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铅铋堆瞬态安全分析程序MPC_LBE换热器模块开发
潘麒文, 欧文澜, 辜峙钘, 龚政宇, 戴嘉宁
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022125
摘要(104) HTML(31)
摘要:
铅铋堆作为第四代先进核能系统之一,具有优良的中子经济性、固有安全性。为提高其紧凑性、安全性,铅铋堆主冷却剂系统倾向于采用一体化池式结构设计理念,但该设计理念同时也造成了复杂的热工水力问题。铅铋堆多物理耦合瞬态安全分析程序MPC_LBE在此背景下开发,但该程序的换热器模块采用了定温简化模型,无法模拟换热器一、二次侧之间的换热过程,事故瞬态模拟过于保守,偏离实际工况。为此,开展了铅铋堆换热器模块数值模拟方法研究,换热器一次侧、管壁以及二次侧均采用了一维通道等效处理手段,构建了其数值传热模型,编制了程序代码,并与MPC_LBE实现了外部显式耦合。对于该数值传热模型,单独进行了稳态验证及时间步长敏感性分析,结果显示,显式耦合策略的时间步长敏感性较大,而隐式耦合策略时间步长设置对模拟结果几乎无影响。对耦合了该数值传热模型的新MPC_LBE程序,开展了自然循环铅铋反应堆稳态模拟应用,同时添加了以一次侧出口段的设计温度为基准的二次侧冷却剂流量调节系统。
一种低功耗快速瞬态响应的 LDO 电路
刘佳佳, 叶庆文, 杨苹
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022071
摘要(216) HTML(101)
摘要:
CEE实验中的束流探测器上集成了大量像素传感器芯片,为了给这些芯片提供稳定的电源电压,针对硅像素芯片对供电电路小面积和低功耗的高要求,在国产GSMC 130 nm CMOS工艺中,实现了一种由单个密勒电容补偿的低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator, LDO)电路。提出的基于翻转电压跟随(Flipped Voltage Follower, FVF)结构的LDO采用小尺寸晶体管,在负载电流快速变化时能实现高稳定性、快速瞬态性能和低功耗,且不需要片外电容。仿真结果表明,该电路在负载电流为 20 mA 时能驱动 0~100 pF的容性负载,此时线性调整率为3.3 mV/V,静态电流为8.5 μA,版图的面积仅为103.5 μm×95.2 μm,适用于高度复杂的探测器系统芯片中。
HIRFL-CSR外靶实验$\gamma$球阵列探测器子触发判选系统设计
周显才, 李先勤, 廖顺, 张洪辉, 李震, 杨海波, 李良荣, 赵承心
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022087
摘要(211) HTML(53)
摘要:
为兰州重离子加速器冷却储存环(Cooler Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou, HIRFL-CSR)的外靶实验设计了一个$\gamma $球阵列探测器子触发判选系统,该系统根据$\gamma $球阵列探测器结构和探测到的信号特征在短时间内进行有效击中物理事例的提取。考虑到$\gamma $球阵列探测器读出通道较多,随之而来的各个通道物理事例信息之和量级较大且需要可靠、高速、长距离的数据传输结构,$\gamma $球阵列探测器触发判选系统采用主从式结构和基于光纤通信技术进行设计,同时为缓解$\gamma $球阵列探测器子触发判选系统逻辑算法的复杂性,将子触发系统划分上下行子触发系统。基于整体现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)逻辑在线重构,触发判选逻辑分层组织,实现$\gamma $球阵列探测器子触发判选系统功能的灵活重构性。结果表明,通过信号源验证能够产生正确的子触发脉冲信号,对触发判选系统间光线通信链路误码率测试达到2×10−14以下,该$\gamma $球阵列探测器子触发判选系统工作良好。

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2023 年 2 期目录
2023, 40(2): 1-2.  
