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  • 轻量级神经网络模型在脉冲参数预测中的应用研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-07-10

    摘要: 在核辐射测量中,受限于测量系统本身以及测量环境的干扰,脉冲畸变不可避免,如果无法准确估计这类脉冲的参数将会降低能谱的分辨性能。本文提出将六种轻量级神经网络模型用于畸变脉冲的参数预测,预测对象包括脉冲幅度参数和畸变时间参数。以预定义的数学模型生成的畸变脉冲为基础数据集,经数字三角整形得到模型训练所需的数据集。模型性能评估结果表明,传统的数字整形法虽然在时间参数预测上具有绝对优势,但在幅度参数预测中却受到脉冲畸变的限制,无法获得准确的幅度预测结果。在对包括UNet在内的六种神经网络模型进行参数预测性能评估时,UNet模型在测试集上获得了最低的相对误差,其中幅度参数的相对误差约为0.57%,时间参数的相对误差为3.51%。在信噪比实验中,探讨噪声对具有优秀参数预测性能的UNet模型与CNN-LSTM模型的影响,进一步证明了UNet模型优秀的抗噪性能。

  • 飞秒激光诱导击穿光谱对铀多金属矿石中铀的定量分析

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-07-10

    摘要: 铀多金属矿产是战略性新兴产业矿产,对其中富含的铀(U)元素的定量分析是此类矿产开发过程中的重要环节。本文基于飞秒激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合偏最小二乘回归模型,对铀多金属矿石中U含量开展了定量分析研究。首先,利用高纯锗-γ谱仪对6组样品中的U进行了测定并设为参考值,再利用飞秒激光对样品进行烧蚀以获取LIBS光谱;其次,采用两种归一化方法对原始光谱进行预处理,并对比了预处理前后的光谱数据对PLSR模型预测分析的影响;随后,利用5组样品的光谱数据作为训练集以建立定量模型,对3#测试样中U含量开展了分析预测。结果显示,3#样10次预测值的相对标准偏差以及平均相对误差仅为5.94%和4.73%,证明了结合PLSR算法的飞秒LIBS对铀多金属矿石中U含量具有很好的分析性能。

  • 5 MeV质子辐照对增强型GaN HEMT器件的影响研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-07-09

    摘要: 针对增强型共源共栅Cascode结构和P-GaN栅结构GaN HEMT器件,开展辐照注量为2×1012~1×1014 p/cm2的5 MeV质子辐照实验,研究质子辐照后两款GaN HEMT器件电学性能的退化规律和损伤机理。实验发现,增强型Cascode器件在5 MeV质子辐照下,辐照注量越大,器件阈值电压负漂越严重,饱和漏极电流大幅增加,当辐照注量达到1×1013 p/cm2,器件特性退化趋于饱和。而对于P-GaN栅结构GaN HEMT器件,5 MeV质子辐照后,器件电学特性退化规律与Cascode结构器件截然相反,退化程度也明显小于Cascode器件,表明增强型Cascode结构器件对质子辐照更为敏感。通过低频噪声测试,发现5 MeV质子辐照后器件的噪声功率谱密度变化规律与电学特性退化规律相互吻合。分析认为质子辐照诱导发生电离损伤使Cascode结构器件内部级联的Si MOSFET栅氧化层产生了氧化物陷阱电荷与界面态陷阱电荷,是Cascode结构器件对质子辐照敏感的主要原因。

  • 飞秒激光诱导击穿光谱对铀多金属矿石中铀的定量分析

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-07-01

    摘要: 铀多金属矿产是战略性新兴产业矿产,对其中富含的铀(U)元素的定量分析是此类矿产开发过程中的重要环节。本文基于飞秒激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合偏最小二乘回归模型(PLSR),对铀多金属矿石中U含量开展了定量分析研究。首先,利用高纯锗-γ谱仪对6组样品中的U进行了测定并设为参考值,再利用飞秒激光对样品进行烧蚀以获取LIBS光谱;其次,采用两种归一化方法对原始光谱进行预处理,并对比了预处理前后的光谱数据对PLSR模型预测分析的影响;随后,利用5组样品的光谱数据作为训练集以建立定量模型,对3#测试样中U含量开展了分析预测。结果显示,3#样10次预测值的相对标准偏差以及平均相对误差仅为5.94%和4.73%,证明了结合PLSR算法的飞秒LIBS对铀多金属矿石中U含量具有很好的分析性能。

