高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码
最新录用栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行 引用。本栏目内容尚未正式出版,未经编辑部许可,不得转载。
显示方式:

显示方式:
2023 年 4 期目次
2023, 40(4): 1-2.  
摘要(21) HTML(6) PDF (393KB)(2)
摘要:
核物理
Three-dimensional QCD Phase Diagram in the pNJL Model
Lumeng LIU, Jun XU, Guangxiong PENG
2023, 40(4): 493-501.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023025
摘要(42) HTML(8) PDF (3051KB)(5)
摘要:
Based on the three-flavor Polyakov-looped Nambu−Jona-Lasinio(pNJL) model, we have studied the structure of the three-dimensional QCD phase diagram with respect to the temperature, the baryon chemical potential, and the isospin chemical potential, by investigating the interplay among the chiral quark condensate, the pion condensate, and the Polyakov loop. While the pNJL model leads to qualitatively similar structure of the normal quark phase, the pion superfluid phase, and the Sarma phase as well as their phase boundaries, when compared to the NJL model, the inclusion of the Polyakov loop enlarges considerably the areas of the pion superfluid phase and the Sarma phase, and leads to critical end points at higher temperatures. With the contribution of the gluon dynamics effectively included, the present study is expected to give a more reliable prediction of the three-dimensional QCD phase diagram compared to that in the NJL model.
Fission Barriers of Actinide Isotopes in the Exactly Solvable Pairing Model
Xin GUAN, Wanqiu JIANG, Tiancong WANG, Jinhuan ZHENG, Meiyan ZHENG, Feng PAN
2023, 40(4): 502-510.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023013
摘要(32) HTML(6) PDF (2408KB)(2)
摘要:
In this paper, we investigate the impact of pairing correlations on the fission barriers of Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, and Cf isotopes using an exactly solvable pairing model. Our results show that the pairing correlation plays a crucial role in determining the fission barrier height. Specifically, we find that the role of neutron and proton pairing in fission barrier heights is not universal across all isotopes, and the exact nature of the interaction depends on the specific isotopes being studied. Our calculated barrier heights are consistent with experimental data, and we propose using the odd-even mass difference(ground-state properties) and barrier height(excited-state properties) as experimentally observable quantities to determine the pairing interaction strengths in the fission process.
超重核296Og的结构和α衰变
邢凤竹, 崔建坡, 高永浩, 齐立倩, 王艳召, 顾建中
2023, 40(4): 511-518.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023059
摘要(108) HTML(24) PDF (2006KB)(10)
摘要:
在变形的Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov(SHFB)理论框架下,利用SLy4相互作用研究体积、表面和混合对力对超重核296Og基态性质,如位能面、单粒子能谱、双中子分离能及α衰变能的影响。研究表明:1) 体积和混合对力预言的296Og的基态形状接近于球形,而表面对力预言其有着明显的形状共存;2) 三种对力预言296Og都具有超形变,对力对超形变态的结合能、位阱深度和激发能有着一定的影响,且表面对力的影响最大;3) 对力对296Og的壳结构、双中子分离能、α衰变能和α衰变半衰期有着一定的影响。同样地,表面对力的影响也最明显。而且,由对力引起的α衰变能的变化,有时会导致α衰变半衰期的数量级发生改变。
Structural Investigation in A ≈ 90 Mass Region and Comparison in Its Vicinity
Yiheng WU, Jingbin LU, Zhen REN
2023, 40(4): 519-526.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022110
摘要(30) HTML(8) PDF (2239KB)(1)
摘要:
In the investigations of the level structure of $A \approx 90$ nuclei, whose numbers of protons and neutrons are close to the $Z = 40$ semimagic number and $N = 50$ magic number, have become a hot spot in nuclear physics. The aim of this work is to further probe the characteristics of single-particle excitation, core breaking, high-$j$ intruder states and isomeric states in the $A\approx 90$ mass region based on the existing experimental results. Investigations show that the low energy levels of the odd-$A$ nuclei originate from their neighboring even-even nuclei coupled to a valence nucleon. The systematics of the $2_{1}^{+}$ excitation energies and the values of ${\rm{E}}_{4_{1}^{+}}$/${\rm{E}}_{2_{1}^{+}}$ indicate that the $N = 56$ subshell closure may appear at $Z = 40$ (41) and disappear for $Z > 42$ nuclei. Furthermore, in this mass region, the strong ${\rm{E}}2$ transitions at low or medium spins are interpreted as the recoupling of the pure protons in ($f_{5/2}^{}$, $p_{3/2}^{}$, $p_{1/2}^{}$, $g_{9/2}^{}$) orbits, and the strong $M1$ transitions are explicated by moving proton from the ($f_{5/2}^{}$, $p_{3/2}^{}$, $p_{1/2}^{}$) orbits to the $g_{9/2}^{}$ orbit, coupling to a neutron excitation from the $g_{9/2}^{}$ orbit across $N = 50$ closed shell into the $d_{5/2}^{}$ orbit. The isomeric states in odd-$A$ nuclei with $N = 50 $ (51) can be interpreted as a spin-aligned configuration in which a single neutron or proton couples with a fully aligned proton pair in the $\pi g_{9/2}^{}$ orbit.
