检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2021年第2期70卷 316-322页

作者：陈锋郝建红许海波中国工程物理研究院研究生院北京100088 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

高能质子照相系统由四极磁透镜和准直器组成,实际透镜的边缘场将影响成像系统的性能.本文将含边缘场的磁场梯度用贝尔函数近似,提出了一种含边缘场的成像系统优化方法.通过Geant 4程序模拟了能量为1.6 GeV的质子成像系统,并通过优化方... 详细信息

高能质子照相系统由四极磁透镜和准直器组成,实际透镜的边缘场将影响成像系统的性能.本文将含边缘场的磁场梯度用贝尔函数近似,提出了一种含边缘场的成像系统优化方法.通过Geant 4程序模拟了能量为1.6 GeV的质子成像系统,并通过优化方法给出了考虑边缘场的优化后的系统参数.研究了考虑边缘场时的成像系统参数对准直器孔径的影响.通过对比理想成像系统和优化前后的成像系统在使用准直器时的客体通量分布,研究了边缘场对质子通过客体的通量影响.结果表明,优化后的成像系统可以减小质子通过客体后的通量误差,并且积分差值在10^–2量级时,准直器的孔径参数变化亦在10^–2量级.

关键词：质子照相角度准直器磁透镜边缘场 Geant 4程序

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U和UO2状态方程研究进展

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材料导报 2021年第1期35卷 82-95页

作者：简单朱燮刚刘瑜宋海峰赖新春中国工程物理研究院材料研究所绵阳621908 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100094 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

铀和二氧化铀都是核科学与核工程中的重要材料,长期以来都不缺乏对它们的状态方程的研究。它们生产、存储和使用的环境复杂,涵盖宽温、宽压、强辐照、表面辐射、氦泡演化等极端条件,需要从实验和理论出发获取不同温度和压力下的材料物性... 详细信息

铀和二氧化铀都是核科学与核工程中的重要材料,长期以来都不缺乏对它们的状态方程的研究。它们生产、存储和使用的环境复杂,涵盖宽温、宽压、强辐照、表面辐射、氦泡演化等极端条件,需要从实验和理论出发获取不同温度和压力下的材料物性,如晶体结构、相变行为、压缩性质、弹性性质与输运性质。此外,它们都属于强关联电子体系,拥有丰富的相图与奇特的物理性质,因此在实验与理论上研究它们的状态方程等物性具有极大的挑战性,该项研究一直属于前沿研究的热点。数十年来,人们采取各种实验手段,对铀和二氧化铀的热力学物性进行了测量;但由于铀及其化合物的特殊性质,相关实验研究工作仍存在一定程度上的困难。而另一方面,自1990年代以来,随着第一性原理方法的发展,使用密度泛函理论(DFT)方法对铀和二氧化铀物理性质展开计算的工作也不断涌现,不仅与实验工作相互验证,而且填补了实验条件无法企及的极端条件下的参数空白。随着计算机软硬件和数值算法的发展,相关DFT方法已经获得了较大突破,对铀和二氧化铀状态方程的描述也更为准确。其中,修正电子多体关联效应的动力学平均场方法(DMFT)以及修正声子振动能的平均场势方法(MFP)等算法是值得研究者进一步关注的。本文就20世纪以来对金属铀和二氧化铀实验和理论状态方程的研究进展进行了梳理,先后针对实验测量和理论计算两方面的晶体结构和相变行为、准静态压缩与冲击绝热压缩曲线、弹性力学、输运性质进行了概括总结,并探讨了二氧化铀晶体缺陷行为的相关研究工作。此外,本文还利用第一性原理方法对铀和二氧化铀的状态方程做了简要的计算,验证了已有公开文献中的结果,这将有助于后续研究。

关键词：状态方程铀二氧化铀第一性原理极端条件

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基于机器学习原子势函数的原子动力学蒙特卡洛程序TensorKMC的优化