摘要(185) HTML(65) PDF (351KB)(38)
摘要:
核物理
原子核质量及相关物理量的系统研究
鲍曼, 姜慧, 赵玉民
2023, 40(2): 141-180.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022098
摘要(649) HTML(74) PDF (12089KB)(131)
摘要:
原子核质量(或结合能)和电荷半径是原子核的基本物理量,在原子核物理和核天体物理等领域具有重要意义。本工作主要讨论原子核质量及其相关物理量(如中子-质子相互作用、对能、分离能、α衰变能和库仑能等)、原子核电荷半径等的系统规律。这些系统规律不仅是高精度外推预言未知原子核质量和电荷半径等的实用方法,还对原子核对称能和Wigner能系数提供了有效约束,为原子核低激发态集体运动演化的研究提供了简单线索。作为附件(见科学数据银行),给出了基于这些系统规律得到的原子质量剩余(或结合能)和原子核电荷半径等预言结果。
常规等时性质量测量中系统性偏差的实验研究
张敏, 张玉虎, 王猛, 周旭, 邓涵宇, 付超义, 李宏福, 廖挺, 史金阳, 帅鹏, 宋雨楠, 孙铭泽, 王茜, 邢元明, 徐星, 颜鑫亮
2023, 40(2): 181-187.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022078
摘要(211) HTML(51) PDF (2882KB)(46)
摘要:
基于重离子储存环建立的等时性质谱术(IMS)是测量远离稳定线核素质量的有效工具。但是,采用常规IMS测量缺中子一侧的核素质量时,发现$T_z^{}=-1/2$$T_z^{}=-1$核素的质量测量结果在宽时域范围内存在系统性偏差。本工作利用CSRe直线段上的双飞行时间(TOF)探测器,同时测量了循环离子的周期和速度。利用这些实验信息,对常规IMS质量测量中出现的系统性偏差进行了研究。发现系统偏差是由于储存的离子动量分布不对称以及储存环能量转变参数$\gamma_{\rm t}^{}$非恒定造成的。在离线数据处理时,发现通过限制动量接收度的大小,可以消除常规IMS质量测量中的系统偏差。这一结果对采用常规IMS进行质量测量具有重要参考价值和指导意义。
复动量表象方法对“反转岛”核33Mg基态性质的研究
魏亚蒙, 刘泉
2023, 40(2): 188-192.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023089
摘要(173) HTML(38) PDF (1705KB)(28)
摘要:
反转岛内原子核奇特结构的研究一直是现代核物理学研究的热点。应用复动量表象(CMR)方法来研究原子核的共振态,计算了33Mg束缚态和共振态的单粒子能量及其随形变参数β2的变化情况。在最后一个价中子占据的能级上检验了主要构型的占据几率,并计算其径向密度分布。结果表明,33Mg的基态发生了单粒子能级的p-f反转,其最后一个价中子占据在入侵的能级上。同时,预测了33Mg的形变区间处于0.49与0.55之间,这一预测结果与33Mg附近同位素的形变值相近。
利用多普勒移动衰减法研究46Ti核的激发态能级寿命
嘎达吉勒湖, 谢萌冉, 李健国, 李广顺, Rohilla Aman, 马鹏琮, 曾凡斐, 黄浩, 郑鹏松, 王建国, 强赟华, 柳敏良, 郭松, 丁兵, 张文强, 方永得, 周小红, 李天晓, 滑伟, 程浩
2023, 40(2): 193-197.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023021
摘要(207) HTML(50) PDF (2233KB)(35)
摘要:
原子核的能级寿命直接反映了其内部的结构信息,是核性质研究中一个十分重要的物理参量。本工作报道了依托兰州重离子加速器装置,首次采取多普勒移动衰减法(DSAM)开展的原子核能级寿命测量。采取核反应$_{}^{12}{\rm{C}}$($_{}^{36}{\rm{Ar}}$, 2p)来布居$_{}^{46}{\rm{Ti}}$的高激发态,利用新组建的大型高纯锗(HPGe)探测器阵列进行符合测量。根据$\gamma$能谱分别提取了$4^+$$5^-$$6^-$态的能级寿命,并得到了这些态的跃迁概率。理论上采取大规模组态混合壳模型进行计算,并得出了能级的组态信息。