多重碎裂过程中的间歇性和分形
王文霞, 邢永忠, 张鸿飞, 赵逸彦
2023, 40(4): 527-533.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022101
摘要(34) HTML(10) PDF (1875KB)(4)
摘要:
为了深入理解中能重离子碰撞中多重碎裂的动力学机制,利用同位旋相关量子分子动力学模型,模拟了一组系统的中心碰撞过程,应用阶乘矩方法分别对反应末态和反应过程中所形成的初级碎块的分布进行了细致分析,结果显示:在相变特征最为明显的入射能区:1) 反应末态的碎块分布显示出多重分形特征;2) 在碰撞系统发生多重碎裂的阶段,初级碎块的分布对应间歇性指数达到最大值。对相似碰撞系统所做的同样分析表明,这些特征在中能多重碎裂反应中具有普遍性。本文所揭示出的新特征,有助于我们深刻理解中能重离子碰撞过程及多重碎裂的动力学机制,同时,通过对重离子碰撞这种高度非线性动力学过程的剖析,丰富了我们对非线性混沌的知识。
加速器
一种内置永磁四极透镜的IH-DTL的束流动力学设计
张博, 杨尧, 唐煜, 翟雨晗, 赵环昱
2023, 40(4): 534-540.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022025
摘要(41) HTML(10) PDF (8118KB)(2)
摘要:
基于KONUS 束流动力学方案,完成了一台内置永磁四极透镜的紧凑型IH-DTL的束流动力学设计。该DTL内置两组永磁四极透镜,共37个加速单元,可将流强为20 emA的C6+离子束从0.5加速至4.0 MeV/u。在设计过程中,为了控制强流离子束在低能段的横纵向发射度增长,对加速间隙的电压、四极磁铁参数和束流注入相位设置、0度参考粒子的能量及相位设置进行着重优化。最终该 IH-DTL 的横向归一化RMS接受度达到 0.37 πmm · mrad,束流传输效率在95%以上。
基于有限元分析法的激光退火铜基铌薄膜温度场模拟
王长霖, 谭腾, 熊平然, 罗迪迪, 朱同同, 初青伟
2023, 40(4): 541-546.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022086
摘要(35) HTML(14) PDF (2447KB)(0)
摘要:
铜基铌薄膜腔是一种基于纯铌腔发展而来的射频超导腔。新型铜基铌薄膜腔具有与纯铌腔相似的射频超导性能,同时具备经济性、机械稳定性和热稳定性等方面的优势,因此在射频超导领域具有广泛的应用前景。然而,铜基铌薄膜腔的表面缺陷会引起额外的射频损耗,需要在投入使用前进行表面后处理以消除表面缺陷。纳秒级高功率脉冲激光浅退火是一种新兴的腔体表面处理技术,使用峰值功率流密度超过100 MW/cm2的高功率、短脉冲激光局部再结晶表面,可以减小材料表面粗糙度,增大晶粒尺寸并消除部分表面缺陷,以期获得更好的射频性能。目前,在这方面选择的激光器主要是具有高峰值功率的固体激光器,其平均功率非常低,在实际内壁表面积为m2级的超导腔体上不具有实际应用意义。为解决此问题,中国科学院近代物理研究所表面处理研究团队基于一台功率达kW级的纳秒脉冲光纤激光器建立了实用化的整腔激光处理系统。根据该系统的参数,利用有限元分析法模拟研究了接近实际工况下材料表层与内部的温度分布,并结合材料性质模拟了纯铌材料激光表面处理的效果。这项研究初步证实了使用纳秒级脉冲激光对超导腔内壁进行完整的退火处理是可行的,为实现更好的射频超导性能提供了有效的方法。
磁铁电源故障引起的束流损失模拟程序BTracker开发
任航, 杨建成, 王耿, 申国栋, 姚丽萍, 刘杰, 阮爽, 盛丽娜
2023, 40(4): 547-554.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022100
摘要(39) HTML(8) PDF (3632KB)(8)
摘要:
