核技术

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锦屏深地核天体物理实验强流法拉第筒的研制————作者：康新才;李有堂;武启;冯永春;唐凯;赵铁成;毛瑞士;

摘要：根据锦屏深地核天体物理实验（Jinping Underground Nuclear Astrophysics,JUNA）中强流加速器的物理参数要求，设计了一款用于强流加速器束流强度精确测量的高功率法拉第筒。为了研究二次电子发射对流强测量的影响，采用SIMION软件对二次电子的抑制效果进行了模拟仿真，当负偏压高于200 V时，二次电子得到有效的抑制。同时，对收集器的散热和冷却进行了详细的模拟计算和数...

基于SVR-PSO的核安全级DCS关键芯片布局优化研究————作者：汪凡雨;王东伟;陈起;严浩;雷敏杰;赵阳;

摘要：为降低核安全级数字化控制系统（Digital Control System,DCS）关键芯片在工作过程中的温升，提高系统的可靠性，本研究提出利用机器学习方法对核安全级DCS关键芯片进行布局优化。首先，试验测得DCS在事故工况（环境温度55℃）下的芯片稳态温度，随后结合有限元分析计算模拟试验过程。基于有限元模型生成100组随机芯片排布下的中央处理器（Central Processing Unit,C...

基于闪烁体首次反应位置推测的中高能伽马成像方法研究————作者：安焜豪;何雷;黄跃峰;

摘要：编码孔径成像广泛应用于低能量（<0.2 MeV）伽马成像领域，其在中高能段（0.2～5 MeV）的应用也在得到逐步拓展。为解决中高能伽马成像中串扰光斑、内散射增强所导致的成像性能恶化的问题，提出了基于推测首次反应位置的降噪方法。通过使用掺铈钆铝镓石榴石晶体（Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet,GAGG:Ce）与硅光电倍增管（Sili...

一款BCD工艺编码器控制电路的抗总剂量性能研究————作者：许世萍;崔江维;郑齐文;李小龙;刘刚;邢康伟;陈亚文;施炜雷;郭旗;李豫东;

摘要：针对一款采用环栅加固方法自主设计研制的BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺光电编码器控制电路，开展了电离总剂量（Total Ionizing Dose,TID）辐射效应研究。为揭示编码器辐射损伤机理，设计编码器总体电路及电路中的不同模块，通过对总体电路与模块电路的测试，比较电路各部分输出参数受总剂量辐照的影响规律。结果表明，辐照中编码器电路分模块出现不同程度的输出特性退化，但总体输出在...

基于调制传递函数的极紫外干涉光刻分辨率影响因素研究————作者：赵俊;孟祥雨;郭智;王勇;吴衍青;邰仁忠;陈宜方;

摘要：极紫外干涉光刻（Extreme Ultraviolet Interference Lithography,EUV-IL）被广泛应用于极紫外光刻胶的光刻性能检测，并在其研发中发挥着重要作用。要实现高分辨的EUV-IL仍然面临诸多挑战和限制，而发展可定量分析光刻分辨率影响因素的光学仿真方法将成为解决这些问题的关键途径。本文构建了基于互强度（Mutual Optical Intensity,MOI）的仿...

新型X射线折射透镜————作者：鲁同所;黄国良;任祖洋;徐源泽;张耀武;刘静;张伟伟;黄其煜;徐剑;童振;杨兴;林鹤;

摘要：以低发射度、高亮度和高相干性为特征的第四代同步辐射光源和硬X射线自由电子激光器为X射线光学器件提出了更高的要求，同时也带来了新的发展机遇。本文探讨了基于折射原理的X射线透镜，包括复合折射透镜（Compound Refractive Lenses,CRL）、Kinoform透镜、OVAL透镜及OVAL-Kinoform透镜，回顾了阿尔瓦雷斯变焦X射线透镜（Alvarez varifocal X-Ra...

⁸⁵Kr惰性气体监测仪的现场校准方法研究————作者：王桢;陈双强;韦应靖;王明亮;唐智辉;李胤;段嘉宇;

摘要：放射性惰性气体监测是核设施流出物监测的重要组成部分，需要连续监测和定期采样。放射性惰性气体监测仪体积大、不易拆卸，且国内尚无现场校准装置用于保证监测仪器的量值准确可靠。为解决现场⁸⁵Kr惰性气体监测仪校准困难以及缺乏量值传递标准的问题，本文基于气体扩散理论设计了⁸⁵Kr现场校准方法，并确定了⁸⁵Kr的约定量值，研制了^85<...