  • 轻量级神经网络模型在脉冲参数预测中的应用研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-06-30

    摘要: 在核辐射测量中,受限于测量系统本身以及测量环境的干扰,脉冲畸变不可避免,如果无法准确估计这类脉冲的参数将会降低能谱的分辨性能。本文提出将六种轻量级神经网络模型用于畸变脉冲的参数预测,预测对象包括脉冲幅度参数和畸变时间参数。以预定义的数学模型生成的畸变脉冲为基础数据集,经数字三角整形得到模型训练所需的数据集。模型性能评估结果表明,传统的数字整形法虽然在时间参数预测上具有绝对优势,但在幅度参数预测中却受到脉冲畸变的限制,无法获得准确的幅度预测结果。在对包括UNet在内的六种神经网络模型进行参数预测性能评估时,UNet模型在测试集上获得了最低的相对误差,其中幅度参数的相对误差约为0.57%,时间参数的相对误差为3.51%。在信噪比实验中,探讨噪声对具有优秀参数预测性能的UNet模型与CNN-LSTM模型的影响,进一步证明了UNet模型优秀的抗噪性能。

  • 热释电钽酸锂涂层的制备与性能表征

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-06-27

    摘要: 船用反应堆和浮动式核电站由于海洋运动引起的壁面温度波动给两相传热系统的沸腾传热带来挑战。热释电材料钽酸锂(LT)随温度变化而产生的热释电效应会对传热表面的浸润性造成影响,将其运用到传热表面有望改善传热性能。本研究采用溶胶-凝胶法实现了LT的可控制备,并通过羟基自由基含量变化对热释电性能及浸润性调控的机理进行研究。研究结果表明LT的粒径随退火温度增加而增大,涂层厚度的增加和粒径的减小均有助于增强热释电性能。荧光光谱分析表明LT在升温过程中羟基自由基含量升高,同时证实LT在经历加热和冷却循环时具有对羟基自由基含量的调控能力。上述结果表明,LT涂层在两相变温传热系统中,具有调控传热表面浸润性的能力。

  • 早期遗址化石ESR测年等效剂量拟合函数的选择

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-06-24

    摘要: 在牙化石ESR测年中辐照剂量点拟合函数的选择对等效剂量DE的确定至关重要。目前早期遗址老化石(>1Ma)的DE拟合常采用双饱和指数(DSE)函数,但在使用该函数时一般需要15个以上剂量点和>20kGy的最大辐照剂量(Dmax)才能保证DE值的拟合精度,这对老化石测年构成了很大制约。本研究对涵盖晚中新世至早更新世的化石样品进行了不同拟合函数的对比分析,着重探讨单饱和指数(SSE)函数在老化石样品DE拟合中的适用性。研究表明在15个剂量点和Dmax=50kGy条件下,SSE函数的平均拟合优度与DSE函数接近,但平均拟合精度明显优于后者;对于DE>4500Gy和DE<4500Gy的样品,分别在Dmax≥6.5*DE和1.3*DE<Dmax<2.2*DE条件下采用SSE函数拟合,其结果可以作为DSE函数的良好近似值。

  • 含钆有机透明材料的制备及其中子/伽马防护性能

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-06-19

    摘要: 透明防护材料是核辐射防护装备的重要组成,亦是减少放射工作人员眼晶体辐射损伤的关键所在。本工作通过本体聚合制备了含钆有机玻璃,并利用Cf-252中子源和Am-241伽马源实验测试手段及蒙特卡洛模拟方法,研究了不同Gd(MA)3含量有机玻璃的中子和伽马防护性能。结果表明,随着Gd(MA)3含量的增加,有机玻璃对Cf-252(经12cm聚乙烯慢化)中子的屏蔽性能不断增加,但当Gd(MA)3含量高于10%后,其中子屏蔽性能增加不明显,而对伽马射线的屏蔽性能则持续增加。Gd(MA)3含量为10%和30%的有机玻璃对Cf-252中子的吸收截面和59.5keV(Am-241)伽马射线的线减弱系数分别为0.79 cm-1和2.10cm-1。另外,随着含钆有机玻璃厚度的增加,其对中子的屏蔽性能呈指数增加,厚度为10cm,Gd(MA)3含量为10%的有机玻璃可屏蔽90.2%的Cf-252快中子。有机玻璃中钆元素的加入可有效提升其对热中子的屏蔽性能和伽马防护性能,同时保持了良好的可见光透光率,且在一定程度上提升了材料的耐热性能,但其机械强度有所降低。研究结果为透明中子/伽马防护装备的研发打下了基础。

