先进中子检测技术在核工业材料研究中的应用

中子检测技术具有深穿透性、同位素灵敏、无损及可开展原位实验等优势,在核工业材料研发领域具有重要支撑作用。中国原子能科学研究院依托中国先进研究堆中子科学平台,针对核燃料元件、压水堆包壳、压力容器钢、阀杆不锈钢和堆用多组元合金新材料等核工业关键部件和材料开展了中子无损检测研究,获得了燃料元件元素分布、锆合金包壳氢聚行为、压力容器钢焊接残余应力、阀杆老化纳米尺度演化、核级材料织构等关键信息,为核工业材料研发和关键部件性能评估提供了重要方法及关键数据。

中国先进研究堆瞬发γ元素成像技术研究

无损分析样品内部的元素分布,对于材料、考古、地质科学等领域的研究具有重要意义。基于瞬发γ活化分析方法,结合中子照相技术,分析了模拟样品的结构和对称性,首次利用中国先进研究堆(CARR)水平孔道聚焦的微束中子束流,开展样品瞬发γ扫描分析和材料内部元素分布研究。通过蒙特卡罗软件(MCNP)对样品元素分布实验模型进行分析,模拟结果获得了样品不同区域的铜、铁、铝元素分布,基本实现了元素空间分辨。MCNP计算结果表明在瞬发γ扫描分析中,优化准直几何参数和提高中子通量能进一步提高元素空间分辨和元素测量准确度。

中子成像技术在元素分析中的应用

中子成像作为一种快速、直观的无损检测技术,在核工业、航空航天、新能源、地质、考古、先进制造等多个领域得到广泛应用。中子成像利用中子不带电、穿透能力强、对轻元素敏感、可区分同位素和近邻元素等特性,非常适合开展含氢元素、近邻元素和同位素等材料的无损检测。通过概述中子成像技术的基本原理及特点,并结合中国先进研究堆(CARR)中子成像装置上的应用案例,重点综述了国内外中子成像技术在储氢材料、燃料电池、岩石、核燃料元件、古代文物等领域的典型应用。随着中子成像技术的不断发展和广泛应用,有望为我国更多领域研究提供更强有力的技术支撑。

医用放射性废液取样容器尺寸的最优化研究

医用放射性废液中核素放射性活度必须经监测满足相关标准后,该放射性废液方可排放,采用LaBr3(Ce)晶体探测医用放射性废液的核素活度,废液样品体积及其在探测器周围的分布情况直接影响探测效率,为此利用Geant4工具建立LaBr3(Ce)晶体探测模型,探索最优马林杯样品盒尺寸参数的变化规律,并在实验室利用?25.4 mm×25.4 mm的LaBr3(Ce)探测器和3D打印光敏树脂样品盒作验证实验。结果显示:单纯增加样品体积不能提高探测效率,随着样品体积增大,探测效率随样品盒环状部分深度方向的变化趋势趋于平缓。研究得到马林杯最优尺寸比例:环状部分深度(h2)和顶部半径(r)分别约为探测器晶体长度和空心腔直径的两倍,顶部半径(r)和样品盒高度(H)之比约为0.5。在最优化尺寸下,全能峰探测效率实验值与模拟结果一致,相对偏差优于2.5%。研究结果将为后续医用放射性废液监测装置在探测器选择、采样容器设计、加工及放射性废液监测量值溯源方法等方面提供重要的技术借鉴。

FMEA模型和6S管理方法在降低儿童专科医院PIVAS调剂差错中的应用

目的降低儿童专科医院静脉药物配置中心(PIVAS)的调剂差错。方法采用失效模式和效应分析(FMEA)模型,对我院PIVAS调剂流程进行风险识别,找出各环节中可能导致调剂差错的潜在失效模式,分析其失效原因,并对潜在失效模式的严重度、发生率和检测度进行量化评分,计算其风险优先指数,从而筛选需要优先改善的失效模式;应用6S管理方法,从整理(seiri)、整顿(seiton)、清扫(seiso)、清洁(seiketsu)、素养(shitsuke)和安全(safety)6个方面制定相应的改善措施,并对实施前后的干预效果进行评价。结果根据风险优先指数评估筛选出32个潜在失效模式,其中需要优先改善的关键失效模式共18个。根据6S管理方法采取相应措施后,18个关键失效模式的风险优先指数均有所下降,风险优先指数值由497降至142,降幅达71.43%;其中15个关键失效模式的差错率均较实施前显著降低(P<0.05)。结论应用FMEA模式和6S管理方法对PIVAS工作流程的各环节进行风险管控的预测和改进,能有效降低PIVAS调剂差错风险,保障儿童静脉用药安全。