基于FPGA的实时核信号堆积分离算法实现及验证————作者：唐超;周文雄;童腾;张传文;李道武;黄润之;潘良明;魏龙;

摘要：在核探测中，随着实验研究的深入，探测器信号的计数率越来越高。然而，高计数率下的核信号堆积问题会影响后续数据分析的效率和精度，因此需要对堆积信号进行处理。目前常用的解决方法是采用堆积识别判弃，但此方法会造成计数的丢失，在一些定时分析等应用中存在局限性。本文提出一种基于现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）的实时堆积分离算法，通过对原始信号进行快/...

低噪声同轴型高纯锗探测器的低噪声前置放大器的ASIC设计————作者：刘崭;刘海峰;何高魁;黄鑫怡;孙佳宇;

摘要：本文设计了一种多通道低温、低噪声的电荷灵敏前置放大器，专用于20 pF电容的同轴型高纯锗探测器。由于探测器的输入电容较大，噪声随之增加，为保证高能量分辨率，前端电子学需满足严格的噪声性能标准。通过采用优化后的噪声模型、多次仿真迭代和特殊的版图结构得到低噪声输入管，并将前置放大器设计工作在液氮温度下，使其尽可能靠近探测器放置从而进一步减小寄生电容，降低噪声。测试结果显示，该电路在-196～55℃的宽...

基于氮化硼-丙烯酸铅杂化填料的n-γ混合辐射场防护用柔性复合材料研究————作者：王赛;钟奕宁;王凯凯;常树全;宗波;唐文偲;王志勇;陈芳雷;李达;谭西早;

摘要：n-γ混合辐射场防护对于核能和核技术安全利用具有重要意义。将不同类型的辐射防护功能填料与基体材料共混是制备柔性n-γ辐射防护复合材料的常用方法，但受限于辐射防护功能元素分布不均、填料-基体界面相容性较差等问题，复合材料的辐射防护性能和力学性能有待提升，亟须兼具中子和γ射线防护功能的新型一体化填料。通过硼酸辅助球磨氮化硼和含巯基偶联剂接枝，制备了巯基化氮化硼纳米片；通过氧化铅和丙烯酸反应，合成了丙烯...

基于FCGMM方法的月表湮灭辐射注量率与岩性相关性研究————作者：邱海燕;赵剑锟;曾韬;揭圣宇;王飞亮;吴和喜;刘玉娟;刘义保;

摘要：为解决月表岩性与湮灭辐射注量率之间的非完全映射问题，提出了一种自适应混合聚类方法-模糊C均值高斯混合聚类（Fuzzy C-means Gaussian Mixture Model,FCGMM）。通过硬标签对非平衡数据量训练集的自适应初始化处理，构建了月表湮灭辐射注量率反演典型岩性的数理模型，并采用分层K折交叉验证方法计算了6种岩性的误聚类率，其中亚铁斜长岩、低钛玄武岩、亚铁苏长岩和高钛玄武岩的平均...

熔盐法制备纳米六方氮化硼片的研究————作者：黄宇灿;沈佳杰;关成志;龙德武;陈帮富;杨奥铧;

摘要：六方氮化硼具有与石墨烯类似的六元环组成的片层结构，因而呈现出优异的机械性能和导热性能，在诸多应用领域受到广泛关注。基于六方氮化硼制备工艺的高能耗问题，本文旨在提出一种更加绿色、低能耗的制备工艺。本工作使用熔盐介质法作为制备工艺方法：以氯化钾-氯化钠（KCl-NaCl）为熔盐体系，三聚氰胺（C₃N₆H₆）和硼酸（H₃

堆芯多物理场耦合确定论分析程序开发、初步验证及应用————作者：司胜义;魏来;卑华;钱仲悠;张健夫;张经瑜;

摘要：传统的堆芯计算程序为了提高计算效率，通常采用简化的模型或者松散耦合的方式。然而，随着计算机性能的不断提高，对计算精度的追求越来越高，传统的方法无法更好地满足目前对于计算性能的要求。本研究旨在开发一种采用更精确理论模型、更紧密多物理场耦合方式的堆芯计算程序。采用半解析节块方法、微观燃耗方法和子通道热工水力模型开发了三维多物理堆芯分析程序，并通过程序内部耦合的方式实现中子学计算、热工水力计算以及燃料性...

