基于子群方法的快谱共振计算方法研究

为了应对特征线精细几何计算对传统快谱共振计算方法带来的挑战,基于具有良好的几何适应性和计算精度的子群方法,对快谱共振截面计算进行了研究。采用伪共振核素法处理多核素间的共振干涉效应,具有较高精度的同时,能够避免Bondarenko迭代方法计算耗时的缺点。结合粒子群算法对子群参数进行求解,得到的子群参数具有较高的拟合精度。最后基于特征线方法对中国实验快堆(CEFR)和美国裂变星表电源系统(FSP)的单栅元问题进行了验证。计算结果表明,对于验证的快谱栅元问题,截面最大相对偏差分别为2%、3%,特征值绝对偏差分别为54 pcm、146 pcm。本文方法可以有效处理快谱中的共振截面计算问题。

基于离散裂隙网络模型的核素粒子迁移数值模拟研究

高放废物地质处置过程中涉及的核素在围岩裂隙地下水中的迁移问题已引起广泛关注,数值模拟是研究核素粒子运移的重要方法。目前裂隙介质中渗流模型主要是等效连续介质模型、双重介质模型和离散裂隙网络模型。对于岩体尺度裂隙地下水的流动,离散裂隙网络模型能充分表现裂隙介质的各向异性、不连续性等特征。因此,针对裂隙介质准确概化及核素迁移模拟等难点,文章结合Monte Carlo随机生成裂隙方法、裂隙渗流有限元算法和高放射性核素衰变方程等方法,依据花岗岩深钻孔裂隙统计数据,采用离散裂隙网络模型对内蒙古阿拉善高放废物地质处置预选区展开了核素粒子迁移数值模拟研究,并讨论了实例预测分析结果。结果显示:针对设定的地质模型,核素粒子从中心运移到边界的迁移路径长度平均为1293.35 m,粒子运移到边界耗费的时间平均为1.70E+11 d。

核技术及其应用的发展

从应用的角度讲 ,核技术主要包括射线和粒子束技术与放射性核素技术。前者主要包括核分析技术、辐射加工与离子束加工、无损检测、工业核仪表、核医学成像、肿瘤放疗和辐射诱变育种技术等 ;后者则主要包括放射性核素测年、放射性核素示踪和放射性药物。射线和粒子束与物质的相互作用是核技术的物理基础 ,粒子加速器技术和核探测技术是核技术的主要支撑技术。本文介绍了上述各技术领域的发展 ,并介绍北京大学的核技术及应用研究工作。

2πα、2πβ粒子发射率现场校准装置的建立

基于大面积无窗流气正比计数器和多道能谱测量单元,建立了2πα、2πβ粒子发射率现场校准装置。性能测试结果表明:该装置对α平面源的坪区为700~1 500 V,坪长为800 V,坪斜为0.25%/100 V;对β平面源的坪区为1 650~2 050 V,坪长为400 V,坪斜为0.44%/100 V。使用该装置测量2πα、2πβ粒子发射率基准装置定值的标准平面源,经各项修正后,结果与基准测量结果在不确定度范围内一致。在现场校准了一批α、β标准平面源,校准结果与上一校准周期的结果在不确定度范围内一致,验证了该装置作为现场测量标准装置实现粒子发射率量值现场传递的可行性。

纳米铁核素靶向治疗肿瘤的辐射效应研究

目的:综合考察纳米铁核素(59Fe)的照射剂量率和照射时间对杀死肿瘤细胞的影响,为低剂量率的β粒子放射性核素靶向疗法提供指导。方法:采用的三个肿瘤细胞系为:SKBR-3乳腺癌、U-118MG神经胶质瘤和A-431宫颈癌;实验模型为:在每一个样品中取103个肿瘤细胞,用低剂量率的β粒子照射;初始剂量率为:0.1 Gy/h～0.8 Gy/h;持续照射时间为:1天、3天或者7天。结果:分别用0.2 Gy/h～0.3 Gy/h和0.4 Gy/h～0.6 Gy/h的剂量率连续照射肿瘤细胞7天和3天,能够将所有肿瘤细胞样品中的细胞杀死。细胞的总辐射剂量为30 Gy～40 Gy。而用0.8 Gy/h的剂量率照射24小时后,仅SKBR-3细胞被杀死,其它肿瘤细胞系的所有细胞都能自动修复。结论:在低剂量率的β粒子放射性核素靶向疗法中,该实验结果为照射剂量率和照射时间的确定提供了指导。

顺磁纳米铁核素治疗的放射性剂量率比较研究

目的:探讨放射源顺磁纳米铁核素(PNINs)肿瘤内照射治疗时,源的分布状态对疗效产生的影响。方法:对放射源PNINs在被外磁场靶向在肿瘤区域以均匀状态分布和直接瘤内注射以点源状态分布在肿瘤中心处时,两种不同分布状态的剂量率进行比较研究。结果:采取瘤内注射的方法使得PNINs以点源的形式作用在肿瘤中心的方式其最大作用距离为0.53 cm,其有效杀伤距离还会小于0.53 cm;若肿瘤若肿瘤半径大于0.53 cm则应该考虑采取用外磁场靶向的方法使得PNINs以平均分布于肿瘤整个区域的方式来获得较好的疗效。结论:其比较结果为PNINs的临床运用提供有益的理论参考。

