推动核技术应用科技成果转化的“践行者”--记清华大学工程物理系首席研究员陈志强

【人物档案】陈志强,清华大学工程物理系首席研究员、博士生导师、国务院政府特殊津贴获得者,清华大学核技术及应用研究所所长、危爆物品探测技术国家工程研究中心主任、兼任同方威视技术股份有限公司董事长。陈志强致力于X射线成像理论和CT系统研究,首创直线轨迹CT成像算法,开发出世界首套碳纳米管分布式光源安检CT系统,开创了利用CT对违禁品和特殊涉税物品进行智能审图的先河,使我国成为世界首个掌握新一代静态安检CT核心技术的国家。他积极践行科技成果转化,带领“同方威视”成为全球安检行业领军品牌,转化成果出口170个国家和地区。获国家科技进步奖一等奖、国家科技进步奖(创新团队)、何梁何利科学与技术创新奖及国家“万人计划科技领军人才”等奖项荣誉。

清华大学X波段兆瓦级同轴磁控管的研制进展

在过去的十余年中,清华大学加速器实验室致力于X波段同轴磁控管的研发。自2012年成功研制出X波段1.5 MW同轴磁控管(XM-2012)以来,坚持在物理设计、加工工艺和老炼测试等环节进行深入研究,在原有基础上迭代优化出MGT3、MGT4等型号的同轴磁控管,最新样管峰值功率达到1.7 MW以上,与新研发的X波段加速管集成,研制出高稳定性紧凑型加速器系统,剂量率达到800 cGy/min(1 m)以上,达到与S波段加速器系统同等水平;同时对磁控管锁相理论和功率合成进行了大量研究,并在此基础上发展出平行阴极磁控管,将X波段磁控管的输出功率提升到S波段磁控管水平,为进一步拓展X波段高功率磁控管的应用打下了坚实的基础。

清华大学飞轮储能技术研究概况

全面回顾了清华大学在过去17年内坚持飞轮储能技术研究开发的总体情况。介绍了6种飞轮储能试验研究系统和工程样机的技术特征,分析了研制过程中遇到的飞轮轴系稳定性、电机设计、充放电控制器调试等关键技术难题,探讨了飞轮储能技术工业化应用开发中应注意的问题。

清华大学汤姆逊散射超短脉冲X射线源研究

介绍了清华大学加速器实验室近年来关于汤姆逊散射超短X射线源的研究工作;研究了在任意散射角度下电子束参数和激光束参数对散射光子参数的影响,给出了散射光子的参数如光子产额、脉冲长度、时间抖动等与电子束参数、激光束参数和散射角度的关系;利用实验室已有的16 MeV反波行波加速器与中国工程物理研究院激光聚变研究中心提供的ns调Q激光搭建了汤姆逊散射初步实验平台并开展了实验研究;加工了1.6-cell光阴极微波电子枪,搭建了高功率实验平台,对产生的电子束参数进行了初步测量;对汤姆逊散射超短X射线源进行了设计并开展了相关的平台建设工作,对产生的X射线脉冲参数进行了模拟。

基于自动重要抽样方法的减方差技巧体系构建与验证

屏蔽计算问题根据求解目标不同一般可分为源-探测器问题、区域问题和全局问题。MCShield研究团队针对3类问题中存在的深穿透问题提出了相应的减方差技巧,本文以此为基础构建了基于自动重要抽样(AIS)方法的减方差技巧体系,并开展了验证工作。针对源-探测器问题,采用NUREG/CR-6115 PWR压力容器计算基准题对小探测器自动重要抽样(SDAIS)方法进行验证。结果表明,SDAIS方法的计算效率约为AIS方法的7倍。此外还提出并验证了基于AIS伴随蒙特卡罗的耦合减方差(AIS-CADIS)方法,将AIS方法引入到蒙特卡罗伴随计算中,取得了良好的效果。针对全局问题,提出网格化-AIS方法并使用简化反应堆屏蔽计算算例进行验证,结果表明,网格化-AIS方法的计算效率是AIS方法的12倍左右,是直接蒙特卡罗方法的290倍左右。

工科大学物理课程试题库系统

《工科大学物理试题库》是１９８７年国家教委高教司委托清华大学（负责单位）、华南理工大学、北方交通大学、大连理工大学、天津大学和哈尔滨工业大学六校，在高等学校工科物理课程教学指导委员会指导下，分工协作联合研制的一项科研成果．系统的一期成果于１９８９年３...