  • 含钆有机玻璃的制备及其中子/伽马防护性能研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-06-18

    摘要: 透明防护材料是核辐射防护装备的重要组成,亦是减少放射工作人员眼晶体辐射损伤的关键所在。本工作通过本体聚合制备了含钆有机玻璃,并利用Cf-252中子源和Am-241伽马源实验测试手段及蒙特卡洛模拟方法,研究了不同Gd(MA)3含量有机玻璃的中子和伽马防护性能。结果表明,随着Gd(MA)3含量的增加,有机玻璃对Cf-252(经12cm聚乙烯慢化)中子的屏蔽性能不断增加,但当Gd(MA)3含量高于10%后,其中子屏蔽性能增加不明显,而对伽马射线的屏蔽性能则持续增加。Gd(MA)3含量为10%和30%的有机玻璃对Cf-252中子的吸收截面和59.5keV(Am-241)伽马射线的线减弱系数分别为0.79 cm-1和2.10cm-1。另外,随着含钆有机玻璃厚度的增加,其对中子的屏蔽性能呈指数增加,厚度为10cm,Gd(MA)3含量为10%的有机玻璃可屏蔽90.2%的Cf-252快中子。有机玻璃中钆元素的加入可有效提升其对热中子的屏蔽性能和伽马防护性能,同时保持了良好的可见光透光率,且在一定程度上提升了材料的耐热性能,但其机械强度有所降低。研究结果为透明中子/伽马防护装备的研发打下了基础。

  • 轻量级神经网络模型在脉冲参数预测中的应用研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-06-13

    摘要: 在核辐射测量中,受限于测量系统本身以及测量环境的干扰,脉冲畸变不可避免,如果无法准确估计这类脉冲的参数将会降低能谱的分辨性能。本文提出将六种轻量级神经网络模型用于畸变脉冲的参数预测,预测对象包括脉冲幅度参数和畸变时间参数。以预定义的数学模型生成的畸变脉冲为基础数据集,经数字三角整形得到模型训练所需的数据集。模型性能评估结果表明,传统的数字整形法虽然在时间参数预测上具有绝对优势,但在幅度参数预测中却受到脉冲畸变的限制,无法获得准确的幅度预测结果。在对包括UNet在内的六种神经网络模型进行参数预测性能评估时,UNet模型在测试集上获得了最低的相对误差,其中幅度参数的相对误差约为0.57%,时间参数的相对误差为3.51%。在信噪比实验中,探讨噪声对具有优秀参数预测性能的UNet模型与CNN-LSTM模型的影响,进一步证明了UNet模型优秀的抗噪性能。

  • 基于APROS的核农耦合系统的仿真分析

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-06-06

    摘要: 为缓解气候变暖和实现3060双碳目标,国家优化产业和能源结构,推动煤炭清洁高效利用,大力发展新能源,在确保安全的前提下积极有序发展核电。相较于传统化石能源,核电更清洁、环保、低耗。然后,实际核电站热效率只有约33%,其余热量排放到环境中,造成严重浪费。其中,温排水排放到临近海域,热量对水体环境造成热影响。因此,高效利用温排水余热不仅可以提高核电站能源利用率,还能减少对水体环境的热污染,有助于节能减排。本文采用APROS软件对一套核电余热用于温室大棚和室内海水养殖的增温提产综合系统进行仿真分析,论证核农耦合系统的可行性,为我国核能余热综合利用提供科学依据。

  • Study of the response of 10B-doped MCP to wide-energy range neutrons from eV to MeV

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-31

    摘要: Neutron-sensitive microchannel plates (nMCPs) have applications in neutron detection, including energy spectrum measurements, neutron-induced cross-sections, and neutron imaging. 10B-doped MCPs (B-MCPs) have attracted significant attention owing to their potential for exhibiting a high neutron detection efficiency over a large neutron energy range. Good spatial and temporal resolutions are useful for neutron energy-resolved imaging. However, their practical applications still face many technical challenges. In this study, a B-MCP with 10 mol% 10B was tested for its response to wide-energy neutrons from eV to MeV at the Back-n white neutron source at the China Spallation Neutron Source. The neutron detection efficiency was calibrated at 1 eV, which is approximately 300 times that of an ordinary MCP and indicates the success of 10B doping. The factors that caused the reduction in the detection efficiency were simulated and discussed. The neutron energy spectrum obtained using B-MCP was compared with that obtained by other measurement methods, and showed very good consistency for neutron energies below tens of keV. The response is more complicated at higher neutron energy, at which point the elastic and non-elastic reactions of all nuclides of B-MCP gradually become dominant. This is beneficial for the detection of neutrons, as it compensates for the detection efficiency of B-MCP for high-energy neutrons.

