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  • 基于FLUKA的放射性核素产额计算方法研究

    分类: 化学 >> 核化学 提交时间: 2024-07-11

    摘要: 医用放射性核素99mTc广泛应用于SPECT显像,其主要来源于母核99Mo衰变。占全球99Mo供应量90%的五座反应堆将陆续停堆,99Mo面临不能稳定供应的情况,使用质子加速器照射100Mo靶生产99Mo和99mTc成为重要的补充手段。一些科研人员使用蒙特卡罗软件FLUKA模拟计算放射性核素的产额并发现计算结果与实验测量结果存在差异。为检验FLUKA能否正确模拟质子照射100Mo靶生成99Mo和99mTc,本文计算了FLUKA所使用的激活函数并与多个数据库及核反应程序TALYS计算结果相比较,提出了一种结合FLUKA和其它数据库激活函数计算产额的方法,使用不同的激活函数计算了质子照射100Mo靶并冷却一段时间后99Mo和99mTc的产额。结果表明FLUKA计算99Mo产额偏小,约为使用TENDL2023激活函数计算结果的59%-67%;99mTc产额偏大,约为使用TENDL2023激活函数计算结果的245%-260%。差异来源于FLUKA的质子-核反应截面与其它数据库存在较大区别且FLUKA无法正确处理不同激发态核素的产生。

  • 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。

  • 基于两步法的堆芯物理-热工耦合系统的开发与验证

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-07-09

    摘要: 随着对反应堆数值计算的精度要求不断提高,多物理场耦合计算在核反应堆分析中成为研究热点。作为工程领域中的主流计算方法之一,研究适用于确定论两步法的物理-热工耦合计算方法具有明确的工程应用价值。本文基于两步法程序DRAGON/DONJON和子通道程序COBRA-EN,开发了基于两步法的物理-热工耦合计算系统,并采用美国 Consortium for Advanced Simulation of LWRs (CASL) 提出的Virtual Environment for Reactor Applications (VERA)系列基准题VERA#6和VERA#7验证了耦合系统的正确性。结果表明:VERA#6的keff的误差在100 pcm以内,组件径向裂变率的相对偏差在±1%范围内,燃料温度和冷却剂温度的分布趋势与参考值吻合良好;VERA#7的临界硼浓度的计算误差在20 ppm以内,径向功率分布的均方根误差为0.86%,堆芯出口处冷却剂温度与参考值的偏差在±5℃以内,验证了耦合系统的可靠性和准确性。

  • 铀钼金属燃料辐照后微观结构变化研究进展

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-07-09

    摘要: 铀钼合金(U-Mo)是目前研究堆、空间堆和特种小型堆等堆用燃料的研究热点。辐照过程中燃料的微观结构会发生一系列改变,这可能影响反应堆运行期间的燃料性能。这些变化主要包括铀钼合金与基体相互作用层的形成、裂变产物的释放(主要是裂变气体的释放)以及高燃耗下铀钼合金晶粒的细化。本文总结了以上变化的主要特点和最新的研究进展。同时,还提出了在先进检测技术有了较大发展的今天,对于燃料辐照后微观结构变化的研究有哪些发展趋势。

  • Testing Validity of the Isobaric Multiplet Mass Equation in 𝑇 = 3 Isospin Septet

    分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-07-09

    摘要: The validity of the isobaric multiplet mass equation (IMME) is of fundamental importance due to the basicconcept of isospin. Recently, a serious breakdown was found in the 𝐴 = 54 𝑇 = 3 isospin septet, the largest isospinsystem where the validity of IMME have been tested up to now. Motivated by this previous study, the masses of specificisobaric analogue states have been revisited using recent results from advanced mass measurement experiments. It isfound that the IMME holds well in 𝐴 = 50 and 46 isospin septets and the coefficients of IMME also follow the systematictrends. Mass excess values for 50Ni and 46Fe, are predicted to be -3932(20) keV and 898(67) keV, respectively.

