中国原子能科学研究院核物理基础研究最新进展与展望

核物理是物质科学研究的基础研究前沿和重大应用领域之一,对人类探索物质结构的微观层次、国家的地位与安全发挥了重大作用。中国原子能科学研究院(简称原子能院)核物理基础研究团队依托北京放射性核束装置、HI-13串列加速器、锦屏深地核天体物理加速器等实验设施,开展了核物理基础相关实验与理论研究,在质子晕核破裂机制、不稳定核衰变新模式、核天体反应深地高精度测量、激光驱动核反应等方面取得了多项创新研究成果。本文评述了“十四五”期间原子能院在核物理基础研究方面取得的一些最新进展,并展望了原子能院未来在核物理大科学装置、特色中小型装置、核理论、新型实验技术、学科交叉融合等方面的发展思路。

中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器的发展和应用

中国原子能科学研究院(简称原子能院)自1958年建成我国第1台回旋加速器以来,已经研发出了一系列强流回旋加速器装置,为我国核学科和核技术应用等发展发挥了极其重要的作用。原子能院在1996年建成了我国第一台专用于医用同位素生产的30 MeV/350μA强流质子回旋加速器,在2014年建成了国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器大科学装置(100 MeV/520μA)。在2021年,原子能院自主研发出了国内首台引出流强1 mA以上的14 MeV强流质子回旋加速器。该加速器的建成,为我国基于小型化强流质子回旋加速器的中子源应用奠定了基础。基于14 MeV强流质子回旋加速装置,先后建成了国内首台用于硼中子俘获治疗(BNCT)的治疗装置样机和用于中子成像无损检测的实验验证样机,并开展了相关实验研究。目前,原子能院正在研制用于BNCT临床等应用的18 MeV/1 mA强流质子回旋加速器,并且正在开展流强达到3~5 mA的基于H_(2)^(+)的新型强流回旋加速器的研发。原子能院的强流回旋加速器,在基于加速器中子源的BNCT和中子成像、加速器生产医用放射性同位素等应用方面将发挥重要的作用。

中国原子能科学研究院强流回旋加速器若干先进技术研究进展

本文主要介绍了中国原子能科学研究院自2000年以来在强流回旋加速器领域的研究工作进展和到目前为止所掌握的一些强流回旋加速器的关键技术,内容涉及强流回旋加速器物理,强流负氢束的产生、调节、控制与诊断技术,先进磁工艺技术,大功率高稳定度高频技术,真空技术,回旋加速器综合试验技术等。

中国原子能科学研究院放射性工作人员个人剂量监测(1985—1990年)

本文介绍了中国原子能科学研究院1985—1990年放射性工作人员个人剂量监测情况。6年内,工作人员所受的外照射累积剂量当量为17.64人·Sv,人均年剂量当量为2.2 mSv。同时还给出了~3H、^(125)I、^(131)I 及其它裂变核素的内照射剂量数据。

中国原子能科学研究院同位素研制与生产人员的个人剂量监测与评价(1993～1998)

本文报道了中国原子能科学研究院 1993～ 1998年同位素研制与生产人员的个人剂量监测结果。外照射个人监测结果表明 ,1993～ 1998年 ,受监测人数共计 2 35 3人 ,受监测人员的集体有效剂量为7.0 3人· Sv,年人均有效剂量为 2 .99m Sv,年有效剂量超过 15 m Sv的人数为 94人 ,占总监测人数的4 .0 % ,其中有 7人超过了 5 0 m Sv,占总监测人数 0 .3%。各年度集体有效剂量在 0 .78～ 1.6 4人· Sv之间 ,年人均有效剂量在 1.91～ 4 .19m Sv之间 ,从 1993到 1996年 ,年人均有效剂量逐年下降 ,从 3.4 2 m Sv下降到 1.91m Sv,从 1997年开始又有所上升 ,1998年上升到 4 .19m Sv。在内照射个人剂量监测方面 ,1993～ 1998年 ,共监测了 10 4 8人次 ,发现内污染者 6 6 8人次 ,占总监测人次的 6 3.7%。内照射剂量估算结果表明 ,1993～ 1998年间 ,受监测人员的年人均待积有效剂量为 8.9× 10 -2 m Sv,总监测人数为 86 4人 ,集体待积有效剂量为 7.7× 10 -2 人· Sv。各年度工作人员所受年人均待积有效剂量在 1.8× 10 -2 ～ 2 .2×10 -1m Sv范围内 ,年集体待积有效剂量在 2 .9× 10 -3 ～ 2 .4× 10 -2

中国原子能科学研究院的长寿命核素加速器质谱测量及其应用(英文)

加速器质谱是近年来蓬勃发展的一种十分活跃的核分析技术,其应用涉及环境科学、地质学、核物理及天体物理、生物医学等多个领域。中国原子能科学研究院的加速器质谱装置自从1989年建立至今,已经对36Cl,10Be,129I,26Al,79Se和41Ca等多种核素进行了成功测量。介绍了中国原子能科学研究院的加速器质谱计系统、核素的测量原理及几种相关核素的成功应用。

中国原子能科学研究院加速器质谱工作进展

The measurement method for some radioisotope such as 99Tc, 182Hf, 151Sm is developing in China Institute of Atomic Energy (CIAE) accelerator mass spectrometry (AMS) system, and applications in the fields of nuclear physics, geosciences, life science and materials science is carried out. The brief introduction of these methods and applications are described in this paper.