胶球的格点QCD研究
苏玥, 桂龙成, 梁剑
2023, 40(2): 198-206.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022094
摘要(153) HTML(59) PDF (3690KB)(14)
摘要:
胶球是强子物理的重要研究对象,也是我国北京谱仪(BESIII)实验寻找的重要物理目标。格点量子色动力学作为从第一性原理出发的研究强相互作用非微扰特性的方法,是研究胶球问题的重要理论工具。本工作介绍了近年来格点量子色动力学理论对胶球性质的一些研究进展,并讨论实验上发现的若干共振态作为胶球的可能性。另外,规范场拓扑荷密度在纯规范理论中可以作为内插场算符来研究赝标量胶球性质,但在具有$u, d, s$动力学海夸克组态上的拓扑荷密度算符的关联函数中,只观察到轻赝标量介子$\eta$$\eta^\prime$的贡献。这启示我们在具有动力学海夸克的情形下,需要构造多种形式的内插场算符来研究赝标量胶球。
加速器
300 MeV质子重离子同步加速器慢引出动力学研究
高韵哲, 阮爽, 石健, 杨建成, 夏佳文, 李玥, 周扬
2023, 40(2): 207-213.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022050
摘要(180) HTML(46) PDF (4339KB)(38)
摘要:
300 MeV质子重离子同步加速器是SESRI (空间环境模拟研究装置)的重要组成部分,慢引出系统动力学研究是该同步环设计的关键。引出系统采用三阶共振慢引出与RF-Knockout(RF-KO)方案为终端提供2~8 s准连续束,在引出静电偏转板处利用3-bump局部凸轨可适当调节螺距和引出角度,但同时也会减小水平工作点,缩小相空间稳定区面积,影响束流正常引出。模拟结果表明,凸轨内二极磁铁和六极磁铁会引起水平工作点减小,造成引出初始阶段粒子大量溢出。因此,基于自主编写的粒子追踪程序SESP对束流时间结构进行了分析,并通过优化激励调幅曲线改善了束流时间结构的均匀性。
CSNS射频负氢离子源控制系统研制
薛康佳, 陈卫东, 何泳成, 李辉, 朱仁丽, 张玉亮, 朱鹏, 吴煊, 王林
2023, 40(2): 214-220.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022064
摘要(152) HTML(75) PDF (4123KB)(16)
摘要:
为满足中国散裂中子源打靶功率提升需求,加速器采用外置天线射频负氢离子源替换此前使用的潘宁表面负氢离子源,为加速器提供高品质和高稳定的束流。文章主要介绍了基于EPICS软件系统和PLC硬件平台的射频负氢离子源控制系统设计方案和具体实现。针对射频功率源的电磁干扰和高压平台打火造成设备损坏,给出了相应的解决措施。此外,为提高离子源长期运行稳定性,设计了放电室高精度注铯控制程序及打靶功率稳定程序。控制系统自投入运行以来,运行稳定可靠,为离子源的高效运行提供了有力保障。
核技术
基于SCA的切伦科夫望远镜原型电子学的设计与测试
闫柳江, 赵雷, 秦家军, 顾金亮, 严雄波, 李镇言, 安琪
2023, 40(2): 221-228.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022035
摘要(132) HTML(37) PDF (3585KB)(25)
摘要:
面向成像大气切伦科夫望远镜系统中使用硅光电倍增管(SiPM)探测器对宇宙线信号进行探测的需求,基于开关电容阵列(Switched Capacitor Array, SCA)波形数字化技术结合多增益处理技术,设计了相应的前端读出电子学系统原型,实现了在大动态范围内对SiPM探测器信号的读出,并根据信号的全波形信息完成了对信号的时间及电荷测量。本工作在介绍电子学系统原型设计方案和基本结构的基础上,对其进行了测试,检验了其各项性能指标。初步测试结果表明,该电子学系统原型在5~8 000光电子(Photon Electron,P.E.)动态范围内的时间测量精度好于800 ns RMS;在5 P.E.处电荷测量精度好于30%;在8 000 P.E.处电荷测量精度好于3%,均满足应用需求。