  • 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。

  • 基于全国产化器件的0.1pA级微电流跨阻放大器电路设计

    分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-07-09

    摘要: 在核辐射探测中针对输出微电流的探测器,普遍采用美国ADI公司设计生产的ADA4530芯片搭建跨阻放大电路来进行微电流信号的测量。目前国内暂无ADA4530的国产替代,为解决该芯片的卡脖子问题,基于分离的场效应管和常规运算放大芯片搭建I-V跨阻转换电路,实现纯国产器件的弱电流放大电路设计。该电路的输出电压范围在0到10V之间,经过测试,当反馈电阻为100GΩ,输入电流为0.1~100pA时,其线性拟合优度为0.99998,相对偏差为0.235%,噪声峰峰值为0.057pA。当反馈电阻为10GΩ,输入电流为1pA时,在-10℃~80℃的温度变化范围内,其温漂小于0.042pA/℃。当反馈电阻为10GΩ,输入端悬空时,在室温6小时的稳定性测试中,输出漂移小于0.2662pA。

  • Shuffler中子质询系统核材料质量测量的基体校正新方法

    分类: 核科学技术 >> 辐射物理与技术 提交时间: 2024-07-08

    摘要: 废物桶中基体材料的存在限制了主动质询系统对核材料质量测量的准确性,确保核保障测量结果不受基体材料的影响至关重要。因此,基于通量监测器响应,本文在传统校正方法的基础上开发了一种新的基体校正方法。为了验证新方法的有效性,利用Geant4工具包构建了WM3210 PAN Shuffler系统模型以及常见的基体材料,并开展了模拟研究。结果表明,对于不同富集度以及分布状态的U3O8材料,传统校正方法与新校正方法均可以有效的降低基体材料对核材料质量测量的影响,但相较于传统方法,新方法表现出更好的校正能力。对于U3O8材料位于基体中心的情况,新校正方法得到的235U质量平均相对偏差为13.6%,而对于U3O8材料均匀弥散在基体中的情况,新校正方法得到的235U质量平均相对偏差为7.78%。

  • 塑料闪烁微球的背景计数率和计数效率研究

    分类: 化学 >> 核化学 提交时间: 2024-07-08

    摘要: 塑料闪烁微球(PSm)是一种新型闪烁材料,在放射性核素测量领域显示出良好的应用前景。本研究利用Hidex 300SL液闪计数器,研究了不同测量条件对PSm的本底计数率和计数效率的影响及其规律。结果表明,PSm与水混合后产生弱化学发光和光致发光干扰信号,可通过避光措施消除。随着PSm用量的增加,背景计数率呈正相关增加;随着PSm高度的增加,计数效率呈正相关提高。此外,液闪瓶材质对PSm测量的影响较小,其中使用20 mL的塑料液闪瓶的最小检测活度(MDA)最低。对比活度为574.5~3825.6 Bq·L-1的14C溶液进行测量,测量值与期望值一致性良好。研究结果表明,尽管PSm的本底计数率和计数效率受到多种因素影响,但在固定测量条件下,PSm测量具有良好的准确性。

  • 合肥先进光源磁铁电源自优化控制器设计

    分类: 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间: 2024-07-05

    摘要: 合肥先进光源(Hefei Advanced Light Facility,HALF)是基于衍射极限储存环的第四代同步辐射光源,其电子束能量为2.2GeV,发射度目标小于100pm·rad。由于合肥先进光源需要上千台磁铁稳流电源,采用常规PID控制器参数整定的经验凑试法需要耗费大量时间。磁铁稳流电源要求稳定度在50ppm以内,并且更改电流工作点时降低阶跃响应超调量,实现平滑过度。针对以上要求,设计一种基于多项式回归和遗传算法的PI控制器参数自整定算法,并在磁铁稳流电源上完成开发和验证。测试结果表明,其主要技术指标满足使用要求,调试效率显著提高。

  • 大面积SiPM阵列混合模式读出电子学的设计

    分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-07-04

    摘要: 放射性物质的准确定位对于寻找“孤儿源”、核设施去污和退役、辐射防护最优化等至关重要。硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)已经广泛应用于闪烁体探测系统。为实现低成本大视野高分辨探测系统,设计验证了将电阻网络、前置放大电路和ASIC模块相结合的混合模式读出电路。为了提高定位的鲁棒性,先用单根硅酸钇镥闪烁晶体(LYSO)标定了定位阈值,进一步更换掺铈钆铝镓石榴石晶体(Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet, GAGG(Ce))阵列,用241Am点源检验标定实验的结果,测试结果显示:读出电路RMS噪声约为3mV,很好地保留了信号的能量和位置信息,平均能量分辨率约为12.13%。设计的混合模式读出电路将64路SiPM信号简化为4路,探测器输出信号通道数减少16倍,单个ASIC模块能同时读出1024个SiPM单元,能大大降低大面积SiPM阵列读出的成本。

