圖1.核技術(shù)12期封面

題目：針鐵礦和赤鐵礦吸附As(V)的EXAFS研究

作者:楊旺, 林金如, 姚慧, PanYuanming, HerediaEmilio, ChernikovRoman, 張丹妮, 王少鋒, 賈永鋒

第一作者單位:沈陽(yáng)化工大學(xué) 應(yīng)用化學(xué)學(xué)院

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120101

關(guān)鍵詞: As(V); 針鐵礦; 赤鐵礦; X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜; 吸附

摘要

砷是一種有毒污染物，其在鐵氧化物表面的吸附是影響其遷移轉(zhuǎn)化行為的重要因素。針鐵礦和赤鐵礦是自然界中廣泛存在的穩(wěn)定氧化鐵礦物，它們具有粒徑小、比表面積大、活性基團(tuán)多等特性，可用做吸附劑。在不同pH和不同鐵砷摩爾比的實(shí)驗(yàn)條件下，用針鐵礦和赤鐵礦吸附五價(jià)砷As(V)，結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)所用的兩種吸附劑均呈現(xiàn)吸附量隨鐵砷摩爾比升高而降低的現(xiàn)象，而在酸性pH條件下的砷吸附量均大于其在堿性pH條件下的吸附量;在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，針鐵礦對(duì)砷的吸附量要大于赤鐵礦對(duì)砷的吸附量。進(jìn)一步通過(guò)擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜(Extended X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy，EXAFS)觀測(cè)砷在針鐵礦和赤鐵礦上吸附后形成的絡(luò)合物的分子結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示：砷與針鐵礦和赤鐵礦中的鐵氧八面體之間的配位數(shù)均接近1，不同樣品中As-Fe鍵的長(zhǎng)度范圍為3.29~3.31 Å，表明As(V)在針鐵礦和赤鐵礦表面吸附后主要形成單齒單核絡(luò)合物，且該結(jié)構(gòu)與吸附pH和鐵砷摩爾比無(wú)關(guān)。
 

題目：基于NSGA-II的晶體學(xué)光束線多目標(biāo)自動(dòng)優(yōu)化

作者: 張丁,吳盈鋒,何迎花,劉科,汪啟勝,何建華

第一作者單位:中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120102

關(guān)鍵詞: 生物大分子晶體學(xué); NSGA-II; 多目標(biāo)優(yōu)化; Pareto最優(yōu)解集

摘要

由光束線狀態(tài)決定的光束質(zhì)量很大程度上影響著生物大分子晶體學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，目前上海光源晶體學(xué)線站的調(diào)光工作是由線站工作人員手動(dòng)完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。上海光源衍射線站采用差分進(jìn)化算法實(shí)現(xiàn)了光束線樣品點(diǎn)處光通量的單目標(biāo)自動(dòng)優(yōu)化，但該方案仍然存在一定的局限性。為了進(jìn)一步完善光束線自動(dòng)優(yōu)化方案和提高實(shí)驗(yàn)用戶(hù)的束線機(jī)時(shí)使用效率，使用Python語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于帶精英策略的非支配排序的遺傳算法(Non Dominated Sorting Genetic Algorithm -II，NSGA-II)的多目標(biāo)優(yōu)化程序，實(shí)現(xiàn)了線站調(diào)光自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)。將該技術(shù)應(yīng)用于上海光源BL10U2線站，以其次級(jí)光源點(diǎn)的光束位置和光通量為優(yōu)化目標(biāo)，可獲得Pareto最優(yōu)解集，并能從解集中根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自主選取合適的解。測(cè)試結(jié)果表明：相較于上海光源已有的自動(dòng)優(yōu)化方案，該多目標(biāo)自動(dòng)優(yōu)化程序保證了光束線光束位置和光通量?jī)?yōu)化在30 min以?xún)?nèi)完成，進(jìn)一步提高光束線自動(dòng)優(yōu)化效率和水平。
 