中国成年参考人体模内照射剂量转换系数计算

在核科学与技术、核能、核医学等领域中,对相关公众、职业人员、病人等在工作、核事故以及照射治疗的过程中受到的内照射剂量进行准确的评估是人员健康安全的重要保障。参考国际放射防护委员会(ICRP)生物动力学模型和放射性核素信息,通过计算比吸收分数(SAF),得到内照射剂量转换系数。利用ICRP参考人体素模型验证计算方法的正确性,最后基于中国成年参考人体素体模,系统地建立了中国成年参考人的内照射剂量系数数据库。数据库包括中国成年参考人α、β和γ射线比吸收分数、中国成年参考人体模敏感器官(组织)待积当量剂量转换系数和中国成年参考人待积有效剂量转换系数。将计算的结果与GB 18871—2002提供的内照射剂量转换系数进行了比较分析,结果表明采用中国成年参考人体模内照射剂量转换系数数据库,能更加准确地评估中国成年人摄入放射性核素所致的内照射剂量。本工作为中国成年人内照射剂量评估提供了标准化的方法和全面的数据,具有理论价值和实践意义。

连续激光载波同步系统的慢漂抑制

高精度同步系统是加速器产生高品质束流的关键因素之一,基于清华大学已有的连续激光载波同步系统,对不同接收端之间参考微波信号相位差的长时漂移,即同步系统慢漂进行了研究,提出了一种基于接收端参考微波信号幅值的电光调制器(EOM)偏置电压控制方法抑制慢漂。采用该方法后,清华大学甚高频光阴极电子枪测试平台L波段(1300 MHz)同步系统慢漂被抑制到10.45 fs@24 h,清华大学汤姆逊散射装置(TTX)S波段(2856 MHz)同步系统慢漂被抑制到10.53 fs@24 h,并且该方法可以使整套同步系统工作于室温环境,有效地提高了同步系统对工作环境温度的适应性。

基于点云分布的光学发射层析系统响应矩阵计算方法

为满足放射治疗的三维剂量实时测量验证需求,基于闪烁体发光的三维剂量测量技术被提出。该技术利用闪烁体受辐射发光的原理,将三维剂量分布转换为三维光分布,并通过相机和光学发射层析技术进行三维光分布的测量与重建。基于光学发射层析的三维重建需要使用迭代算法,而系统响应矩阵是迭代重建的重要参数。本文基于小孔成像模型提出了基于点云分布的系统响应矩阵计算方法,该方法将体素转化成随机点云,计算点云投影至像素内的数量作为体素对像素的响应。在模拟成像的对比中,相较于传统的基于投影面积的计算方法,该方法抑制了模拟图像上的条纹状误差,提升了模拟成像的均匀性和梯度均匀性,改善了模拟精度,有利于提升三维重建的准确性。

中国医学物理学科的建设与探索专家共识

本共识围绕医学物理学科的教育现状、专业方向建设、课程设计、实习要求及研究生毕业标准等方面探讨了中国医学物理学科的建设与发展,以应对社会对健康与医疗服务需求的增长及医疗设备国产化的挑战。目前,中国医学物理教育面临教育途径多样性、课程设计差异性、师资短缺等问题,在此,讨论了整合国际经验,构建全面、规范化的医学物理学科体系的策略,体系涵盖放射治疗物理、医学影像物理、核医学物理、放射防护物理、放射生物物理及放射工程物理等方向,并强调人工智能技术的融合,以提高诊疗的准确性和效率。此外,还探讨了医学物理研究生教育的改进,包括师资和教学环境建设、专业课程设置等;还需建立教学质量评估机构,确保教育内容与国际标准一致,反馈学生和雇主的需求。本共识提倡全面提升医学物理学科的规模和影响力,提升教育质量和专业水平,实现教育的精细化和精英化,并加强国内外合作,以期达到国际先进水平,支撑“健康中国2030”政策目标。