  • Simulation and experimental comparison of the performance of four-corner-readout plastic scintillator muon-detector system

    分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-07-04

    摘要: Cosmic-ray muons are highly penetrating background-radiation particles found in natural environments. In this study, we develop and test a plastic scintillator muon detector based on machine-learning algorithms. The detector underwent muon position-resolution tests at the Institute of Modern Physics in Lanzhou using a mul tiwire drift chamber (MWDC) experimental platform. In the simulation, the same structural and performance parameters were maintained to ensure the reliability of the simulation results. The Gaussian process regression (GPR) algorithm was used as the position-reconstruction algorithm owing to its optimal performance. The re sults of the Time Difference of Arrival algorithm were incorporated as one of the features of the GPR model to reconstruct the muon hit positions. The accuracy of the position reconstruction was evaluated by comparing the experimental results with Geant4 simulation results. In the simulation, large-area plastic scintillator detectors achieved a position resolution better than 20 mm. In the experimental-platform tests, the position resolutions of the test detectors were 27.9 mm. We also analyzed factors affecting the position resolution, including the crit ical angle of the total internal reflection of the photomultiplier tubes and distribution of muons in the MWDC. Simulations were performed to image both large objects and objects with different atomic numbers. The results showed that the system could image high- and low-Z materials in the constructed model and distinguish objects with significant density differences. This study demonstrates the feasibility of the proposed system, thereby providing a new detector system for muon-imaging applications.

  • Robustness of the octupole collectivity in 144Ba within the cranking covariant density functional theory in 3D lattice

    分类: 核科学技术 >> 辐射物理与技术 提交时间: 2024-07-04

    摘要: The octupole deformation and collectivity in octupole double-magic nucleus144Ba are investigated using theCranking covariant density functional theory in a three-dimensional lattice space. The reducedB(E3)transi#2;tion probability is implemented for the first time in semiclassical approximation based on the microscopicallycalculated electric octupole moments. The available data, including theI–ωrelation and electric transitionalprobabilitiesB(E2)andB(E3)are well reproduced. Furthermore, it is shown that the ground state of144Baexhibits axial octupole and quadrupole deformations that persist up to high spins (I≈24ℏ).

  • 剧烈海洋环境内置式稳压器压力响应特性研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-07-04

    摘要: 在剧烈海洋环境下,内置式稳压器内部的液位会产生大幅度波动,威胁反应堆的安全运行。为关注剧烈海洋工况下内置式稳压器内部的液位响应特性,本文通过试验的方式,对多种运动形式下液位所产生压力的波动形式进行了分析。研究结果表明:摇摆运动影响压力信号的因素是因为液面在摇摆过程中与测点之间的直线距离产生变化;横荡、纵荡运动影响压力测量的因素来源于流体在运动时会周期性冲击壁面与液面由于惯性产生倾斜的趋势;起伏运动对压力测量的影响主要来源于竖直方向的加速度改变,周期性造成超重失重现象。

  • Systematic analysis and modeling of the FLASH sparing effect as a function of dose and dose rate

    分类: 核科学技术 >> 辐射物理与技术 提交时间: 2024-07-03

    摘要: Ultrahigh-dose rate radiotherapy (FLASH-RT) is a revolutionary radiotherapy technology that can spare normal tissues without compromising tumor control. Although qualitative experimental results have been reported, quantitative and systematic analysis of data is necessary. Particularly, the FLASH effect response model to the dose or dose rate is still unclear. This study investigated the relationships between the FLASH effect and experimental parameters, such as dose, dose rate, and other factors by analyzing published in vivo experimental data from animal models. The data were modeled based on logistic regression analysis using the sigmoid function. The model was evaluated using prediction accuracy, receiver operating characteristic (ROC) curve, and area under the ROC curve. Results showed that the FLASH effect was closely related to the dose, mean dose rate, tissue type, and corresponding biological endpoints. The dose rate corresponding to a 50% probability of triggering cognitive protection in the brain was 45Gy s−1. The dose rate corresponding to a 50% probability of triggering intestinal crypt survival and regeneration was 140Gy s−1. For the skin toxicity effect, the dose corresponding to a 50% probability of triggering the FLASH effect was 24Gy. This study helps to characterize the conditions underlying the FLASH effect and provides important information for optimizing experiments.

