基于PE型压机中子衍射高温高压组装的优化设计与实验验证

高温高压原位中子衍射探测手段对凝聚态物理、晶体化学、地球物理以及材料科学与工程等领域的研究均有重要的意义.本文基于中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor, CMRR)的高压中子衍射谱仪(凤凰)和1500 kN的PE型两面顶压机,设计了一套应用于高温高压原位中子衍射实验的组装,并利用中子衍射技术进行了实验验证及温度、压力标定.通过对组装在高温高压下的流变控制、绝热绝缘性能提高、有效样品体积最大化等方面的优化,获得了11.4 GPa, 1773 K高温高压条件下的中子衍射谱.该组装的成功研制使CMRR高温高压中子衍射平台的指标得到明显提升.同时,对进一步提高PE型两面顶压机高温高压加载条件、扩展PE型压机在高温高压原位中子衍射领域的的应用范围,具有重要的意义.

CMRR堆内高温高压辐照考验回路典型事故分析

基于中国绵阳研究堆(CMRR)高温高压辐照考验回路初步设计方案,就回路失水事故(LOCA)及失流事故(LOFA)两类典型事故进行分析。结果表明:回路在冷管段及热管段失水事故下包壳热点温度最高为880.6℃及367.6℃,均远低于1204℃;全部失流事故下最小偏离泡核沸腾比(MDNBR)大于1.5,不会发生偏离泡核沸腾;卡轴事故中包壳最高温度为734.1℃,低于1482℃。上述结果均满足验收准则,符合安全法规要求。

CMRR中子自旋回波谱仪引束导管模拟研究

中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor,CMRR)采用由弯导管和直导管组成的引束导管偏转第三条冷中子管(C3)冷中子束第二端口(C32)上部区域内的中子束流,为自旋回波谱仪提供中子束。应用中子射线追踪程序McStas 2.5对引束导管进行蒙特卡罗模拟,从弯导管通道个数、曲率半径以及超镜因子三个方面,考察引束导管设计方案以验证其设计可行性。结果表明:1)弯导管通道个数设计值合理;2)弯导管曲率半径取值在谱仪与屏蔽体安装空间可接受情况下,应尽量大;3)弯导管超镜因子取2.5时,引束导管出口与样品处中子通量可达到最大强度。根据模拟计算结果,弯导管超镜因子设计值偏大,引束导管设计方案总体具有可行性。

中子散射技术在化学研究中的应用

中子散射在化学、软物质、基础物理、地球科学、工程等领域应用广泛,在不同领域的科学探索过程中发挥了关键作用.中子具有不带电荷、穿透能力强、对轻元素敏感、能够进行无损检测等特点.一方面,弹性中子散射在氢元素富集的化学材料体系、高分子体系、生物大分子等体系的结构研究中独具优势;另一方面,非弹性中子散射测量的能量、散射矢量范围与这类材料体系的时间、空间尺度吻合,非常适合化学过程的动力学研究.本文将通过结合中国绵阳研究堆(CMRR)中子散射平台上的应用实例,重点介绍国内外利用小角中子散射、中子反射、中子衍射、非弹/准弹性中子散射等代表性技术在化学反应机理研究、溶液中的化学过程、高分子化学、生物化学、材料化学、核化学和放射化学等领域的典型应用及前景.

中国绵阳研究堆CMRR中子散射平台及应用

20 MW中国绵阳研究堆(CMRR)上的中子科学平台,首期建设6台散射谱仪和2台中子成像装置,从2013年以来全部投入使用. CMRR的中子科学平台,可分别从事热、冷中子散衍射实验测试.实测用于中子散射实验的热中子注量率为2.4×10^(14)n cm^(-2)s^(-1),冷中子注量率为109n cm^(-2)s^(-1).首期运行的谱仪分别为:高分辨中子衍射仪(HRND)、中子应力分析谱仪(RSND)、高压中子衍射仪(HPND)、小角中子散射谱仪(SANS)、飞行时间极化中子反射谱仪(TPNR)、冷中子三轴谱仪(CTAS)和冷/热中子成像装置(CNR).此外,二期有8台自主建设的谱仪,将在未来2–5年内建成并投入使用.目前CMRR每年运行超200天,其中提供给用户的束流超60%.本文重点介绍了CMRR中子科学平台及其在软物质、磁性膜材料、航空、基础物理等领域的典型应用.