摘要：拓扑优化方法避免了结构的参数化扫描,直接优化材料排布,用于无源微波器件设计,可极大程度拓展设计解域。文中基于拓扑优化方法研究了微带天线的奇异辐射方向图设计。首先分析了具有奇异辐射方向图的伴随敏感度,其次构建了基于过渡边界条件的二维金属优化模型,再次提出了针对奇异辐射的多种目标场函数,分别实现了高增益定向指向波束、等幅双波束和任意方向线极化波束等奇异方向图。为验证算法有效性和准确性,最后加工并测试了具有高增益指向偏转方向图的微带天线,测试结果与拓扑优化结果吻合较好。此方法特别适合具有复杂目标的无源电磁器件设计。

摘要：气载放射性碘的准确监测是预警核事故、评价核事故等级、环境保护的必要前提之一。碘取样测量装置是气载放射性碘监测仪的关键部件,其设计的合理性直接关系到碘在取样盒内分布的均匀性、测量的准确性。为了分析气态碘在取样盒内的分布形式,通过测量得出取样盒中活性炭气体流速与压强降的关系,利用流行的计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent仿真计算了所研制取样测量装置中气体在取样空间的压力分布及碘在取样盒内的吸附分布,并利用蒙特卡罗软件(monte carlo N particle transport code,MCNP)模拟计算了不同模型下的探测效率。对依据仿真所研制的放射性碘监测仪样机进行测试和校准,样机对低活度放射性碘测量的重复性为2%,对364.5 keV全能峰的能量分辨率为9.5%,参考响应的非线性为6%。结果表明:放射性碘取样测量装置的流道最优化设计时,取样盒入口面碘分布均匀,进而提高了探测效率标定的准确性,为气载放射性碘监测仪的设计提供了有效的理论基础。

摘要：电化学方法现场检测重金属离子(HMI)独具优势,对于控制与消除重金属污染意义重大.相关研究大多依赖于经验测试或侧重于报道检测性能,对催化检测机制缺乏科学认识,导致功能敏感材料的设计缺乏指导性策略,严重影响检测的准确性和可靠性.本文综述了近几年来本课题组利用X射线吸收精细结构谱(XAFS)研究HMI催化检测机制的研究工作.主要介绍了六种不同的传感策略增强HMI检测的原理和特点,指出了各类敏感材料在电分析应用中所面临的机遇与挑战,提出了从催化的角度探究电化学检测机制的研究新思路.最后,展望了利用原位XAFS技术、数值模拟计算和机器学习等探究电化学反应动态过程的重要性和必要性.本文对开发功能型传感界面具有重要的指导意义.

摘要：核能科学与技术和人们的生活联系紧密,但同时核辐射也可能危害人们的身体健康,因此需要加强对核辐射的监测。有线核辐射监测系统布线复杂、施工周期长、成本较高,且移动性差、故障排查较为困难。为了满足便捷测量γ辐射环境的需求,基于LoRa无线通信技术,设计了γ辐射监测系统。该系统的主要功能包括数据采集、数据处理及数据传输,采用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)闪烁体探测器进行数据采集,STM32单片机作为核心处理器对采集的数据进行处理、打包,由LoRa无线通信模块进行数据传输。针对可能存在的因复杂电磁环境、传输距离等因素导致监测系统断线及数据传输频繁时造成的区域内信道拥堵问题,设计了动态最优路径通讯算法,通过筛选中继节点,寻找最优重连路径以及实现数据发送的优先级分配。实际测试结果表明:闪烁体探测器测试辐射数据结果可靠,且基于LoRa的γ辐射监测系统数据传输稳定性达到99.57%以上。该系统具有组网灵活、传输距离远、成本低、拓展性强等优点,具有广泛的应用前景。

摘要：为提高新型熔盐快堆的堆芯中子经济与安全性能,并利用^(235)U的裂变反应进行^(99)Mo同位素生产,应用SCALE6.1程序进行了堆芯几何参数优化,基于优化后的堆芯对^(99)Mo同位素的生产进行相关分析。结果表明:适当增加燃料元件半径、减小燃料栅元半径可提高有效增殖因子,同时降低冷却剂温度系数;当燃料元件容器壁厚为0.1 cm、燃料元件半径为3.5 cm、栅元半径为5 cm、活性区半径和反射层厚度分别为63 cm和100 cm时,堆芯运行寿期满足32个月,此时总反应性温度系数为−1.615×10^(−5)K^(−1),保证了堆芯的固有安全性;选最外层燃料元件作为^(99)Mo生产的燃料靶件可提高^(99)Mo的产量,当燃料靶件提取周期为7 d时,^(99)Mo出堆年产量达到6.25×10^(16)Bq,比活度为2.77×10^(15)Bq∙g^(-1)。