加速器技術(shù)、射線技術(shù)及應(yīng)用

題目：多GPU異構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)放射治療中卷積/積分算法的快速計(jì)算

作者: 賴(lài)佳路,宋瑩,周莉,白雪,侯氫

第一作者單位: 四川大學(xué) 華西醫(yī)院放療科

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120201

關(guān)鍵詞: 卷積/積分算法; 多GPU; 劑量計(jì)算

摘要

卷積/積分(Convolution/Superposition，CS)算法是精度僅次于蒙特卡羅(Monte Carlo，MC)的光子線劑量計(jì)算算法。該算法的計(jì)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于蒙特卡羅算法，但仍不能完全滿(mǎn)足臨床放射治療要求。借助單顆圖形顯卡GPU(Tesla C1060)對(duì)CS算法進(jìn)行加速后，與傳統(tǒng)的CPU串行計(jì)算相比，計(jì)算速度可以提高60倍，單野計(jì)算時(shí)間達(dá)到1 min左右，能適用于簡(jiǎn)單的三維適形計(jì)劃(3DCRT)，但無(wú)法滿(mǎn)足調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃(Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT)的速度要求。本文通過(guò)設(shè)計(jì)“CPU+多GPU”異構(gòu)模型加速方案，探討使用不同GPU個(gè)數(shù)的加速情況。結(jié)果表明：CS算法加速倍數(shù)與GPU使用個(gè)數(shù)并非呈線性關(guān)系，通過(guò)合理選擇GPU的使用數(shù)量和程序代碼優(yōu)化可達(dá)到相關(guān)計(jì)算的速度要求;基于中高端的Tesla C2015 GPU，采用“CPU+7個(gè)GPU”模型的CS算法，單野計(jì)算時(shí)間縮減到9 s，與單用CPU相比能提高207倍，可滿(mǎn)足臨床調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)要求。

題目：BNCT水冷調(diào)諧控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 梁紹興,黃金書(shū),葉凡,姜金鑫,歐陽(yáng)華甫

第一作者單位: 散裂中子源科學(xué)中心

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120202

關(guān)鍵詞: BNCT實(shí)驗(yàn)裝置; RFQ加速腔; 水冷調(diào)諧控制系統(tǒng)

摘要

硼中子俘獲治療(Boron Neutron Capture Therapy，BNCT)實(shí)驗(yàn)裝置中射頻四極場(chǎng)(Radio Frequency Quadrupole Field，RFQ)加速腔具有選頻特性，水冷調(diào)諧是調(diào)節(jié)RFQ加速腔固有諧振頻率使之與高頻功率的工作頻率一致的過(guò)程。恒流量工藝循環(huán)水冷系統(tǒng)中，去離子水的溫度是影響RFQ固有諧振頻率的敏感因素，水冷調(diào)諧需要保證恒溫控制精度達(dá)到目標(biāo)值的±0.1 °C以?xún)?nèi)?；诤懔髁抗に囇h(huán)水冷系統(tǒng)，利用數(shù)字高精度溫度傳感器和高精度升降溫執(zhí)行器等關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)計(jì)了一種水冷調(diào)諧控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高精度的恒溫控制，為RFQ腔壁和腔翼提供了恒溫恒流量的冷卻水路，使得RFQ加速腔的固有諧振頻率穩(wěn)定可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)RFQ諧振。目前，該系統(tǒng)已完成開(kāi)發(fā)和調(diào)試，并投入正式運(yùn)行。BNCT水冷調(diào)諧控制系統(tǒng)是一套集自動(dòng)控制、過(guò)程可視化、數(shù)據(jù)采集、歷史儲(chǔ)存和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能于一體的完整系統(tǒng)。

核化學(xué)、放射化學(xué)、放射性藥物和核醫(yī)學(xué)

題目：223Ra對(duì)去勢(shì)抵抗性前列腺癌骨轉(zhuǎn)移療效的核醫(yī)學(xué)評(píng)估研究進(jìn)展

作者: 樓菁菁,李童童,劉興黨,張宏

第一作者單位: 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120301

關(guān)鍵詞: 氯化鐳(223Ra); 去勢(shì)抵抗性前列腺癌; 單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù); 正電子發(fā)射斷層成像術(shù)