基于FPGA的星上eMMC存储系统
隗彦伟, 王东, 陈燃, 王辉, 杨远康, 周世强, 周卓, 刘慧迪, 李牧宪, 温佳奇
2023, 40(2): 229-236.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022058
摘要(199) HTML(67) PDF (2389KB)(16)
摘要:
X射线偏振探测立方星载荷(China Space X-Ray Polarization Detection System, CXPD)致力于检测空间X射线偏振度、能谱等信息,用于理解天体物理现象。为满足安全性强、功耗低、成本低的小型卫星载荷存储需求,本工作选择具有错误检查和纠正、掉电保存、坏块管理等功能的内嵌式多媒体存储卡作为存储介质。针对卫星载荷在太空特殊环境下的上电操作和星载设备的数据吞吐量需求,结合eMMC5.0协议,研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)控制的星上存储系统。该系统在高低温试验测试、振动测试和长时间alpha源照射测试中均能稳定运行。
基于SCA技术的高速数据采集电路研究
廖顺, 杨海波, 张洪辉, 周显才, 张洪林, 闫江, 赵承心
2023, 40(2): 237-243.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022092
摘要(188) HTML(63) PDF (3379KB)(15)
摘要:
基于开关电容矩阵(Switched Capacitor Array, SCA)的波形数字化技术是未来物理实验装置前端读出电子学的重要发展方向之一。本工作设计了一种基于SCA芯片DRS4(Domino Ring Sampler 4)的超高速波形数字化数据采集电路。DRS4单通道可以最高以5 GHz的采样率对探测器输出信号进行全波形采样。该电路主要由模拟调理电路、DRS4电路、ADC(Analog-to-Digital Converter)电路、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、DAC(Digital-to-Analog Converter)电路、触发电路和接口电路等组成。性能测试表明,该电路通道的噪声小于0.5 mV,积分非线性 (Integral Non-Linearity, INL) 优于1%。本电路模拟输入带宽高,采样率700 MHz~5 GHz可调,具有良好的非线性。该数据采集电路具有一定的通用性,适用于多种类型的物理实验装置中的探测器读出。
用于开展几倍库仑势垒能区放射性核束直接核反应实验的探测系统的设计与模拟
王萱轩, 宋海声, 杨过, 段芳芳, 王康, 杨彦云
2023, 40(2): 244-250.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022083
摘要(119) HTML(48) PDF (3042KB)(22)
摘要:
基于放射性核束物理的研究需求以及兰州重离子加速器国家实验室兰州放射性束流线(HIRFL-RIBLL1)的实际情况,本工作设计了一套高效率的带电粒子探测系统。该系统由6套探测模块组成,每套探测模块均为DSSD+PSD+CsI(Tl)三层结构。利用Geant4模拟给出了整套探测系统的几何效率,得到了探测系统的最佳设计方案,之后模拟完成了$E_{\rm lab}=125 $ MeV的$^{7}\rm Be$$^{208}\rm Pb$靶上的弹性散射和破裂反应实验,并对模拟实验结果进行数据分析得到了弹性散射和破裂反应事件的统计分布。
基于紧凑型D-D中子发生器的热中子照相慢化准直器设计