摘要：设计了一个以蓝宝石晶体作为布拉格反射镜构成的谐振腔系统,控制X光脉冲辐射束的状态以实现其在一个开放腔中的稳定传输,进而形成振荡。以两块平面晶体布拉格反射镜构成的开放稳定腔系统为模型,通过计算其传输矩阵和分析辐射束横向稳定性条件,得到了谐振腔中两块透镜的焦距和间距的关系。优化该谐振腔系统设计参数使之满足增益最大化条件,即辐射束瑞利长度Z_(R)与电子束聚焦参数Z_(β)匹配。使用X射线追迹软件SHADOW进行光学追迹模拟。模拟结果显示,辐射束在整个谐振腔系统中传输的单程损耗小于20%,在谐振腔中振荡一个周期后的状态与初始状态虽然有所差异但仍可接受。模拟结果表明了该谐振腔系统光学设计参数的可行性。

摘要：随着第四代光源衍射极限环的发展,束流发射度越来越小,四极磁铁的磁场梯度要求越来越高。高梯度四极磁铁的研制已成为衍射极限环发展的关键元件之一。四极磁铁的磁场梯度取决于磁铁孔径、安匝数和磁效率。对于高饱和的高梯度四极磁铁,提高磁效率成为一种提高磁场梯度的可靠方案。本文设计了一种新型磁路来提高磁效率,从而提升四极磁铁的磁场梯度。应用该新型磁路设计了一台梯度大于100 T·m^(−1)的高梯度四极磁铁,并通过Poisson程序和Opera软件进行二维和三维模拟计算,验证其可行性和有效性。

摘要：锂是熔盐堆燃料载体盐的主要材料之一,其中子核反应截面数据是熔盐堆芯中子物理设计及堆芯长期安全运行中的重要基础数据.本工作基于中国散裂中子源反角白光中子束线(CSNS Back-n)飞行时间谱仪,利用中子全截面测量谱仪(NTOX),采用透射法测量了天然锂中子全截面.实验中,中子飞行距离约为76.0 m,采用15.0 mm和8.00 mm两种厚度的天然锂金属样品,在0.4 eV-20 MeV中子能量范围内测得了统计计数较好的中子全截面.特别是在keV及以下能区增补了实验数据,为锂的核数据评价工作提供了更加丰富和可靠的实验数据.在此基础上,采用1/v律和R矩阵理论对MeV以下能区的新测量数据进行了理论分析,获得了7Li和6Li在260 keV能量附近的中子共振参数.

摘要：理解单原子催化的基本机理对于设计高性能和高稳定性的催化剂体系至关重要.然而,这是个有待解决的问题,因为用现有的实验技术来表征单原子催化活性位极端困难.在过去的40年里,表面科学为理解多相催化提供了基础,但是有关反应温度下、已知结构金属氧化物上稳定的金属原子的模型体系罕见报道.本视角讨论了已知的、吸附在模型金属氧化物表面上的、孤立的金属原子,并探讨了如何利用这些信息去理解单原子催化.一个关键的问题是,尽管在表面科学研究中的高度理想化的模型体系可能无法代表真实反应条件下的催化剂,但是它们与采用理论模拟计算得出的模型非常相似.因此,表面科学有望成为评估单原子催化模型的方法.更令人兴奋的是,几个研究组已经发展出在升温条件下金属吸附原子仍保持稳定的模型体系.但到目前为止,还不能清楚地解释催化活性.最后,本文简要地讨论了在真实反应条件下扫描隧道显微镜的实验前景.

摘要：基于反符合钝化注入平面硅(PIPS)探测器设计一个合适的准直器,降低低能α粒子对β粒子计数的影响。利用Geant4软件模拟反符合PIPS探测器添加准直器前后不同能量的α粒子和β粒子探测效率,结果表明,添加准直器后α探测效率降低约18%,β能量大于0.65 MeV时,添加准直器后的β探测效率降低约0.5%。利用241Am标准面源对反符合PIPS探测器添加准直器前后的探测效率进行实验测量,发现与理论计算的探测效率吻合好,可去掉约95%的能量小于3 MeV的α粒子。准直器可应用在气溶胶监测仪需要准确区分α粒子和β粒子计数的场合。