中国原子能科学研究院激光技术发展及其在核科学中的应用

激光是受激辐射放大光,其方向性好、单色性好、相干性高,且能量在空间高度集中。随着激光技术的快速发展,激光器成为继加速器和反应堆之后研究核科学的一种新手段。本文回顾了中国原子能科学研究院激光技术及其应用研究的发展历程,总结了准分子激光技术、冲击波物理、超快超强激光技术、强场激光、激光核物理和光谱技术的发展现状和最新进展,并展望了“超级天光”综合激光装置、基于大型激光装置的物理工作和中小型特色激光器在核科学技术中的应用前景。

中国原子能科学研究院某些实验室内氡浓度的测定

用CR-39核径迹探测器,采用累计测量方法,粗略地测量了原子能院(CIAE)内一些典型厂房和实验室内的氡浓度。结果表明:CIAE室内的氡浓度并不明显地高于其它地区,进一步改善通风条件是降低室内氡浓度的非常有效的措施。

中国先进研究堆工程科学应力谱仪性能优化与刻度研究

为充分发挥中国先进研究堆工程科学应力谱仪在工程构件残余应力表征的作用,在常用金属测试所需的中子波长约0.164 nm下进行谱仪的性能优化和刻度研究。在此波长下,将Fe(211)衍射峰的峰位误差作为光路优化的品质因数,通过调整单色器的水平聚焦和垂直聚焦姿态,获得了最优性能的聚焦光路。采用金箔活化法测试了样品处中子注量率,在反应堆满功率60 MW的条件下,样品处中子(波长0.164 nm)注量率为3.0×10^(7)cm^(−2)·s^(−1)(±4.5%),在衍射角约90°的分辨率为0.42%。使用带缝隙的镉片测试了探测器的位置分辨,获得探测器水平方向的位置分辨为(1.44±0.03)mm。本工作完成了谱仪的光路优化与性能刻度,为谱仪投入运行奠定了实验基础。

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。

基于原子发射光谱法的钠气溶胶在线监测装置工程化应用研究

钠气溶胶是钠冷快堆出现钠泄漏及钠火工况时产生的特征性产物,空气中存在的极早期微量钠气溶胶监测对相关事故监测和事故处置意义重大。为了解决工程应用领域钠气溶胶在线监测手段空白问题,研制了一款基于原子发射光谱法的钠气溶胶在线监测装置,并以该装置为主体设计了一套面向工程应用的探测系统,并开展了少量真实钠气溶胶环境、钠泄漏钠火工况下的系统运行试验。结果表明,钠气溶胶在线监测系统对真实钠燃烧产生的钠气溶胶同样具有采样和分析检测功能,采样设计满足探测器分析需求,监测系统对钠火产生的钠气溶胶响应迅速、灵敏,具备早期探测钠泄漏、钠火的能力,并实现了联锁报警等系统功能,具备了工程化应用前景和条件。

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。

美国核科学长期规划及对中国的启示建议

深入分析了美国《探索发现的新时代:2023年核科学长期规划》,旨在为中国核科学发展提供借鉴。解读了美国核科学的优先研究方向,包括夸克与胶子、核结构与核反应、核天体物理、基本对称性、中子和中微子以及理论核物理等领域。研究了美国在大科学设施建设、人才培养、经费支持和国际合作等方面的策略。美国通过持续投入和战略规划,保持其核科学领域的领先地位。同时,提出了中国在核科学领域强化规划引领、加快大科学装置建设、提供运行费支持、加强国际合作和建立多层次教育体系等建议,以促进中国核科学的发展。

中国先进研究堆控制棒驱动机构定型样机试验验证

中国先进研究堆(CARR)是一座轻水冷却、重水慢化、反中子阱型多用途研究堆。该堆采用全封闭的可动线圈磁力连接控制棒驱动机构。在CARR原驱动机构和1#、2#改进型原理样机的基础上,设计了基于2.5 mm厚度密封筒的改进型驱动机构,加工了用于定型验证的定型样机,设计加工了相关的试验台架,对定型样机的性能进行了严格的试验验证。