强流重离子加速器HIAF的增强器BRing具有高流强、高能量的特点,其关键设备如磁铁、高频系统的故障将会造成严重的束流损失和对加速器的损伤。为了研究关键设备故障下的束流损失分布和beam dump过程中的束流动力学,为HIAF机器保护系统建设提供参考,开发了一套通用的逐元件的束流动力学模拟软件BTracker。利用该软件模拟了二极磁铁和四极磁铁电源故障下的束流损失分布并与MAD-X软件作了相互校验,结果符合较好。除此之外,BTracker还具有用户友好、接口灵活以及计算性能优秀的特点,满足HIAF-BRing机器保护研究的需求。
核技术
Clover型高纯锗探测器使用中的add-back性能
马鹏琮, 郑鹏松, 曾全波, 黄浩, 曾凡斐, 嘎达吉勒湖, 马鑫, 强赟华, 王建国, 李广顺
2023, 40(4): 555-559.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023023
摘要(39) HTML(10) PDF (1816KB)(4)
摘要:
高纯锗探测器在γ谱学研究当中一直被广泛应用。本工作基于蒙特卡罗模拟的方法研究了Clover型高纯锗探测器的add-back性能。模拟了单晶体能谱和γ射线在不同晶体间发生康普顿散射的概率。与实验符合后,从γ射线多重性和γ源到探测器距离两个方面对add-back性能进行了研究。研究表明,在γ源距探测器25 cm的条件下,较高的多重性($M = 6 $)对探测器的add-back因子影响不大,主要体现在低能区域。当γ源与探测器的距离减小时,add-back因子变化显著。特别是,在距离为5 cm和$M = 6 $的条件下,不推荐使用add-back分析。
129I的紧凑型AMS测量技术研究
张文慧, 赵庆章, 何明, 修诚利, 李康宁, 包轶文, 郭巍, 李建良, 苏胜勇, 游曲波
2023, 40(4): 560-565.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023110
摘要(31) HTML(9) PDF (3799KB)(2)
摘要:
中国原子能科学研究院(CIAE)最新研制成功的紧凑型加速器质谱(AMS)装置,可用于14C、129I、239Pu等多种核素测量。129I是环境示踪常用的核素,129I的测量对于该装置的推广应用至关重要。经过系统实验研究,建立了基于紧凑型AMS的129I测量技术。129I/127I的测量灵敏度和精度分别达到1.5×10−14与0.81%。结果表明:该紧凑型AMS装置对于129I的测量已经达到国际先进水平,这也为129I在核环境监测、海洋污染示踪等领域的应用研究奠定了坚实的基础。
快速获取碳离子束Bragg峰位的荧光探测器设计与验证
康宇杰, 李亚洲, 杨静芬, 刘新国, 戴中颖, 贺鹏博, 李强
2023, 40(4): 566-571.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022128
摘要(31) HTML(5) PDF (1648KB)(4)
摘要:
提出了一种用于快速获取碳离子束在闪烁体材料中Bragg峰位置的荧光探测器方案。该方案基于闪烁体在碳离子束流照射下发出荧光的特性,使用CMOS相机在薄层闪烁体侧方获得荧光强度分布图像,通过对图像的分析快速得到碳离子束Bragg峰位在闪烁体材料中的位置。依据该方案研发了荧光探测器,在均匀照射野和笔形束两种照射条件下,利用该探测器对不同能量的碳离子束进行了实验测量。实验结果表明,可清晰地从探测器获得的荧光图像上观察到碳离子Bragg峰。同时,采用蒙特卡罗模拟方法对上述相同的实验条件设置进行了模拟计算。结果发现,荧光探测器测量的碳离子束在闪烁体材料中的Bragg峰位与蒙特卡罗模拟计算的结果由于模拟的条件和测量时探测器的实际设置不完全一致而出现一定的差异,但不同照射条件下的差异是基本一致的。因此,通过实验测量及蒙特卡罗模拟验证了本文方案的荧光探测器可用于快速获取碳离子束在闪烁体材料中的Bragg峰位,为建立一种基于荧光探测器进行碳离子放疗束流性能快速质量保证的测量方法打下了坚实的基础。