能量选择中子成像技术及其应用

能量选择中子成像技术是利用特定范围波长(能量)的中子进行成像。在热/冷中子范围内(<25 meV),能量选择中子成像技术主要基于布拉格边效应和衍射机制,相比常规中子成像技术不但可以显著提高图像对比度,而且能分析应变、应力、织构。在超热中子范围内(>1 eV),能量选择中子成像技术主要基于中子共振吸收,中子截面随能量变化是同位素特有的,存在明显的共振吸收峰,因此可以进行同位素的“指纹”识别。概述了能量选择中子成像技术的基本原理及特点、单色化技术及其应用现状,重点探讨了能量选择中子成像技术的应用前景和科学价值。未来,能量选择中子成像技术将在工程、材料、化学、物理、生物、考古等众多科研领域发挥重要作用。

中子成像的氢散射校正方法

中子成像可无损地探测样品内部的成份和结构等信息,已应用于诸多领域中材料的定量分析。中子成像对样品中的含氢物质进行定量分析时,由于氢的总散射截面大于吸收截面,散射中子会降低图像质量,严重干扰定量分析。已有的散射校正方法各自存在一定的局限性,或不适用所有样品、或增加曝光时间或数据处理复杂等。因此,本文提出了一种新的散射校正方法—双探测器法,并对水层样品进行实验验证。结果表明,校正后的水层厚度与实际厚度基本一致,验证了双探测器法是一种可行的散射校正方法。

中国先进研究堆高分辨中子成像技术研究

中国先进研究堆热中子成像装置近年已完成建设并投入使用,探测器空间分辨率已达到亚毫米级,在航空航天、文物考古、氢含量表征等领域已有广泛的应用,但当前探测器分辨率仍无法满足一些高精度的测试需求。根据锆合金氢含量、文物制作工艺等领域的相关测试需求,本文搭建了一套基于中国先进研究堆热中子成像装置的高空间分辨中子成像探测器,介绍了搭建过程中光路系统设计、转换屏选择和相机的选择。通过相关模拟计算,搭建探测器光路系统,并对探测器整体进行调试。在中国先进研究堆热中子成像装置上完成了探测器系统的相关带束调试,并对注射器针管样品进行了测试。测试结果表明,探测器空间分辨率达到11.3μm,实际可利用的视场大小达到23.6 mm×28 mm,实现了10μm级空间分辨率。

西安汉墓出土铜铁箭镞的中子成像分析

汉代箭镞有多种类型,制作工艺也各不相同。本文采用中子成像和超景深显微照相技术,对西安雅荷中央广场M36西汉墓葬出土的铁铤铜镞和铁镞进行无损分析研究。结果表明,铜镞与铁铤采用铸接方式相连,铁铤外部推测先涂刷胶结物,后用竹木片和细线包裹捆扎,并涂刷黑漆。铁镞与铁铤为分铸后机械连接,连接部位有竹木材料填充。铜镞保存较好,铜腐蚀物分布于镞外表面和镞内铸造孔洞周围。铁镞整体和铜镞中铁铤均腐蚀严重,其中3个箭镞几乎无铁基体残留。本文为中国先进研究堆(CARR)中子成像装置在文物领域的初步尝试,为探明箭镞内部结构和腐蚀特征,首次提供了影像学依据,有助于文物价值的认知和保护修复措施的制定,并对中子技术在文物领域的应用研究具有借鉴意义。

功能活性肽防治酒精性肝损伤的研究进展

我国是肝病大国,普及抗肝炎病毒药物是我国一种有效传染病防治手段,使传染性肝炎发病例持续下降,但随着人们的生活水平的不断提高,肥胖、糖尿病和过量饮酒引起的肝病发病率急剧上升,预计未来10~20年酒精性或由肥胖引起的肝病,将取代病毒性肝病成为影响人民健康的主要病因。酒精导致的酒精性肝病(ALD)长期并未受到应有的重视,国家在投入和研究水平仍急需加强。近年来,随着功能活性肽的预防和治疗酒精性肝病的潜在疗效越来越受到人们的重视。该文就近年来功能活性肽在预防和治疗酒精性肝损伤方面的研究做一综述,分析乙醇在体内的代谢途径,阐述酒精性肝损伤的发病机制,解析功能活性肽防治酒精性肝损伤的作用机理,为防治酒精性肝损伤功能性活性肽的开发提供科学依据。

