加强基础研究,深化物理认识——周光召先生与中国核武器事业

周光召先生是中国核武器事业的重要开创者、奠基人,是中国科技改革发展的重要推动者和领导者。在六十多年的科学生涯中,他纵横多个领域并取得多项创造性成果。从1961年到1979年的近20年时光,周先生将自己的智慧与才华奉献给了中国的核武器事业,为我国原子弹、氢弹、中子弹的研制成功和核武器的设计、定型立下了不朽功勋。周先生忠诚爱国、学养深厚、视野开阔、格局宏大,他倡导民主学风,锐意开拓进取,致力于为核武器事业谋篇布局、夯实根基,在推动学科建设、促进人才培养等方面都做出了重要贡献。

基于理想点法的监测哨位置优选排序方法

随着现代战争中日益增长的核武器使用风险,战场核爆监测的重要性也更加凸显。针对当前核爆监测哨位优选时缺少量化标准的问题,建立了核爆监测哨位评估优选的指标体系,研究了各评估指标的量化计算方法,并采用理想点法完成了监测哨的哨位优选排序。该方法能够为战时防化部队指挥员快速、合理地选择核爆监测哨位提供辅助决策手段,并为后续核爆监测配系的优选提供前提条件。

铀及铀铌合金在潮湿气氛中的腐蚀行为研究进展

铀及铀合金是重要的核工业材料,在国防科技和核能领域具有广泛应用。金属铀的化学性质非常活泼,极易被环境气氛中的O_(2)、H_(2)O等气体氧化腐蚀,尤其是当H_(2)O存在时更易失效,导致其力学性能和核反应性能降低。铀铌合金作为一种重要的铀合金材料,具有良好的抗腐蚀性,但仍难以避免长期贮存过程中的表面氧化腐蚀。经过国内外数十年的研究,铀材料在典型气氛中的腐蚀规律已较为明确,但对其腐蚀机理的深入认识一直存在分歧。本文归纳和总结了铀及铀铌合金在水汽、水氧混合气氛等潮湿环境中的腐蚀行为研究工作,讨论和评述了各反应阶段的腐蚀机理,最后对铀及铀铌合金在潮湿气氛中的氧化动力学,H_(2)O和O_(2)在铀材料表面的吸附解离、微观扩散机制及UH3等中间产物的演化等方面进行了展望。

基于FAHP-CM的舰船电力系统韧性评价研究

针对当前评价舰船电力系统韧性具有较大的不确定性和主观性问题,在建立舰船电力系统韧性评价指标体系的基础上,将云模型(cloud model,CM)和模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)相结合,提出FAHP-CM的舰船电力系统韧性评价方法。该方法利用FAHP-CM计算评价指标的权重,使权重更加客观准确,同时简化计算过程,提高评估效率。实例分析结果表明,所建立的评价方法能够很好地反映舰船电力系统的韧性,并能有效解决评价的不确定性和主观性问题,使评价结果更加科学合理。

周光召--矢志不渝强国梦

从1961年到1979年,在将近20年的时间里,周光召把一生最富于创造力的岁月奉献给了我国的核武器研制事业。当年他以拳拳报国之心,舍弃在国外已经取得的斐然成绩,毅然回国,与一批杰出科学家合作,参与了中国第一颗原子弹和第一颗氢弹的研制,并领导了“两弹”突破后的核武器理论研究。他以深厚的理论素养,开阔的胸怀和视野,为我国核武器科技事业做出了卓越贡献。

程开甲 半生埋名 为国铸盾

程开甲(1918年8月—2018年11月),物理学家,中国科学院院士。中国核武器研究的开创者之一,在核武器的研制和试验中做出突出贡献。开创、规划和领导了抗辐射加固技术新领域研究,是我国定向能高功率微波研究新领域的开创者之一。1985年获国家科技进步奖特等奖,1999年被授予“两弹一星”功勋奖章。2013年获国家最高科学技术奖。2019年获“人民科学家”国家荣誉称号。入选“庆祝中华人民共和国成立70周年大型成就展” 1970—1979年英雄模范人物。