基于FCNN-NSGA-Ⅲ的反应堆辐射屏蔽设计智能优化研究
李晓梦, 李志峰, 宋英明, 韩嵩, 桂龙
2023, 40(4): 572-578.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022118
摘要(33) HTML(6) PDF (3655KB)(1)
摘要:
为了解决传统的辐射屏蔽设计中存在的效率低且误差高的问题,提出了一种基于全连接神经网络(FCNN)与第三代非支配排序遗传算法(NSGA-III)相耦合的反应堆屏蔽设计智能优化方法。以熔盐反应堆为例,建立反应堆屏蔽优化模型并利用蒙特卡罗软件计算大量样本,使用FCNN对计算数据进行机器学习,建立输入层参数与输出层参数的的多维非线性映射关系,将神经网络预测结果作为计算适应度函数的依据,基于NSGA-III进行多目标寻优,得到辐射屏蔽设计多目标优化的pareto最优解。研究结果表明,FCNN耦合NSGA-III的方法在求解多目标优化问题中表现良好,可实际应用于先进反应堆屏蔽设计中。
基于TIADC技术的波形数字化系统的测试与评估
曹屹, 秦家军, 赵雷, 安琪
2023, 40(4): 579-588.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022102
摘要(24) HTML(5) PDF (4948KB)(0)
摘要:
并行交替采样(Time-Interleaved Analog-to-Digital Conversion, TIADC)可成倍提升采样系统的采样率,是高速波形数字化系统设计中的一项重要技术。然而不同采样通道间存在失配误差,这会使得系统性能相对于单个ADC明显下降,因此TIADC系统设计中还需要对失配误差进行修正。而对TIADC系统进行科学的性能测试与评估是评价系统设计质量以及推进下一步优化设计的必备环节。针对TIADC系统的性能测试与评估,详细介绍了各项性能指标以及测试方法,完成了一个由2片国产高速ADC组成TIADC系统的一系列性能测试,并利用完美重构算法对该系统的失配误差进行了修正。经测试,该系统可实现5 Gsps的等效采样率,并可基于该算法实现宽带内失配误差修正,修正后系统各项动态性能均得到显著提高,其中有效位(Effective Number of Bits, ENOB)性能达9.2 bits@247 MHz,8.9 bits@857 MHz,与单个ADC性能指标相当。
多通道高纯锗探测器高压保护系统设计
张惊蛰, 李文凯, 王小睿, 马林波, 张博, 肖金凤, 刘美洋, 苟想想, 赵久瑶, 师成成
2023, 40(4): 589-598.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023017
摘要(33) HTML(11) PDF (2411KB)(4)
摘要:
高纯锗探测器是目前核谱学实验中测量γ 射线最常用的探测设备之一,工作时对其高压施加具有严格的条件限制,需要进行监测和控制。基于人工观测的传统监测方式效率低且响应慢,往往会造成探测器不同程度的损坏。为此将高纯锗探测器内温度变化的实时监测转化为对Pt100阻值变化的实时测量,设计实现了高压模块控制器,构建了高纯锗探测器高压保护系统。对高压模块控制器的硬件和逻辑进行了设计并研究了降噪算法,最后进行了电路测试。经测试,高纯锗探测器高压保护系统在探测器温度高于高阈值时,能够实时自动切断高压,在探测器温度低于低阈值时,能够实时自动恢复高压,满足高纯锗探测器工作中施加高压需要实时保护的需求。
10 bit 20 MSPS流水线型ADC芯片测试
杜天亮, 千奕, 佘乾顺, 蒲天磊, 赵红赟, 孔洁, 杨鸣宇, 孙志坤, 孙志朋, 颜俊伟, 许佳鹏
2023, 40(4): 599-606.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023002
