检索结果-内蒙古大学图书馆

核技术 2025年第2期48卷 153-162页

作者：钱冠华赵亚楠王旭于涛南华大学核科学技术学院衡阳421001 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001 中核工程咨询有限公司北京100032

螺旋管式直流蒸汽发生器结构紧凑,传热能力强,适用于铅冷快堆等第四代反应堆。两相流的不稳定性可能导致传热管束的机械振动和热疲劳加重,从而对蒸汽发生器的安全运行构成严重威胁。采用RELAP5/MOD3.4程序对14根螺旋传热管的螺旋管式直... 详细信息

螺旋管式直流蒸汽发生器结构紧凑,传热能力强,适用于铅冷快堆等第四代反应堆。两相流的不稳定性可能导致传热管束的机械振动和热疲劳加重,从而对蒸汽发生器的安全运行构成严重威胁。采用RELAP5/MOD3.4程序对14根螺旋传热管的螺旋管式直流蒸汽发生器的二次侧进行了建模,并基于时域方法研究了启动过程中的振荡行为以及参数对系统稳定性的影响。结果表明:二次侧流体的压力、质量流量和温度在加热段呈现(n-2,2)模式的密度波振荡,并叠加有流型转变不稳定性。此外,增加入口节流度和系统压力、减少出口节流都有利于提高螺旋管式直流蒸汽发生器的系统稳定性。

关键词：螺旋管式直流蒸汽发生器多并联通道两相流流动不稳定性时域分析

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氦氙布雷顿循环系统工质热物性及热力性能研究

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核技术 2025年第4期48卷 158-171页

作者：赵正成罗皓天赵亚楠于涛南华大学核科学技术学院衡阳421001 先进核能设计与安全教育部重点实验室衡阳421001

兆瓦级核反应堆结合氦氙布雷顿循环系统能有效满足大型深空探测器、星表基地、深海无人潜航器等特种能源动力装置对大功率、小型化、高可靠电源供应的需求,具有广阔的应用前景和研究价值。目前对氦氙混合气体在非理想状态下的物性研究... 详细信息

兆瓦级核反应堆结合氦氙布雷顿循环系统能有效满足大型深空探测器、星表基地、深海无人潜航器等特种能源动力装置对大功率、小型化、高可靠电源供应的需求,具有广阔的应用前景和研究价值。目前对氦氙混合气体在非理想状态下的物性研究尚不充分,本文构建了非理想状态下氦氙混合气体的物性计算模型,采用浸没式次临界安全空间反应堆氦氙布雷顿循环系统为研究对象,对氦氙混合气体物性模型进行了验证,分析了不同温度、压力和氦气摩尔分数下氦氙混合气体的物性对绝热系数、相对压损和相对对流换热系数等氦氙布雷顿循环系统热力性能关键参数的影响规律及对热力设备选型的影响。

关键词：氦氙混合气体物性布雷顿循环热力性能核反应堆电源

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蒙特卡罗MagicMC程序网格权窗全局减方差模块开发与验证

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核电子学与探测技术 2025年第4期45卷 481-489页

作者：曲泓宇陈珍平孙爱扣雷济充刘程伟朱琳张羿张怡卿于涛南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室湖南衡阳421001

在大尺度辐射屏蔽计算中,蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法面临粒子深穿透现象,导致计算精度低、统计误差大、收敛速度慢等问题。为满足计算精度和效率的要求,通常采用网格权窗减方差方法缓解粒子输运深穿透问题。针对上述问题,本文基于蒙... 详细信息

