HI-13串列加速器核物理应用研究发展现状和展望

HI-13串列加速器建设开始,核物理应用研究即为其一主要研究和发展方向。过去30多年,从设备和装置建设开始,核物理应用研究得到很大发展,取得了一批优秀的研究成果。本文主要介绍HI-13串列加速器的航天电子元器件抗辐射加固、辐射生物效应、加速器质谱、核孔膜和防伪标识、在线和离线核效应等核物理应用研究发展现状,展望了依托在建的预期2021年底投入运行的HI-13串列加速器-超导直线加速器和多粒子可变能量回旋加速器的创新性、前沿性和实用性的核物理应用研究。

时间微分扰动角关联技术在材料科学中的应用

介绍了时间微分扰动角关联方法的基本原理及其在材料微观性质研究中的应用

一种新的回旋加速器高频电压测量方法

介绍一种由轫致辐射γ能谱测量回旋加速器高频电压的新方法。

BCC金属Nb的重离子辐射损伤研究

采用81 MeV碳离子辐照,模拟中子注量为10^(23)/cm^2的堆中子在Nb中产生的辐射损伤,用时间微分扰动角关联和正电子湮没二种方法研究辐射损伤及其高温退火效应。实验发现经注量2.5×10^(16)/cm^2的碳离子辐照后,在BCC金属Nb中产生单空位和双空位二种缺陷。随退火温度升高,双空位分解,单空位的总浓度逐步减小,经过1058K退火后,在Nb中由辐射损伤造成的缺陷消失。

BaF_2闪烁探测器在扰动角关联和角分布研究中的应用

本文介绍了BaF_2探测器在高分辨时间微分扰动角关联和角分布研究中的应用。可以采用核态寿命为几个ns的探针核,并能精确地测定很高的超精细相互作用频率。利用中间态半寿命为3.4ns的^(99)Tc探针核对YBaCuO,超导体的研究显示了BaF_2探测器在时间微分扰动角关联和角分布研究中的应用潜力和优点。

高纯硅辐射损伤的正电子湮没和扰动角关联研究

采用正电子湮没和扰动角关联方法研究了１．４５×１０２０、３．１０×１０１７ｎ／ｃｍ２中子辐照和５×１０１１／ｃｍ２１７８Ｗ重离子辐照单晶硅引起的辐射损伤及其退火效应。实验测量的正电子湮没寿命和四极相互作用频率表明在Ｓｉ中存在氧一单空位对．高中子剂量和重离子辐照Ｓｉ后，用两种方法都观察到了双空位复合成四空位。

冷聚变实验探索

采用电解法和氘气吸附法研究了冷聚变现象。在一次电解实验中,电解开始后约90h,长中子计算器和液体闪烁中子计数器中都同时观察到一个持续时间达4h、峰值强度为400聚变/s的中子讯号。长中子计数器和液体闪烁计数器的计数均比本底高15倍,液体闪烁计数器同时记录了2.45MeV中子的反冲质子能谱。

银辐射损伤的扰动角关联研究

采用时间微分扰动角关联方法研究了由^(109)Ag(α;2n)反应产生的反冲核^(111)In在银中产生的辐射损伤及其退火现象和治愈效应。反冲核在银中产生单空位,实验观察到频率为76.2MHz的恒定的四极相互作用;经673K退火,恒定的四极相互作用消失,作用在探针核上的只是远处缺陷产生的电场梯度分布;经873K退火,辐射损伤全部消失。银中辐射损伤与治愈时间关系测量表明,经360h治愈,探针核仍直接捕获缺陷,但相对成分减小到1/3.5;电场梯度分布宽度随治愈时间增长而减小,150h后,不随治愈时间而变。治愈主要发生在辐照后2—10d。

中国低活化马氏体钢CLAM研究进展

低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。国际上给予了高度重视,许多国家都在研发其特有的RAFM钢。中科院等离子体物理研究所在与国内外多家单位的合作下发展了中国低活化马氏体钢———CLAM。本文总结了CLAM钢研制发展的主要进展,包括其成分优化设计、冶炼加工制备工艺、物理性能、机械性能、辐照性能及与液态LiPb的相容性等测试与研究以及各种焊接工艺研究等,并对今后的发展方向进行了展望。

