摘要：放射性物质的准确定位对于寻找“孤儿源”、核设施去污和退役、辐射防护最优化等至关重要。硅光电倍增管(silicon photomultiplier,Si PM)已广泛应用于闪烁体探测系统。为实现低成本大视野高分辨探测系统,通过测量ASIC(application specific integrated circuit)芯片对输入信号的要求,仿真了电阻阻值与电阻网络输出信号上升时间之间的关系,设计了前置放大器用于适配ASIC芯片和电阻网络,利用电阻网络的信号通道压缩特性和ASIC芯片多路复用、高度集成等优点,设计验证了将两者优势相结合的混合模式读出电路。测试结果显示:读出电路RMS噪声约为2.73 m V,能准确测出^(241)Am点源的位置,定位正确率约90.87%。设计的混合模式读出电路将64路Si PM信号简化为4路,探测器输出信号通道数减少16倍,单个A5202模块能同时读出1024个Si PM单元,能极大降低大面积Si PM阵列读出的成本。

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。

摘要：空间核反应堆电源具有结构紧凑、比功率大、寿命长、不依赖光照以及环境适应性强等优点,是月球基地最理想的能源解决方案。以美国FSP方案为参考,确定净输出电功率40 kW、寿期10 a为核电源的基本参数指标。对于月球基地用空间核反应堆电源,热中子反应堆方案相比快中子反应堆方案在减轻屏蔽体质量和节省核燃料方面更加具有竞争力。在对比分析了空间堆上几种常用的金属氢化物后,以长寿命为原则,选择YH_(1.8)作慢化剂。环形燃料作为一种革新性的燃料形式,具有双边慢化和双边冷却的特点,可以减小固体慢化剂的正温度效应并显著提高反应堆的热工安全裕量,是未来高性能反应堆的首选燃料形式。通过借鉴前苏联TOPAZ-Ⅱ空间堆的堆芯结构,在此基础上整合美国FSP方案的系统结构,最终设计出此堆芯方案。通过采用环形燃料元件并对栅格参数进行优化设计,解决了固体慢化剂带来的全堆正温度效应问题;通过引入安全棒设计,解决了特殊临界安全要求问题;通过采用YH_(1.8)慢化剂,解决了慢化剂的氢泄漏问题。以MCNP程序为计算工具,完成了.堆芯物理方案的设计与优化。与FSP方案相比,堆芯(含反射层)尺寸参数相当,没有因为使用慢化剂而使堆芯体积变大,并且^(235)U装量仅需18.463 kg,只有FSP方案的1/4。

摘要：硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是一种新型二元靶向放射疗法,目前正在逐步进入商用阶段。适用于医院的BNCT中子源类型为加速器中子源,在设备运行与患者的治疗过程中,通常会伴随中子的泄漏与γ射线的污染。为了保证医用基于加速器的BNCT(Accelerator-Based Boron Neutron Capture Therapy,AB-BNCT)设备运行过程中相关人员的辐射安全,基于束流强度10 mA、能量2.8 MeV的质子中子源AB-BNCT开展屏蔽设计分析。首先以国际放射防护委员会(International Commission on Radiological Protection,ICRP)与我国现行的电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB 18871-2002制定的公众年有效剂量限值1 mSv为参考标准,经保守估计折合成剂量率限值0.5μSv·h^(-1),利用蒙特卡罗程序进行BNCT治疗室屏蔽模拟计算分析;通过对比使用减方差技巧前后的屏蔽模拟数据结果,论证了使用几何分裂与俄罗斯轮盘赌等减方差技巧可以有效提高计算效率,获得更精确的计算结果。在模拟分析的数据基础上,给出了该AB-BNCT治疗室的屏蔽设计方案,并针对屏蔽的薄弱环节进行优化设计。最终的优化结果表明,当屏蔽墙体为60 cm的含硼重混凝土时,治疗室外侧空间的剂量率均小于0.5μSv·h^(-1),满足辐射防护要求。此外,本文也给出了剂量限值小于2.5μSv·h^(-1)时所需屏蔽墙体的厚度范围,为BNCT的商业化发展提供理论依据。

摘要：为减少VVER反应堆使用寿命内换料大修次数,提高机组能力因子,增加平均年度发电量,本文利用KASKAD软件包,通过增加燃料组件平均235U富集度和批换料数的方式,对VVER反应堆实现24个月换料周期的可行性进行了研究,从而设计出了长短交替的24个月长周期堆芯换料方案。对该方案计算结果分析表明:其循环长度分别为633.5 EFPD(EFPD为等效满功率运行天)或667.1 EFPD,各堆芯特性参数均满足设计限值要求,且有较大裕量;较目前18个月堆芯换料周期方案,该方案具有良好的经济效益,当国际天然铀采购价格每磅不超过60美元时,每台机组平均每年将至少带来约0.12亿元收益。因此,本文研究的24个月换料平衡循环堆芯装载方案具有很好的安全性、经济性、灵活性以及工程应用价值。