摘要

2020年氯化鐳(223Ra)注射液(多菲戈®)獲中國(guó)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局(China Food and Drug Administration，CFDA)批準(zhǔn)用于治療伴癥狀性骨轉(zhuǎn)移，且無(wú)已知內(nèi)臟轉(zhuǎn)移的去勢(shì)抵抗性前列腺癌(Castration?resistant Prostate Cancer and bone metastases，mCRPC)患者，它是目前世界上第一個(gè)應(yīng)用于mCRPC患者的α粒子靶向放射活性治療藥物。近年來(lái)，國(guó)外應(yīng)用核醫(yī)學(xué)技術(shù)評(píng)估223Ra治療mCRPC患者的療效已經(jīng)十分普遍，國(guó)內(nèi)僅少數(shù)醫(yī)院剛進(jìn)入臨床應(yīng)用階段。為使該藥在國(guó)內(nèi)得到規(guī)范使用，現(xiàn)將國(guó)內(nèi)外223Ra治療mCRPC患者的臨床核醫(yī)學(xué)評(píng)估技術(shù)進(jìn)行分析評(píng)述。

核電子學(xué)與儀器

題目：閃爍體大動(dòng)態(tài)范圍時(shí)間響應(yīng)特性快速分析方法研究

作者: 黃展常,楊建倫,易強(qiáng),李名加,蒙世堅(jiān),梁川,王文川

第一作者單位: 中國(guó)工程物理研究院 核物理與化學(xué)研究所

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120401

關(guān)鍵詞: 時(shí)間響應(yīng); 動(dòng)態(tài)范圍; 閃爍探測(cè)器

摘要

國(guó)際上，不管是基礎(chǔ)核物理研究，還是聚變能源研究，均需要精度越來(lái)越高的脈沖輻射探測(cè)系統(tǒng)。大動(dòng)態(tài)范圍閃爍類(lèi)脈沖輻射探測(cè)系統(tǒng)是在強(qiáng)干擾環(huán)境中獲取小信號(hào)的時(shí)間、幅度等細(xì)致信息，從而分析研究上述脈沖輻射場(chǎng)特征的關(guān)鍵手段。為滿(mǎn)足閃爍體類(lèi)脈沖輻射探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化的需求，提出了一種新的大動(dòng)態(tài)范圍時(shí)間響應(yīng)特性快速分析方法?？焖俜治鰡卧饕砷T(mén)控光電倍增管、門(mén)控高壓電源和示波器組成。先利用脈沖皮秒激光源檢測(cè)該方法的本征性能。結(jié)果表明：該方法的幅度量程可達(dá)5個(gè)量級(jí)?；诿}沖X光機(jī)采用該方法開(kāi)展了低余輝液體閃爍體的時(shí)間響應(yīng)特性研究，獲得了液體閃爍體余輝后沿的變化曲線，時(shí)間響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到4個(gè)量級(jí)以上。
 

題目：CSNS多物理譜儀T0信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者:嚴(yán)澤,李嘉杰,王小胡,莊建

第一作者單位: 西南科技大學(xué) 國(guó)防科技學(xué)院

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120402

關(guān)鍵詞: T0信號(hào); EPICS; Kafka; 監(jiān)測(cè); 中國(guó)散裂中子源

摘要

質(zhì)子打靶時(shí)刻T0作為中國(guó)散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source，CSNS)多物理譜儀的初始觸發(fā)信號(hào)，其高準(zhǔn)確性和高穩(wěn)定性是譜儀高效運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)物理和工業(yè)控制系統(tǒng)(Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了一套CSNS多物理譜儀T0信號(hào)觸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。T0信號(hào)接入T0扇出器標(biāo)記高精度時(shí)間戳，采用高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)Kafka來(lái)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)流量的削峰和異步通信。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為過(guò)程變量(Process Variable，PV)上傳EPICS，利用Open-Falcon監(jiān)控系統(tǒng)和可視化工具Grafana實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與可視化。該系統(tǒng)可以對(duì)T0信號(hào)的頻率和T0在扇出與傳輸過(guò)程中的時(shí)間延遲進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而保證CSNS多物理譜儀的正常運(yùn)行。
 

