基于中法工程师关键能力培养模式的法语课程体系探析——以中法核工程与技术学院法语课程设置为例

课程设置在人才培养中起着至关重要的作用,合理的课程设置是教学质量的根本保障,也是满足社会需求、提高学生综合素质的有效途径。建立完善的课程体系,不仅有助于加强学科内知识的整合,打造高效的课堂教学,还可以建立与其他学科之间的联系。作为课程建设者,需要着眼课程建设的多元化和特色化。以中山大学中法核工程与技术学院为例,解析工程师学生的关键能力和法语课程的设置,探索服务中法工程师关键能力培养的法语课程体系。

法国精英工程师培养模式中高等数学考核新法探究——以中山大学中法核工程与技术学院为例

传统的高等数学评价模式存在评价方式单一,评价的诊断、导向和激励功能弱化,忽视沟通和表达能力的评价,与社会对高校毕业生能力认同不一致等诸多不足。测、考、评相结合的新的成绩评价模式,结合国际合作办学模式下高等数学课程的特点,能充分发挥评价的诊断、导向和激励功能,是新形势下高等数学考核方式的有益探索。

核工业教育在地国际化办学典范--记中山大学中法核工程与技术学院

为培育具有全球竞争能力的工程化卓越人才,解决我国高端技术人才缺口的结构性矛盾,中山大学在教育部和法国相关政府部门的支持下,与法国民用核能工程师教学联盟于2010年共建中山大学中法核工程与技术学院。作为国内核领域第一个也是至今唯一一个中外合作办学机构,学院经过了数十年的人才培养实践,取得了令国内外业界瞩目的人才培养成果。2016年,法国政府公布学院通过了法国工程师职衔委员会(CTI)的认证,认证有效期为6年(为最长期限,一般通过认证的有效期为3年)。

中外合作办学对我国工程教育的借鉴意义——以中法合办核学院为例

中外合作办学是我国高等教育国际化的一种代表性形态。本文以某研究型大学的中法合办核学院为例,从教育模式、人才培养目标和教育“主权”三方面对该学院的合作办学实践进行全面考察,系统揭示中法双方对工程教育本质理解的异同。中法核学院从办学早期“原汁原味的法式精英工程师教育”到“中法融合”的探索,可为我国工程教育高质量发展、尤其是正确理解“工科理科化”倾向提供参考。

基于激光诱导击穿光谱的氢同位素定量分析技术研究

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术是对材料中元素的组成成分和含量进行测试和分析的一种新技术。针对储氢材料中氢同位素的含量及分布问题,开展了LIBS定量分析技术应用研究。采用体材钛片材料,分别制得不同氢氘原子浓度的氢氘化钛样品,利用LIBS对氢氘化钛样品中氢原子和氘原子含量进行了定量分析。钛元素的发射光谱谱线结合玻尔兹曼图计算得到了等离子体温度为(16000±1000)K。利用内定标法,对分别绘制的氢、氘的定标曲线进行积分强度修正,成功地把线性度提高了4%,氢同位素定量分析误差降低了2.8%;同时,根据定标曲线,计算出了相同条件下的氢氘浓度,并与样品制备过程通过压降法得到的浓度值进行了对比。结果显示:采用内定标法的LIBS定量分析技术能够较准确地测量含氢同位素样品的氢氘浓度,氢平均测量误差为3.19%,氘测量平均误差为1.94%,其信号增强效果和数据精确度能够满足定量分析的要求。

HL-2A托卡马克装置等离子体参数剖面诊断数据集成分析研究进展——中山大学与核工业西南物理研究院联合研究团队成果

中国环流器二号A(HL-2A)是中国首个具有偏滤器位形的大型托卡马克装置,HL-2A的研究对新一代先进磁约束聚变实验装置中国环流器二号M(HL-2M)的设计与建设具有重要的借鉴与指导意义。电子温度和电子密度是等离子体的重要参数,在HL-2A上安装有多套诊断系统以获得它们在运行时的参数分布。目前,各套实验诊断系统可以单独给出各自诊断结果,为研究人员获取相关实验数据奠定了基础。然而,目前的处理方法并没有将这些诊断系统纳入到一个统一的框架内,通过选取各个系统的高精度部分获得综合考虑所有诊断数据后精度更高的诊断结果。在国家磁约束核聚变能发展研究专项的支持下,中山大学与核工业西南物理研究院(简称“核西物院”)的联合研究团队基于贝叶斯推断,在HL-2A上的4套主要电子温度和电子密度诊断系统的数据集成分析方面取得进展。

