单位景观改造方法初探——以中国科学院上海应用物理研究所景观改造为例

在保留中国科学院上海应用物理研究所景观的原有“文脉”、尊重其使用功能和现状条件的基础上,对研究所景观进行了改造,使其环境质量得到了改善,形象得到了进一步提升。通过对此案例的分析得出单位景观的改造在继承和保护利用之间、规划设计和养护管理之间关系的处理方法。

上海应用物理研究所在生物传感研究方面取得系列进展

生物传感技术在生命分析、食品分析以及环境分析中发挥了极其重要的作用。中国科学院上海应用物理研究所物理生物学研究室左小磊研究组致力于生物传感新方法的研究与应用,取得了系列研究进展。近期,应权威综述杂志Chemical Reviews邀请撰写了综述论文（Chem.Rev.,2014,114（15）,7631-7677）,并被选为当期的封面文章。基于三明治夹心法（Sandwich assay）的生物传感技术具有很好的灵敏度和特异性,在生物检测中已得到了广泛的应用。随着纳米技术和生物探针技术的发展,三明治夹心法也融入了新的概念和技术。

小型模块化氯盐快堆焚烧超铀核素物理特性研究

氯盐快堆具有重金属溶解度高和能谱较硬等特性,是嬗变超铀核素(Transuranic elements,TRU)的理想堆型。本文提出了一种50 MW小型模块化氯盐快堆(small-Modular Chlorine salt Fast Reactor,sm-MCFR)方案,对其焚烧TRU特性进行了初步研究。采用了基于SCALE(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation)和MODEC(MOlten Salt Reactor Specific DEpletion Code)开发的耦合程序TMCBurnup(TRITON MODEC Coupled Burnup Code),计算并分析了sm-MCFR在TRU+232Th和TRU+DU(Depleted Uranium)两种燃料方案下的临界、燃耗、核素演化和嬗变TRU等物理性能。结果表明:在sm-MCFR运行期间,为维持临界状态,需在线添加TRU,以确保有效增殖系数k_(eff)>1;满功率运行40 a时,采用TRU+Th燃料方案下堆芯剩余TRU量为657 kg,而采用TRU+DU燃料方案下剩余TRU量为725 kg,皆大于寿期初;采用TRU+Th和TRU+DU作为燃料盐时,嬗变率分别可达49%和41%,为实现乏燃料最小化提供了可行方案。

实验室光源的微束X射线荧光成像系统研制及应用研究

微束X射线荧光成像(μ-XRFI)是无损获取样品内部元素微区分布信息的重要方法,主要应用于微米量级区域内的元素分辨成像。同步辐射是μ-XRFI的理想光源,由于其装置庞大、造价高昂,用户机时紧张,并不适宜于常规应用。基于实验室X射线光管、多毛细管聚焦镜、高精度样品台及硅漂移探测器,研制了一套具有元素分辨的μ-XRFI系统,性能测试结果表明该系统可以测量分析元素含量为0.001%量级的溶液样品和优于20μm的空间分辨能力。基于该μ-XRFI系统开展了应用研究,获得了小鼠脑、芯片及古代陶瓷样品中的多种主要元素及微量元素的空间分布,结果表明该系统可满足μ-XRFI的需求,可为生物医学、电子元件检测、瓷器色彩成分鉴定等领域研究提供帮助。