于筱雪, 王俊润, 刘兴宇, 郑永光, 张宇, 韦峥, 姚泽恩
2023, 40(2): 251-256.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022072
摘要(210) HTML(45) PDF (3385KB)(24)
摘要:
热中子照相是一种重要的无损检测技术,是X射线照相技术的重要补充,小型化热中子照相系统有重要研究应用前景。基于紧凑型D-D中子发生器,采用蒙特卡罗程序MCNP-4C,通过中子和$\gamma $射线的输运模拟,完成了热中子照相慢化准直器的模拟研究与设计。慢化准直器准直比约为3.58,模拟研究结果显示,在D-D中子发生器中子产额大于5×108 n/s条件下,样品平面内热中子注量率可大于103 n/(cm2·s),准直中子束中热中子占比可大于74%,在Φ70 mm的照射视野范围内,热中子注量的不均匀度约为7.3%,基本满足热中子照相的成像要求。
国产小型加速器质谱仪及其应用前景
沈洪涛, 陈定雄, 张国峰, 唐俊森, 王立, 祁林杰, 欧阳河, 韩欣怡, 吴凯勇, 王一飞, 吴滨, 谢意, 包轶文, 李康宁, 何明, 姜山
2023, 40(2): 257-263.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022082
摘要(196) HTML(43) PDF (2904KB)(35)
摘要:
广西师范大学小型加速器质谱系统(GXNU-AMS)于2017年底圆满建成并投入使用,是我国首台自行研制的单极专用AMS装置,也是目前设计能量最低的AMS装置之一。该装置采用150 kV端电压,氦气剥离,选择+1电荷态测量,在几年的运行中, 性能不断得到改进, 14C和3H的测量丰度灵敏度分别达到(3.14 ± 0.05)×10−15和(1.23 ± 0.17)×10−16,并在多个学科领域中开展了应用研究。本工作简要介绍其性能特点、运行情况和应用概况,为AMS的小型化和国内产业化提供实验数据,同时为低能AMS在核物理,地球科学,环境科学和生命科学的应用提供技术手段。
交叉学科
PET核孔膜在中药水提液分离纯化中的应用研究
王星凡, 马圣明, 桂小钰, 马靖怡, 莫丹, 段敬来, 刘杰, 姚会军
2023, 40(2): 264-272.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022028
摘要(180) HTML(59) PDF (9150KB)(14)
摘要:
中药水提液成分复杂,随着中药制药的发展,迫切需要建立一种简单有效的中药分离纯化方法。膜分离技术作为一种简单、直接、高效的物质分离方法,在中药分离纯化中由于能耗低、无二次污染而被广泛应用。本工作通过制备不同孔径的核孔膜,将中药水提液进行多级过滤,并对其分离性能进行测试和表征。实验证实核孔膜对水提液的微滤可以滤除尺度1 μm以上的杂质,且不改变其性状;对水提液的超滤可以滤除蛋白质和淀粉;核孔膜进一步修饰后,能够对中药有效成分,如芍药苷、绿原酸等进行有效截留。结果表明,将核孔膜应用于中药水提液分离、纯化是可行的。
微硬度压痕对小冲杆测试的影响研究
韩旭孝, 牛孟珂, 王铁山, 刘向兵, 张崇宏
2023, 40(2): 273-279.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022055
摘要(117) HTML(51) PDF (13879KB)(11)
摘要:
由于有限的辐照面积,小试样测试技术对核材料的辐照损伤研究具有重要的意义。微硬度和小冲杆测试可以有效评估材料的辐照硬化和脆化,然而微硬度压痕的引入对小冲杆实验结果的影响需要进行探讨。针对国产反应堆压力容器钢A508-3和其模型合金(Fe-1.35Mn-0.75Ni),研究了随机引入的压痕对后续小冲杆测试结果的影响。首先,微硬度和小冲杆的结果表明,A508-3的硬度明显高于其模型合金,并且伴随明显的延性提升。电子背散射衍射结果(EBSD)表明,A508-3和其模型合金的晶粒分布基本均匀,且A508-3的晶粒明显小于其模型合金。A508-3的硬度高于模型合金主要是由于细晶强化和固溶强化,而延展性提升主要是由于增加的晶粒和晶界密度。其次,小冲杆结果表明,由小冲杆测试得到的最大应力Pmax在较软的模型合金中会受到压痕的明显影响。而延展性方面,小冲杆测试结果基本不受引入压痕的影响。结合实际的测试环境,对于实际应用的核材料,压痕的引入不会对小冲杆评估材料的延性损失产生影响。
