γ辐照-腐蚀后硼硅酸盐玻璃的形貌及元素行为

硼硅酸盐玻璃是现有综合性能最好的深地处置高放废物固化材料,其辐照稳定性是影响放射性核素向生物圈泄漏的重要因素。对此,在室温下分别以8 kGy和800 kGy的γ射线辐照三组分硼硅酸盐玻璃(NBS),并对辐照后的样品在不同时间下的浸出行为展开研究。采用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对实验样品的表面形貌进行分析,利用能量色散X射线谱仪(EDS)分析元素分布,并用电感耦合-等离子体光发射光谱仪(ICP-OES)对溶液元素进行表征。结果表明:γ射线在8~800 kGy的吸收剂量范围内会对硼硅酸盐玻璃的浸出行为产生影响。此外,随着腐蚀时间的延长,玻璃腐蚀效应逐渐覆盖了辐照效应。与8 kGy辐照相比,NBS玻璃样品在800 kGy辐照下的元素行为变化更为明显。在高剂量辐照后,腐蚀对表面形貌的影响更为显著,而腐蚀7 d后NBS玻璃的元素浸出率更高。

^(60)Co-γ射线辐照预处理聚乳酸改善厌氧发酵性能

聚乳酸(PLA)塑料垃圾沼气生产潜力大,但降解速率低,对其进行预处理可以提高其厌氧发酵效率,促进资源化。本文采用^(60)Co-γ射线对聚乳酸塑料杯样品进行辐照预处理,研究吸收剂量为0 kGy、20 kGy、40 kGy和60 kGy的照射下PLA分子结构及可溶性物质含量变化,并通过蛋白酶酶解实验和厌氧发酵产气量的变化研究电离辐照对其厌氧发酵性能的影响。结果表明:PLA样品经^(60)Co-γ射线辐照,PLA样品上清液中乳酸含量在0~60 kGy范围内随吸收剂量增加略微上升,样品的分子结构未发生明显改变,但辐照后其分子量和结晶度明显下降;辐照后样品在酶解过程中乳酸浓度和质量损失较未辐照样品有明显提升,其中吸收剂量为60 kGy的PLA样品在第4天的乳酸浓度达到最大值并比未辐照样品高17.4%,其质量损失随时间增加,在第7天比未辐照样品提升68.7%;辐照后的样品厌氧发酵达到产气平衡的时间明显缩短,总产气量提升3.0%。研究结果表明,γ射线辐照作为PLA塑料的预处理技术具有潜在的应用价值,本研究可为PLA塑料的资源化处置提供理论参考。

基于生物启发神经网络的核辐射场区全覆盖路径规划

核辐射场区全覆盖路径规划对于辐射环境下区域作业者的辐射安全有重要意义。本研究基于生物启发神经网络算法,提出一种进行辐射剂量最优控制的全覆盖路径规划算法。首先,利用福岛核电站部分地形以及蒙特卡罗粒子输运程序分别构建模拟核辐射场区的障碍物分布和辐射剂量场,然后,采用Python语言进行算法仿真试验,模拟核辐射场区的每一个栅格定义为一个神经元,建立起生物启发神经网络,将栅格剂量率与神经元活性耦合实现路径规划的辐射剂量最优控制,分别采用单个、4个和8个移动单元进行仿真试验。结果表明:单个移动单元的规划路径在实现100%覆盖率,4%覆盖重复率的同时,能够优先覆盖低剂量区,延后覆盖高剂量区,实现了过程剂量和累积剂量的最优控制。为提高全覆盖的时间效率和获得更低的单体累积剂量,对算法进行多单元协同搜索的改进,结果表明:4单元和8单元仿真的覆盖重复率分别为5.72%和6.29%,1单元、4单元和8单元仿真完成全覆盖时间分别为30 min、9 min和4 min,时间效率成倍提高;最大单体累积剂量分别为4.11×10^(-3)mSv、1.28×10^(-3)mSv和0.85×10^(-3)mSv,也在显著降低。本文提出的算法能实现过程剂量和累积剂量最优控制的全覆盖路径规划,另外算法可以协同规划多单元路径,显著降低单体累积剂量,对辐射环境下区域作业的辐射防护有重要意义。