  • CF2燃料组件多错对中值下摩擦力与落棒性能试验研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-07-02

    摘要: CF系列燃料组件是中核集团自主研发的先进三代核电反应堆核心部件,为分析CF2燃料组件在多对中值工况下,驱动线运动部件在水和空气中的摩擦力与落棒性能,采用1:1的CF2模拟燃料组件配合自主设计研发的可调节旋转式顶盖首次实现了多个错对中值的集成,能够对多个错对中值进行科学准确的调节。优化了驱动机构性能研究的方法,获取了驱动机构在水和空气两种介质中全行程、多错对中值工况下的摩擦力与落棒性能数据。落棒总时间和棒到缓冲口时间均随着对中值增加而增大,但缓冲时间基本保持一致。燃料组件与控制棒在最大对中值工况下运行良好,摩擦力没有超过允许极限值,也未发生在大对中值工况下的卡棒现象。该研究结果为CF系列燃料组件的设计定型、安全评定与软件开发提供了重要的试验依据,其方法可推广至后续CF3等燃料组件的科研项目中。

  • 基于ISAA-Na的CABRI-BI1失流实验分析

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-07-02

    摘要: 随着钠冷快堆商业化应用的发展,需要开发钠冷快堆一体化分析程序以提升对其安全评估能力。钠沸腾是钠冷快堆重大事故前的重要现象,钠冷快堆事故分析需要准确预测钠沸腾时的冷却剂热力学参数。本文介绍了正在开发的钠冷快堆一体化分析程序ISAA-Na的堆芯热工水力模型,并利用ISAA-Na对CABRI-BI1失流实验进行了模拟和分析。与实验数据对比表明,ISAA-Na相较于SAS4A、ASTEC-Na和SIMMER,在预测沸腾前冷却剂温度和压力方面更为准确。然而,在沸腾开始后,由于缺乏燃料熔化和包壳失效模型,没有考虑燃料和包壳的相变,导致高估了气泡的生长速度和两相界面的移动速度。总体而言,ISAA-Na所采用的多气泡液塞沸腾模型在CABRI-BI1实验分析中表现合理可靠。

  • Design of 10 MeV electron linear accelerator for space environment simulation

    分类: 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间: 2024-07-01

    摘要: A compact 10 MeV S-band irradiation electron linear accelerator (linac) was developed to simulate electronic radiation in outer space and perform electron irradiation effect tests on spacecraft materials and devices. According to the requirements of space environment simulation, the electron beam energy can be adjusted in the range from 3.5 MeV to 10 MeV, and the average current can be adjusted in the range from 0.1 mA to 1 mA. The linac should be capable of providing beam irradiation over a large area of 1 m² with a uniformity greater than 90% and a scanning rate of 100 Hz. A novel method was applied to achieve such a high beam scanning rate by combining a kicker and a scanning magnet. Based on this requirement, a design for the 10 MeV linac is proposed with an RF power pulse repetition rate of 500 Hz ; it includes a thermal cathode electron gun, a bunching-accelerating section, and a scanning transport line. The detailed physical design and dynamic simulation results of the proposed 10 MeV electronlinacare presented in this paper.

  • 基于ISAA-Na的CABRI-BI1失流实验分析

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-07-01

    摘要: 随着钠冷快堆商业化应用的发展,需要开发钠冷快堆一体化分析程序以提升对其安全评估能力。钠沸腾是钠冷快堆重大事故前的重要现象,钠冷快堆事故分析需要准确预测钠沸腾时的冷却剂热力学参数。本文介绍了正在开发的钠冷快堆一体化分析程序ISAA-Na的堆芯热工水力模型,并利用ISAA-Na对CABRI-BI1失流实验进行了模拟和分析。与实验数据对比表明,ISAA-Na相较于SAS4A、ASTEC-Na和SIMMER,在预测沸腾前冷却剂温度和压力方面更为准确。然而,在沸腾开始后,由于缺乏燃料熔化和包壳失效模型,没有考虑燃料和包壳的相变,导致高估了气泡的生长速度和两相界面的移动速度。总体而言,ISAA-Na所采用的多气泡液塞沸腾模型在CABRI-BI1实验分析中表现合理可靠。

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