摘要(31) HTML(7) PDF (10281KB)(1)
摘要:
针对塑料闪烁体阵列探测器(Plastic Scintillation Detector, PSD)低功耗、数字化的读出需求,研制了一款多通道10 bit 20 MSPS流水线型模数变换器(Analog-to-Digital Converter, ADC) 芯片。为了评估该ADC芯片的性能参数,需要对其进行系统化的测试。首先研制了一套测试系统,包括电路的硬件设计、FPGA固件和分析程序的设计,然后依据IEEE 标准对ADC芯片进行了系统化的测试与分析。测试结果表明,输入信号在基带范围内,ADC芯片测试参数达到了预期指标,有效位数 (Effective Number of Bit, ENOB)接近于8.0 bit,积分非线性$({\rm{INL}}) = 0.75 $ LSB,微分非线性$({\rm{DNL}}) = 1.09 $LSB,为后续ADC芯片的优化设计和参数提升提供了有力的支持。
交叉学科
高能碳离子束辐射黄芩幼苗的生物学效应
葛灵辉, 王圆梦, 刘霄, 杜艳, 陈婧敏, 李雪虎, 王曼, 张一凡, 王富胜, 晋玲, 周利斌
2023, 40(4): 607-618.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022120
摘要(31) HTML(9) PDF (2857KB)(1)
摘要:
为探究高能重离子束辐射对黄芩幼苗生理特性及生长发育的影响,采用总能量为967 MeV的碳离子束辐射黄芩幼苗,测定了不同剂量辐射后的存活率、苗高、叶片数、分枝数、生物量、根冠比、抗氧化酶活性、光合作用特性及次生代谢产物的含量。结果显示,与对照组比较,黄芩幼苗的半致死剂量为32.82 Gy。5和10 Gy的重离子束辐射后黄芩的苗高、叶片数、分枝数和生物量均有增加,而30 Gy辐射均为降低。各处理组超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性增加以减轻辐射造成的活性氧损伤。辐照后6周内,叶片中叶绿素含量随剂量呈下降趋势。辐照后第9周,5和10 Gy辐照提高了叶片的总叶绿素含量、净光合速率和气孔导度,10 Gy辐射促进了黄芩根中总黄酮和黄芩素的积累。研究发现,10 Gy的重离子束辐射促进了黄芩幼苗的生长,并且提高了其药用成分含量。本工作探究了重离子束辐射黄芩的当代生物学效应,为后续开展黄芩的辐射刺激效应及辐射育种研究提供了基础依据。
碳离子放射治疗中细胞存活实验数据处理方式对生物剂量分布计算值的影响
段星竹, 马圆圆, 张晖, 戴中颖, 李强, 刘新国
2023, 40(4): 619-627.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022127
摘要(25) HTML(7) PDF (1923KB)(1)
摘要:
探究了细胞克隆存活实验中不同数据处理方法对线性平方(LQ)模型参数拟合值的影响及其用于治疗计划中所得生物剂量分布计算值的影响。依据LQ模型拟合T98G细胞碳离子辐照细胞克隆存活实验的数据,分别按照是否考虑细胞存活率标准差和以两种不同方式考虑贴壁效率得到4组LET和LET数据,并选择其中3组构建了3套matRad治疗计划系统的基础数据用于治疗计划研究。在仅考虑0 Gy贴壁效率时,是否考虑细胞存活率标准差拟合,在LET较低时对α值影响较小,对β值影响较大;在LET较大时,对α值影响较大,对β值影响较小。在考虑细胞存活率标准差时,两种不同方式考虑贴壁效率拟合的结果偏差较小,除200 keV/μm外,两组α值的相对偏差不超过±10%。Planset2与Planset1相比,总是高估了DmaxDminD95。结果表明,是否考虑细胞存活率标准差与以两种不同方式考虑贴壁效率相比,前者对拟合得到的αβ系数影响更大。治疗计划系统中不同基础数据间生物剂量分布计算值的相对偏差范围,小于拟合实验数据获得的各组αβ值的相对偏差范围。
