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期刊信息/Journal information
核技术
核技术

马余刚

月刊

0253-3219

lhb@sinap.ac.cn

021-59557478

201800

上海市800-204信箱

核技术/Journal Nuclear TechniquesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为中国核学会会刊，是中国核研究领域中最重要的期刊之一，中国中文核心期刊，被引频率最高的500种中国科技期刊之一，中国科学引文数据库、中国万方数据库、中国清华同方数据库收录源期刊与核心期刊。主要刊登实验与应用核物理，放化与辐射化学，核测量方法与仪器，以及核技术在科学研究、工业、农业、医学生物等方面的应用的创造性成果。
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    基于序贯贝叶斯方法的核素快速检测方法研究

    万琳健张璇张春雷黄建微...
    102-114页
    查看更多>>摘要：适当的放射性核素快速检测方法对于具有流量大和计数率水平低特征的海关放射性安检等场景是必要的.相较于传统不确定性分析方法,贝叶斯方法和序贯概率比检验可充分利用测量物理量的全部信息而所需的样本量较少,基于此提出了一种新型序贯贝叶斯核素快速检测方法,分别在低辐射本底环境和自然辐射本底环境,使用一套LaBr3(Ce)探测系统和一组标准点源对该方法的可行性、检测性能和普适性开展了实验研究,并探究了方法的关键参数中第一类错误概率α、第二类错误概率β和时间间隔下限τmin对检测性能的影响.在本底计数率分别为59.3 s-1和165.9 s-1的两类本底环境中,α和β分别不超过0.1和0.01的条件下,实验结果显示:在无源情况下,该方法对本底辐射的平均检出时间分别为24.08 s和10.54 s,平均检出样本量分别为1 427和1 742,且发生误报后均可快速自适应消除并做出有效判决;在有源情况下,实验测量检测灵敏度下限分别约为8.2%和6.1%,对应的平均检出时间分别为8.59 s和6.61 s,实验测量漏报率均为0,平均检出时间只与全谱净计数率有关,平均检出样本量只与放射源信号的计数率信噪比有关,检测灵敏度下限可理论计算且与实验结果相吻合;参数τmin的减小会增大检测灵敏度下限和减小检出时间,参数α和β可决定实验测量误报率和漏报率.研究表明本方法非常适用于低水平放射性核素的快速检测.

    序贯贝叶斯方法放射性核素快速检测二元假设检测灵敏度下限

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    不同电流类型对电沉积铝镀层微观结构的影响机理

    滕心跃刘超男张东勋王振卫...
    115-121页
    查看更多>>摘要：电镀铝+热处理扩散工艺是制备阻氚涂层的常用方法,铝镀层表面微观形貌影响后续热处理效果,进而对阻氚性能有着重要影响.在AlCl3-1-乙基-3-甲基咪唑(1-Ethyl-3-methylimidazolium Chloride,EMIC)离子液体中,采用不同工艺参数在316L不锈钢基体表面制备铝镀层.利用X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)等手段,分析不同工艺参数对铝镀层相结构及内部微观形貌的影响机理.XRD结果表明:所有镀层成分均为单质铝;SEM结果表明:镀层表面部分晶粒随直流电流密度而增大,较优电流密度范围为10～20 mA·cm-2;与直流电沉积工艺相比,单向脉冲电流波形电沉积所得铝镀层厚度最大,双向脉冲电流形成铝镀层晶粒和厚度最小,晶粒大小均匀.主要原因在于,单向脉冲模式下瞬时峰值电流较大,促进镀层晶粒生长,厚度变厚;双向脉冲模式中的反向电流可溶解掉部分镀层,明显抑制镀层内较大晶粒长大,导致所形成镀层晶粒均匀细小.

    阻氚涂层AlCl3-EMIC离子液体室温电镀铝电流类型微观结构

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    早期遗址化石ESR测年等效剂量拟合函数的选择

    谢君绮韩非柳华霖黄曼琛...
    122-131页
    查看更多>>摘要：在动物牙齿化石样品电子自旋共振测年(Electron Spin Resonance Dating,ESR)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(＞1 Ma)的DE拟合常采用双饱和指数(Double Saturation Exponential,DSE)函数,使用该函数时一般需要15个以上剂量点和大于20 kGy的最大辐照剂量(Dmax)才能保证DE值的拟合精度.但在实际应用中存在部分老化石的样品量较少,且缺乏大剂量辐照的准确标定情况,导致无法满足上述DSE函数的适用条件.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(Single Saturation Exponential,SSE)函数在老化石样品DE拟合中的适用性.研究表明:对11～15个剂量点进行拟合时,对于2 000 Gy＜DE＜4 500 Gy和DE＞4 500 Gy的样品,分别在1.9×DE＜Dmax＜3.5×DE和Dmax≥6.5×DE条件下采用SSE函数拟合,可以获得与使用DSE函数基本一致的DE结果.