线虫DDR食道球特异挽救对辐射诱导胚胎致死的影响及相关机制研究
尚梦柯, 戴张昱, 张文静, 卞坡, 王婷, 吴李君
2023, 40(2): 280-286.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022060
摘要(117) HTML(29) PDF (1650KB)(5)
摘要:
DNA损伤反应(DDR)是生命对抗外源和内源性氧化胁迫的主要机制之一。在生命体的不同细胞和组织中DDR具有不同的激活程度,本研究以模式生物秀丽隐杆线虫为实验对象,通过构建DDR通路上游关键基因hus-1的食道球特异表达转基因系,并将其杂交到hus-1突变背景获取DDR食道球特异挽救品系BPL1121、BPL1122和BPL1123,探究DDR异质性激活对辐射生物效应的影响及其内在机制。利用该实验体系检测DDR食道球挽救对γ辐射诱导胚胎致死的影响。与hus-1突变体线虫相比,辐射当代BPL1121线虫的胚胎致死率由24.72±1.77增加到42.66±1.18(P<0.01),这种增强效应延续到了未经过直接辐照的F1子代线虫(P<0.01),但在F2线虫中恢复到本底水平(P>0.05)。线虫中的类胰岛素通路与线虫的生长、发育和繁殖等行为密切相关,daf-2是该信号通路上的一个关键基因。把BPL1121引入到daf-2突变背景,发现DAF-2功能缺失明显抑制了BPL1121线虫的胚胎辐射致死。DDR食道球异质性激活增加了生殖细胞的辐射敏感性,类胰岛素途径参与了食道球DDR对生殖细胞辐射敏感性的远程调控。
碳离子均匀扫描治疗与光子IMRT治疗颅底恶性肿瘤的剂量学比较研究
刘志强, 马霄云, 孙世龙, 张秋宁, 刘锐锋, 罗宏涛, 卢晓丽, 王小虎
2023, 40(2): 287-293.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022063
摘要(147) HTML(55) PDF (4243KB)(12)
摘要:
比较分析国产重离子加速器均匀扫描与光子调强放疗(IMRT)治疗计划在颅底恶性肿瘤治疗中的剂量学差异。回顾分析国产重离子设备(Heavy Ion Medical Machine, HIMM)采用均匀扫描方式治疗8例颅底恶性肿瘤的患者治疗计划,包括7例脊索瘤、1例软骨肉瘤。碳离子治疗(Carbon Ion Radiotherapy, CIRT)计划采用兰州科近泰基公司的ciPlan计划系统(V1.0)进行计划设计,处方剂量为计划靶区57.6~60.8 Gy (RBE),16分次,单次3.6~3.8 Gy(RBE)。治疗使用多叶准直器(Multi Leaf Collimator, MLC)调节射束横向适形度,脊形过滤器(Ridge Filter, RF)展宽Bragg峰,补偿器(Bolus)调节射束远端的适形度。使用90°固定水平治疗头,采取床角为0°,及转床90°或180°实现两野交角照射或对穿照射。光子IMRT计划采用美国Varian公司的Eclipse计划系统(V13.5)设计5野固定野调强计划,处方剂量和CIRT计划一致。所有计划在满足危及器官(Organ At Risk, OAR)限量的基础上进行剂量评估,相关剂量学参数包括: 靶区覆盖、适形度指数(CI)、均匀性指数(HI)、以及危及器官受量。PTV的V95两者之间比较无统计学差异(P=0.106),Dmean、CI、HI均有统计学差异, IMRT计划优于CIRT计划(P值分别为0.048, 0.031和0.024)。OAR受量方面,大部分OAR的CIRT计划比IMRT计划的小,但没有统计学差异,而视交叉、左晶体、右晶体的最大剂量及脑干、右侧视神经的平均剂量有统计学差异(P值分别为0.034, 0.000, 0.047, 0.008和0.030)。OAR与靶区的距离,使用最小hausdorff距离(HDmin)来描述,当HDmin>7.1 mm时,CIRT计划明显优于IMRT计划。均匀扫描方式的碳离子治疗计划在靶区均匀度及适形度方面劣于光子IMRT计划,但在OAR受量方面,均匀扫描碳离子治疗计划优于IMRT计划。剂量学优势能否转化为临床获益有待于通过临床研究进一步验证。