基于POD方法的EPR燃料棒流致振动特性分析

EPR(European pressurized reactor)燃料棒相比M310燃料棒的棒长更长,导致其频率降低、幅值增大,在冷却剂的作用下,会加剧格架与棒束之间微动磨损(grid-to-rod fretting,GTRF),进而造成放射性物质的泄漏.将EPR燃料棒简化为3D梁模型,将刚凸和弹簧对燃料棒的约束等效为弹性约束,将带格架的燃料棒简化为多跨连续简支梁模型,然后基于ANSYS-APDL建立了EPR燃料棒的有限元模型.阐述了湿模态分析和湍流激振响应分析的基本原理,整理了12个格架失效工况,系统地研究了格架失效对湿模态和湍流激振响应的影响.针对EPR燃料棒流致振动问题,提出了采用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)原理分析EPR燃料棒流致振动特性的方法,通过对快照矩阵进行POD分解生成投影子空间,将湍流激振响应投影到子空间进行模型降阶,最后在物理空间快速地重构湍流激振响应.结果表明:格架失效会导致频率降低,且湍流激振响应的幅值会在格架失效处增大;当格架失效使得EPR燃料棒模型成为悬臂梁结构时,湍流激振响应最大;前2阶POD降阶模型基本能快速重构燃料棒的湍流激振响应,且误差非常小.文章的研究将有助于核反应堆工程的优化和设计.

用于深地核天体物理实验的无窗气体靶差分结构和热效应研究

我国锦屏深地核天体物理(JUNA)平台是世界上束流强度最高的深地实验平台,为我国争取核天体物理国际领先地位提供了重要机遇。无窗气体靶是深地低能核天体物理实验测量的关键设备,可实现特定同位素参与核反应的直接测量,能有效拓展深地实验的研究范围。国际上已有多家实验室将无窗气体靶应用于低能核反应的研究,但针对的都是较低流强的实验。为适应锦屏高功率强束流的实验需求,本工作设计可用于强流束的气体靶装置。通过Ansys Fluent和COMSOL软件模拟计算,验证了多级差分结构的可行性,并研究了靶厚的束流加热效应和量热器热效应,提出了无窗气体靶实验的设计优化方案,为后续JUNA深地实验研究的发展提供了可靠依据。

利用离子阻停对电子俘获致核激发的研究

当特定能量的自由电子被原子核外电子轨道俘获时,有可能导致原子核被共振激发,这就是电子俘获致核激发.该机制的一个应用愿景是通过操纵电子使同核异能态所储存的核能按照人们的需求释放出来.如果能够实现这种技术,有望为核能的储存和利用带来巨大变革.本文对比了近年来基于加速器装置,在高电荷态离子阻停过程中测量电子俘获致核激发几率的两次实验研究工作.对于两次测量结果的不一致,从误差水平评估这一个新的角度分析了可能的原因.此外,通过评估四种可能的熔合蒸发反应道,发现94Zr束流和氦气靶可能是利用次级束开展下一步实验工作的理想弹靶组合.

超冷离子源研究进展

纳米离子束是制备束斑直径在微纳米尺度荷能离子束的先进技术,主要应用于高分辨和高精度的离子束分析、离子束加工和离子束材料改性研究,在材料分析、微纳加工、微电子器件制造和量子计算等方面发挥着重要的作用.高品质离子源作为纳米离子束装置的关键部件,其性能指标直接决定着该装置的技术水平.然而,目前常用的传统离子源存在离子种类单一、能散高和结构复杂等问题,已经难以满足新应用场景下的多离子种类和高分辨的要求,突显出研发新型离子源的重要性和迫切性.随着激光冷却技术的日臻成熟,基于光电离冷原子和激光冷却离子技术可以获得温度在mK甚至μK量级的超冷离子,其低温和易于操控等典型特征极大地促进了超冷离子源的发展.超冷离子具有极小的横向速度发散,可以显著提升离子源的亮度和发射度等品质参数,为纳米离子束技术的革新带来了巨大的发展机遇.因此,超冷离子源的研究对于实现更高亮度、更小尺寸、更低能散、更多样化离子种类以及结构更简化的高品质离子源具有重要的意义.本文综述了近年来超冷离子源的研究进展,从制备原理、产生方式以及典型应用等方面介绍了磁光阱离子源、冷原子束离子源和超冷单离子源在基础研究和应用技术研发方面取得的重要成果,并对超冷离子源的未来发展和应用前景进行了展望.

