摘要：为了提升加速器装置的设计效率和建设质量,解决现有加速器装置设计和建设过程中存在的多学科数据孤岛、各系统数据实时交互性差与一致性弱、设计周期长且成本高等问题,立足于加速器装置建设需求,提出基于3DEXPERIENCE(简称3DE)平台对CS30加速器α辐照装置开展协同设计研究,梳理出一套较为完善的加速器装置协同设计流程,实现了加速器装置机械、管路、电气及土建等各系统多维度协同设计,规范了整个设计流程,减少了设计错误,提高了设计效率及质量,节约了设计成本,为加速器装置的设计及建设提供指导和帮助,有效缩短了加速器装置的建设周期。

摘要：自感式棒位探测器利用探测线圈电感随驱动杆位移的变化特性实现连续棒位测量,但实际探测线圈端部磁场的非均匀分布致使探测器端部的输出信号表现为非线性,降低了端部位置的测量精度。为此,本文提出一种在探测线圈两端绕制阶梯型补偿线圈的多目标优化设计方法:(1)建立端部补偿线圈电感数学模型;(2)采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对补偿线圈结构进行多目标优化;(3)利用熵权法和模糊综合评价法对多个优化目标客观赋权并进行综合评价,选取一组折中最优设计方案,从而快速有效地确定补偿线圈的最优结构参数。通过有限元仿真对比补偿前后结果,发现经过端部补偿后,不仅电感灵敏度提高了28.6%,最大线性拟合误差也降低了45.8%;最后,进行样机实验,结果显示端部补偿后的探测线圈电感灵敏度为0.18 mH/10 mm,最大线性拟合误差小于0.18 mH,可实现10 mm的测量精度,验证了端部补偿线圈多目标优化设计方案的有效性。本文为其在模块化小型反应堆中的应用提供了优化设计理论基础。

摘要：作为南方先进光源直线段注入器重要设备,开展了C波段光阴极电子枪研究,包括驻波腔微波设计和耦合器设计。其中驻波腔采用3.6腔结构,π模加速模式,工作频率为5.712 GHz;耦合器采用同轴耦合方式。利用Superfish及CST完成了腔体微波结构设计,优化盘片的形状,降低腔体表面最大电场,从而有利于提高腔体加速场强;利用COMSOL开展了腔体水冷系统的分析,优化设计水路,减少腔体由于功率负载所造成的频率偏移,控制腔体温度的上升,保持腔体最大温升小于20℃。在18.15 MW的入腔功率下,阴极面最高场强为180 MV/m,腔体表面最大场强与阴极面场强比值约为0.934 6,腔体Q值大于10 000。通过对耦合器的设计,抑制二极模和四极模的传输,S_(11)参数小于-40 dB。

摘要：高能X射线检测是重要的无损检测手段之一,X射线源的焦点尺寸对检测精度有着重要影响。为了满足高分辨率无损检测对高性能加速器X射线源的需求,本文设计了一个C波段小焦点驻波电子直线加速结构。基于静电聚焦和射频相位聚焦原理,对加速结构进行了物理设计,使用Superfish和Parmela对加速结构进行射频设计和束流动力学计算,使用CST电磁场模拟优化腔链结构,并对束流动力学设计结果进行验证。加速结构共包括3个聚束腔单元和19个光速腔单元,总长度约为548 mm,加速结构的束流能量达到9.11 MeV,焦点尺寸为0.45 mm,俘获效率为35.8%。

摘要：SiC复合包壳热导率在辐照后显著下降,且在发生芯块-包壳机械相互作用时会受到较大的拉应力导致失效。为改善SiC材料导热性能差导致燃料温度过高及芯块-包壳机械相互作用导致包壳失效的问题,提出了使用液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)填充芯块-包壳间隙的设计。基于FRAPCON程序添加了芯块-包壳间隙材料填充模型,对液态铅铋合金填充间隙的双层SiC包壳燃料棒进行了初步分析,并优化了设计参数。对比了三种燃料棒(UO_(2)-SiC、含中心孔的UO_(2)-SiC、UO_(2)-LBE-SiC)在正常运行工况下的性能。结果表明:中心孔芯块设计不能避免UO_(2)-SiC燃料棒的失效,优化设计后的UO_(2)-LBE-SiC燃料峰值温度下降约200 K,LBE填充芯块-包壳间隙也避免了芯块-包壳机械相互作用的发生,外层包壳最大拉应力为5 MPa,燃料棒失效概率小于1×10^(-6),可满足安全性要求。