^(68)Ga-FAPI-04 PET/CT在腹部肿瘤多时间点扫描中的图像质量对比及其临床应用价值研究

目的:本研究旨在探讨^(68)Ga-成纤维细胞活化蛋白抑制剂(fibroblast activation protein inhibitor,FAPI)-04正电子发射体层成像(positron emission tomography,PET)/计算机体层成像(computed tomography,CT)显像的最佳扫描时间点,并评估肿瘤与阻塞性炎症中^(68)Ga-FAPI-04药代动力学的差异。方法:回顾并分析2021年1—11月因腹部肿瘤在海军军医大学第一附属医院接受^(68)Ga-FAPI-04 PET/CT显像的患者临床资料。利用Kruskal-Wallis H秩和检验比较各时间点肿瘤灶的最大标准摄取值(maximum standard uptake value,SUV_(max))、肿瘤背景比值(tumor-to-background ratio,TBR)和图像信噪比(signal to noise ratio,SNR);通过Mann-Whitney U检验对肿瘤及阻塞性炎症的滞留指数(retention index,RI)进行差异分析。结果:本研究共纳入31例患者,在15 min、1 h和2 h肿瘤灶的SUV_(max)分别为8.52(4.18~18.4)、8.59(4.69~13.8)和7.64(3.22~21.0),对应的TBR为4.22(1.87~17.76)、4.67(2.20~29.05)和4.30(2.48~35.20)。尽管1 h的SUV_(max)和TBR值高于其他时间点,但差异无统计学意义(P>0.05)。15 min、1 h和2 h的SNR分别为6.41(2.45~8.24)、5.0(1.68~5.57)和3.02(1.39~6.97),差异有统计学意义(H=51.691,P<0.001),其中15 min的SNR最高。此外,15 min与1 h间肿瘤灶的RI显著高于阻塞性炎症(-0.195~0.415 vs-0.422~0.115),差异亦有统计学意义(P=0.018)。结论:注射^(68)Ga-FAPI-04后15 min的图像SNR最高,可作为临床常规扫描时间点。此外,15 min与1 h的RI可有效地用于区分肿瘤与阻塞性炎症。

上海光源X射线成像及其在材料科学上的应用研究进展

上海光源是第三代同步辐射光源,其X射线成像具有高空间分辨、快时间分辨、高衬度分辨的特点,可对材料样品实现原位、无损、高分辨、三维和动态成像,利用同步辐射光源的高度相干性可以实现相位衬度成像,从而可以实现聚合物等低Z材料的高衬度X射线成像,而传统的X射线吸收衬度成像在对轻元素材料成像上获得的衬度极低。为更好地支持用户,基于上海光源X射线成像线站,建立和发展了定量相衬成像、动态CT成像、基于多种衬度机制的CT成像、快速CT重构等成像方法。本文简要介绍了上海光源X射线成像方法学发展及其在材料科学上的应用研究进展。

气力输送在反应堆中子能谱样品传输中的应用研究

钍基熔盐堆10 MW固态实验堆设计采用活化法测量反应堆内部中子能谱分布,中子活化样品在堆外装载后通过传输装置将其快速输送到堆内测量位置进行辐照,辐照完后将其输出到能谱样品间进行解谱分析,进而获取堆内能谱分布情况。为实现中子能谱样品快速进出反应堆,设计了一种堆内双层套管中子活化样品气力输送系统,采用Fluent仿真方法研究样品在不同管道间隙下的运动规律。采用气力输送理论对原理样机的流量、两相流压损等工作参数进行设计并对原理样机的结果进行对比验证试验。试验结果表明:样品运动速度、气体流量和压损等测量参数与理论设计值符合较好,设计方法可行,双层套管的结构设计可以实现样品顺畅进出堆芯的功能。

水基础科学与水处理技术应用领域交叉研究的前景与思考

理论上说，水资源相对匮乏或水环境污染较严重的国家，其水处理技术的进步与革新更容易被推动，例如以色列和新加坡等国。由于水问题的特殊性，不同国家对水处理技术创新有不同的需求，中国幅员辽阔，气候和水文条件各异，不同地区都遭遇了不同情况的水问题，但我国水处理技术创新的步伐却相对缓慢，究其原因，与水科学基础研究的脱钩不无关系。

钍基熔盐反应堆内化学研究进展和展望

熔盐反应堆是第四代核能系统中唯一使用液态燃料的反应堆,在钍基熔盐反应堆研制和运行中有许多直接与化学相关的关键问题,堪比“化学堆”。于是,因熔盐反应堆研发和运行的需要诞生了放射化学在裂变能利用中的一门新分支学科——熔盐反应堆化学。本实验室利用加速器驱动的中子源和γ能谱分析技术开展了钍基熔盐反应堆化学研究。本文介绍了钍铀转换中间核素~(233)Pa和裂变产物~(131)I及~(95)Nb在熔盐反应堆模拟燃料盐中分布和行为的研究进展。基于对美国橡树岭国家实验室(ORNL)的熔盐反应堆实验装置运行中的燃料盐、锕系元素和裂变产物等相关若干问题分析,提出了在钍基熔盐反应堆框架内熔盐反应堆内化学方面应该进一步开展的研究内容,包括钍基熔盐反应堆运行的化学检测和诊断、影响熔盐氧化还原电势的因素、熔盐氧化还原电势检测的新技术等。熔盐反应堆化学研究的进一步深入将拓展熔盐反应堆化学实践和理论,使钍基熔盐反应堆化学水平提升到新高度,为未来钍基熔盐反应堆高效安全运行提供科学技术方面的支撑和保障。