基于局域发射光谱的LEAD装置螺旋波等离子参数测量

发射光谱法是常见的用于诊断等离子体的光学诊断技术,然而,这项技术并不能在空间上分辨等离子体。为了以低成本得到高空间分辨率的等离子体参数,发展了局域发射光谱法。这是一种将光纤伸入等离子体中以采集光纤前端等离子体光谱学信息的高空间分辨率光学诊断技术。介绍了局域发射光谱法技术的原理,并在大型线性等离子体实验装置LEAD上用蚊香形射频天线激发了氩等离子体,并在不同的射频功率和径向位置下对比了局域发射光谱法测得的等离子体光强和朗缪尔探针测得的等离子体电子密度,同时观察到了在射频功率500 W左右等离子体从感性耦合放电模式到螺旋波模式的跳变。结果表明:局域发射光谱法测得的光强与实验室现有的朗缪尔探针测量的电子密度之间较强的正相关,证明了用光强表征电子密度的可靠性,和LEAD装置上现有的朗缪尔探针在不同的等离子体模式的诊断上互补。

基于Modelica的铅铋合金自然循环回路特性仿真分析

为更好地研究铅铋反应堆自然循环特性,采用Modelica语言建立了铅铋合金(lead-bismuth eutectic,LBE)自然循环回路实验装置的热工水力仿真模型。模拟了铅铋合金自然循环回路的稳态工况、变功率工况以及失流工况,将加热段出入口LBE的温度及入口处LBE的质量流量与3种工况下的实验结果进行对比。结果表明,仿真结果与实验结果的温度最大相对偏差为9.96%,质量流量最大相对偏差为10.4%,程序计算的结果与实验较吻合。该模型可为铅铋反应堆设计开发过程中,铅铋合金的热工水力分析提供支持。

四代光源储存环磁铁支撑设计及仿真优化

储存环机械支撑的静力变形、调节精度决定各物理元件的定位精度,其动态响应特性间接影响着束流的稳定性,机械支撑是各物理元件的安装基础,保证磁铁、真空室、束测元件正确的安装、运行,发挥出相应的物理性能。主要从支撑的静力变形和固有频率两个方面对机械支撑进行优化设计。以深圳产业光源(SILF)共架支撑为例,利用SolidWorks和Ansys软件对储存环磁铁机械支撑进行设计、拓扑优化。详细阐述了储存环机械支撑设计、优化的过程,并将最终优化完成的支撑模型与磁铁模型进行装配,在尽量接近真实工况的基础上对整体支撑进行仿真计算,以确保支撑整体能够达到设计指标。

揭示配体拓扑结构对Fe-N_(x)-C单原子催化剂表面氧还原反应中间体吸附的影响

过渡金属单原子氮掺杂碳催化剂(TM-N-C SAC)因其更高的金属原子效率而被认为是提升氧还原反应(ORR)效率的重要途径.TM-N-C SAC反应中心的活性与配体结构密切相关,构建基于配体结构的ORR活性描述符是高效设计高催化活性单原子催化剂的关键.然而目前大多配体描述符基于催化剂的综合表观性质,如OH吸附能和金属中心d带中心等,其获取仍需进行额外计算,不利于通过配体结构快速推测反应活性;而目前基于配体结构拓扑参数,如金属中心原子及其配位原子属性、数量等设计的描述符存在对催化活性的描述较差或仅适用于特定配体等问题.解决该难题的关键在于理清OH与TM-N-C SAC成键的微观机制.本文全面考察了ORR中间体OH在21种具有不同氮原子数量、位置以及不同配体尺寸的卟啉型FeNxC SAC表面上的吸附机制.对有限尺寸卟啉型Fe-Nx-C(x=0-4)SAC模型上OH吸附的密度泛函理论计算结果表明,OH吸附能与SAC的配位氮原子的数量并不线性相关,且受氮原子排布方式的影响.利用能量分解分析(EDA)将OH与SAC的成键作用分解,重点讨论氮的掺入对静电作用、泡利排斥作用和轨道作用的影响.针对静电作用,Bader分析与电荷密度差值分析结果表明,氮的掺入一方面将电荷向配位原子上聚集,且配位原子上电荷数随氮原子数量增加而线性增加;另一方面大幅增强铁-配体键(Fe-L)的离子性,减少铁与配体间的电子密度,提高铁中心电子能量,并从而改变静电作用能量.对于泡利排斥作用,其影响因素与静电作用类似,因而作用强度与静电作用强度呈较好线性关系.对于轨道作用,结合扩展过渡态-化学价的自然轨道(ETS-NOCV)和电子定域化(LOL-π)等综合分析发现,氮原子的掺入破坏了配体的离域π键,从而影响OH与配体的轨道在成键时的相互作用.此外,对配体大小影响的研究表明,配体边缘原子仅当出现在包含配位原子的环上时才对OH与SAC成键有较大影响,这充分证明了OH吸附这一过程的局域性.综上,本文提供了Fe-N-C型SAC上完整的OH吸附键形成机制,强调了配位原子及其近邻原子对吸附活性的影响,为构建基于SAC拓扑特征的ORR活性描述符,实现SAC配体的快速筛选提供参考.