基于三维中子成像的锆合金包壳氢分布量化方法研究

锆合金吸氢会导致包壳脆化,影响核燃料元件服役安全。掌握氢含量及分布的无损检测方法有助于预测和评估锆合金包壳服役性能,保障核反应堆的运行安全。本文基于三维中子成像对锆合金包壳样品中的氢分布进行定量无损表征。制备系列预设不同氢含量的Zr-Sn-Nb合金校准样品,开展三维中子成像无损测量,建立氢含量与中子图像灰度值之间的对应关系,实现未知锆合金包壳样品中氢含量和分布的精确测定。此外,利用金相法和惰气脉冲红外吸收法测氢验证了基于三维中子成像的锆合金氢分布量化方法的可行性。结果表明,三维中子成像测定的氢含量和分布与另外两种方法的结果一致。本文结果为锆合金包壳氢分布和含量研究提供了一种三维、无损检测方法,可为优化包壳材料工艺、提高服役性能提供技术支撑。

基于非下采样轮廓波变换的中子/X射线图像融合算法研究

由于中子与X射线的成像特性存在很好的互补性,将这两种成像模式下的DR(Digital Radiography)图像进行融合,可以丰富图像细节的信息量。本研究提出了基于简化脉冲耦合神经网络(PCNN)的非下采样轮廓波变换(NSCT)域中子/X射线图像融合算法,所提出的方法通过NSCT算法对源图像进行多尺度、多方向分解,有效地保留了各层信息,使得融合图像展现出良好的清晰度和对比度。同时,为了更好地保留源图像的信息,本研究对图像的不同频带分别采用取平均、绝对值取大和结合PCNN系数的融合规则进行融合。通过选取结构较为复杂的石英表、机械表以及结构相对较为简单的U盘进行中子与X射线图像采集,并利用多种客观评价指标定量评价基于小波变换融合、拉普拉斯变换融合、NSCT融合、NSCT-PCNN融合、Zhu的方法以及本文提出的方法生成中子与X射线融合图像的质量。实验结果证明,本文所提出的融合算法能够显著提高图像融合效果,获得清晰的目标信息,提高了图像对比度,同时保留丰富的细节信息,在客观评价标准和视觉效果上均优于其他典型方法。

环境γ谱仪对大气中放射性核素活度浓度响应系数测量方法

为建立一种准确实用的环境γ谱仪对大气中放射性核素活度浓度响应系数的测量方法,构建活度浓度响应系数理论估算模型,并基于探测效率空间分布的两条假设,推导出两种简化估算模型。蒙特卡罗方法模拟结果显示:模拟结果与实验室测量结果相符,在所有测量点位两者差异均小于6%;对于一款典型Na Iγ谱仪,采用两种简化估算模型引入的误差分别不超过0.1%和10%。现场测试结果显示:该方法现场适用性良好,两台环境γ谱仪对大气中^(137)Cs的活度浓度响应系数分别为6.49 min^(-1)·Bq^(-1)·m^3和2.62 min^(-1)·Bq^(-1)·m^3。

石墨双晶单色器性能检验及应用

中子能量选择成像作为一种前沿中子成像技术,可实现传统白光中子照相技术无法实现的功能,如研究工程材料中的晶粒分布、应变/应力分布、织构测量和相变分析等。本文依托中国先进研究堆(CARR)上的中子成像测试平台,在国内首次研制了石墨双晶单色器,建立能量选择中子成像技术。飞行时间实验测试结果表明,该双晶石墨单色器在选择4×10^(10) m的中子时波长分辨率可达2.6%,优于3.0%的设计指标。虽然在冷源未开启的实验条件下该石墨双晶单色器产生了较多的次级中子,但基于现有条件开展的镍基高温合金的中子能量选择成像实验能清楚分辨特定取向微晶粒的形貌及分布。结果表明研制的石墨双晶单色器可在CARR上开展能量选择成像实验,随着未来CARR冷源的开启,次级中子数量降低,中子束流品质进一步提高,将开展高质量的中子能量选择成像实验。

