裂变靶辐照装置水力特性试验技术

针对裂变靶辐照装置内外流道尺寸狭小的结构特点及实堆测量需求,提出了进行裂变靶辐照装置水力特性试验的技术方案,采用微小压力传感器实测狭窄套管内外流道的流动压差,通过单项标定试验获得内外流道压差-流量关系拟合公式。由该拟合公式得到的计算值与内外管实测流量的相对误差最大不超过±2%,可以用于裂变靶辐照装置在实堆中进行水力模拟的试验数据处理。

钼锝靶件辐照装置堆外自然循环实验研究

钼锝同位素辐照装置的堆外热工水力研究,对于确定靶件的辐照参数和辐照安全具有重要意义,相关结果可为靶件的设计验证和入堆辐照提供技术支持。本文针对自主研发的钼得靶件辐照装置,设计了堆外传热实验台架,开展了钼锝靶件辐照装置堆外传热验证实验,对比分析了不同热流密度、不同模拟靶件外径、不同辐照装置结构等条件下实验段的温度分布。结果表明,辐照装置内导流管的设计可有效提高装置的自然循环能力,证明了所设计辐照装置的安全性。

高通量快堆辐照生产^(252)Cf关键因素分析

^(252)Cf放射源是一种高强度同位素中子源,在科学研究、装置研发等领域具有重大需求,但长期以来依赖于进口。基于高通量快堆初步设计方案开展辐照靶件设计,结合模拟计算结果得出影响^(252)Cf核素生产的关键因素。在5×10^(15)n·cm^(-2)·s^(-1)中子通量水平下,对三种采用不同氢化锆和Eu_(2)O_(3)吸收体辐照靶件设计方案进行裂变沉积能、能谱计算,并通过燃耗计算程序开展重锔、轻锔靶件燃耗计算,与美国辐照生产^(252)Cf实验值对比。结果表明:方案3的计算值与基准值吻合较好且最适用于重锔靶辐照生产^(252)Cf,方案2适用于通过短的辐照周期辐照生产重锔核素。本文的计算与分析可为高通量快堆辐照生产^(252)Cf提供理论与技术支撑。

0.351μm激光辐照靶角度和时间分辨的侧向散射研究

建立了一套角度和时间同时分辨的散射光诊断系统，利用星光正装置输出的０．３５１μｍ激光辐照平面靶，研究了激光与靶作用产生的侧向散射光的时间行为，实验对金盘靶、ＣＨ膜靶和泡沫ＣＨ靶与激光作用产生的散射激光进行了研究，在多个角度获得了时间分辨的散射光信息，由角分布的结构得到了等离子体密度分布的一些重要信息。

甚多束激光直接驱动靶面辐照均匀性研究

针对甚多束激光辐照下的直接驱动靶面光强均匀分布开展了系统研究.利用球谐模分析选定了可实现均匀辐照的靶面弹着点极角分布,并通过数值模拟确定了以等效48束激光直接驱动辐照下靶面三环弹着点极角位置分别为22.4?,47.7?和73.6?.基于特定装置构型分析了实现极向直接驱动时对各路激光指向的修正,并对光束截面焦斑进行了优化,实现了极向直接驱动下的靶面均匀辐照.

堆内辐照过程中辐照靶件的核发热和传热研究

研究了辐照靶件在堆内辐照过程中的核发热和传热计算方法。温度的计算结果与实验结果符合良好。这表明:核发热和传热计算方法可为放射性同位素辐照生产和辐照安全提供重要参数和保证。

溶剂萃取法从辐照镎靶溶解液中提取分离钚的萃取价态选择Ⅰ:Pu(Ⅳ)-Np(Ⅳ)

采用磷酸三丁酯(TBP)溶剂萃取法对从辐照镎靶溶解液中提取分离钚的可行性进行了研究。从料液制备、流程设计两个方面研究了Pu(Ⅳ)-Np(Ⅳ)组合作为萃取价态组合的可能性。研究了1,1-二甲基肼(UDMH)还原-亚硝酸钠氧化两步法将镎、钚控制在Pu(Ⅳ)-Np(Ⅳ)的方法。结果表明,99.9%以上Pu(Ⅳ)-99.5%以上Np(Ⅳ)在4 h内能够保持稳定。基于此,设计了从辐照镎靶溶解液中提取分离钚的萃取流程,并用串级实验进行了验证:1A中镎的回收率为99.5%;1B中镎的反萃率为0.8%,钚的反萃率为99.9%;1C中镎的反萃率为99.5%。结果表明,采用Np(Ⅳ)-Pu(Ⅳ)的价态组合进料,基本可实现镎钚的分离,但料液中Np(Ⅳ)-Pu(Ⅳ)价态的长时间稳定性及TBP对Np(Ⅳ)萃取能力弱等问题将影响该工艺的实际应用。