运行工况下固态堆芯基体的高温力学响应

热管冷却反应堆是核反应堆电池的首选堆芯之一,热管堆固态堆芯高温膨胀的力学性能需要引起重视。为了获得热管冷却反应堆316H不锈钢基体在高温下的力学变化,以MegaPower作为分析对象,采用开源蒙特卡罗程序(OpenMC)和商用有限元计算软件ANSYS Mechanical,对反应堆满功率运行工况进行了热力耦合分析。结果表明:1)在满功率运行水平,堆芯基体会产生显著的温度集中和热应力集中,燃料和基体的峰值温度分别为1 023 K和970 K,基体的最大热应力为49.5 MPa;2)在高温蠕变的效应下,基体的应力会显著降低,应力分布趋于均匀;3)在堆芯运行过程中,基体等效总应变只有微小变化,而等效弹性应变的减少和等效蠕变应变的增加几乎是同步且等量进行的。

离散方法对覆冰输电线主共振的影响分析

为对比分析覆冰输电线主共振响应的两种不同离散方法,对固有频率和激励频率接近情况下的覆冰输电线做影响分析,本文主要采取位移响应曲线以及幅频响应曲线分析导线的舞动特征及主共振响应.基于哈密顿原理推导输电导线舞动控制偏微分方程,在面内方向施加谐波荷载以定义主共振,基于三阶模态分别采取直接使用Galerkin方法转换偏微分方程为常微分方程;以及先将动张力平均分配在长度范围内离散后再采用Galerkin离散转换成常微分方程的方法;应用多尺度法求解幅频响应曲线,研究第二种离散方法下调谐参数与激励幅值对覆冰输电线主共振响应的影响以及气动荷载对幅频响应曲线的影响.结果表明,不同的离散方法会影响导线的舞动特征与主共振响应,调谐参数与激励幅值也会对导线的主共振造成影响,第二种离散方法的舞动幅值和相位明显大于第一种离散方法.

特约主编寄语

受控核聚变能源是通过受到约束和控制的热核聚变反应获取能源的一种技术手段,也是人类尚未完全掌握的一种能源获取方式。受控核聚变能源研究已经持续开展了半个多世纪,至今仍然是人类共同面临的难题,也是充分体现国家科技创新能力的重要研究领域之一。目前,我国在受控核聚变研究领域取得了一系列的阶段性成果,以参与国身份参加了迄今为止全世界最大的国际科技合作项目“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”;东方超环(EAST全超导托卡马克)装置、中国环流三号装置、聚变堆主机关键系统综合研究设施等国家重大科技基础设施的建设。

我国磁约束核聚变能源的发展路径、国际合作与未来展望

[目的]聚变能源具有反应释放的能量大、运行安全可靠、燃料来源丰富、环境污染小等特点,有望成为一种可以大规模市场化供应的商业能源,在未来提供稳定的能源输出与电力供应。为了普及我国磁约束核聚变能源的发展路径,文章综述了聚变能的发现及实现途径。[方法]采用文献综述的方式简要介绍了我国磁约束聚变能源的早期研究发展历程,并以磁约束聚变能源的发展为例,初步给出了我国对于托卡马克装置、仿星器装置、球形托卡马克装置、反场箍缩装置、磁镜场装置、直线装置和偶极磁场装置等典型磁约束等离子体研究装置的建设情况。[结果]在这些装置的建设及研究基础上,我国磁约束聚变研究领域培养了一批科技人才,取得了长足的发展和进步。同时,文章概述了聚变能源研究的国际合作情况,以及我国参与建设的国际热核实验堆项目。[结论]虽然现阶段聚变能源的研究仍需克服来自燃烧等离子体物理、聚变堆材料、氚自持技术等多方面的巨大挑战,但在国家对能源结构转型的迫切需求以及对于聚变研究的大力支持下,相信在不远的将来我国磁约束聚变能源的发展将由蓝图变为现实。

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。

新型分段式设计燃料棒流致振动分析

以某新型分段式设计燃料棒为研究对象,基于ANSYS-APDL和多跨连续梁理论建立了有限元模型,该有限元模型将燃料棒等效为BEAM 4梁单元,将刚凸和弹簧片等效为COMBIN 14弹簧单元。接着,基于AN SYS-APDL所得模态数据和半经验公式系统地研究了湍流激振、流弹失稳以及漩涡脱落现象,并与传统结构的燃料棒进行了对比。最后,评估了格架失效对燃料棒湍流激振、流弹失稳以及漩涡脱落现象的影响。