偏振X射线荧光分析尾矿薄层样品的散射校正方法研究

了解尾矿浆中的重金属元素含量能为矿物浮选提供决策依据,不仅可以提高矿物的利用率,还可减少环境污染。X射线荧光光谱法是一种常用的重金属元素分析技术,对于地质类样品的分析,康普顿散射内标法是一种常用的定量方法。但对于薄层沉积样品,其康普顿散射峰强度会受到支撑滤膜的散射影响。由于样品紧密附着在支撑滤膜上,难以直接获得来自样品本身的康普顿散射强度,不利于直接应用康普顿散射峰强度进行定量分析。以尾矿薄层样品为分析对象,研究了不同聚丙烯滤膜厚度对康普顿散射峰强度的影响,并对薄层样品的康普顿散射强度进行了校正。实验结果表明,在0.34~3.06 mm厚度范围内,康普顿散射峰强度随聚丙烯滤膜厚度的增加线性增加,通过建立探测器获得的总康普顿散射强度与滤膜厚度的线性关系,计算出样品的净康普顿散射峰强度。为验证该修正方法的可靠性,利用蒙特卡洛方法模拟研究了无滤膜的尾矿样品和带有不同厚度滤膜的尾矿样品,结果显示经滤膜厚度影响修正后的净康普顿散射峰强度与无滤膜样品康普顿散射峰强度基本一致,相对偏差为0.41%。同时通过实验和模拟计算了0.34 mm厚聚丙烯滤膜时修正后的净康普顿散射峰强度占总康普顿散射峰的比例,分别为91.31%和89.91%,二者基本一致。最后,利用了上述基于滤膜厚度康普顿散射影响的校正方法,建立了基于康普顿散射内标法的定量校准曲线,对两种尾矿浆中的Cu,Zn和Pb元素的定量分析结果显示,未经滤膜厚度修正的康普顿内标校正相比校正前,部分元素定量结果与ICP-OES结果相比,其相对偏差反而增加3.18%~9.00%。而经滤膜厚度修正的康普顿内标方法的定量结果与ICP-OES结果的相对误差在1.14%~11.15%之间,相比于校正之前,相对偏差减少了0.30%~8.97%。

n/γ双粒子反应深度探测器设计与性能表征

n/γ射线双粒子反应深度(Depth of Interaction,DOI)探测器可以实现中子与γ射线甄别并记录粒子在探测器中的反应位置,在对特殊核材料等危险放射性物质的定位成像研究中发挥着重要作用。传统的放射性定位成像装置都依赖具有n/γ射线甄别能力的探测器阵列,从而导致成像测量装置结构复杂、成本高。针对此问题,设计了一种基于EJ276塑料闪烁体(Φ3 cm×15 cm)的双粒子反应深度探测器,采用硅光电倍增管在闪烁体两端进行信号读出,并综合利用两端信号幅度与飞行时间对比进行粒子反应位置确定。利用Am-Be中子源和137Cs γ源对探测器进行参数优化和分辨率刻度,结果显示:该探测器在灵敏区内探测效率均匀性较好,反应位置分辨率约4.4 cm。

基于BP神经网络的核事故源项反演方法研究

为减轻核事故对公众的危害,提高事故后果评价和决策的可靠性,利用Matlab建立基于BP神经网络的单核素碘-131源项反演的神经网络模型。采用国际辐射评价系统(InterRAS)产生的5 300组数据对模型进行训练。用200组测试数据对模型进行验证。训练好的网络计算输出时间较短,输出源项与实际源项符合较好,平均相对误差低于2.3%。结果表明:神经网络隐含层数及隐含层节点数对模型训练效果有较大影响,当使用双隐含层且2个隐含层的节点数分别为30和20时,网络模型训练能快速收敛,训练相对误差低于4%。

IAEA推荐的操作干预水平OIL1和OIL2缺省值的导出及其适宜性的初步研究

本文简要介绍了操作干预水平 (OIL)的概念、应用和IAEA建议的缺省值及其导出方法 ,运用有代表性的美国《反应堆安全研究》的事故源项和法国严重事故源项 (S1 ,S2 ,S3 ) ,着重研究了压水堆事故下OIL缺省值导出假定的两个参数R1(总有效剂量率和烟羽外照射剂量率的比值 )、R2 (甲状腺剂量率和烟羽外照射剂量率的比值 )数值的合理性。初步研究表明 ,对所研究的事故类型 ,平均来说 ,R1、R2 参数取值和相应的OIL1、OIL2缺省值是适宜的 ;但对不同事故类型计算得出的OIL与其缺省值存在一定的偏差。相对事故源项来说 ,事故天气条件以及距离对R1、R2 的影响较小 (PWR1～PWR7中R1、R2 的数值随距离变化的最大值约为最小值的 2倍 ;而在大气稳定度类别为A、D和F这三类气象条件下 ,PWR1～PWR6平均的R1、R2 数值与缺省值假定计算条件设定值的最大偏差大约为 5 0 % )。因此 ,在实际应急响应中运用OIL缺省值时 。

