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原子能科学技术
原子能科学技术

万钢

月刊

1000-6931

yzk@ciae.ac.cn

010-69358024

102413

北京市275-65信箱

原子能科学技术/Journal Atomic Energy Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊由中国原子能科学研究院主办，1959年创刊，国内外公开发行，全国性学术与技术兼顾的原子能类核心期刊，先后被美国工程信息公司《EI Compendex》数据库、美国化学文摘《CA》、日本《科学技术文献速报》、《中国科学引文数据库》、《中国学术期刊（光盘版）》、《方正Apabi电子期刊》、《中国科技期刊数据库》、《CEPS中文电子期刊服务》等收录，并已入网“万方数据——数字化期刊群”。主要刊登核科学技术方面具有创造性的科技成果，旨在促进核科学与技术方面的交流、核技术与其它科学技术间的交叉渗透，推动核科技在国民经济方面的应用。
正式出版
收录年代

    基于PANGU程序的球床式高温气冷堆中子动力学参数计算

    付彬张伟健文宇同魏春琳...
    1488-1494页
    查看更多>>摘要：有效缓发中子份额(βeff)等中子动力学参数是核反应堆动态分析的基础。获取中子动力学参数的方法包括实验测量与数值计算，而对于球床式高温气冷堆，现有的条件还不能够直接进行实验测量，因此，数值计算是唯一现实可取的方法。本文研制了包含缓发中子数据的多群截面数据库XPZLIB，基于高温气冷堆栅格物理程序XPZ，对缓发中子数据进行了均匀化和能群归并处理，基于堆芯物理分析程序PANGU，使用重要性函数加权方法计算了高温气冷堆中子动力学参数，并利用蒙特卡罗程序检验了计算结果的准确性。结果证明，数值计算方法可以用于计算高温气冷堆动力学参数，并能为其动力学分析提供基础。

    缓发中子有效份额平均中子代时间PANGU缓发中子数据重要性函数加权方法

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    能群独立的中子输运非结构网格自适应加密

    郭海兵阮政霖马纪敏
    1495-1504页
    查看更多>>摘要：为兼顾中子输运的模拟精度和计算效率，对网格进行自适应加密和区域分解并行是有效技术途径。通常各能群的中子通量密度分布有较大差异，采用统一的网格不能最佳匹配各群通量密度的空间变化，只能全局加密网格或损失精度。本文通过对各能群中子通量密度分别进行后验误差估计，开展能群独立的局部网格加密，获得与各能群的中子通量密度分别匹配的多组非结构网格，即基于共同父网格(粗网格)的多组独立子网格(细网格)，进而开发了在这种层次化父-子网格上的多群中子输运模拟耦合算法，通过连续的多轮次自适应加密，实现了不受初始网格分辨率影响的高精度、高效率求解。基于该网格方法建立了间断有限元输运程序ENTER-Ⅱ，并借助开源算法库DEAL。Ⅱ实现了区域分解并行。初步验证表明，计算结果符合良好，时间效率有明显提升。

    中子输运间断有限元非结构网格自适应加密父-子网格区域分解

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    基于评价核数据库的燃耗数据库制作及验证

    骆浩李杰黄善仿王侃...
    1505-1513页
    查看更多>>摘要：核反应堆燃料组成及辐照特性分析对于反应堆设计、取证、安全分析及退役具有重要的支撑作用。精细的燃耗、活化及源项分析需要数据库提供包括衰变常量、衰变反应分支比、衰变辐射谱、衰变能、中子反应截面、裂变产物产额等关键参数。本文基于评价核数据库，包括ENDF/B-Ⅷ。0、ENDF/B-Ⅶ。1、JEFF-3。3和JENDL-5等，开展精细燃耗数据库加工方法研究。使用自主研发的数据库制作程序ALG(Automatic Library Generator)，制作了基于HDF5格式的燃耗核数据库，同时分析了不同数据库中关键核素的关键参数的差异。基于最新制作的数据库，反应堆蒙特卡罗程序RMC中的点燃耗子程序DEPTH的数据库得到了显著提升，包括新增衰变辐射谱、能量依赖的裂变产物产额以及细群中子反应截面参数，为开展更精细的核燃料循环研究奠定了基础。