MXene材料Nb_(2)CCl_(x)与Ti_(2)CCl_(x)对Mg储氢性能的改性研究

镁是众多固态储氢材料中一类深受关注的材料,具有很高的储氢容量(7.6%(质量分数))和可逆吸放氢等优点。但是Mg吸放氢所需温度高,放氢动力学缓慢等影响了其实用性。采用熔盐刻蚀法以n(Mg)∶n(MXene)=10∶1的比例制备了两种不同类型的MXene(Nb_(2)CCl_(x)和Ti_(2)CCl_(x)),并研究不同种类MXene的添加对金属Mg的微观结构和吸放氢性能的影响。结果表明,材料的相组成未发生改变,但球磨后材料的颗粒尺寸进一步减小,增大了其比表面积。Nb_(2)CCl_(x)和Ti_(2)CCl_(x)的引入则使Mg的性能得到明显提升,可以有效提高材料的吸放氢速率,Mg@Nb_(2)CCl_(x)在200 s内就可以放出5.0%(质量分数)的氢气,Mg@Ti_(2)CCl_(x)在250 s内也可以放出5.3%(质量分数)的氢气。同时也可以降低材料的初始吸放氢温度,10%(质量分数)Nb_(2)CCl_(x)使纯Mg的初始吸氢和放氢温度分别降低了125℃和175℃,10%(质量分数)Ti_(2)CCl_(x)则使纯Mg的初始吸氢和放氢温度分别降低了100和125℃。根据Chou模型进行吸放氢动力学拟合的结果表明,MXene的加入使Mg的控速步骤由表面渗透控制向扩散控制转变,从而提高了Mg的吸放氢动力学性能。

中国的中药微量元素研究Ⅳ.微量元素:汇通传统中药理论与现代科学理论的桥梁

中国中药微量元素研究表明,中药微量元素化学性质及含量水平是决定中药阴阳性的重要因素。综述了传统中药理论与现代科学理论对应关系以及中药阴阳性与微量元素量化关系的研究结果。

反应堆瞬时短周期与反应性引入速率约束问题研究

核反应堆在反应性引入过程中会出现瞬时短周期现象,可能触发周期保护系统,从而出现非必要停堆问题。瞬时短周期受反应性引入速率影响较大,但同时与当前缓发中子先驱核浓度相关,一般难以量化。本文从点堆方程出发,基于两次保守假设,剥离出缓发中子先驱核浓度因素,推导出了简洁的瞬时短周期与反应性引入速率约束公式;并验证在该反应性速率约束下,瞬时短周期永远大于目标周期值,可以避免意外触发周期保护问题,为反应堆运行中的控制棒提升速率约束提供了理论依据。

FLiNaK熔盐中CsF的定向凝固分离研究

熔盐反应堆采用氟化物熔盐作为冷却剂和燃料载体,运行后的燃料成分为铀、钍、裂变产物和载体盐,对裂变产物进行分离并回收有效组分复用,可以提高反应堆的运行经济性,并且使放射性废物最小化。定向凝固技术是利用多元混合物的相平衡特性和凝固过程元素迁移机制实现物质分离,具有工艺操作简单、无副产物产生等优点,有望用于燃料盐中裂变产物分离。在自制的冷棒式定向凝固实验装置上,研究了FLiNaK熔盐体系内典型裂变产物CsF在不同工艺条件下定向凝固后的含量分布。研究结果表明:通过控制冷却凝固速度,得到的凝固盐中Cs元素的含量在径向上呈现出梯度分布,由内向外依次递减,外侧凝固盐中Cs含量相较液相中最高降低约90%,表明燃料盐中裂变产物定向凝固分离具有一定的可行性。