临界事故报警系统的相似性

为了确定用于场所监测的临界事故报警系统合适的报警阈值,需选用相似的基准实验进行验证。根据设备室临界事故报警系统的特征,构建了简易模型和具有代表性的包含多个设备的虚拟设备室模型。针对固定源问题,在蒙卡程序(RMC)中实现了基于微分算符抽样法计算敏感性系数的功能。随后,运用敏感性和不确定度分析方法对系统间的相似性进行了研究,并深入分析了影响相似性的因素。计算分析结果显示,对于简易模型,源项能谱和混凝土材料对系统间的相似性有较大影响,探测器与内侧墙面之间的混凝土厚度对相似性有一定影响,而源项的几何位置对相似性的影响较小,乏燃料成分对相似性的影响可以忽略不计。根据本文提出的相似性分析流程进行计算得出,简易模型与虚拟设备室模型的相似性较高,基于简易模型的研究结论适用于虚拟设备室模型,可为工程上的临界报警系统相似性研究提供参考。

钍基重水核能系统燃料的物理特性研究

对全铀CANFLEX燃料和含钍CANFLEX燃料的物理特性进行了研究。用WIMS-AECL程序计算了参考栅元的冷却剂空泡反应性、燃耗等参数。通过与铀燃料的对比,展示了含钍燃料在安全性和经济性上的特点。还特别介绍了WIMS-AECL程序在使用过程中的参数选择方法。

小型长寿命核能系统燃料物理性能的研究

本文在简要说明世界上小型长寿命核能系统研究现状的基础上,提出了使用钍-铀燃料和铅-铋冷却剂构造小型长寿命堆芯的设想,并为此进行了一系列燃料物理性能的研究。对于长寿命核能系统的堆芯物理设计,使反应性随燃耗变动最小非常重要,同时应该尽可能地提高堆芯的燃耗以满足长寿命运行的需求。本文使用MCNP和MCBurn程序详细计算分析了使用不同的初始驱动燃料、不同栅格、燃料成分和类型、富集度条件下,燃料栅元的燃耗反应性变化等性能,并对其进行了能谱、转换比、富集度变化等方面的分析,经过对比初步确定了使用钍-铀燃料构造长寿命堆芯的物理条件,并以此为起点构造出一个堆芯,计算给出了反应性空泡系数等安全参数。

大学物理如何抓素质教育

根据历史上著名科学家的成才实践，阐明素质教育的涵义，提出大学物理进行素质教育应予重视的一些原则．

现代应用物理系的原子核结构实验研究简介

对近年来清华大学现代应用物理系开展的原子核结构实验研究的情况作了介绍，着重对所研究过的核高自旋态（包括个别核的低自旋态）结构特性进行了简述．

超临界二氧化碳核能动力系统的兴起和发展

超临界二氧化碳(S-CO_(2))核能动力系统以S-CO_(2)为工质,通过直接或间接循环将核释热转换为电能或机械能。本文总结了国际上S-CO_(2)核能动力系统的概念初创、研究重启、协同创新3个历史阶段近60年的发展历程,分析了S-CO_(2)核能动力系统在核反应堆设计、材料工艺、热工流体力学、换热器、涡轮发电系统、系统运行、控制及安全策略等方面的研究现状,并提出了S-CO_(2)核能动力系统在基础研究和工程攻关中面临的技术挑战和攻关方向。目前,以中美为代表的能源强国已初步完成S-CO_(2)动力转换系统的实验室级测试,预计可在5~10年内实现中等规模工程示范甚至规模化应用。S-CO_(2)核能动力系统基本具备了走向工程的前提条件,有望引领先进核能技术变革。

广义相对论简介——工科大学物理课讲授广义相对论的一种方案

用普通物理语言简介广义相对论的基本观点、等效原理、时间和空间．对一种引力场———史瓦西场中的固有时和真实距离进行了计算．

东京大学物理实验课程之改革

介绍了东京大学将原有的物理学实验、化学实验和生物学实验三门实验课进行改革而统一整编成“基础实验”

大学物理与现代防雷科技

介绍当今雷灾特点、现代防雷科技和遇到的疑难问题。

关于改革工科物理教学内容和体系的一些认识

关于改革工科物理教学内容和体系的一些认识陈泽民（清华大学现代应用物理系北京１０００８４）我国很多工科院校都在进行“大学物理”课程内容和体系的改革，改革的重点是教学内容的现代化，并探索怎样建立新的教学体系．在改革中也提出了一些问题，归纳起来有两方面：（...