題目：用于裂變瞬發(fā)中子譜測(cè)量的平行板雪崩計(jì)數(shù)器研制及性能測(cè)試

作者: 朱意威,黃翰雄,楊賀潤(rùn),王學(xué)浩,任杰,段利敏,張俊偉,孫琪,阮錫超

第一作者單位: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院 核數(shù)據(jù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120403

關(guān)鍵詞: 平行板雪崩計(jì)數(shù)器; 裂變瞬發(fā)中子譜; 符合測(cè)量; 中子譜; 時(shí)間響應(yīng)

摘要

裂變瞬發(fā)中子譜(Prompt Fission Neutron Spectrum，PFNS)是重要的核反應(yīng)數(shù)據(jù)，為了測(cè)量低于源中子能量的裂變瞬發(fā)中子譜，通常是用中子探測(cè)器與平行板雪崩計(jì)數(shù)器(Parallel Plate Avalanche Counters，PPAC)進(jìn)行符合測(cè)量以扣除非裂變事例的影響。針對(duì)裂變瞬發(fā)中子譜測(cè)量的需求，研制了一個(gè)由10個(gè)單元組成的PPAC。用Maxwell軟件模擬了相同尺寸及工作條件下絲狀電極電離室和平板電極電離室的電場(chǎng)分布。對(duì)該P(yáng)PAC的結(jié)構(gòu)及其性能測(cè)試進(jìn)行了詳細(xì)介紹。該P(yáng)PAC工作于低氣壓流氣模式，每個(gè)單元可以獨(dú)立工作。該P(yáng)PAC測(cè)試的結(jié)果為相鄰兩個(gè)PPAC單元之間的時(shí)間符合譜半高寬(Full Width at Half Maximum，F(xiàn)WHM)為620 ps，PPAC與液體閃爍體探測(cè)器的時(shí)間符合譜γ峰的半高寬為880 ps。測(cè)試結(jié)果表明：該P(yáng)PAC的時(shí)間響應(yīng)快，達(dá)到預(yù)期指標(biāo)，適合用于高事例率情況下的時(shí)間符合測(cè)量。

核物理、交叉學(xué)科研究

題目：8.0 MeV中子與天然鎵作用的彈性散射微分截面實(shí)驗(yàn)研究

作者: 王學(xué)浩, 黃翰雄, 蘭小飛, 阮錫超, 張奇瑋, 任杰, 孫琪 , 欒廣源, 劉超, 丁琰琰, 王金成, 麻旭, 胡志杰, 郭明偉, 江歷陽(yáng)

第一作者單位: 西華師范大學(xué) 物理與天文學(xué)院

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120501

關(guān)鍵詞: 次級(jí)中子; 微分截面; Monte-Carlo方法; 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

摘要

基于鎵中子反應(yīng)截面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的匱乏和評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的分歧，利用中國(guó)原子能科學(xué)研究院串列加速器上的多探測(cè)器快中子飛行時(shí)間譜儀，開(kāi)展了8.0 MeV中子與天然鎵樣品的彈性散射微分截面實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了21個(gè)角度的彈性散射微分截面數(shù)據(jù)，使用n-p散射作為標(biāo)準(zhǔn)截面進(jìn)行歸一。采用Monte-Carlo方法，對(duì)中子在樣品中的中子注量率衰減、多次散射及實(shí)驗(yàn)的有限幾何進(jìn)行了修正，通過(guò)模擬得到次級(jí)中子飛行時(shí)間譜(Time-of-flight，TOF)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的TOF譜進(jìn)行直接比較的方法獲得中子與鎵作用的彈性散射微分截面。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析結(jié)果表明：當(dāng)前幾大數(shù)據(jù)庫(kù)中，CENDL-3.2數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)果更貼近實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)為8.0 MeV中子能區(qū)的首次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，澄清了幾個(gè)評(píng)價(jià)庫(kù)數(shù)據(jù)之間的分歧，為核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)、理論模型改進(jìn)提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