摘要：能量选择系统是基于回旋加速器的质子治疗装置的关键部分,除了用于调节回旋加速器产生的固定能量质子束的能量以匹配肿瘤深度外,另一主要作用是控制束流发射度等束流参数达到治疗要求。现有控制发射度的方案基于切换不同孔径准直器组合,可调的发射度受限于孔径的组合数量,并且需要在能量选择系统的上游或下游配有抑制流强的小孔径准直器,限制了高能束流流强提高的可能性。本文根据中国原子能科学研究院在研的一套基于超导回旋加速器CYCIAE-230的质子治疗装置,提出并验证了一种可以灵活控制束流发射度和传输效率的能量选择系统设计方案。首先介绍了该能量选择系统的主要光学设计特点。然后运用蒙特卡罗方法计算并讨论了质子经过降能器与一组准直器的束流发射度、能量和能量分散的情况。最后结合计算结果并利用束流光学软件TRANSPORT和TURTLE完成了能量选择系统的线性束流光学设计。设计重点是基于消色散段前放置一组宽度可调的狭缝,并结合相应位置束流光学条件,以控制束流发散角,并通过计算验证了可行性。结果显示,该能量选择系统满足质子治疗需求,合理利用可调狭缝可以灵活调节束流的发射度,从而实现能量选择段束流传输效率可调。这种简单且能灵活调整束流状态的光学设计既可用于质子治疗的流强调控,也可以满足其他科研应用需求,具有广泛的应用前景。

摘要：超临界水冷堆(SCWR)具有热效率高、结构简单等技术优势,是第四代核能系统国际论坛推荐的6个堆型之一。本文首先回顾了SCWR的包壳设计要求和主要性能挑战,然后对经过较多测试的商用候选包壳材料的均匀腐蚀、应力腐蚀及辐照性能进行了回顾。铁素体/马氏体(F/M)钢、奥氏体不锈钢及镍基合金均存在某方面的性能不足。最后,介绍了近年来新兴的SCWR候选包壳材料,包括新型含铝奥氏体不锈钢、氧化物弥散强化钢、梯度材料及其他组织改进技术的研究进展。

摘要：中国科学院高能物理研究所第二台硼中子俘获治疗(BNCT02)加速器主要由1台离子源、1条低能束流传输线、1台射频四极加速器和3条高能束流传输线组成。为了保障BNCT02加速器的安全运行,设计了基于横河PLC和实验物理及工业控制系统(EPICS)软件工具包的机器保护系统。为了增强安全性,该系统采用了冗余设计,由两套完全独立且主要输入、输出信号一致的子系统构成。测试结果表明,BNCT02加速器机器保护系统的响应时间小于1.6 ms,且具有稳定可靠性高的特点,满足BNCT02加速器运行的需要。

摘要：水下运输系统在运输载荷时会受到水的不确定非线性和其他外部扰动影响。针对水下运输系统的运行控制问题,以核电厂燃料组件的水下运输系统为对象,设计了基于径向基函数(RBF)神经网络的非奇异终端滑模控制方法。首先,根据牛顿第二定律和Morison方程建立了系统的运动微分方程并推导其状态空间方程;其次,设计非奇异终端滑模控制器,并用RBF神经网络对未知非线性作用进行估计并在控制器中补偿,由Lyapunov稳定性理论推导了网络权值的自适应更新律;通过Lyapunov稳定性理论证明了所提控制策略可以实现对未知非线性估计的渐进收敛和对给定指令跟踪的有限时间收敛;分别对带载上行和空载下行两种工况进行仿真验证,仿真结果表明了所设计的控制器性能良好。

摘要：移动式反应堆固有安全性高、经济性好、部署灵活,是未来先进反应堆技术发展的重要方向。高温气冷堆因其性能特点在移动式反应堆设计中广受青睐,基于此提出一种使用氦氙为冷却剂、低浓度TRISO包覆颗粒为燃料的移动式反应堆堆芯方案,并使用蒙特卡罗程序MCNP对其进行物理特性研究计算。计算结果表明:本文方案为超热堆,功率分布合理,控制系统价值足够;温度功率效应为负值,满足设计要求;后备反应性充足,可支持满功率运行1500 EFPD;本文方案相比其他先进移动式反应堆体积较小,但燃耗深度相对较浅。总体而言本文提出的堆芯方案合理,能够满足设计要求。