泰勒和第一颗原子弹的故事

1故事的起因1945年7月16日凌晨5时30分,美国在新墨西哥州阿拉莫果尔多试验场,引爆了第一颗原子弹。一个蘑菇状的大圆球突然升到了10000英尺以上的高空(图1),在半径1600 m的范围内,预先放置的实验动物和各种植物无一幸免,在半径400m范围内,砂石全都熔成玻璃状物质。

弹壳有序回收无链供弹装置动力学仿真分析

针对某小口径高射速自动炮在特殊环境下对供弹系统的空间布置需求,提出一种可实现弹壳有序回收的交叉螺旋无链供弹系统方案。建立交叉螺旋无链供弹装置的3维模型,运用多体动力学仿真软件建立无链供弹装置的虚拟样机模型,仿真分析其在4000发/min射频下的供弹交接和弹壳回收运动规律。仿真结果表明:28发炮弹交接时轴向速度为0,轴向位移保持不变,供弹交接和弹壳回收过程平稳通畅,供弹系统结构可靠合理;该方案满足某型自动炮的设计需求,可为相关无链供弹系统的研制提供参考依据。

一种专用核事故立体态势感知系统的设计与开发

为解决目前核应急工作中存在的核事故态势不清、监测数据不易利用、处置行动难于规划等问题,设计并开发了一种专用核事故立体态势感知系统。该系统适用于核材料意外燃烧、爆炸等中小尺度核事故场景,能够应用现有核应急装备配套前端传感器的采集数据,涵盖了源项预置反演、气象预报诊断、烟云扩散模拟、辐射效应评价等一系列重要模型,能够快速完成放射性态势分布预测并给出处置行动辅助决策建议以指导后续工作。该系统提升了核事故危害的感知预测能力,可为科学开展核应急处置行动提供重要支持。

放射性核素能谱分析方法综述

针对放射性核素识别需求,将放射性核素能谱分析方法分为传统核素能谱分析方法与新型核素能谱分析方法2大类,再将两者进行总结对比并对后续研究方向进行展望。结果表明,运用和改进核素能谱分析方法可为核安全、发展核领域应用提供技术保障。

正交梯形蜂窝铝抗冲击力学性能及核装备防护应用仿真模拟

为保证运输途中核乏燃料运输容器的安全,会在运输容器两端安装减震器,减震器内部填充减震材料,以防止运输容器内部穿刺破坏。首先制备了一种正交梯形蜂窝铝材料,并对制备的三种不同结构材料进行不同速度加载获得相关结果,结合试验获得的材料本构模型使用有限元方法进行仿真模拟,对比两者误差。为探明尺寸对材料性能的影响作用,用仿真手段对比两种不同尺寸正交梯形蜂窝铝的力学性能,发现两者之间的吸能存在一定函数关系。为了进一步缩小仿真所用时间,提出用等效模型模拟冲击过程。最后,用仿真手段模拟运输容器减震器的穿刺过程,评估正交梯形蜂窝铝作为减震填充材料的可行性。

地面附近的高空核爆电磁脉冲环境

主要研究在高空核爆的双指数类型电磁脉冲平面波入射时,地面附近的电磁脉冲环境。计算给出了在不同入射波状态,不同地表介质电气特性和距地面不同高度等条件下的电磁脉冲环境参数,归纳了一些规律性认识。结果显示:地面附近的电场会随距地面高度的不同而发生显著的变化,对于水平场分量,其反射场总是试图抵消入射场,而对于垂直场分量,其反射场叠加在入射场上,使得地面附近的垂直场强幅值一般大于入射波场强幅值;当入射波仰角增大时,合成电场波形的脉冲宽度会变宽;地表介质的电气特性参数不同也会对地面附近电场的波形和幅值造成一定的影响。

贫铀武器的发展现状及其前景

在对现有的有关贫铀材料和贫铀武器的大量调研的基础上,介绍了贫铀的基本概念,贫铀的制备,贫铀材料的基本性质和应用领域;详细阐述了贫铀穿甲弹的结构,特点及其对人类生存环境和身体健康的影响;总结了海湾战争中贫铀武器的污染状况及处理方法;并且概述了国际上对贫铀武器生产及使用的不同看法。最后,对贫铀武器的现存问题及发展趋势进行的分析。