    牙化石ESR测年等效剂量拟合函数

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    SiC基辐射伏特电池研制及性能优化

    何厚军韩运成王晓彧任雷...
    132-141页
    查看更多>>摘要：为提升辐射伏特电池(简称辐伏电池)的总转换效率和输出功率,综合考虑耗尽区宽度、扩散长度及电极结构等因素对电荷收集效率、总转换效率及输出功率的影响,通过优化换能器件及电极结构,成功制备出总转换效率及输出功率较高的63Ni-SiC基PIN结换能器件.所制备的辐伏电池的短路电流、开路电压、输出功率及总转换效率分别达到了10.29～13.43 nA·cm-2、1.32～1.44 V、11.66～14.69 nW·cm-2及2.24%～2.82%.与团队之前的工作相比,开路电压、FF因子及总转换效率分别平均提高了127.50%、114.47%及512.10%,且总转换效率高于文献报道的结果(0.5%～1.99%).结果表明:通过采用具有"浓度梯度层I层"的PIN结构、优化结区宽度和掺杂浓度,以及优化电极材料和结构,可显著提升辐伏电池的总转换效率和输出功率,为辐伏电池的设计与制备提供了重要的理论参考和实验依据.

    辐射伏特电池SiC63Ni转换效率输出功率欧姆接触

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    基于物理信息机器学习算法的核反应堆换热系数预测

    孔德祥马翊超章静王明军...
    142-152页
    查看更多>>摘要：核反应堆中极高参数条件下换热系数(Coefficient of Heat Transfer,HTC)的准确预测对反应堆的设计及运行至关重要,但因涉及不同流型的多重因素影响的复杂情形,物理机理仍不完全明晰.由于缺乏满足实际反应堆高温高压下的参数实验数据,而严重依赖实验数据的半经验关系式很难满足核反应堆高精度数值计算的要求.深度学习算法能够有效预测和解决复杂的非线性问题,但存在外推性能差以及过拟合等不足.本研究采用先验物理信息Jens-Lottes关系式、Thom关系式与机器学习算法中多层感知机(Multi-layer Perceptron,MLP)、反向传播神经网络(Backpropagation Neural Network,BPNN)和随机森林(Random Forest,RF)相结合的方式开发HTC预测模型,基于圆管通道HTC实验数据训练神经网络并进行验证,对6种不同的物理信息机器学习(Physical Information Machine Learning,PIML)算法模型的适用性以及预测精度进行评估.结果表明:(1)基于Jens-Lottes关系式与RF相结合的模型为最佳预测模型,对实验数据的预测平均相对误差为3.17%,且模型可扩展范围占总适用范围的63.6%,具有良好的外推适用性;(2)使用基于物理信息机器学习算法能够有效提高关系式的计算准确度,基于Jens-Lottes关系式与RF相结合的模型相比于经验关系式评价相对误差降低了24.5%.本研究结果为说明采用物理信息机器学习算法对核反应堆热工参数经验关系式的计算可提高精度并扩大适用范围提供了参考依据.

    换热系数物理信息机器学习算法多层感知机反向传播神经网络随机森林

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    深度次临界工况下的控制棒价值测量技术研究

    司胜义卑华陈伦寿钱仲悠...
    153-161页
    查看更多>>摘要：与传统控制棒价值测量技术不同,深度次临界工况下的控制棒价值测量(以下简称次临界刻棒),依托达临界试验的提棒过程,在全插棒至全提棒的大跨度临界区间进行控制棒价值测量.作为一种全新的控制棒价值测量方法,其棒价值的计算和分析与传统的方法有较大的差异,需要开展相关研究.深度次临界工况下,堆芯中子源强的空间分布显著不均匀,传统的基于点堆模型的临界外推公式不再适用,须对源量程中子计数率进行相应的空间修正,确保修正后的源量程探测器的计数率倒数比与反应堆次临界度维持良好的线性关系,从而能够精确预测反应堆的次临界度,并通过拟合的方式给出不同棒组的价值.为了对次临界刻棒系统进行验证,在三门核电厂AP1000机型上开展了两次验证试验,各组棒价值均满足验收准则.验证结果表明,开发的次临界刻棒系统具有一定的可靠性,能够满足次临界刻棒试验的要求.