題目：低能高電荷態(tài)氮離子與Cu表面相互作用致K-X射線發(fā)射的研究

作者: 劉璇, 宋張勇, 張秉章, 錢(qián)程, 方興, 邵曹杰, 王偉, 劉俊亮, 徐俊奎, 馮勇, 朱志超, 陳林, 郭艷玲, 孫良亭, 楊治虎, 于得洋

第一作者單位: 中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120502

關(guān)鍵詞: X射線; 高電荷態(tài)離子; X射線產(chǎn)額; 電離截面

摘要

利用中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的電子回旋共振離子源引出的高電荷態(tài)氮離子(Nq+，q=3，5，6)，在4.5~120 keV動(dòng)能范圍內(nèi)系統(tǒng)測(cè)量了Nq+(q=3，5，6)與Cu表面碰撞產(chǎn)生的K-X射線能譜;基于原子殼層電離理論計(jì)算了K-X射線產(chǎn)額值及其電離截面值。結(jié)果表明：Nq+(q=3，5)離子進(jìn)入靶表面后與Cu原子發(fā)生緊密碰撞，在直接庫(kù)倫電離的作用下發(fā)射K-X射線，并且隨著入射離子動(dòng)能的增加，K-X射線產(chǎn)額和K殼層電離截面均單調(diào)增大;對(duì)于N6+離子，K-X射線產(chǎn)額與其入射動(dòng)能沒(méi)有明顯的依賴(lài)關(guān)系，且在Cu表面形成的“空心原子”級(jí)聯(lián)退激產(chǎn)生的K-X射線產(chǎn)額約占其總K-X射線產(chǎn)額的97%。另外，N5+離子入射時(shí)的K-X射線產(chǎn)額明顯高于N3+離子入射時(shí)的產(chǎn)額。本工作對(duì)離子與表面相互作用中形成的“空心原子”的退激過(guò)程具有重要的參考價(jià)值，并為理解“空心原子”的退激過(guò)程和彗星X射線機(jī)理的研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

核能科學(xué)與工程

題目：棱柱式高溫氣冷堆堆芯間隙旁流模擬研究

作者: 董建華,汪俊,郭娟娟,張朔婷

第一作者單位: 中國(guó)核電工程有限公司

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120601

關(guān)鍵詞: 棱柱式高溫氣冷堆; 間隙旁流; MHTGR-350; 數(shù)值模擬

摘要

棱柱式高溫氣冷堆的堆芯由燃料組件磚塊分層、分區(qū)壘砌組成，考慮到加工誤差以及結(jié)構(gòu)裝配，組件之間需要保證一定尺寸的間隙，形成的間隙流道將分流一部分堆芯冷卻劑流量，簡(jiǎn)稱(chēng)間隙旁流。間隙旁流是堆芯結(jié)構(gòu)以及堆內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)需要分析的重要因素，為了研究其對(duì)于反應(yīng)堆熱工流體性能的影響，采用商用計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)程序ANSYS CFX針對(duì)MHTGR-350(Modular High-Temperature Gas Reactor 350 MWt)堆型堆芯活性區(qū)內(nèi)流動(dòng)、傳熱的復(fù)雜現(xiàn)象開(kāi)展三維數(shù)值模擬，通過(guò)建立組件磚塊、燃料孔道、冷卻劑通道以及間隙流道的詳細(xì)模型，計(jì)算得到區(qū)域內(nèi)的流量分配以及溫度分布情況。選取關(guān)鍵參數(shù)開(kāi)展敏感性分析，結(jié)果顯示：進(jìn)入狹長(zhǎng)間隙流道的冷卻劑流量主要由堆芯的結(jié)構(gòu)布置以及間隙的尺寸大小決定，間隙越大、旁流占比越大，冷卻效率越差，燃料的局部溫度越高。同時(shí)，在反應(yīng)堆運(yùn)行壽期內(nèi)，間隙尺寸將隨著組件形變而發(fā)生變化，引起堆內(nèi)溫度分布以及出口溫度發(fā)生波動(dòng)，間隙越大引起的波動(dòng)幅度也越大，不利于堆芯運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