武器级钚材料衰变热功率数值计算与分析

武器级钚(WgPu)的热、力、核辐射作用是核武器整装贮存研究面临的关键课题之一。本工作以WgPu材料为研究对象,依据相应公开资料,通过多分支递交衰变递归算法计算得到每千克WgPu的衰变热功率变化规律。在线性规律显著条件下,对其进行最小二乘法回归分析,得到每千克WgPu热功率与时间的函数关系式。该公式拟合精度很高,可用于核武器整装贮存研究中WgPu材料热力学分析。

符合测量中子方法核查核弹头技术分析

用中子输运和与时间相关中子符合概率计算相结合的方法数值模拟低能外源中子照射下核弹头产生的裂变,以符合中子计数探测裂变事件发生率,以此核查核弹头的裂变特征。计算结果表明:在能量低于1 MeV外源中子作用下进行符合中子测量,相应典型模型的核弹头的符合计数比用天然铀代替浓缩铀的相同结构的假核弹头的符合计数高 1个量级,比其他散射中子的符合计数高几个量级。符合中子探测有可能用来认证核弹头的特性。

改进ADC法在防空导弹雷达抗干扰评估中的应用

客观定量地评估防空导弹雷达抗干扰性能,是提高防空导弹雷达战场实战能力的重要保证。针对防空作战中防空导弹雷达所在的复杂电磁环境与对抗手段建立评估指标体系;改进ADC法采用定量、定性结合方式分析各指标,重点分析能力矩阵C计算建模,得出防空导弹雷达抗干扰综合作战效能值,并进行算例验证。

航空武器装备作战工效学创新研究

针对现有武器装备在操作使用上的问题,提出一种基于航空武器装备作战工效学的装备分析评估方法。给出了航空武器装备作战工效学的基本定义、基本特征。介绍了航空武器装备作战工效学的发展现状;分析了航空武器装备作战工效学在装备研制方面的重要意义并概述了其对于子学科发展的重要作用。

平面波在时域有限差分法中的引入方法研究

基于角点延迟的思想,研究了时域有限差分(FDTD)法中,两种在连接边界上引入平面波的方法——一维平面波推进法和解析法。仿真结果表明:一维平面波推进法与解析法同样有效;一维平面波推进法很大程度上抵消了FDTD法的数值色散误差,溢出波较少,而解析法出现了较多的溢出波;使用一维平面波推进法时,减小网格尺寸能够进一步减小溢出波。

“脏弹”及其应对策略

"脏弹"是利用常规炸药来布散放射性物质,以其内装的高活度放射性同位素的α、β射线、中子或γ射线杀伤人员或严重污染环境的一种武器,"脏弹"袭击事件是三种核与辐射恐怖事件之一。本文主要介绍了"脏弹"的特征及危害,结合当前国际国内所面临的核与辐射恐怖形势,提出了一些防范策略及处置建议。

门上设置弹簧与阻尼器的防护门抗爆性能的理论与数值分析

采用理论与数值分析方法研究在门上设置弹簧和阻尼器提高防护门抗力的可行性及有效性。首先,利用第二类Lagrange方程,建立了门体上设置弹簧和阻尼器结构的三自由度等效体系简化分析模型,系统研究了刚度系数、阻尼系数和质量比对防护门动力响应的影响特点与规律,结果表明:仅在刚度系数和阻尼系数较小的情况下,上述措施可以有效降低防护门的跨中位移,但此时门上辅助结构的位移太大;在刚度系数较大而阻尼系数较小的情况下,防护门与门上辅助结构之间存在共振现象;在刚度系数和阻尼系数都足够大的情况下,上述措施作用仍然十分有限。其次,对典型的防护门结构进一步进行了精细化非线性有限元分析,计算结果再一次表明门上设置弹簧和阻尼器难以有效提高防护门抵抗核爆和化爆荷载的能力。