    次临界度控制棒价值测量源量程探测器计数率倒数比空间修正因子

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    基于有限体积法的中子扩散和输运算法开发

    李卫刘晓晶柴翔赵鹏程...
    162-175页
    查看更多>>摘要：随着核热耦合技术的发展,为了考虑多物理场之间的强耦合效应,实现高精度和大规模并行计算,有必要对多物理场守恒方程联立求解,统一处理建模、离散和迭代计算过程.本文基于开源计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)平台OpenFOAM,使用有限体积法(Finite Volume Method,FVM)和高斯定理,对中子扩散和中子输运的控制方程进行离散,实现了对多群中子扩散方程和中子输运方程离散和迭代求解.中子输运方程的离散中使用离散纵标法对空间角度进行离散.为了验证开发程序的有效性,验证计算中采用包括国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)、TAKEDA和C5G7等在内的多个基准算例对开发的中子扩散和输运程序进行验证.通过对包括非均匀化堆芯基准问题在内的不同基准题中稳态和瞬态结果进行对比验证.验证结果表明:基于有限体积法可以同时实现对均匀化和非均匀化中子物理问题的精确求解,并且具有几何适应性强的特点.为未来实现统一编程框架下的物理与热工多物理场守恒方程的联立求解奠定了基础.

    有限体积法中子扩散方程中子输运方程OpenFOAM

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    气冷快堆温度反馈效应优化及堆芯方案优化设计

    周梦飞易璇刘国明
    176-184页
    查看更多>>摘要：气冷快堆的堆芯安全设计是制约其研发进度的关键技术难点之一,而增强温度负反馈效应是提高堆芯固有安全性的有效手段.针对气冷快堆堆芯能谱较硬、反应性温度系数小、温度负反馈效应弱的问题,本文提出了一种增强温度负反馈的气冷快堆堆芯优化设计方案.通过合理布置慢化材料、优化活性区高径比、优化燃料富集度等手段,达到了调节堆芯能谱、强化多普勒效应、增强活性区中子泄漏,进而增强堆芯温度负反馈的优化效果.采用三维蒙特卡罗输运程序对上述气冷快堆堆芯方案进行模拟分析,结果表明:优化后的堆芯具有均匀的功率分布和充足的安全裕量,且能够在温度限值内仅依靠温度负反馈效应实现自动安全停堆,验证了优化手段的有效性和堆芯方案的安全可靠性.

    气冷快堆温度负反馈能谱调节堆芯设计固有安全性

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    基于光腔衰荡光谱法的大面积负离子源负离子产生特性研究

    朱腾赛梁立振谢亚红曹正坤...
    185-191页
    查看更多>>摘要：光腔衰荡光谱(Cavity Ring-down Spectroscopy,CRDS)是一种灵敏度很高的吸收光谱测量技术.根据该技术在大面积负离子源上的需求,研制了基于负离子光致剥离的CRDS诊断系统,开展了负离子产生相关特性研究.本文首先详细介绍了CRDS装置的运行原理和构成,然后利用该系统开展了射频功率、源腔气压和偏置电压等不同实验参数下对氢负离子产生的特性研究.实验结果表明:射频功率和源腔气压的升高都会引起氢负离子的增多,由于两者变化对电子温度产生的不同影响,氢负离子的增长速率在两者影响下的变化情况相反;由于等离子体电位的存在,偏置电压存在一个有利于氢负离子产生的最优值.

    负离子源光腔衰荡光谱衰荡时间氢负离子密度电子温度

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    热释电钽酸锂涂层的制备与性能表征

    马妙欣刘晓晶陆祺何辉...
    192-200页
    查看更多>>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(LiTaO3,LT)具有高热释电系数、高居里温度(650℃)以及低相对介电常数,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,将其应用于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,并通过研究羟基自由基含量变化来探讨其对热释电性能及浸润性调控的机理.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随温度的升高而增加,同时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.

    热释电效应钽酸锂溶胶-凝胶法浸润性温敏自调控

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