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计算机科学 2024年第9期51卷 23-30页

作者：刘人僪陈欣商红慧张云泉大连海洋大学信息工程学院辽宁大连116023 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,在使用过程中通常会受到辐照损伤,这极大影响了其使用寿命,给核电站的安全带来隐患。原子动力学蒙特卡洛方法(AKMC)是研究材料辐照损伤的有效理论方法,可以与计算机数值模拟进行结合来研究... 详细信息

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,在使用过程中通常会受到辐照损伤,这极大影响了其使用寿命,给核电站的安全带来隐患。原子动力学蒙特卡洛方法(AKMC)是研究材料辐照损伤的有效理论方法,可以与计算机数值模拟进行结合来研究压力容器的微结构演变。辐照损伤的材料存在缺陷,原子间相互作用建模时需要考虑非球对称相互作用,但TensorKMC在计算时并没有考虑到原子的角向作用。文中针对该问题,提出了一种包含角向相互作用、可以与TensorKMC的三重编码完美结合的指纹建模方法,并可利用多重度对角向指纹的计算过程进行化简。文中在TensorKMC程序中实现了该方法,测试结果显示角向指纹对势函数的精度有显著影响,最大角动量越高,势函数越精准,程序的模拟耗时也会显著增加。同时,也针对TensorKMC的原子势函数的激活函数开展了测试,结果表明梯度光滑的Softplus和SquarePlus相比初版TensorKMC所用的ReLU在拟合高维势能面时有明显的优势,在最大角动量较低时ReLU有性能优势,但随着最大角动量的增大,不同激活函数对总体模拟时间几乎无特别影响。因此,在实际研究中推荐使用梯度光滑的激活函数。

关键词：动力学蒙特卡洛原子指纹神经网络势

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颗粒密度与半径影响下的多相RMI混合区域宽度极限理论模型及其规律探究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第10期54卷 56-67页

作者：司英明孟宝清王春田保林陈潜中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京101408 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建... 详细信息

颗粒参数对多相Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)混合区宽度演化具有显著影响,但影响规律尚待探究.本文基于界面运动方程,综合颗粒体积分数、半径和气体黏度参数影响,提出无量纲数Sd,表征曳力对流体速度弛豫过程的影响.基于小扰动理论建立了极限颗粒参数下混合区宽度的增长模型,分析表明颗粒密度与半径组合决定混合区宽度增长形态,在颗粒密度较大时呈指数增长,在半径较大或二者都较大时呈线性增长.进一步分析揭示了颗粒参数变化对混合区域宽度的影响规律,发现增大颗粒半径会促进混合区域宽度增长.数值模拟结果验证了理论模型及Sd数有效性,结果表明经典的Stokes数(St)在预测混合区宽度增长时存在失效情况,St数和Sd数的组合是多相RMI演化的主控无量纲数.

关键词：多相Richtmyer-Meshkov不稳定性颗粒参数混合区域宽度理论模型影响规律

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宽谱红外/太赫兹量子棘轮探测器研究进展(内封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2025年第1期54卷 12-25页

作者：楚卫东白鹏杨宁王屹韩尚杰王迎新赵自然北京应用物理与计算数学研究所北京100088 计算物理全国重点实验室北京100088 北京师范大学物理与天文学院北京100875 北京邮电大学理学院北京102206 清华大学工程物理系北京100084

近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等... 详细信息

近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等缺点限制了其应用的场景。就工作原理、工作模式、研究进展、能带工程等方面介绍GaAs基经典红外/太赫兹光子型探测器并进行评述。在此基础上,详细介绍文中提出的量子棘轮红外探测器(QRIP)的研究进展,从QRIP器件的工作原理、器件结构等方面阐述了其优势及可行性。通过研究QRIP不同的杂质类型、掺杂浓度、生长工艺、能带结构等条件以研究其工作机理及量子特性,列出了不同结构QRIP器件实验结果并进行了分析。棘轮结构在无外加电场下能够对红外能量进行探测,同时在特定的偏压下能够实现光谱可调的性质以实现宽谱的探测。进一步地,将QRIP集成LED制备出量子棘轮上转换器件,其能够实现4~200 THz的超宽谱探测,同时量子棘轮上转换探测器在25 K时响应率可以达到0.4 A/W。该研究表明了量子棘轮探测器能够有效提升器件的工作温度、响应光谱范围,为高工作温度红外/太赫兹光子型探测器实现提供了新思路。