摘要：差分衰减分析技术(Differential Die-away Analysis,DDAA)可用于特殊核材料(Special Nuclear Materials,SNM)主动探测分析,无论核材料是否置于屏蔽体内,它皆可通过外加脉冲中子诱发核材料发生裂变来揭示核材料的存在。通过Geant4蒙特卡罗模拟软件设计基于DDAA技术的SNM探测系统,优化探测系统关键参数以及系统不同几何布置,获得探测系统达到最优灵敏度时的几何结构参数。计算结果表明,当探测系统的几何参数选择压强为0.405 3 MPa、直径5.08 cm的3He管,3He管外包裹密度为1.10 g·cm^(-3)、厚度为4 cm的慢化体,样品周围采用厚度为7 cm、密度为0.85 g·cm^(-3)的慢化体时,可达到1 g的235U核材料高灵敏探测。计算结果对基于DDAA技术的SNM探测系统的参数设计具有重要意义。

摘要：针对核电厂安全壳钢衬里专用P265GH低合金钢(CSL),采用电化学和X射线光电子能谱(XPS)分析方法探究其在饱和Ca(OH)_(2)溶液中的钝化和破钝效应,并与Q235B低碳钢(Q235B)和304不锈钢(304SS)耐腐蚀性能进行对比分析。结果表明:与Q235B和304SS相比,CSL在模拟混凝土孔溶液中钝化效率更高,但钝化膜中Fe^(2+)/Fe^(3+)比值较低导致其耐蚀性较差,CSL的临界氯离子浓度(0.16~0.2 mol/L)远小于Q235B(0.3 mol/L);氯离子的破钝效应主要影响试件表面的双电层结构,导致其有效电容增大,电荷转移电阻急剧下降;304SS的钝化膜为Fe和Cr的氧化物和羟基氧化物,具有更高的耐腐蚀性。

摘要：对于海洋观测设备,核能供电有着不可替代的优势。近年来,由于我国急需发展全方位、多维度地观测、探测海洋装备,而海洋应用的放射性同位素电池技术可以成功应用于水下观测装备的供能,在国内处于研究和摸索阶段。本研究总结了海洋同位素电池技术,根据公开发表的相关研究,对美国和俄罗斯的海洋观测设备应用的核能电池结构展开分析,对比其结构因素的优缺点,不同结构设计的材料环境有所差异,可对未来海洋放射性同位素电池的设计提供参考。

摘要：随着核技术的深入研究与广泛应用,辐射监测也逐渐要求应用创新型手段及技术,以达到及时监测、准确监测的目的。本文提出了一种基于物联网技术与区块链技术的智能化辐射自动监测系统,该系统从辐射监测设备和数据生产环境智能感知、辐射监测设备故障研判、辐射环境监测数据安全传输及存储等方面进行设计,已成功应用于广东地区。该系统提供了实时的γ空气吸收剂量率数据、监测站环境数据、监测设备运行参数数据,对数据异常和设备故障的发现有及时性和准确性,可通过远程监控和处置解决部分设备故障,对核与辐射应急响应、核电厂外围辐射监测保障具有一定积极意义,并且对未来辐射环境智能化监管能力建设提供可参考的新模式。

摘要：利用宇宙线缪子对物体成像需要确定缪子的径迹,而对缪子的击中点进行精确定位是缪子径迹重建的关键。当前主流的缪子径迹探测系统需要搭配多路电子学通道才能对缪子的击中点进行精确定位,此类探测系统的构造复杂且成本高昂。为实现简便、低成本且高精度的缪子径迹探测系统设计,本研究基于Geant4软件,对无切割式的方形和圆形塑料闪烁体耦合硅光电倍增器(Silicon Photonmultipliers,SiPMs)的探测器进行模拟研究,使用SiPM收集的光子数和触发SiPM响应的时间作为特征参数,采用人工智能回归算法作为缪子定位的方法。模拟结果表明:以光子数作为特征参数的回归算法中,长短时间记忆(Long Short Term Memory,LSTM)算法在三种回归算法中的精度最高;在LSTM算法下,探测器上表面耦合12个SiPM的位置分辨率可达到厘米级别;当使用光子数和触发时间作为特征参数时,在探测器侧边仅耦合6个SiPM的位置分辨率同样能达到厘米级别,且与大面积塑料闪烁体四角耦合光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的探测器在实验中对缪子定位得到的结果吻合。本研究使用LSTM回归算法作为缪子定位算法,提出的在塑料闪烁体侧边耦合6个SiPM的探测器系统结构简便、制造成本低且定位精度达到厘米级别。