在大尺度辐射屏蔽计算中,蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法面临粒子深穿透现象,导致计算精度低、统计误差大、收敛速度慢等问题。为满足计算精度和效率的要求,通常采用网格权窗减方差方法缓解粒子输运深穿透问题。针对上述问题,本文基于蒙特卡罗程序MagicMC开发了网格权窗全局减方差模块,建立了基于MC-MC正向耦合的自适应平滑因子改进网格权窗方法。通过对ITER基准题计算,结果表明在相同条件下,不同位置的通量值与参考解对比,数值吻合,并且FOM因子提高了约7倍。同时,针对1/4 NUREG/CR-6115PWR基准题开展了网格中子通量密度分布计算,与直接模拟相比,本文全局减方差方法的FOM因子提高了9倍左右。数值分析结果验证了本文开发的网格权窗全局减方差模块的正确性与可靠性,提升了MagicMC程序对大尺度辐射屏蔽问题的计算分析能力。

关键词：辐射屏蔽蒙特卡罗网格权窗减方差平滑因子

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基于LSTM回归算法的缪子定位模拟研究

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核技术 2025年第2期48卷 44-56页

作者：张海峰罗思远刘相满何列肖万成尹隆乡王克邹雨辰刘雨晨王晓冬南华大学核科学技术学院衡阳421001 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 兰州大学核科学与技术学院兰州730000

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... 详细信息

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。

关键词：缪子探测器长短时间记忆算法硅光电倍增器缪子定位

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基于新型深层钻井型缪子探测器的缪子透射成像研究

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核电子学与探测技术 2025年第1期45卷 37-46页

作者：尹隆乡罗思远曾国强王克冯松冯胜洋张海峰冯春添廖伶元王晓冬南华大学核科学技术学院衡阳421200 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421200 成都理工大学核技术与自动化工程学院成都610059 南华大学资源环境与安全工程学院衡阳421200

缪子透射成像是一种通过测量宇宙射线缪子在穿过物体前后的通量变化来揭示其内部密度结构的技术。其非接触、无损的特点适用于对大型物体进行远距离成像,广泛应用于火山监测、考古、地下结构调查及矿产勘探等领域。目前,在矿产勘探应用... 详细信息

缪子透射成像是一种通过测量宇宙射线缪子在穿过物体前后的通量变化来揭示其内部密度结构的技术。其非接触、无损的特点适用于对大型物体进行远距离成像,广泛应用于火山监测、考古、地下结构调查及矿产勘探等领域。目前,在矿产勘探应用中的一项挑战为设计出适应于深层钻井的探测器。该类型探测器要求在尽量减少读出电子学通道数量的前提下,在约500~800米深度保持良好成像质量。为解决上述技术难题,本文基于现有研究设计了一种新型钻井型缪子探测器,并利用制作的简化版物理模型进行了初步模拟与实验。使用蒙特卡罗GEANT4程序对探测器模型的角度分辨率进行了模拟研究,设计出缪子径迹算法,并利用该模型模拟探测天然缪子源。后续通过与该简化探测器实验结果的比较分析以验证该模型的可靠性,并针对大体积高Z物质进行了模拟成像。研究表明,该探测器模型可有效模拟缪子击中物体时SiPM的信号采集过程,所设计的缪子径迹算法能够准确计算缪子的入射方向(方位角分辨率2.41°,天顶角分辨率3.01°)。该简化探测器可实现对大体积高Z物质的探测,模拟结果可为实验提供参考依据。

关键词：蒙特卡罗模拟 Geant4 缪子成像缪子径迹探测器

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呼吸运动对硼中子俘获治疗肺癌的剂量学影响

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核技术 2025年第4期48卷 28-44页

作者：朱琳于涛孙爱扣高克坤曲泓宇刘彤王嵩张紫竹崇奕峥陈珍平南华大学核科学技术学院衡阳421001 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001 放射医学与辐射防护国家重点实验室(苏州大学) 苏州215123 北京凯佰特科技股份有限公司北京102413 中国核工业医院北京102413 中国中原对外工程有限公司北京100044

硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是一种新兴的放射治疗技术,而呼吸运动是BNCT治疗肺癌影响剂量准确度的关键问题。为了量化呼吸运动对BNCT治疗肺癌的剂量学影响,采用蒙特卡罗模拟方法构建肺癌治疗中肿瘤及器官随呼... 详细信息

硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是一种新兴的放射治疗技术,而呼吸运动是BNCT治疗肺癌影响剂量准确度的关键问题。为了量化呼吸运动对BNCT治疗肺癌的剂量学影响,采用蒙特卡罗模拟方法构建肺癌治疗中肿瘤及器官随呼吸运动时空变化的动态模型,并开展BNCT蒙特卡罗剂量计算。本文基于多功能数智化蒙特卡罗程序平台(Multi-function and Generalized Intelligent Code-bench based on Monte Carlo method,MagicMC),结合描述呼吸运动的高阶余弦函数,建立动态剂量计算模型,采用MagicMC计算呼吸运动三维空间不同运动方向造成的肿瘤及器官剂量误差。结果表明:在一个呼吸周期中,三个运动方向上肿瘤均在50%时相剂量百分差异最大,左右方向(Lateral,LR)为0.310%,前后方向(Anterior-posterior,AP)为5.830%,头脚方向(Superior-inferior,SI)为-2.852%。健康组织器官距照射野距离越近,器官受照剂量率越高,LR方向心脏剂量百分差异最大为2.070%,AP、SI方向右肺剂量百分差异最大分别为4.128%、-11.962%。在BNCT治疗照射时间下,器官AP方向运动对肿瘤剂量影响最大,剂量误差为1.644%。对于健康组织器官,三个运动方向造成的剂量误差均不超过±4%。研究表明,BNCT治疗肺癌时器官呼吸运动会对肿瘤及健康器官所受剂量产生影响,计算结果可为BNCT治疗肺癌剂量精准计算与临床照射剂量修正提供参考。

关键词：硼中子俘获治疗蒙特卡罗剂量计算呼吸运动

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基于缪致X射线的加速器缪子源三维成像模拟研究

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核电子学与探测技术 2025年第2期45卷 172-179页

作者：冯春添尹隆乡罗思远王克王晓冬南华大学核科学技术学院衡阳421200 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421200

缪致X射线是负缪子被原子核俘获后形成缪子原子经高激发态退激产生的特征X射线。其能量大小与原子序数有关,可通过采集特征X射线以探测空间中散装材料成分信息与位置信息,在考古学与行星科学样品检测分析中具有广阔的应用前景。为验证... 详细信息

缪致X射线是负缪子被原子核俘获后形成缪子原子经高激发态退激产生的特征X射线。其能量大小与原子序数有关,可通过采集特征X射线以探测空间中散装材料成分信息与位置信息,在考古学与行星科学样品检测分析中具有广阔的应用前景。为验证使用加速器缪子源对散装材料进行毫米级分辨率成像的可行性,本研究使用Geant4模拟了负缪子束对不同尺寸外形和元素种类的物体的打靶,利用缪致X射线的位置及动量信息通过径迹密度算法对靶物体中缪子原子的产生位置进行重建,并使用结构相似度(SSIM)对靶物体三维成像效果进行评估。结果表明,当靶材料原子序数高时成像效果较差,在二维成像图中可分辨10 mm厚铁块中相隔1 mm的铝块间隙,钛制圆锥、铁制球及铜制圆台三维重建图成像质量SSIM均值分别为0.84、0.715及0.637,成像质量良好。在缪致X射线成像领域该径迹密度成像方法可实现毫米级分辨率成像并实现靶物体三维重建,在定位低原子序数物质方面具有广阔的发展前景。

关键词： Geant4 缪致X射线成像 μ子原子三维重建

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NaCl,NaCl:Al与NaCl:Ca热释光峰值温度偏移特性

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物理学报 2024年第13期73卷 309-316页

作者：杨俊赵修良陈瑞达侯佳斌侯玉苗贺三军周超刘丽艳南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001