关键词：红外/太赫兹探测器宽谱探测器高温太赫兹探测量子棘轮

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一种基于Hamel形式的无条件稳定动力学积分算法

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力学学报 2022年第9期54卷 2577-2587页

作者：顾崴刘铖安志朋史东华北京理工大学信息与电子学院北京100081 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学数学与统计学院北京100081 复杂信息数学表征分析与应用北京市重点实验室北京100081

时间积分算法是求解动力学系统的一个核心问题.动力学方程的时间积分经常会出现数值不稳定现象,有限元空间离散也通常会造成伪高频振荡,因而,发展解决上述问题的数值积分算法具有重要的理论价值.本文基于Hamel场变分积分子,通过新的数... 详细信息

时间积分算法是求解动力学系统的一个核心问题.动力学方程的时间积分经常会出现数值不稳定现象,有限元空间离散也通常会造成伪高频振荡,因而,发展解决上述问题的数值积分算法具有重要的理论价值.本文基于Hamel场变分积分子,通过新的数值积分算法的构造方法,提出了一种无条件稳定的Hamel广义α方法,具体内容包括:构造特殊的变分形式,利用变分积分子等工具,建立无条件稳定的数值积分算法;在相同框架下,提出更高精度的数值格式;结合活动标架法的特性,将算法的一般形式推广到李群空间,得到Hamel广义α文所提出的Hamel广义α方法是无条件稳定的,具有二阶精度并且能够快速过滤掉虚假的高频振荡.数值算例的结果显示,本文所提方法具备了传统方法的精度、耗散和稳定性优势,既适合一般的线性空间,也适用于李群空间,同时还可以发展高阶精度算法.本文发展了构造变分积分子的新模式.

关键词：广义α方法 Hamel场变分积分子 Hamel广义α方法李群活动标架法

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核爆多物理场对近地小行星的偏转效应分析

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空间碎片研究 2022年第4期22卷 18-26页

作者：成立夏银李璐璐李百文胡晓棉北京应用物理与计算数学研究所北京100094

本文针对对峙爆炸防御技术,研究了核爆中子、γ光子、X光多物理场对1km直径硅岩质小行星的偏转效应。数值模拟过程中,中子、γ光子、X光采用高空核爆的出壳能谱,这能够比较真实地反映太空核爆情形。研究结果表明,由于中子和γ光子的自... 详细信息

本文针对对峙爆炸防御技术,研究了核爆中子、γ光子、X光多物理场对1km直径硅岩质小行星的偏转效应。数值模拟过程中,中子、γ光子、X光采用高空核爆的出壳能谱,这能够比较真实地反映太空核爆情形。研究结果表明,由于中子和γ光子的自由程相对较长,其在小行星表面的能量沉积效率更高,使小行星向外抛射物质的深度更大;由于X光的自由程相对较短,其在小行星表面的能量沉积深度较浅,尽管X光使小行星向外抛射物质的速度远大于中子和γ光子的作用,但由于向外抛射的物质质量较小,因此X光对小行星偏转效应的贡献相对较小。

关键词：核爆防御多物理场近地小行星

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强爆炸火球辐射流体自适应网格高精度数值模拟

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计算物理 2021年第2期38卷 146-152页

作者：李康李守先刘娜中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

提出一种自适应网格方法,应用于基于Euler方法的强爆炸辐射流体高精度数值求解。通过与Zinn数值结果对比,验证该方法的正确性。研究自适应网格对冲击波和光辐射输出模拟精度的影响,对比不同网格尺度下的计算耗时。在相同的条件下,使用... 详细信息

提出一种自适应网格方法,应用于基于Euler方法的强爆炸辐射流体高精度数值求解。通过与Zinn数值结果对比,验证该方法的正确性。研究自适应网格对冲击波和光辐射输出模拟精度的影响,对比不同网格尺度下的计算耗时。在相同的条件下,使用自适应网格与均匀网格加密3倍得到的冲击波超压分布、光辐射输出演化接近,计算效率提升约8.5倍。由此可知,提出的自适应网格方法可用于强爆炸问题的高精度数值模拟,显著地提升模拟精度和模拟效率。