  • 脉冲波形甄别中的最佳特征子集选择与降维研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-31

    摘要: 随着机器学习在中子-伽马(n-γ)甄别中的广泛应用,脉冲波形甄别中的特征子集选择成为一个值得关注的问题。经验方法、Random Forest分类和Logistic回归特征选择算法较为全面地完善了特征子集选择方法,核主成分分析(KPCA)则将特征子集进一步降维。实验结果表明,特征选择算法在微弱的核信号中表现不佳,错误率均达30%以上。经验方法中的特征子集选取范围则至关重要,特征子集“1-62”的错误率达到49.096%,远高于来自脉冲尾部的特征子集约1%的错误率。最优特征子集与尾积分对应的采样点不完全重合,但差异不大,尾积分对应的采样点可近似为最优特征子集。通过研究目前具有代表性的Random Forest分类、Logistic回归等特征选择算法和细致的经验方法,论文结果具有普适性,为特征子集的选择提供了进一步的理论支持。

  • Fe-Cr合金界面氦掺杂的第一性原理研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-22

    摘要: 作为聚变反应堆候选材料,低活化铁素体钢(马氏体钢)的主要成分是Fe和Cr。在实际工况下,聚变反应产生的氦会进入材料中,产生微观缺陷,从而引起辐照损伤,影响材料的抗辐照能力(氦脆现象)及其它物理性能。本文通过第一性原理计算,模拟得出反应堆主体材料Fe-Cr合金的界面,在不同的替代位和间隙位掺杂He原子,对其结构优化后计算每种结构的形成能,得出He原子在Fe-Cr界面不同位置处的稳定性。与此同时,通过对体积的计算得出He在靠近界面的Fe八面体间隙位时会引起较大的晶格畸变,根据电子态密度分析,推断是He、Fe、Cr三种原子在特定位置相互杂化影响的结果,为下一步研究核级不锈钢微观缺陷及其物理化学性质提供理论依据。

  • Fe-Cr合金界面氦掺杂的第一性原理研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-16

    摘要: 作为聚变反应堆候选材料,低活化铁素体钢(马氏体钢)的主要成分是Fe和Cr。在实际工况下,聚变反应产生的氦会进入材料中,产生微观缺陷,从而引起辐照损伤,影响材料的抗辐照能力(氦脆现象)及其它物理性能。本文通过第一性原理计算,模拟得出反应堆主体材料Fe-Cr合金的界面,在不同的替代位和间隙位掺杂He原子,对其结构优化后计算每种结构的形成能,得出He原子在Fe-Cr界面不同位置处的稳定性。与此同时,通过对体积的计算得出He在靠近界面的Fe八面体间隙位时会引起较大的晶格畸变,根据电子态密度分析,推断是He、Fe、Cr三种原子在特定位置相互杂化影响的结果,为下一步研究核级不锈钢微观缺陷及其物理化学性质提供理论依据。

  • Efficient and selective removal of Pb(II) from landfill leachate using L-serine-modified polyethylene/polypropylene nonwoven fabric synthesized via radiation grafting technique

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-08

    摘要: In this study, to efficiently remove Pb(II) from aqueous environments, a novel L-serine-modified polyethylene/polypropylene nonwoven fabric sorbent (NWF-serine) was fabricated through the radiation grafting of glycidyl methacrylate and subsequent L-serine modification. The effect of the absorbed dose was investigated in the range of 5–50 kGy. NWF-serine was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, and scanning electron microscopy. Batch adsorption tests were conducted to investigate the influences of pH, adsorption time, temperature, initial concentration, and sorbent dosage on the Pb(II) adsorption performance of NWF-serine. The results indicated that Pb(II) adsorption onto NWF-serine was an endothermic process, following the pseudo-second-order kinetic model and Langmuir isotherm model. The saturated adsorption capacity was 198.1 mg/g. NWF-serine exhibited Pb(II) removal rates of 99.8% for aqueous solutions with initial concentrations of 100 mg/L and 82.1% for landfill leachate containing competitive metal ions such as Cd, Cu, Ni, Mn, and Zn. Furthermore, NWF-serine maintained 86% of its Pb(II) uptake after five use cycles. The coordination of the carboxyl and amino groups with Pb(II) was confirmed using X-ray photoelectron spectroscopy and extended X-ray absorption fine structure analysis.