弥散核燃料芯体等效弹性性质的数值模拟研究————作者：于浩琦;龚辛;丛腾龙;严锦泉;叶臣;顾汉洋;

摘要：弥散型燃料的弹性性能是进行反应堆安全分析和燃料元件性能评估时的一个关键性能参数。将弥散型核燃料元件视为一种特殊的颗粒复合材料，采用细观力学的方法，计算芯体的等效弹性性质。采用通用有限元软件ABAQUS，假设燃料颗粒在芯体中呈周期性分布，选取具有代表性的体积元作为研究对象，建立相应的有限元计算模型。基于基体和颗粒的辐照效应，建立热-力-裂变气体迁移耦合分析方法，计算得到芯体的等效弹性性能，分析比较颗...

磁性复合光催化剂的制备及其在海水提铀中的应用研究————作者：田亚希;于涛;

摘要：海水提铀将是未来获得大规模铀资源的最可能的方式之一。光催化法以其低污染、低能耗和高材料回收率等特点，成为近年来的研究热点。本文聚焦于高效光催化剂的制备及其光催化性能研究。石墨相氮化碳光催化剂相对廉价、稳定，是较为理想的光催化剂；二氧化钛光催化剂能有效地将放射性废水中的六价铀还原为稳定的四价铀；钒酸铋作为一种光催化材料，在光催化还原铀方面展现出显著潜力。本项目结合几种材料的光催化性能优势，制备了两种...

基于VINUS1.0的快堆堆芯中子光子耦合释热计算方法研究————作者：张腾;马续波;李铸伦;胡馗;

摘要：快能谱反应堆是第四代反应堆主要堆型，快堆与压水堆堆芯功率计算不同，由于快堆堆芯中存在大量的非燃料区，精确计算快堆堆芯功率分布需要进行中子光子耦合输运计算。同时，缓发光子作为释热的重要组成部分，不仅需要考虑其能量，还需要考虑缓发光子在堆内的输运，而之前的计算程序无法考虑其输运或者采用近似方法考虑其释热。本文深入研究了快堆中子光子堆芯释热计算理论和基于评价核数据库的缓发光子数据库制作方法，制作了196...

基于多目标粒子群算法的熔盐堆功率控制系统参数优化————作者：邱芷艺;王鹤翔;李明海;朱贵凤;郭建;刘亚芬;严睿;邹杨;

摘要：熔盐堆具有固有安全性和部署灵活性，能够广泛应用于多种场景。功率控制系统是确保熔盐堆安全稳定运行的关键系统之一，其在控制堆芯燃料盐温度的同时，还需要对负载变化进行快速响应，以满足基于熔盐堆的多样化复合能源系统中的潜在需求。控制目标之间存在相互影响，且执行器的数量和可调范围往往有限，因此给控制器参数的选择带来了巨大挑战。本文使用反应堆功率控制系统上普遍采用的比例-积分-微分（Proportional-...

基于龙芯的EPICS实时控制器在超高温熔盐泵测试装置上的应用————作者：邓琦;杨峥翰;韩利峰;黄丽;戴志敏;

摘要：超高温熔盐泵测试装置是一套用于研究泵、阀、换热器等关键设备在高温熔盐工况下性能的装置。为增强其控制系统的国产化程度及核心控制器的自主可控性，在国产自主指令架构LoongArch上设计研发了基于实验物理与工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS）的实时控制器。首先将EPICS、IgH EtherCAT Master...

大破口失水事故下燃料棒破损研究————作者：管婧宇;王子祺;董舵;詹经祥;江小川;陈巧艳;刘国明;申腾;董浩;齐安舟;

摘要：燃料棒包壳破损在大破口失水事故分析中至关重要，有必要充分掌握在分析过程中燃料棒包壳失效准则并清楚分析燃料棒包壳瞬态计算结果，同时得出使燃料包壳不发生失效的最小热通道焓升因子，这将有利于后续堆芯燃料棒破损份额的推算。采用FRAPTRAN程序模拟大破口失水事故工况条件对不同焓升因子下的燃料棒进行瞬态计算，结果表明：热通道焓升因子越高，燃料棒包壳发生肿胀与破损的时间越早，即燃料棒包壳越易发生失效，且其包...

Z箍缩聚变裂变混合堆简介————作者：彭先觉;周良骥;黄洪文;师学明;

摘要：Z箍缩聚变裂变混合堆是我国先进核能领域的一项颠覆性技术，有望率先实现聚变工程能量增益，引领先进核能开发。本文分析了核能发展态势，包括先进裂变堆发展现状和聚变能源开发面临的技术和经济挑战，指出发展潜力最大的是一体化钠冷快堆和Z箍缩聚变裂变混合堆。概述了Z箍缩聚变基本原理、实现条件、技术特点以及中国工程物理研究院在Z箍缩驱动器、聚变物理方面的研究进展与成果。比较了Z箍缩聚变裂变混合堆与传统混合堆的区别...

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