关键词：辐射流体动力学火球 Euler方法高精度模拟自适应网格

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聚变能源研究态势及展望

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中国工程科学 2024年第4期26卷 190-197页

作者：彭先觉高翔李建刚刘永邓建军李正宏周良骥师学明天府创新能源研究院成都610213 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 核工业西南物理研究院成都610213 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

聚变能源开发有望重塑未来能源发展格局,正处于突破工程能量“得失相当”的关键阶段,机遇与挑战并存。本文总结了聚变能源研究的主要进展,凝练了能量平衡尚未实现、氚自持尚未得到验证、实现高可利用率难度极高、耐辐照材料开发进展缓... 详细信息

聚变能源开发有望重塑未来能源发展格局,正处于突破工程能量“得失相当”的关键阶段,机遇与挑战并存。本文总结了聚变能源研究的主要进展,凝练了能量平衡尚未实现、氚自持尚未得到验证、实现高可利用率难度极高、耐辐照材料开发进展缓慢、使用经济性普遍较差等发展挑战。在梳理国际热核聚变实验堆(ITER)计划的共性基础技术突破、成员国配套研究的基础上,归纳了我国磁约束聚变研究的整体规划、自主项目部署、技术路线跟踪等方面的进展。进一步,围绕我国自主提出的Z箍缩聚变裂变混合堆(Z-FFR)概念,阐述了基本原理、应用优势、系列进展,提出了面向2040年实现商业化供能目标的发展规划,涵盖关键技术攻关、工程演示、商业发电推广等阶段的任务目标。为了全面推进我国聚变能源开发进程,建议在磁约束聚变方面深入参与ITER计划和相关国际合作,攻克商用聚变堆关键物理与工程技术,开展中国聚变工程实验堆(CFETR)主机关键部件研发并适时建设和运营CFETR;在Z-FFR方面,加快“电磁驱动大科学装置”建设,开展聚变能源关键技术攻关,推进Z-FFR工程演示和商业应用。

关键词：聚变能源磁约束聚变中国聚变工程实验堆 Z箍缩聚变裂变混合堆商业化供能

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ZR装置与Z箍缩负载耦合的全电路模拟

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现代应用物理 2022年第4期13卷 131-137页

作者：薛创毛重阳王冠琼王小光孙顺凯宁成肖德龙北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为掌握Z refurbishment(ZR)装置工作状态,方便开展Z箍缩相关实验的模拟分析,深入理解大型多路并联脉冲功率驱动器的工作原理,发展了ZR装置的全电路模型。基于有限差分方法编写了全电路模拟程序,分析了装置内部各结构组件的充放电过程,... 详细信息

为掌握Z refurbishment(ZR)装置工作状态,方便开展Z箍缩相关实验的模拟分析,深入理解大型多路并联脉冲功率驱动器的工作原理,发展了ZR装置的全电路模型。基于有限差分方法编写了全电路模拟程序,分析了装置内部各结构组件的充放电过程,基于实验电流波形校验了关键组件的模型和参数,在此基础上研究了电磁脉冲的形成和传输过程。进一步针对典型的丝阵和套筒Z箍缩实验,将ZR装置全电路模型与负载0维内爆动力学模型耦合模拟,获得了负载半径、高度和质量等参数变化对内爆性能的影响规律。结果表明:充电电压为82 kV时,从驱动器电储能(18.9 MJ)到负载动能(1.2 MJ)的转换效率约为6%;在相同的充电电压和负载电极结构条件下,若负载都在各自优化设计的参数下工作,则应用于辐射源研究的丝阵负载线质量较小、初始半径较大及内爆速度较快;而应用于惯性约束聚变研究的套筒负载线质量较大、初始半径较小及内爆速度较慢;两种负载内爆动能十分接近。同时,内爆动能随负载高度和收缩比的增大而增大。

关键词： ZR装置 Z箍缩脉冲功率全电路模型内爆

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