从形式审查角度看国防科学技术奖申报书的撰写--—以中国原子能科学研究院为例

国防科学技术奖以其权威性、政府性和保密性等特点成为各军工成员单位重点申报的奖种，申报书的撰写质量是影响评审结果的重要因素之一。文章通过对中国原子能科学研究院国防科学技术奖形式审查中常见问题的分析，结合工作实践，提出提高申报书撰写质量的具体建议。

月球样品的中子活化分析技术研究

月球的起源是月球研究的核心问题。月球探测任务返回的数据和样品极大地提高了人类对地月系统的认知,同时也发现了更多未解之谜,亟待未来的探测任务和科学研究来解答。嫦娥五号月壤是我国首次地外天体采集返回的样品,也是继美国和苏联探月采样任务45年后人类再次获得的月球样品。鉴于月球样品的珍贵性和特殊性,利用先进技术开展其全元素含量的非破坏精准分析对于认识月球演化和月球资源就地开发利用具有重要的意义。依托大型核反应研究堆和加速器中子注量率优势,利用中子活化分析技术可实现月球样品中的全元素非破坏分析:1)仪器中子活化分析技术(INAA)可测量Na—U元素之间的60余种元素;2)瞬发γ中子活化分析技术(PGNAA)可补充测量INAA不适合测量的元素如H、B、C、N等;3)中子深度剖面分析技术(NDP)可测量样品近表面(微米级)聚变能源3He的浓度深度分布;4)缓发中子测量技术(DNC)可定量样品中痕量裂变核素如^(235)U和^(239)Pu,并结合INAA可测量238U/235U同位素比值;5)14 MeV快中子活化分析技术(FNAA)可测量INAA和PGNAA不灵敏或不适合测量的元素如O、Si、P等。因此,中子活化分析技术(NAA)可有效解决月球样品中全元素、非破坏和精准测量问题,为我国深空探测珍贵样品研究提供核分析技术支撑。

基于引文分析的科研院所图书馆外文文献资源保障研究——以中国原子能科学研究院为例

新时代下运用科学方法和适当路径了解用户真实需求对图书馆文献资源建设工作非常重要.运用引文分析法,对中国核工业集团有限公司中国原子能科学研究院(以下简称"原子能院")2015—2019年发表的SCI期刊论文和引文文献进行系统比对,重点分析原子能院科研人员对外文文献需求的规律和特点,研判馆藏文献现实保障情况,为促进馆藏资源建设更具时代性、专业性、针对性和高效性奠定坚实基础.分析结果显示:原子能院科研人员吸收和利用文献的能力较高;对英文文献的需求大;引用文献的年代跨度大,研究领域的文献半衰期较长;文献引用类型的集中度高,其中期刊的引用数量远远高于图书、科技报告、会议学位论文等其他类型的文献;重点期刊的文献保障率是100%.针对原子能院图书馆资源建设的现状,结合引文分析结果,对原子能院的文献资源建设工作提出建议.

MOX燃料与包壳化学相互作用研究进展

简要介绍了MOX燃料芯块微观组织特点和主要裂变产物行为及其对化学相互作用层的影响,归纳总结了国内外对化学相互作用层微观结构的研究进展,分析了现有研究的不足和仍待解决的问题,以期对我国未来MOX燃料的研究和应用提供部分参考。

池式钠冷快堆堆内自然循环余热排出设计研究

基于装量功率比约为1 t/MW的较典型池式钠冷大功率快堆的堆内自然循环设计,采用ERAC程序,对两组4种不同事故余热排出系统(DHRS)输入条件下,反应堆在紧急停堆后堆内的自然循环余热排出特性进行分析。结果表明,从DHRS启用到其对堆芯产生显著冷却效应,需要较长时间,在千秒量级。在该段时间内,堆芯余热的排出依靠反应堆固有的热工流体安全特性。随后,在堆内关键温度上升到限值之前启用DHRS带出池内热量,使堆内关键温度处于下降趋势即可满足安全要求;相比将独立热交换器(DHX)布置在冷池,将其布置在热池时,热池温度及主容器壁温相对要低,这有利于主容器的温度控制,其效果要优于布置于冷池。另外,不同布置会对堆芯盒内、盒间流流量产生影响,但总体上对堆芯的冷却效应影响不大;池式钠冷快堆余热排出设计中,要充分利用固有热工流体安全特性,降低对DHRS的时效性要求。可以考虑将全部的DHX都布置在热池,并缩小设备体积、降低散热功率设计值,或在不降低安全性的前提下选用其他更经济便捷的有效方式等,以此大幅降低余热排出设备投入成本,降低反应堆运行成本,提高经济性。本文研究结果可为我国后续的商用快堆、一体化快堆等池式液态金属堆的堆内自然循环设计提供重要参考。