为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5... 详细信息

为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5.20 eV,掺杂Ca则导致带隙显著减小至0 eV,这些掺杂不仅改变了带隙宽度,还引入了不同的缺陷形成能,这可能导致热释光峰值温度在较低温度出现,且会随实验条件的变化而偏移.通过热释光实验对理论预测结果进行了验证,结果显示在加热速率增加时,所有样品的热释光峰值温度均有所增加,且NaCl:Al的变化最为显著,从276 K增至340 K;而在1—25 mGy剂量范围内随着辐照剂量的增加,热释光峰值温度的增长变化较小,尤其是NaCl:Ca仅从195 K增至202 K.基于第一性原理的计算及热释光峰值温度偏移特性的实验研究对于不同掺杂材料的应用具有重要参考意义.

关键词：热释光特性 NaCl掺杂第一性原理电子结构

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基于多目标进化算法的反应堆辐射屏蔽优化方法研究

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原子能科学技术 2024年第6期58卷 1261-1270页

作者：刘程伟陈珍平杨超张华健孙爱扣雷济充于涛南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学先进核能技术设计与安全教育部重点实验室湖南衡阳421001

新型核能与核动力装置的发展对辐射屏蔽设计方法提出了更高要求。面对空间堆、船用堆等装置的小型化、轻量化设计需求,传统辐射屏蔽多目标优化方法存在优化目标少、优化参数单一、全局性差等缺陷,难以满足辐射屏蔽智能设计的需求。本文... 详细信息

新型核能与核动力装置的发展对辐射屏蔽设计方法提出了更高要求。面对空间堆、船用堆等装置的小型化、轻量化设计需求,传统辐射屏蔽多目标优化方法存在优化目标少、优化参数单一、全局性差等缺陷,难以满足辐射屏蔽智能设计的需求。本文基于第三代非支配排序遗传算法和改进多目标人工蜂群算法开展面向反应堆屏蔽层重量、体积和特定区域辐射剂量等多目标约束条件下的辐射屏蔽优化方法研究,并对各算法的优化性能、优化方案进行对比分析。结果表明,本文方法相较于传统屏蔽智能设计方法展现了更好的优化性能,并在实际工程问题中体现了可靠性,可为辐射屏蔽设计优化提供新思路。

关键词：辐射屏蔽设计多目标优化进化算法核反应堆

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基于缪子成像技术对浅层与深层地质结构的模拟研究

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核技术 2024年第9期47卷 12-22页

作者：肖万成罗思远何列刘雨晨尹隆乡张海峰邹雨辰王晓冬南华大学核科学技术学院衡阳421001 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001

缪子透射成像技术是一种基于物体密度差的新型成像技术,利用穿透物体前后的通量变化实现目标物的远距离无损成像。矿产资源勘查与地质结构的勘探对于经济、社会和环境的可持续发展具有重要意义,缪子透射成像技术可以作为现有勘探手段的... 详细信息

缪子透射成像技术是一种基于物体密度差的新型成像技术,利用穿透物体前后的通量变化实现目标物的远距离无损成像。矿产资源勘查与地质结构的勘探对于经济、社会和环境的可持续发展具有重要意义,缪子透射成像技术可以作为现有勘探手段的有力补充。基于Geant4软件模拟研究宇宙射线缪子在不同地质结构中的物理过程,首先研究了该技术区分两个物体时需要存在的密度差大小,其次在地面结构的模拟中构建了火山模型并对其进行宇宙射线缪子透射成像研究,最后模拟在地下600 m深处对矿洞上方未探明的不同规模矿体使用缪子探测器进行扩展勘探。研究结果表明:使用缪子透射成像技术能够区分密度差大于5%的地质结构,并反演出火山的密度分布;在地下600 m深处,当射线穿透矿体的路径不透明度与周围岩石的路径不透明度差值大于4%时,缪子透射成像技术便能够识别深层岩石中的矿体。因此,当存在合理的密度差时,将缪子透射成像技术应用于地质勘探能够实现无损勘探并获得较高的成像精度。

关键词：宇宙射线缪子透射成像密度差地质勘探

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