重离子径迹蚀刻膜处理甘蔗废糖蜜提升酪丁酸梭菌代谢丁酸效能研究
王冰, 王娅娟, 周翔, 陆栋, 李欣
2023, 40(2): 294-302.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022103
摘要(266) HTML(58) PDF (2944KB)(22)
摘要:
为对工业废料甘蔗废糖蜜进行资源化回收利用,选择绿色膜处理工艺——重离子径迹蚀刻膜,对预处理的甘蔗废糖蜜进行过滤,并用于酪丁酸梭菌合成丁酸。采用激光粒度分析仪和超高效液相色谱-串联质谱法检测甘蔗废糖蜜中的粒径分布和多酚类物质的含量,结果表明,糖蜜中的胶体、灰分和多酚类等毒性物质可被蚀刻膜过滤。碘化丙啶染色法的结果表明,在膜处理后的甘蔗废糖蜜中,酪丁酸梭菌的存活率高达98.30%。经气相色谱-质谱法检测,以膜处理后的甘蔗废糖蜜发酵生产丁酸,丁酸的产量为39.08 g/L。重离子径迹蚀刻膜结合化学法将甘蔗废糖蜜变废为宝,无污染、零排放,科学有效地提高了酪丁酸梭菌对甘蔗废糖蜜的利用效能及产丁酸性能。
核能与核数据
基于核数据的中子诱发原子离位损伤截面评估方法
陈胜利, 袁岑溪
2023, 40(2): 303-313.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022079
摘要(326) HTML(54) PDF (4108KB)(35)
摘要:
中子辐照损伤是核能系统面临的重要挑战之一。中子辐照损伤是由中子核反应诱发的,通常通过离位损伤(用平均每原子离位数DPA计)量化。离位损伤的过程为中子核反应产生的反冲核,在辐照损伤中称为初级碰撞原子(Primary Knock-on Atom,PKA),引发材料中原子级联碰撞产生,因此其评估需要基于中子核反应理论或相关核数据。由于现有评价核数据库中未包含全部反冲能谱分布,中子辐照导致的离位损伤截面需要基于已有微分截面与守恒方程计算。本工作回顾了中子辐照诱发离位损伤的两种计算思路、系统地归纳了不同核反应类型(包括离散与连续的两体反应、中子俘获反应以及多体反应)导致的离位损伤截面计算理论方法、并指出了现有方法的不足。最后,以事故容错包壳材料FeCrAl为例,基于ENDF/B-VIII.0数据库计算了多组不同Cr与Al含量的离位损伤截面。初步研究结果表明FeCrAl的中子辐照离位损伤评估对其中Cr与Al含量的敏感性较低且高出Fe单质的DPA截面约3%~4%,因此DPA评估中可暂不考虑不同Cr与Al含量的影响。但Cr与Al的含量可能会影响离位阈能与损伤能量。
不同冗余模式下泵组数字化控制可靠性研究
钱虹, 于凯翔, 徐志辉, 苏晓燕
2023, 40(2): 314-326.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022062
摘要(134) HTML(39) PDF (2864KB)(9)
摘要:
冗余泵组广泛存在于核电厂各关键部分,对于核电安全方面极为重要。为提高其可靠性,对冗余泵组数字化控制在不同冗余模式下的可靠性进行建模并比较分析。首先根据冗余泵组数字化控制系统在三种冗余模式下不同的运行和控制逻辑建立泵组失效的动态故障树模型。其次,采用最小割集法并建立Markov模型得到三种模式下动态故障树的求解方式。最后,以核电厂RCV系统上充泵数字化控制系统为例,对其在三种冗余模式下的可靠性进行定量分析。研究结果表明:在正常运行工况下,上充泵数字化控制的双热备用冗余模式可靠性为三者最高,冷热备用冗余模式的可靠性居中,双冷备用冗余模式的可靠性最低。本文的研究可以为提高冗余泵组数字化控制的可靠性提供参考。