Fe-Ni基合金氢脆的正电子湮没寿命谱研究

采用正电子湮没寿命谱研究了氢在不同热处理状态的Fe-Ni基沉淀强化奥氏体合金中的占位规律和作用机制,结合拉伸实验、扫描电镜和透射电镜观察研究了热处理和热充氢对合金微观组织及力学性能的影响．结果表明:热充氢导致固溶态合金内部的空位团浓度升高,合金强度上升,塑性略有下降;氢在峰值时效合金中不进入γ′／γ界面,而是主要进入含少量碳化物的晶界和晶内空位团,使合金塑性显著降低;过时效处理产生粗大γ′相,使γ′／γ界面成为氢陷阱,同时氢还进入存在连续碳化物的晶界,造成合金塑性的严重降低．

中国液态锂铅包层材料研究进展

液态锂铅包层是国际上普遍关注和最有发展潜力的聚变堆包层概念设计之一,而包层材料是液态锂铅包层的核心问题之一.目前,液态锂铅包层普遍选用低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)作为结构材料,液态锂铅作为中子倍增剂及氚增殖剂.另外,部分设计采用了耐高温、电绝缘流道插件作为功能材料,以降低磁流体动力学效应及提高冷却剂出口温度(高于700℃).为适应液态包层的发展需求,中国科学院等离子体物理研究所FDS团队联合国内外相关研究单位,进行了具有中国自主知识产权的中国低活化马氏体钢(CLAM钢)及液态锂铅包层功能材料研发,并开展了锂铅热对流及强迫对流回路的设计、研制及腐蚀实验研究,以研究液态金属锂铅的流动特性及其与结构和功能材料的相容性.同时建立了聚变堆材料数据库平台,为促进中国聚变堆液态包层及材料技术的研究和发展提供数据支持.

3C-SiC辐照诱发缺陷演化及温度效应分子动力学模拟

运用分子动力学方法,采用LAMMPS程序模拟了3C-SiC中的级联碰撞过程。研究了不同初始运动方向、不同能量下的PKA级联碰撞产生点缺陷的演化,结果表明,级联碰撞产生的空位数与PKA初始运动方向无关而与PKA能量之间呈线性关系。通过对级联碰撞过程中热峰、损伤区域瞬态温度分布分析可看出,级联碰撞过程中会产生高温区域,且此区域大小随时间的变化与PKA能量无关。

串列加速器上扰动角关联探针核产生截面测量

在中国原子能科学研究院HI 13串列加速器上通过6 3 Cu(p ,2n) 6 2 Zn、Cd(p ,xn) 111In和186 W (d ,p) 187W核反应产生6 2 Zn/ 6 2 Cu、187W / 187Re和111In/ 111Cd扰动角关联探针核 ,测量了生成这些探针核的核反应截面。

空间实用背场Si太阳电池和GaAs/Ge太阳电池性能随质子辐照注量变化的比较

研究了空间实用背场 Si太阳电池和 Ga As/ Ge太阳电池性能随质子辐照注量 1× 10 9～ 5× 10 1 3cm- 2 的变化 .实验表明 ,两种太阳电池的电性能随辐照注量增加有不同的衰降趋势 .背场 Si太阳电池性能参数 Isc、Voc和 Pmax衰降变化快 ,辐照注量为 2× 10 1 0 cm- 2时 ,Pmax就已衰降为原值的 75 % ;而 Ga As/ Ge电池对应相同的衰降辐照注量达 8× 10 1 1 cm- 2 ,且其 Isc、 Voc和 Pmax衰降变化起初缓慢 ,当辐照注量接近 3× 10 1 2 cm- 2 时才迅速下降 .背场 Si电池和 Ga As/ Ge电池性能衰降分别与质子辐照引入的 Ev+0 .14 e V及 Ev+0 .4 3e V和 Ec- 0 .4 1e