江苏省核应急管理与指挥决策支持系统的研究

在核应急响应期间,为确定公众防护的正确决策,需对大量场内、外的数据和信息进行科学分析和统一管理,并从大量的核应急原始数据和加工、处理后得到的信息中挖掘对决策有用的信息,以便捷直观的方式提供给决策者。本文设计了一个基于网络的、指挥及响应信息通畅的计算机管理信息系统——江苏省核应急管理与指挥决策支持系统,能解决数据形式和结构复杂、信息形式缺乏规范、外部接口多、用户需求多样、信息处理时间短、输出直观性要求高等难题。该系统综合了后果评价和预测子系统、应急信息子系统、文件处理子系统、地理信息子系统和操作干预水平计算子系统,能在事故期间处理来自核电厂场内、外的各种信息,为应急管理及指挥决策及提供技术支持,提高应急管理和指挥决策的科学性及技术含量。

BP神经网络优化的无迹卡尔曼滤波核事故源项反演方法研究

核事故发生后,通常很难根据厂内仪表数据判断事故严重程度,只能通过厂外监测数据估计源项释放量。利用CALPUFF软件模拟了核事故后放射性核素I-131释放的过程。将无迹卡尔曼滤波算法与高斯多烟团大气扩散模型结合,构建无迹卡尔曼滤波核事故源项反演方法模型,实现核事故后厂外源项实时跟踪反演。由于污染物I-131在大气中扩散过程受温度、气压、风速、云量、太阳辐射、地形条件等多种因素共同影响,源项反演为复杂的非线性问题。针对高斯多烟团大气扩散模型将实际条件简化引起的缺陷,使用BP神经网络对反演模型中的量测方程进行优化,从而减小模拟结果与真实情况的误差。无迹卡尔曼滤波核事故源项反演方法模型与卡尔曼滤波核事故源项反演模型相比,能更好地适应非线性条件下释放率变化的情况,反演结果与真实值更接近。

广东省核应急管理与指挥决策支持系统的初步设计

本文简要介绍了国内外有关核应急管理信息系统方向上的进展和研究,提出了广东省核应急管理信息系统的初步设计构想。其开发目的在于完成一个基于网络的、指挥及响应信息通畅的计算机软件系统,能在事故期间接受、贮存、分析、处理和发布来自核电厂场内、外的各种信息,为应急的管理及指挥决策及提供技术支持,提高应急管理和指挥决策的科学性及技术含量,以保护公众、保护环境。该系统基于网络和地理信息系统进行开发,包括(1)操作子系统;(2)后果实时预测与评价子系统; (3)操作干预水平(OIL)计算子系统; (4)辐射监测剂量(率)子系统; (5)信息发布和管理子系统; (6)防护决策支持子系统; (7)指挥命令发布与文件处理子系统。

焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化水洗预处理实验研究

以苏州某公司生活垃圾焚烧飞灰为对象,采用水洗和CO2曝气等方法,通过考察飞灰中Cl的去除率、水洗液的pH值和其中重金属的浓度的变化,对飞灰水泥窑煅烧资源化预处理中的工艺参数和处理效果进行了实验研究。结果表明：水灰比是影响氯盐洗脱效果的最主要因素,水洗比应控制在5：1到10：1左右,而CO2通气量是飞灰水洗上清液中重金属去除过程的主要影响因素,通气量在1.4~1.5 L（CO2）/L（HO2）左右可以有效降低上清液pH值及重金属浓度,使出水达到国家污水排放标准。

基于OIL的核应急防护行动决策支持系统的研究与开发

国际原子能机构(IAEA)建议核电厂在应急计划中建立适宜的操作干预水平。事故释放即将发生时,可根据预先制定的操作干预水平、事故工况和环境监测数据,采取相应的应急防护行动。但由于核设施环境条件不同,事故性质不同,IAEA推荐的OIL缺省值并不完全适用。本文介绍了典型压水堆下操作干预水平随气象条件、事故源项等影响因素的变化规律,并介绍了结合VB可视化编程技术自主研发的基于操作干预水平的大亚湾核电基地核应急防护行动决策支持系统。

