作具有關鍵作用。本研究收集公開發表的文獻中的锆合金輻照變形實驗資料，建立了一個包含實驗資料及其較長的描述資訊的資料庫；在此基礎上，利用資料庫進行規律探索，結合自研介觀模型進行模型驗證和資料挖掘。特别地，對資料庫中的50餘組初步資料進行資料挖掘，探讨了模型參數與控制變量之間的關聯要素。通過資料挖掘發現……
題目：硼矽酸鹽玻璃固化體中ZnO對模拟高放廢液Mo浸出率的影響及其模型預測
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060502&lang=zh
作者: 董海龍, 戴晨, 李忠镝, 陳樹彬, 凡思軍, 張麗豔
第一作者機關: 中國核電工程有限公司
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060502
關鍵詞: 硼矽酸鹽玻璃固化體; 模拟高放廢液; 浸出率; 玻璃結構基因模拟
摘要
對于高钼核廢料玻璃固化體而言，Mo浸出率是關鍵産品性能之一。在某高MoO₃（品質分數約為3%）模拟高放廢液硼矽酸鹽固化玻璃配方研究中，設計了ZnO含量的系列變化，進行了Mo浸出率的測試，依據實驗資料建立了Mo浸出率的數理統計結構預測模型并進行了模型驗證。結果顯示，在研究配方範圍内，Mo的浸出主要受約530 cm⁻¹處Si-O-Si搖擺振動及約1 180 cm⁻¹處Q4基團中Si-O-Si彎曲振動的影響，且B₂O₃、ZrO₂及堿金屬皆會影響這兩個結構單元的相對濃度，進而影響Mo的浸出。在這種複雜玻璃系統中……
題目：熱處理對雷射熔覆GX4CrNi13-4顯微組織和力學性能的影響
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060503&lang=zh
作者: 何淩歡, 李家民, 張華炜, 侯娟, 田馨妮, 黃愛軍
第一作者機關: 上海理工大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060503
關鍵詞: 馬氏體不鏽鋼; 雷射熔覆; 逆變奧氏體; 熱處理增韌; 熱膨脹系數; 奧氏體轉變溫度
摘要
雷射熔覆憑借低成本、高效率被雷射再制造領域重點關注，雷射熔覆制造的GX4CrNi13-4馬氏體不鏽鋼是一種核電站中應用廣泛的結構材料。為改善雷射熔覆制件低塑性問題，需進行熱處理組織結構調控，改善其力學性能。采用雷射熔覆技術制備了GX4CrNi13-4不鏽鋼樣品，對其熱處理組織開展調控研究。首先通過熱膨脹試驗推導出該合金的奧氏體相變開始溫度為620 ℃，作為熱處理工藝開發的基準參考溫度。分别制定了固溶時效（1 050 ℃保溫1 h+550 ℃保溫4 h，簡稱固溶時效處理）和單時效（620 ℃保溫2 h，簡稱單時效處理）兩種熱處理工藝，對比研究了……
06
核能科學與工程
題目：熔鹽堆散體石墨元件堆芯結構變化對核反應性的影響
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060601&lang=zh
作者: 曹金通, 朱貴鳳, 辜峙钘
第一作者機關: 中國科學院上海應用實體研究所
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060601
關鍵詞: 熔鹽堆; 石墨元件; 堆芯結構; 反應性; 蒙特卡羅模拟
摘要
熔鹽堆由于其燃料的流動性，堆芯結構變化會導緻堆芯燃料分布及裝載量的改變，進而影響堆芯實體特性參數。本文以新型實心六棱柱石墨元件熔鹽堆堆芯設計模型為參考，使用MCNP程式分析了熱膨脹、流體沖刷及堆本體震動和石墨輻照形變等因素導緻的堆芯元件變形、位移等微小幾何變化，并研究了這些堆芯結構變化對反應性的影響。結果表明：熱膨脹引起的堆芯結構變化引入負反應性；流體沖刷及堆本體震動導緻的石墨元件偏移，引入的反應性是波動的，但整體趨勢是石墨元件向堆中心偏移，引入正反應性，向堆外圍偏移，引入負反應性。為保障反應堆安全運作，需要将石墨元件限制在一定範圍内……
題目：反射中子對金屬快中子脈沖堆特性參數的影響研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060602&lang=zh
作者: 郭樹偉, 陳珍平, 江新标, 李達, 張科營, 張信一, 王立鵬, 謝金森, 于濤
第一作者機關: 南華大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060602
關鍵詞: 快中子脈沖堆; 反射中子; 核熱力耦合; 點堆動力學; 安全分析
摘要
快中子脈沖堆對牆壁反射中子比較敏感，反射中子會改變快中子脈沖堆波形，當反射中子較多時可能會對脈沖堆的運作安全造成不利影響。本文建立了考慮牆壁反射中子效應的點堆動力學方法、蒙特卡羅中子學計算方法和ANSYS熱力學計算方法三者耦合的“核-熱-力”耦合方法，并對含有牆壁反射中子效應的快中子脈沖堆Godiva-I瞬态過程進行分析。結果表明：反射中子使脈沖後沿提高，使沖坪時的反應性變低，使堆芯位移、應力有所提高。
題目：氣泡在液态鉛铋金屬中的運動特性及曳力系數模型研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060603&lang=zh
作者: 羅皓天, 劉莉, 袁俊傑, 包睿祺, 田曉豔, 李達, 顧漢洋
第一作者機關: 上海交通大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060603
關鍵詞: 鉛铋快堆; SGTR事故; 氣泡-液态金屬兩相流; 氣泡動力學; 曳力系數
摘要