  • Fe-Cr合金界面氦掺杂的第一性原理研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-08

    摘要: Fe-Cr合金作为聚变反应堆候选材料中低活化铁素体钢(马氏体钢)的主体成分,在实际工况下,聚变反应产生的氦会进入材料中,产生微观缺陷,从而引起辐照损伤,影响材料的抗辐照能力及其他物理化学性能。本文通过第一性原理计算,模拟得出反应堆主体材料Fe-Cr合金的界面,并在不同的间隙位置和替代位置掺杂He原子,结构优化后计算形成能,得出He原子在不同位置的稳定性。与此同时,通过对体积的计算得出He在靠近界面的Fe八面体间隙位时会引起较大的晶格畸变,这是He、Fe、Cr三种原子在特定位置相互杂化影响的结果。

  • 基于碎片云运动模型的缓发γ射线电离大气蒙特卡罗模拟

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-07

    摘要: 高空核爆炸碎片云释放出的缓发γ射线在高空非均匀大气的输运过程中电离大气,使得电离层中电子数密度剧增,进而影响途径电离层的无线电通信链路。为了准确描述随时空演化的缓发γ射线源电离大气过程,首先建立高空核爆炸碎片运动演化的流体力学模型,然后根据碎片云运动参数建立缓发γ射线分层等效体源模型,最后采用蒙特卡罗方法模拟缓发γ射线在高空大气中输运并电离大气的过程。针对碎片云形状随时间不断演化特性,采用辐射源分层抽样的方法得到缓发γ射线的初始位置。针对大气密度随高度指数衰减的特性,采用质量厚度抽样方法简化计算模型。结果表明:碎片云形状对缓发γ射线电离大气范围和强度存在明显影响。兆吨级高空核爆炸缓发γ射线电离大气范围可达千公里以上。当爆高不变当量增加时,碎片云高度和水平半径增大,缓发γ射线电离大气范围和强度有所增大。当当量不变爆高增加时,碎片云高度和水平半径增大,缓发γ射线电离大气范围增大,但强度有所降低。

  • 半导体智能剥离技术研究进展

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-07

    摘要: 智能剥离技术(Smart-Cut)是一种利用离子注入和晶片键合来转移超薄单晶层的技术。在先进微电子系统中,智能剥离技术作为半导体材料异质异构集成的重要技术手段之一,受到了学界和行业的广泛关注。智能剥离技术是在半导体材料表面单一注入或共注入氢、氦离子,并调控注入工艺参数(能量、温度、注量、注量率、注入顺序等),将半导体材料和衬底材料在低温下键合后,再进行退火(温度、时间、速率),使注入层内产生平行表面的微裂纹,从而实现层转移。本论文总结了近二十年第一、二、三、四代半导体智能剥离技术研究进展,分析了微观缺陷和微裂纹生长机制,探究了不同材料的剥离阈值差异原因,为理解和掌握智能剥离技术提供了参考,对利用智能剥离技术制备半导体器件有重要意义。

  • 抗干扰设计在高温堆吸收球停堆驱动机构机柜项目中的研究与应用

    分类: 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间: 2024-05-06

    摘要: 步进电机驱动器是高温汽冷堆核电站吸收球停堆驱动机构机柜的主要设备,采用PWM脉冲宽度调制技术,脉宽调制过程产生的高次谐波分量又反向影响驱动器的工作稳定性和精度,严重时可能引发吸收球误落而影响核电站正常运行,或引发吸收球拒落而影响核安全。通过深入研究PWM脉宽调制产生的干扰的作用机理、传输路径和影响程度,量身定制合适的电抗器和滤波器布置于干扰源传输路径上,可有效阻断干扰传播,抑制干扰的影响程度,同时通过优化机柜布线,采用合适的信号通讯电缆及可靠接地等综合手段,可有效解决驱动器PWM脉宽调制机制对长距离传输的弱电信号的影响,使步进电机稳定运行,提升系统运行可靠性和安全性。

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