    燃耗活化源项数据库RMC

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    一回路注锌对镍基690合金管腐蚀及腐蚀产物释放的影响

    贺韶刘峰李玉龙夏润杰...
    1514-1522页
    查看更多>>摘要：在模拟压水堆(PWR)一回路注锌浓度分别为 0、10、40 ppb的高温水中，对镍基 690合金管开展了长达 3 000h的均匀腐蚀实验。采用失重法计算了其在不同阶段的腐蚀失重量和腐蚀产物释放量，获得了腐蚀动力学曲线，并计算了腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。采用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等方法分析了氧化膜表面形貌、截面厚度及元素分布。结果表明，10 ppb Zn的注入即可使镍基 690合金管的平均腐蚀速率下降约 18%，腐蚀产物释放速率下降约 14%;增加Zn浓度至 40 ppb后，平均腐蚀速率和释放速率进一步得到抑制，均下降约 35%。微观分析表明冷却剂中的Zn通过置换和填充作用，在镍基 690合金管表面形成低溶解度的Zn(Cr，Fe)2O4 尖晶石，提高了氧化膜的稳定性与致密性，阻碍了金属离子向外扩散以及氧离子向内扩散，进而显著降低镍基690合金管的腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。

    注锌镍基690合金均匀腐蚀TEM

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    金属钛辐照级联过程缺陷演化的分子动力学模拟

    周岁茹应红任翠兰尹宗军...
    1523-1531页
    查看更多>>摘要：钛合金材料因其优异的耐腐蚀性能和机械性能被认为是反应堆的候选结构材料。本文围绕材料服役过程中的辐照损伤机制问题，采用分子动力学(MD)方法研究了金属钛(以α-Ti为例)的辐照级联过程，获得了不同温度(300、500、700和 900 K)、不同能量(1、5、10和 20 keV)的初级碰撞原子(PKA)沿不同晶格方向([0001]、[1010]和[1100])入射的碰撞过程，并从原子尺度分析了α-Ti在辐照级联过程下的缺陷演化行为及机制。结果表明，随着温度升高，α-Ti级联碰撞过程诱发的峰值点缺陷数明显增加，缺陷复合过程所需时间延长;随着PKA能量增加，整个缺陷演化过程的缺陷数均明显增加，稳定缺陷数也呈增加趋势;而PKA入射方向对级联过程中缺陷演化无明显影响。采用NRT(Norgett-Robinson-Torrens)模型计算获得α-Ti辐照缺陷随PKA能量的变化趋势与MD计算结果一致，级联碰撞后剩余的缺陷数约占NRT预测值的30%。本文从微观角度研究了金属钛的辐照损伤机理，相关计算结果为钛合金在未来核反应堆中的应用提供数据支持，为新型耐辐照材料研发提供理论依据。

    α-Ti辐照缺陷级联碰撞初级辐照损伤分子动力学

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    倾斜壁面汽泡脱离行为的实验研究

    肖仁杰闫晓昝元锋
    1532-1539页
    查看更多>>摘要：为探索壁面沸腾过程汽泡的脱离规律，通过可视化实验对倾斜壁面汽泡的脱离行为进行研究，获得了倾斜壁面汽泡主要发生的 3类脱离行为，包括自由脱离、碰撞脱离与扰动脱离。为降低汽泡行为随机性带来的干扰，建立了量化汽泡脱离特征量的最小无关数原则，确定汽泡自由脱离、碰撞脱离的最小无关数分别为 25、34，确保对应脱离特征量的统计偏差小于±5%。在实验参数范围内，基于最小无关数原则统计获得汽泡脱离特征量，结果表明，随着加热壁面热流密度的升高，汽泡自由脱离直径呈增大趋势，汽泡碰撞脱离直径呈减小趋势，汽泡生长时间与等待时间减少，汽泡脱离频率增大。碰撞脱离对汽泡生长时间的减少效应强于对等待时间的延迟效应，综合结果为碰撞脱离缩短了汽泡脱离周期，加快了壁面核化过程。