高氡背景对α放射性气溶胶监测仪响应的影响

α放射性气溶胶监测仪广泛用于核设施、铀矿采冶、核燃料加工、核电站及核医学等行业领域的辐射安全防护,高氡背景会干扰监测结果的准确性。本研究以某型α放射性气溶胶监测仪为实验对象,制备^(239)Pu滤膜参考源为测量标准,利用标准氡室进行不同氡背景下表面发射率响应、非线性及判断限(95%置信水平)测试,结果显示:1)高氡背景影响下,表面发射率响应均大于本底条件下的响应,在相同测量周期内,连续测量模式下的表面发射率响应大于精确模式,精确模式下测量精度更高;2)当^(239)Pu滤膜的表面发射率大于10^(4)min^(−1)·2πSr时,高氡背景影响减小,表面发射率响应的偏差小于5.3%(精确模式下仅2.9%);3)为保证监测结果的可靠,α放射性气溶胶监测的单次测量时长宜大于60 min。存在较高的氡背景时,应使连续采样测量时间大于24 h。研究方法对α放射性气溶胶监测仪在计量、生产和算法改进等方面具有重要的参考价值。

《网站设计》实验教学内容与方法改革探讨——以基于WebGL的个性化产品定制平台开发为例

WebGL是一种在网页上用户交互展现三维立体场景的网页编程技术,是"网站设计"课程实验教学环节中重点教学内容之一。WebGL技术具有专业性强、编码复杂、难于掌握等特点,因此,它也是实验教学方法改革中的难点之一。本文以功能完善的个性化产品定制平台为例,重点研究了实验教学过程中WebGL的关键功能的技术实现方法并且阐述了其良好的发展前景,便于教师深入浅出地讲解WebGL技术,并使学生能够更加容易地、有效地、方便地理解并掌握WebGL的实验方法与关键技术。

气载放射性碘参考源制备方法

针对气载放射性碘在碘室内的行为规律建立物理模型,并通过实验确定物理模型中的关键参数,从而建立一套气载放射性碘参考源的制备方法。采用该方法可按预期活度值制备参考源,制备过程安全简便。应用该方法制备了三个131I核素参考源,其规划活度与实测活度的相对偏差不超过9%。

材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪热中子导管概念设计

针对中国先进研究堆(CARR)正在建造的材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪所需的热中子导管,开展模拟计算与概念设计。首先根据CARR内的现场情况和该谱仪的整体要求设计热中子导管的内部截面尺寸为90 mm×160 mm,整体长度为19.7 m,导管长度分为3组;然后根据这些参数开展蒙特卡罗模拟,通过比较导管镀层的特征增殖因数m分别为1、2、3、4、5、6时导管末端的中子强度二维空间分布、水平方向发散角分布、波长分布等主要性能指标的模拟结果,选定m=3,并以此完成了导管的参数设计。

高取向热解石墨单色中子束级次分析

高取向热解石墨HOPG具有优异的中子反射性能,在中子散射技术中广泛用作中子单色器,而使用它获得单色中子时可能会伴随严重的次级污染。本文分别使用晶体衍射方法和飞行时间方法,分离出HOPG单色后的初级、次级和三级衍射束,并测量得到了各级次中子的相对强度。测量结果显示,在没有冷中子源时,中国先进研究堆反射谱仪样品位置中子束次级含量与初级相当,给单色束带来严重污染。室温下铍过滤器可以过滤掉所有次级中子,但初级中子强度也明显衰减。蒙特卡罗中子光路模拟和分析给出次级中子含量高是由于室温条件下导管出口中子能谱过硬,而在使用冷中子源后,次级中子含量可显著降低。

混料设计优化牦牛“曲拉”凝乳酶干酪素的工艺及产品的性质分析

为提高牦牛产业的附加值,以牦牛乳提取酥油后进行凝固沉淀,再经自然发酵、风干而成的蛋白质含量丰富的产品“曲拉”为原料,采用胃蛋白酶、木瓜凝乳酶和酵母凝乳酶复配成混合凝乳酶,通过单因素实验和混料设计对凝乳干酪素的制备工艺进行研究,并对干酪素的理化性质、红外光谱特性、热力学性质进行分析。结果表明,混合酶质量分数1%(其中胃蛋白酶∶木瓜凝乳酶∶酵母凝乳酶的质量比为0.60∶0.18∶0.22),在pH 6.3、45℃、添加质量分数CaCl 21%条件下,凝乳30 min,出品率为80.35%。混合酶法制备干酪素的理化性质、红外光谱特性和热力学性质与小牛皱胃酶干酪素差异不显著,而且符合GB31638—2016要求。