γ辐照联合曝气处理改善污泥脱水性能的研究

采用60Coγ射线辐照预处理城市污水处理厂剩余污泥,通过污泥比阻的变化,研究了辐照中污泥p H、辐照剂量以及曝气处理对污泥脱水性能的影响。结果表明:在γ辐照预处理中,当p H为7左右时,污泥比阻最低,污泥脱水性能最佳;随着辐照剂量的升高,污泥中可溶性有机组分和氨氮含量逐渐增大,污泥比阻降低,污泥脱水性能随之改善;经曝气处理后进行辐照,能进一步降低污泥比阻,显著改善污泥脱水性能。污泥比阻的变化服从一级反应动力学方程。

一种快速估算OIL1水平值的方法

提出了一种快速修正OIL1水平值的方法,并与IAEA推荐的修正和重新计算OIL1水平值的方法进行了适当比较。利用反应堆换料周期及运行时间、释放份额、释放高度、大气稳定度等参数可快速计算地面释放情况及高架释放情况下的OIL1水平值。给出了对具有代表性的美国《反应堆安全研究》的事故源项的计算结果。

操作干预水平缺省值的修正和重新计算

简要介绍了 IAEA-TECDOC-95 3引入的操作干预水平 (OIL)的定义和 IAEA建议的压水堆事故下操作干预水平的缺省值 ;着重介绍在反应堆事故情况下 ,根据监测结果修正操作干预水平缺省值的方法 ;举例说明了修正和重新计算

《人类生存发展与核科学》课程创新教学的思考

本文从《人类生存发展与核科学》课程的自身特点入手,通过对课程内容学习、教学方式以及考核模式等三方面的探索,初步构建了该课程新的教学模式,提出了该课程教学的创新思维。

核反应堆热工课程教学探索

核反应堆热工本科专业是核工程与核技术的核心专业课之一。核反应堆热工分析是一门工程性较强的课程,它着重讲述了反应堆热工的基础理论和一些分析、计算方法。该文通过结合核反应堆热工课程的多年教学实践,利用抓好绪论课教学、使用好多媒体课件以及丰富的课程设计等手段,使学生们既了解了反应堆稳态工况下的工作情况以及在瞬态工况下的变化特点,又能训练和培养独立分析问题的技能和能力,为学生在毕业后从事核反应堆安全分析和设计运行等工作打下坚实的理论基础并提供有益的工程借鉴,取得了良好的教学效果。

核工程与核技术专业绪论课创新教学研究

本文从本科生专业课程的绪论课教学出发,讨论了如何通过绪论课教学内容的创新编排、教学模式的创新改革和多媒体课件的合理使用提高教学效果。实践证明,改革后的绪论课经创新改革后给学生耳目一新的感觉,激发了他们的学习热情,为提高教学质量奠定了坚实的基础。

环境辐射监测与评价绪论课教学研究

环境辐射监测与评价是该次科专业辐射防护与核安全的核心专业课之一。第一节绪论课是课程建设中的重要一环,通过绪论课的有效引导,使学生了解该课程将要学习的基该次内容,对提升学生的学习兴趣和增加学习热情有重要的作用。该论文借助南京航空航天大学该次科专业建设项目资助,详细研究了绪论课应包含的内容以及采取的形式,采用多媒体及与学生互动等多种手段,对如何上好环境辐射监测与评价的绪论课进行了探讨,并拍摄了该绪论课的视频,取得的较好的教学效果。

《反应堆安全》双语课程建设实践与体会

《反应堆安全》双语课程建设的目的是帮助学生在掌握核电厂安全系统及安全评价方法的基础上,了解近年来国内外核安全和反应堆事故分析中的主要课题与重大进展。该文在多年的教学经验的基础上,探讨了在本课程双语课程教学过程中,采用配置简易的教学大纲、结合视频进行双语教学、结合专业英文文献学习以及课后英语交流模式等解决办法,针对存在的双语教材缺乏、学生外语水平不高以及教师口语水平继续提高的问题,实施了《反应堆安全》双语课程建设,通过实践检验,取得了较好的教学效果。