當鉛铋快堆發生蒸汽發生器傳熱管破裂（Steam Generator Tube Rupture，SGTR）事故後，一回路高溫液态鉛铋合金（Lead-Bismuth Eutectic，LBE）與二回路高壓過冷水互相作用産生大量蒸汽，這些氣泡在LBE的攜帶作用下可能進入堆芯，引起局部傳熱惡化和功率瞬變，嚴重影響反應堆的安全運作。掌握氣泡在液态LBE中的運動特性及其動力學行為，開發适用于LBE中氣泡遷移的曳力系數模型，是開展SGTR事故堆芯安全評估的基礎。基于CLSVOF（Coupled Level-Set and Volume-Of-Fluid）方法建立了氣泡在高溫液态LBE中遷移運動的三維數值模型……
題目：CAT-1偶極場超導磁體的懸浮控制與仿真
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060604&lang=zh
作者: 王亞林, 劉雲輝, 張國書, 杜俊傑, 楊舒然, 龔宇東
第一作者機關: 東華理工大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060604
關鍵詞: CAT-1; 偶極場磁限制; 磁懸浮; 超導環; 懸浮控制
摘要
“天環一号”（China Astro-Torus 1，CAT-1）是一個懸浮偶極場磁限制裝置，主要用于偶極場等離子體實體實驗研究，要求中心懸浮超導磁體在無冷卻和無電源條件下穩定懸浮至少5 h。本文設計了超導托舉磁體與中心懸浮磁體環耦合的懸浮控制系統，為確定1 200 kg、5 MA中心懸浮磁體環穩定懸浮，完成了控制系統的Simulink模型建立和仿真，基于Routh-Hurwitz穩定判據，研究了PID（Proportion-Integral-Derivative）控制政策對穩定控制影響，确定了穩定控制參數選取的範圍……
題目：海洋條件下非能動系統高效全局敏感性分析方法研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060605&lang=zh
作者: 張世琦, 彭敏俊, 夏庚磊, 王晨陽, 商賀
第一作者機關:哈爾濱工程大學
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060605
關鍵詞: 非能動安全系統; 敏感性分析; 低秩近似; Sobol; 海洋條件
摘要
非能動系統運作過程中包含大量的不确定性參數，一般通過最佳估算加不确定性分析對其可靠性進行評估，評估過程中一個重要的步驟是參數的敏感性分析，用來識别系統關鍵參數以降低模型複雜性。傳統的全局敏感性分析因其高昂的計算成本難以被應用于複雜的核動力系統中，為提高其分析效率，本研究提出采用低秩近似（Low-Rank Approximations，LRA）方法改進基于蒙特卡羅的Sobol方法，并利用多個基準題驗證所提方法的有效性。最後用此方法對某一體化壓水堆的非能動餘熱排出系統進行敏感性分析。結果表明……
題目：闆狀燃料富集度對燃料性能的影響研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060606&lang=zh
作者: 嶽智瑛, 賀亞男, 劉洪權, 巫英偉, 章靜, 蘇光輝, 田文喜, 秋穗正
第一作者機關: 西安交通大學
DOI: 10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060606
關鍵詞:中子實體; 熱工水力; 燃料性能; U₃Si₂-Al燃料; 多實體場耦合
摘要
核燃料的富集度對燃料性能有着重要的影響。為探究燃料富集度對U₃Si₂-Al闆狀燃料性能的影響，本研究基于BEEs-Plates/OpenMC/ZEBRA耦合程式，針對15%、20%和25%富集度的元件開展了中子實體-熱工水力-燃料性能耦合計算，并分析了元件平均燃耗達125.71 GWd∙tU⁻¹時的中子實體參數和燃料性能參數。計算結果表明，燃料元件富集度越高，其體積應變、蠕變應變和塑性應變越大。對中子實體參數的分析結果表明，25%富集度的元件功率密度比15%富集度的元件高出約18%，且富集度越高的元件最大燃耗也越大。對燃料性能參數的分析結果表明，25%富集度的元件塑性應變比15%富集度的元件最大高約40%，說明富集度越高的元件越容易發生失效。
題目：氧化石墨烯摻雜UO₂芯塊制備工藝及性能研究
原文連結：https://www.hjs.sinap.ac.cn/thesisDetails#10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060607&lang=zh
作者: 溫豐, 杜江平, 趙雨夢, 楊甯, 邵宗義, 劉偉, 蔡振方
第一作者機關: 中核反應堆輻照特種元件制備工藝重點實驗室
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060607
關鍵詞: 氧化石墨烯摻雜改性; UO₂芯塊; 固-液混合法; 放電等離子燒結; 熱導率
摘要
氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）摻雜改性二氧化鈾（UO₂）芯塊是高性能核燃料研究的重點方向之一。為實作GO在UO₂芯塊中的均勻分布及摻雜量的有效控制，利用固-液混合法和重鈾酸铵（Ammonium Diuranate，ADU）共沉澱法制備了不同GO摻雜量的UO₂粉末，研究了制粉方法及GO摻雜量對GO在UO₂中混合均勻性的影響。采用放電等離子燒結制備了不同GO摻雜量的UO₂-GO芯塊，探索了不同燒結參數的影響，并對燃料芯塊的性能進行測試。結果表明……