关于脉冲激光辐照靶材作用机理的研究

脉冲激光辐照靶材作用机理的研究在激光加工等领域具有重要的科学意义和应用潜力。为了直观体现脉冲制式强激光对靶材的破坏优势,考虑靶材本身、入射激光因素对激光辐照靶材的破坏作用的影响,利用有限容积法对激光辐照靶材的作用过程进行模拟,重点研究了脉冲激光与靶材相互作用的机理,建立了数学模型,得到了三种不同形式的脉冲激光辐照靶材的温度场及作用过程。实验结果表明,脉冲激光辐照靶材可分为升温、熔孔和熔孔深径比增加三个阶段,且重复频率脉冲激光对靶材的破坏效果大于间歇脉冲激光。

HFETR 辐照靶件设计程序开发

针对高通量工程试验堆（ＨＦＥＴＲ）燃料材料考验的辐照靶件设计，开发了ＧＥＮＧＴＣＣ程序，可用它进行辐照靶件设计和温度分布计算。程序可对多层包壳材料传热、间隙层（液体或气体介质）传热、气体介质层传热进行计算。同时，对热导率随温度的变化和靶件结构材料的几何尺寸因热膨胀的改变进行修正。原程序由美国ＯＲＮＬ编制，见长于结构严谨流畅和良好的适用性。因此，ＧＥＮＧＴＣＣ是在原程序的基础上并结合ＨＦＥＴＲ辐照靶件的特点开发出来的。新开发的程序对原程序在输入参数困难方面作了全面的改正，建立了相应的数据库，使得操作更容易，更快捷。

放射性同位素辐照靶件包装容器外壁温度测量

放射性同位素辐照靶件在堆内辐照过程中能否保持其完整性,受到诸多因素的影响,其中辐照靶件包装容器外壁温度和内腔温度是辐照安全的重要参数。本工作着重研究了测温用热电偶在放射性同位素辐照靶件包装容器外壁上的安装技术,并在重水研究堆上进行模拟试验。将测量数据与理论计算结果进行比较,用以校核辐照靶件温度理论计算的准确度,为放射性同位素辐照靶件和包装容器的设计提供可靠依据。

^(238)Pu分离纯化工艺的研究现状及进展

针对辐照镎靶溶解液中分离纯化镎、钚的工艺流程进行了系统的调研和分析,并对在国内领域的最新研究进展进行了论述和总结。分析结果认为,从辐照镎靶溶解液中分离纯化镎、钚的工艺流程包括离子交换法和溶剂萃取法,近期工业化生产^(238)Pu均已放弃离子交换法而采用溶剂萃取法,不同溶剂萃取法的工艺参数差异主要来自萃取剂的种类和溶液中镎、钚的价态组合。通过对比认为,美国通过程序设计的以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂的溶剂萃取工艺流程理论可信度高,其中Np(Ⅳ)和Pu(Ⅳ)的价态组合进料已得到了中国原子能科学研究院的串级实验验证,Np(Ⅳ)和Pu(Ⅲ)的价态组合进料尚需进一步验证。此外,以甲基膦酸二甲庚酯(DMHMP)作为萃取剂的溶剂萃取法从理论上更具应用前景。

列别捷夫物理所GARPUN KrF准分子激光系统及其靶物理实验

介绍俄罗斯列别捷夫物理研究所多级电子束抽运GARPUN KrF准分子激光器。重点介绍其高功率光束的控制及靶辐照实验。实验表明当功率密度为5×10^12W／cm^2时(脉宽为100ns)，消融压力达兆巴量级，此时石墨会发生向金刚石转变的相变。最后讨论了用于核聚变中快速点火的可能性。

生产^(99)Mo、^(131)I和^(89)Sr医用同位素的水溶液堆

99Mo1、31I和89Sr等医用同位素对人类健康和医学的发展具有非常重要的作用。与靶辐照反应堆相比,用水溶液堆生产99Mo1、31I和89Sr具有安全性好,结构简单,经济价值高,无靶件制备、溶解工艺,产生废物少等优点,用水溶液堆生产医用同位素具有很好的发展前景。由于多堆芯水溶液堆、高功率水溶液堆均能显著提高产率,低富集度235U水溶液堆符合核不扩散条约中对235U浓缩度的要求,因此这三种堆是水溶液堆未来的发展方向。