纳米级FDSOI 静态随机存取存储器重离子单粒子翻转效应
杨金虎, 赵培雄, 王亮, 刘亚娇, 张振华, 焦扬, 赵世伟, 翟鹏飞, 孙友梅, 刘杰
2023, 40(4): 628-635.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022121
摘要(23) HTML(9) PDF (12463KB)(0)
摘要:
全耗尽绝缘体上硅(FDSOI)工艺是制备高可靠宇航电子器件的理想半导体工艺,因此深入揭示FDSOI工艺器件的单粒子效应机理对抗辐射加固设计具有理论指导意义。针对22 nm FDSOI SRAM测试器件,研究了不同重离子及电学参数对器件单粒子翻转敏感性的影响规律及物理机制。实验结果表明,高LET值区域单粒子多单元翻转事件占比可达20%,且核心电压对单粒子翻转类型比例及发生概率影响较小;重离子倾角入射会显著增大器件的单粒子翻转截面,且重离子沿平行与垂直衬底阱区方向入射时的单粒子翻转截面差异可达130%。因此,FDSOI器件单粒子效应建模及抗辐射加固设计,必须考虑非直接扩散型电荷共享机制、衬底电势畸变触发寄生电流机制对单粒子瞬态电离电荷收集过程的影响。
129Xe20+入射Ta靶表面发射的紫外光谱线和X射线谱
王益军, 张颖, 张小安, 周贤明, 梅策香, 梁昌慧, 曾利霞, 李耀宗, 柳钰, 向前兰, 孟惠, 张艳宁
2023, 40(4): 636-642.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2023037
摘要(25) HTML(11) PDF (2040KB)(2)
摘要:
利用动能100~500 keV和1.2~6.0 MeV的129Xe20+离子分别入射Ta靶表面, 测量不同速度的入射离子与Ta表面相互作用过程中,激发原子或离子的复杂电子组态间跃迁辐射的光谱线。入射离子动能在100~500 keV范围,测量到Xe原子的多个高里德伯态(其价电子的主量子数分别为$n = 15 $, 13, 11, 8)分别向低激发态5p5(2P°3/2)6s退激辐射的紫外谱线。分析结果显示,随着入射离子动能的增加,高里德伯态Xe原子谱线的单粒子产额减小。在此碰撞过程中,激发的靶离子光谱线的单粒子产额随入射离子动能的增加而增加。在离子动能增加到1.2~6.0 MeV时,激发的Ta原子Mα1, Mα2特征X射线的单粒子产额随入射离子的动能增加而增加。当入射离子动能为6 MeV时,测量到Xe20+与靶原子Ta碰撞过程中Xe原子的L-X射线谱。
核能与核数据
第一性原理在热中子散射截面计算中的应用
王立鹏, 张信一, 姜夺玉, 胡田亮, 曹璐
2023, 40(4): 643-650.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022115
摘要(30) HTML(7) PDF (4224KB)(1)
摘要:
第一性原理被应用在核工程领域关注的热中子散射材料的热中子截面计算中。本工作以Al和Bi金属的热中子截面制作为例,分别基于第一性原理冷冻声子法和密度泛函微扰法,采用VASP结合PHONONY程序计算了它们的声子色散关系和声子态密度。基于NJOY程序,在LEAPR中添加Bi相干散射处理,制作了Al和Bi的热中子散射截面库。结果表明:对于Al,相较于冷冻声子法,密度泛函微扰理论的声子态密度得到的热中子散射截面与ENDF8.0符合更好,对于Bi,采用密度泛函微扰法消除了冷冻声子法的虚频现象,得到的热中子散射结果与实验值符合较好。本工作从探索材料内部特征机理的角度提出了一种更基础、更有预见性的制作热中子截面的方法,为研究新型反应堆的核材料热化机理奠定了理论基础。
ADS散裂靶与次临界堆的耦合传热研究
宋健, 贾欢, 蔡汉杰, 张勋超, 何源
2023, 40(4): 651-659.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022091