題目：鉛鉍基石墨烯納米流體熱物性研究

作者: 楊濤,趙鵬程,趙亞楠,于濤

第一作者單位: 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120602

關(guān)鍵詞: 鉛鉍堆; 石墨烯納米流體; 導(dǎo)熱系數(shù); 黏度; 比熱容

摘要

高熱導(dǎo)率的石墨烯納米顆粒摻進(jìn)鉛鉍堆堆冷卻劑中可顯著提升其導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，從而提高鉛鉍堆的堆芯功率密度，降低冷卻劑用量，有利于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆小型化和輕量化設(shè)計(jì)的目的，對(duì)于鉛鉍堆在偏遠(yuǎn)地區(qū)和遠(yuǎn)海的工程應(yīng)用具有重要意義。本文通過(guò)不同導(dǎo)熱系數(shù)、黏度、比熱容等預(yù)測(cè)模型對(duì)金屬基石墨烯納米流體熱物性進(jìn)行研究，分析納米流體強(qiáng)化機(jī)理，提出適用于鉛鉍基石墨烯納米流體的熱物性計(jì)算模型。研究結(jié)果表明：添加石墨烯納米顆粒的鉛鉍基，其導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和黏度均得到顯著提高。在保證懸浮液相對(duì)穩(wěn)定的情況下，導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和黏度隨濃度的添加顯著增大，在濃度達(dá)到20%時(shí)，納米基液的熱導(dǎo)率可以提高80%，但此時(shí)的黏度也提升了100%左右，因此在提高濃度的同時(shí)應(yīng)綜合考慮對(duì)熱物性的影響。

題目：1 MWth火星表面熱管熔鹽堆堆芯初步中子學(xué)設(shè)計(jì)

作者: 胡光,崔德陽(yáng),盧林遠(yuǎn),李曉曉,陳金根,蔡翔舟

第一作者單位: 中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究

DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.120603

關(guān)鍵詞: 熔鹽堆; 高溫?zé)峁? 控制鼓

摘要

核反應(yīng)堆由于其能量密度高、功率質(zhì)量比高和尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，成為未來(lái)載人火星探測(cè)任務(wù)的主要能源供給。為此，結(jié)合熔鹽堆與高溫?zé)峁芗夹g(shù)，提出了壽期大于5 a的1 MWth火星表面熱管熔鹽堆(Martian Surface Molten Salt Reactor，(MS)2R)方案。采用MCNP (Monte Carlo N particle Transport Code)和MOBAT開(kāi)展了(MS)2R的堆芯尺寸和反應(yīng)性控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)，給出了堆芯物理設(shè)計(jì)參數(shù)：堆芯的高度和直徑分別為90.94 cm和88.94 cm，富集鈾裝量為146.08 kg，堆本體質(zhì)量為2.09×103 kg;反應(yīng)性控制的控制鼓采用厚度1.8 cm、包角120º的B4C(10B含量為90%)中子吸收體。分析結(jié)果表明：(MS)2R可實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)功率(1 MWth)運(yùn)行5 a，并滿(mǎn)足堆芯最小化、輕量化的需求;控制鼓布置能夠滿(mǎn)足反應(yīng)堆壽期內(nèi)的臨界安全要求，且熱管數(shù)量能夠滿(mǎn)足傳熱安全限值。本研究可為火星表面熱管熔鹽堆提供設(shè)計(jì)參考。