    倾斜壁面汽泡自由脱离汽泡碰撞脱离汽泡扰动脱离脱离直径

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    PCS内部换热器外低浓度氢气燃烧及其影响分析

    张东丁铭邵晓宙郝晓华...
    1540-1547页
    查看更多>>摘要：为研究严重事故条件下对华龙一号非能动安全壳冷却系统(PCS)内部换热器的影响，以华龙一号PCS内部换热器为研究对象，使用商业流体计算软件ANSYS对低浓度氢气燃烧工况及其影响进行了分析。利用西安交通大学的圆柱形实验作为验证实验，证明了选用燃烧模型的正确。选取经验证的氢气燃烧模型对氢气浓度为 8%、10%、12%分别进行分析，得到PCS内部换热器换热管表面的最高温度及最大压力分别为 676 K与 1。95 MPa，并利用得到的温度、压力载荷对PCS内部换热器进行应力分析，按照ASME规范第Ⅲ卷第 1分卷NC分册、第 1分篇附录进行应力评定校核，结果表明应力水平满足标准的要求。本文研究结果表明，在严重事故下安全壳内浓度为 12%的氢气燃烧后不影响PCS内部换热器的安全使用。

    非能动安全壳冷却系统内部换热器氢气燃烧应力分析

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    不同基底氘钛靶性能研究

    李炎锟陈红涛宋应民孙琪...
    1548-1556页
    查看更多>>摘要：中子发生器的靶片性能影响中子产额和稳定性。为防止钛膜和基底材料间生成合金，进而影响靶片性能，本研究在氘钛靶储氢层与基底层之间采用了镀金工艺，以阻止钛膜和靶片的基底材料相互渗透，进而影响钛膜中钛元素浓度，造成靶上有效氘浓度降低。经过对比测试，钼基底镀金氘钛靶的中子产额可达到 1。61×109 s-1，在束流强度一定的条件下，其中子产额及稳定性优于铜基底镀金氘钛靶和纯钼基底氘钛靶。电子显微镜能谱分析显示，钼基底镀金氘钛靶中钛元素丰度最高，成功解释了其中子产额较高的原因。同时模拟计算排除了实验中靶片温度上升对靶中氘溢出的影响。此研究为理解和优化中子发生器提供了有价值的见解。

    氘钛靶镀金基底中子产额中子产额稳定性

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    多功能旋转靶装置研究

    胡因球陈红涛张坤宋应民...
    1557-1564页
    查看更多>>摘要：针对D-D中子发生器采用静态水冷靶时中子产额不稳定、中子产额持续下降等主要问题，研制了一套多功能紧凑型旋转靶装置。装置采用一体化设计，结构紧凑、尺寸小，具备靶体高速旋转和水冷、靶点可视化监测、靶面温度实时测量、中子产额实时监测等功能。本文介绍了该装置的主体结构、功能设计和性能测试，以及靶结构对中子散射影响的模拟计算。性能测试结果表明，该装置真空度满足加速器运行要求，相比静态水冷靶，束流靶点中心最高温度明显降低，中子产额稳定度明显提高。模拟计算结果显示中子能谱峰展宽范围为 0～0。057 7 MeV，散射中子占比为 10。53%～26。75%。本文还针对模拟计算结果和测量结果中存在的问题进行了分析，提出了改进和优化方案。

    多功能紧凑型旋转靶中子角分布中子散射伴随粒子测量靶点可视化监测

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    基于NaCl:Cu晶体动力学模型的光释光特性数值模拟研究

    杨俊赵修良李哲旭侯玉苗...
    1565-1572页
    查看更多>>摘要：目前对NaCl:Cu OSL特性的实验研究在高剂量、长时间尺度和细微过程观察等条件下存在局限性。为准确预测其温度依赖性、衰减性和剂量响应，根据文献实验数据，针对NaCl:Cu动力学模型的能级参数进行了修改，结合电荷跃迁速率微分方程组和R语言数值算法，通过计算每次事件后晶体中电子和空穴中心浓度的变化，模拟NaCl:Cu晶体的OSL特性。结果表明，NaCl:Cu晶体的OSL灵敏度与测量温度之间存在强相关性。将OSL信号衰减的模拟结果与文献中TL信号衰减的实验数据进行定量比较，指出OSL信号表现出衰减和反向衰减现象，但变化范围保持在较小范围内，远小于TL信号的衰减程度。模拟结果表明，NaCl:Cu晶体的剂量响应在0～200 Gy范围内保持线性，在200 Gy时呈饱和趋势。

    能级参数数值算法NaCl:Cu光释光特性

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