α粒子测量中的参数计算方法研究

放射性测量广泛应用于核技术的各个领域,测量不确定度、置信区间、探测限值等是放射性测量的重要参数,其计算结果直接影响相关决策。本研究采用偏导数方法和蒙特卡罗方法研究α粒子活度浓度测量中的重要参数。首先,对测量结果不确定度来源进行分析,再利用偏导数和蒙特卡罗方法计算α粒子活度浓度不确定度、置信区间、判定阈和探测限等。结果表明:当输入量不确定度高于10%时,两种计算方法所得置信区间与不确定度结果相对偏差大于15%;输入量相对不确定度较小时,探测限约判定阈的两倍。偏导数方法应用较广,但未考虑输入量的概率分布形式,不适用于复杂和特殊输入量的模型,此时可借助蒙特卡罗方法得到更加可靠的计算结果,这两种方法可以互补应用。

微量元素改变中国的科学面貌(下)——为中国微量元素科学研究会成立三十周年而作

以矿物药为标志、以炼丹术为核心的中国古代微量元素研究曾领先世界绵延2000年之久,公元17世纪后逐渐走向衰落。20世纪六十年代,中国现代微量元素研究崛起,取得了令世人瞩目的成就。微量元素改变中国的科学面貌,大数据可以作证。从知识普及、期刊论文和会议论文、成果和专利、学位论文、基金项目、图书出版、元素形态分析、微量元素组学研究八个方面作了诠释。

上海粒子加速器大科学装置概述

先进粒子加速器包括射频直线加速器和环形同步加速器等,不仅极大地加速了人类从核物理迈向基本粒子物理的进程,而且同时派生出了同步辐射光源、自由电子激光、质子/重离子治疗仪等一批涉及生命科学、材料科学、能源科学、物理学、化学和医学等重大前沿学科研究和应用的大科学装置。上海已经成为我国并且正在成为国际上先进加速器科学中心之一,本文概述性地介绍上海先后建成的第三代同步辐射光源、软X射线自由电子激光装置、先进质子治疗装置、以及正在建设的硬X射线自由电子激光,并对上海未来粒子加速器学科和大科学装置的发展方向做出总结和展望。

中国的百岁老人研究 Ⅳ·2009,上海成为中国长寿之乡

分析了上海的自然地理、社会经济和人口结构特征,探讨了上海百岁老人的发展规律。结果表明,上海已具备形成长寿之乡的主客观条件,如能保持目前的态势,到2009年底,上海百岁老人数将超过1000人,百岁老人占总人口比例亦将达到百万分之70的中国长寿之乡标准,有望成为人口规模最大,社会经济最发达的中国长寿之乡。

基于磁控溅射改善陶瓷涂层断裂韧性的研究进展

陶瓷涂层因其优异的耐磨、隔热等性能,被应用于各工程领域,但其断裂韧性差、质脆的特点严重限制了其推广应用。为了改善陶瓷涂层质脆的缺陷,研究人员采用了多种方法对其进行增韧改性,文中论述了陶瓷涂层的增韧方法以及对应机制,综述了磁控溅射原理以及调控其工艺参数、掺杂其他元素等方法对陶瓷涂层结构、应力、晶界等的影响。总结了目前陶瓷涂层断裂韧性与硬度不可兼得、增韧机制受涂层尺寸影响等研究难点,并从磁控溅射工艺参数、多种工艺和增韧机制协同增韧等方面对提高陶瓷涂层断裂韧性进行了展望。

医用同位素^(99)Mo吸附分离研究进展

医用同位素^(99)Mo是一种广泛应用于核医学领域的重要核素。由于常规的高浓缩铀裂变生产^(99)Mo的过程中存在安全隐患,人们已经开始寻找其他可靠的^(99)Mo生产途径。在分离^(99)Mo和^(99)mTc的方法中柱层析法具有很大优势,其中的关键是层析柱的材料,材料对^(99)Mo吸附能力关系到未来新一代^(99)Mo-^(99)mTc发生器的制备。本研究对医用同位素^(99)Mo的吸附分离进行综述,介绍^(99)Mo生产方式,^(99)Mo和^(99)mTc分离方法,以及目前对Mo具有一定吸附效果的吸附材料,为未来利用低比活度^(99)Mo吸附制备^(99)Mo-^(99)mTc发生器提供参考。