几种锕系核素α粒子辐射几率

用半导体α谱仪测量了电沉积法制备的２３３Ｕ、２４３Ａｍ、２４１Ａｍ、２４４Ｃｍ以及２４２Ｃｍ５种。放射源的α能谱，用多重峰α能谱分析程序ＭＵＬＴ对所测α能谱进行非线性分析，获得了这几种核素发射α粒子的辐射几率。有关强的α粒子的结果与文献报道值基本相符。

微血管中纳米铁核素的输运及收集效果分析

本文研究了纳米铁核素在人体微血管中的输运过程及其对应的收集效果.从病灶组织的供血微血管上游注入的纳米铁核素微粒,在外磁场的引导作用下能被定位在病灶组织.考虑到纳米铁核素微粒主要受到磁场力和血流作用力的影响,研究结果表明:在锚定在血管中的球形磁体引导下,纳米铁核素微粒可在靶区富集;另外,在磁场的强度比较高、血流的流速比较低的情况下,其收集效果较好.

缺中子同位素^(215-217)U的α衰变研究

通过重离子熔合蒸发反应^(180)W(^(40)Ar,xn)^(220-x)U,合成了两个缺中子新核素^(216)U和^(215)U.目标核由熔合反应产生后从薄靶中反冲出来,在飞行中被兰州充气谱仪从大量的本底离子中分离并偏转到探测系统.探测系统对目标核的注入以及随后将发生的α衰变进行探测.探测器上产生的信号经电子学处理后被数据获取系统转换成一定格式的数据保存下来.实验采用能量-位置-时间关联的数据分析方法来寻找和鉴别目标核.在束流能量为187.2 MeV的情况下,新核素^(216)U的两个α衰变态被观察到:一是基态,它的α粒子能量为10.384(30)MeV,半衰期为4.72_(-1.57)^(+4.72)ms;二是自旋宇称为8^+的同核异能素态,它的α粒子能量为10.582(30)MeV和8.182(30)MeV,半衰期为1.31_(-0.48)^(+1.80)ms.在束流能量为205.5 MeV的情况下,新核素^(215)U被观测到,它的α粒子能量和半衰期被确定为8.428(30)MeV和0.73_(-0.29)^(+1.33)ms.此外,实验还观测到从^(217)U的基态产生的两个新的α跃迁,它们的α粒子能量分别为8.210(30)MeV和8.098(30)Mev.

对^(69)Krβ延迟质子衰变的观察

通过对^(32)S+Ca 反应中衰变质子谱的观测,发现了一组新的质子谱线,其能量为(4.07±0.05)MeV,对应的半衰期为(32±10)ms,经反应道分析及与理论预言比较,确定该质子活性来源于^(40)Ca(^(32)S,3n)反应产生的^(69)Kr 的β延迟质子衰变,它相应于由^(69)Br 中的 T=3/2同位旋相似态到^(68)Se 基态的质子跃迁.基于测量结果与库仑位移能计算,得到^(69)Kr 的质量剩余为(-32.15±0.30)MeV,并提出了^(69)Kr 的部分衰变纲图.

放射性碘125粒子植入联合锶核素89及云克治疗碘131难治性甲状腺癌骨转移疗效分析

目的探讨应用放射性碘125(^(125)I)粒子植入联合锶核素89(^(89)Srcl_(2))及云克治疗碘131(^(131)I)难治性甲状腺癌(RAIR-DTC)骨转移的临床疗效。方法选取北部战区总医院自2016年1月至2018年10月收治的57例^(131)I RAIR-DTC骨转移患者为研究对象。所有患者均初始给予^(89)Srcl_(2)内照射+云克联合治疗。3个月后,行CT引导下^(125)I粒子植入术。分别于治疗前后,记录并比较^(89)Srcl_(2)内照射+云克治疗、^(89)Srcl_(2)内照射+云克联合粒子治疗患者功能状态评分(KPS)、疼痛视觉模拟评分(VAS)。于术后1个月,比较不同疼痛评分患者的疼痛缓解率。按照世界卫生组织实体瘤近期疗效判别标准评价患者骨转移病灶疗效。记录并比较患者治疗前后血清Tg水平与不良反应发生情况。结果根据治疗前3 d患者的疼痛评分,将其分为Ⅰ级组(1~3分,n=10)、Ⅱ级组(4~6分,n=19)、Ⅲ级组(7~10分,n=28)。Ⅰ级组、Ⅱ级组、Ⅲ级组患者疼痛缓解率分别为100.00%(10/10)、78.95%(15/19)、82.14%(23/28)。治疗后,^(89)Srcl_(2)内照射+云克联合粒子治疗患者的KPS评分、VAS评分均明显优于^(89)SrCl_(2)+云克组,差异均有统计学意义(P<0.05)。^(89)Srcl_(2)内照射+云克联合粒子治疗患者的骨转移病灶治疗有效率为80.70%(46/57),明显优于^(89)SrCl_(2)+云克组的64.91%(37/57),差异有统计学意义(P<0.05)。结论^(125)I粒子植入联合^(89)Srcl_(2)及云克治疗^(131)I RAIR-DTC骨转移,局部疼痛症状缓解明显,并发症少,可多次重复治疗;特别对于溶骨性转移,^(89)Srcl_(2)+云克治疗效果不佳的患者,^(125)I放射性粒子植入治疗可作为一种有效的治疗方法。