钨辐射损伤随辐照剂量变化的重离子辐照模拟研究

采用重离子辐照模拟方法和正电子湮没寿命测量技术研究了钨辐射损伤随辐照剂量的变化。20,60和90 dpa(每个原子的位移次数)辐照损伤水平的实验结果表明,辐照在钨中产生单空位、双空位、位错和空位团等缺陷;随辐照剂量的增大,单空位、双空位和位错浓度增加,空位团的尺度和浓度都随之增大。

空间实用GaAs/Ge太阳电池高能质子辐射效应研究

用能量为5—20MeV,注量为1×109—7×1013 cm-2的高能质子对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行辐照,得到了其性能随质子能量和注量的变化关系,并进行了微观机理的讨论。研究结果表明,注量低于1×109 cm-2的质子辐照不会引起太阳电池性能的变化; 注量高于1×109 cm-2辐照,会引起太阳电池性能的改变。当注量为3×1012 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起太阳电池性能参数Isc衰降变化分别是原值的80%、86%、90%;Voc衰降变化分别为原值的82%、85%、88%;Pmax衰降的变化分别为原值的60%、64%、67%。当辐照注量为5×1013 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起Pmax衰降的变化分别为原值的26%、30%、36%。即随着注量的增加,太阳电池性能衰降增大;且相同注量的辐照,质子能量愈高,太阳电池性能衰降愈小。这与质子在电池材料中的能量损失和辐照引入的深能级Ec-0.41eV有关。

裂变快中子辐照在GaAs中产生缺陷的正电子湮没研究

采用正电子湮没寿命测量方法研究了注量为６５×１０１５／ｃｍ２和１．４×１０１４／ｃｍ２、Ｅｎ≥１ＭｅＶ的裂变快中子辐照在掺Ｓｉ、Ｎ型单晶ＧａＡｓ中产生的缺陷。此辐照在ＧａＡｓ中产生单空位和双空位缺陷。缺陷浓度正比于辐照注量，高温退火产生王空位缺陷及小空位团。单空位、双空位和三空位缺陷的退火温度分别为２５０．４５０．

质子辐照不锈钢中氢气泡产生和演化研究

采用质子辐照模拟方法和正电子湮没寿命测量方法研究了质子辐照在国产改进型316L不锈钢中产生的氢气泡及其随辐照质子注量的演化过程。5×1012,5×1013,5×1014/cm2质子辐照的实验结果表明,辐照在不锈钢中产生氢气泡的尺度随辐照质子注量增加而增大,在质子注量为5×1014/cm2时氢气泡尺寸达到0.62 nm,气泡的浓度随质子注量增加而减小。

PdAgH_x金属氢化物正电子湮没研究

在 77—295 K温区和氢浓度 0—0. 35范围采用正电子湮没寿命测量方法研究了Pd0. 75Ag0. 25Hx氢化物合金. 充氢后正电子湮没寿命谱可以用两个寿命成分表征. 短寿命成分τ1不随温度和氢浓度变化, 是自由正电子湮没寿命; 长寿命成分τ2及其相对强度I2不随温度变化, 但随氢浓度的增加分别增大和减小, τ2是氢气泡捕获的正电子湮没寿命, τ2增大和I2减小说明随氢浓度增大氢聚集成的气泡的尺度增大, 而浓度减小. 实验结果表明, 氢脆的微观机理是氢气泡致脆.

LaFeO_3纳米材料电四极超精细相互作用TDPAC测量

采用时间微分扰动角关联方法测量了LaFeO3 纳米中的电四极超精细相互作用. 扰动角关联探针核14057 La 14058 Ce由139La(n,γ)140La反应产生, 实验只观察到一个La晶位的四极相互作用. 在室温下, 20和 40nm以及晶体LaFeO3 的四极相互作用频率ω0 分别为 687. 4 , 698. 3和 742. 9Mrad/s, 频率分布宽度系数σ分别为 0. 014, 0. 009和 0. 001, 电场梯度不对称系数η=0. 实验数据表明, 电场梯度主轴与晶轴方向一致; 样品具有菱方结构, 晶体到纳米发生菱方向正交结构转变, 纳米尺度越小, 越趋于正交结构; 由于邻近核的扰动, 随纳米颗粒增大, 四极相互作用频率分布宽度系数σ变小, 晶体时最小.