摘要(26) HTML(20) PDF (4306KB)(2)
摘要:
对ADS液态铅铋靶与铅基次临界堆之间进行了热耦合,研究了在靶堆间是否加入阻热层、阻热层的热导率和厚度、加入气体阻热层时气体的压力对靶堆间热流量的影响。研究发现,加入阻热层可以减少耦合后靶堆间的热流量,气体阻热层有显著降低热流量的效果,允许靶和堆中铅铋的流速以及靶堆间的温差在更大范围内波动。靶堆间传递的热流量与阻热材料的热导率成正比,与阻热层厚度成反比,气体阻热层厚度可以选择在0.06到0.08 m之间。气体阻热层的压力在0.1到10 Pa区间内,热流量随压力的变化显著。因此,气体阻热层压力可以选择在0.1 Pa左右。
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
2023, 40(4): 660-667.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022125
摘要(222) HTML(98) PDF (3091KB)(6)
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。
基于OpenMC的离岸固定式铅堆的物理设计分析
陶渝杰, 姜韦, 姚存峰, 顾龙, 张璐
2023, 40(4): 668-675.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022129
摘要(19) HTML(7) PDF (5432KB)(1)
摘要:
海上核能平台具有运行成本低、能源供给可靠和环境友好等特点,可以为海洋油气资源开发、工作人员生活保障等提供稳定可靠的能源。离岸固定式铅堆平台针对我国海洋稳定供能的需求,旨在提出一种电功率达到20 MW,寿期40年且全寿期不换料的反应堆概念设计方案。使用CAR-3600基准题,对开源蒙特卡罗程序OpenMC的燃耗模块在铅基快堆中的适用性进行了验证。对比了OpenMC程序和MCNP程序关于离岸固定式铅堆堆芯的计算结果,分析了使用不同核数据库的OpenMC程序计算结果差异,并探讨了可能原因。研究结果表明:OpenMC程序的燃耗模块在快堆中是适用的的。OpenMC和MCNP程序计算结果接近,通过不同计算软件对离岸固定式铅堆的设计方案进行了对比验证。模拟同时发现, 由于235U和238U俘获截面的差异,ENDF/B-VIII.0库和JEFF-3.3库得到的全寿期反应性波动偏大,全寿期反应性差异超过了$ 1 \; \$$的设计目标,后续还需对方案进行进一步的优化,缩小燃耗反应性波动。
AXSP程序中不可分辨能区共振自屏截面计算模块开发和验证
周峰, 马续波, 张辰, 杨永伟
2023, 40(4): 676-683.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.40.2022126
摘要(173) HTML(6) PDF (2049KB)(3)
摘要:
在不可分辨能区,由于共振峰非常密集,受核测量仪器分辨率的限制,不能测得对应能量点下精确的共振参数数据。对该能区,评价核数据库只给出共振参数的平均值和分布函数。为了考虑不可分辨共振能区的共振自屏效应,需要根据这些具有概率分布性质的参数计算有效自屏截面。针对不可分辨共振能区的共振自屏效应的处理,采用“Ladder Sampling”和积分统计原理方法,在先进核截面处理程序AXSP中开发了概率表模块PUnresXS和有效自屏截面计算模块UnresXS,并对概率表计算模块中的算法进行了改进。以NJOY2016的计算结果作为参考解,分别对PUnresXS和UnresXS模块进行了验证,结果表明:概率表模块计算效率提高了60%以上,基准题keff与中子能谱结果与参考解符合良好,开发的共振自屏截面计算模块计算精度与NJOY2016相当,表明了这两个模块在AXSP程序中开发的正确性。