采用光谱色散平滑和连续相位板实现靶面均匀辐照的实验研究

为了改善高功率激光装置的靶面辐照均匀性,在神光-Ⅲ原型装置的一路光上开展了结合光谱色散平滑(SSD)和连续相位板(CPP)的高通量实验研究.实验基于调制频率9.2 GHz的体相位调制器开展,输出的相位调制脉冲光谱展宽稳定,脉冲波形顶部剩余调制很小.结果表明SSD色循环数为1时预放和主放各级空间滤波器过孔顺利,包含焦斑95%能量的通量对比度由窄带时的1.71下降到加SSD和CPP时的0.47.三倍频光脉宽1 ns,能量1115 J时,CPP和终端光学组件元件未见损伤.通过实验解决了在高功率激光装置上采用SSD和CPP进行靶面均匀辐照的若干关键技术,为将其应用于物理实验奠定了坚实基础.

球形黑腔辐射输运问题的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟六孔球形黑腔中的辐射输运,研究靶球辐照均匀性问题.对于几何结构简单的解析模型,研究了不同黑腔靶球半径比的靶球辐照均匀性变化规律,得出的结论与解析的"视因子"方法给出的一致.对于几何结构复杂的黑腔模型,如放置有挡板的模型,解析方法计算困难,但利用蒙特卡罗方法仍然能够准确模拟计算.不同挡板大小的理论模型计算结果表明,挡板对X光输运到靶球表面的分布状况有明显的影响,如果设置得当则可以提高X光利用效率并显著改善靶球辐照均匀性,否则可能严重破坏靶球辐照均匀性.因此,黑腔中的挡板位置及大小需要精心设计.应用表明,蒙特卡罗方法对于具有复杂结构的黑腔辐射输运问题具有很好的适应性.

1.06μm波段大口径无规位相板制作与性能测试

利用大面积光刻和腐蚀等工艺 ,研制成功了一块用于激光直接驱动约束聚变装置的 1 .0 6μm波段、口径为 2 50 mm的无规位相板。台阶几何深度实测值与理论值的相对偏差为 1 .2 4 % ,该位相板可获得边缘陡直、近似平顶的焦斑光强分布。

平板型微^(252)Cf源在核物理实验中的应用

简要叙述了平板型微252Cf源在中子物理、抗核加固以及核泵浦激光实验中的应用情况,着重介绍了实验装置中真空室的设计特点以及与各种实验相应的测试系统。

级联弧放电氦等离子体特性研究

采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究。对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较。实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加。氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察。这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n,α)反应时具有一定的参考价值。

脉冲激光辐照靶材破坏效果最优条件研究

为解析脉冲激光对靶材的破坏效果与激光各参数之间的关系,提出了一种基于数值计算方法的仿真模拟方案,开发了一套脉冲激光辐照靶材的热-力效应数值仿真软件。采用对照法,分别对激光功率、激光能量、激光光斑大小、脉冲宽度和间歇时间等五个参量进行控制,对比不同参数条件下激光破坏靶材的效果,讨论并得出了优化脉冲激光破坏靶材的方法。仿真结果表明,激光能量和功率密度与破坏效果之间是非线性关系,随着二者的增加,对破坏效果的边际加强效果减弱;随着间歇时间的增加,破坏效果先增大后减小。对于确定的靶体目标,通过增加脉冲激光的输出能量和功率密度,减小光斑半径,调整脉冲间歇时间,可以使得脉冲激光辐照靶材的破坏效果达到最佳。

基于简单透镜列阵的可调焦激光均匀辐照光学系统研究

本文对基于简单透镜列阵的大口径激光均匀辐照光学系统的调焦能力进行了研究,结果表明,改变透镜列阵与靶镜之间的距离即可方便地改变靶面上光斑的大小.文中详细分析了相关参数对调焦能力的影响,并在此基础上设计出一个实用的光学系统.用数值方法模拟了激光束通过光学系统后的传输,发现尺寸不同的靶面光斑具有基本一致的强度结构特征.定量地分析了光斑内部散斑间隔、调制对比度、顶部不均匀度及能量集中度等描述光斑均匀辐照质量的指标,并研究了它们随靶面离焦量的变化关系.