420℃环境下30MeV 107Ag5+离子辐照后核石墨的截面微区拉曼表征与缺陷演化规律研究

关键词: 重离子辐照; IG-110核石墨; 微区拉曼光谱; 缺陷演化规律; 高温辐照; 截面拉曼成像;

提交时间： 2024-03-20

摘要：在第四代反应堆中，核石墨作为慢化体和反射体材料服役于高温和高通量的快中子辐照环境中。快中子辐照会在核石墨中产生大量的弗伦克尔缺陷对。这些缺陷经过湮灭、扩散、最终形成更大的缺陷团簇，从而改变核石墨的微观结构，进而改变核石墨的宏观性能。因此，研究核石墨在高温辐照条件下的缺陷演化行为和机理对提高反应堆安全性具有重要意义。本研究采用30 MeV的107Ag5+离子在420 ℃下辐照IG-110核石墨来模拟核石墨在快中子辐照过程中的缺陷演化行为。通过微区拉曼光谱对IG-110核石墨截面结构进行表征，并对比IG-110核石墨不同深度处的拉曼光谱特征参数和辐照损伤剂量之间的关系，研究IG-110微观结构随辐照损伤剂量(DPA, Displacements Per Atom)的演化行为。研究结果表明，随着注量的增加，核石墨拉曼光谱的特征参数D峰高度与G峰高度比值(ID/IG)、G峰半高宽(FWHM(G), Full Width at Half Maximum of the G peak)以及G峰的偏移量都显著增加。与58Ni5+辐照样品相比，相同辐照损伤剂量下， 107Ag5+辐照的石墨拉曼光谱的ID/IG和FWHM(G)更大。相同的FWHM(G)下，107Ag5+辐照的石墨拉曼光谱的ID/IG比58Ni5+辐照样品大。这些结果说明更重的重离子辐照会在核石墨中引起更高速率的缺陷积累，从而更快地导致石墨晶粒尺寸变小，并促进纳米晶化进程。

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基于HI-13串列加速器的核天体物理研究

关键词: 核天体物理; 次级束流线; Q3D磁谱仪; 天体物理S因子;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080002

提交时间： 2023-09-04

摘要： 中国原子能科学研究院核天体物理研究组在HI-13串列加速器核物理国家实验室建成了我国首条低能放射性次级束流线，产生了从⁶He到²²Na等11种放射性核束，利用这些放射性束流通过测量逆运动学转移反应开展了一系列核天体物理重要反应的研究，另外还通过厚靶实验方法和电荷交换反应开展了天体物理相关重要核结构信息的研究。在串列加速器Q3D磁谱仪上，利用稳定束测量了许多单核子转移和α基团转移的角分布，基于渐进归一化系数（Asymptotic Normalization Coefficient，ANC）或谱因子方法得到了一系列天体物理关键反应的天体物理S因子和反应率，为元素丰度、天体模型等相关研究提供了重要实验依据。

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HI-13串列加速器运维35周年的实践与创新

关键词: HI-13串列加速器; 运行维护; 关键部件研制; 子系统升级改造;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080005

提交时间： 2023-09-04

摘要： 北京串列加速器核物理国家实验室HI-13串列加速器（以下简称串列加速器）投入运行已有35周年的时间了。为了保持这台加速器的性能，运维团队以保障加速器的运行能力为中心，分别从攻克加速器关键部件研制、培养好运维人员队伍以及提高机时利用效率等几个方面开展了工作。其中，重点阐述了关键部件研制及子系统的升级改造。通过这些工作的开展，保持并提升了这台加速器的性能，加速器也处于良好的安全稳定运行状态。最后，指出了串列加速器所面临的问题及未来的发展规划。

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空间单粒子效应加速器模拟试验技术及应用

关键词: 空间辐射; 单粒子效应; 模拟试验;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080008

提交时间： 2023-09-04

摘要：空间环境中存在大量的高能粒子，单个高能粒子穿过航天器壳体轰击到电子器件，引发器件逻辑状态翻转、功能异常等单粒子效应，进而影响航天器的可靠运行和任务达成。基于地面加速器辐照试验模拟空间单粒子效应是评估电子器件在空间应用时发生单粒子错误风险的重要手段，只有其抗单粒子效应的指标符合宇航应用要求的器件才能在航天器中使用。航天器面临的空间辐射粒子主要是重离子和质子，它们诱发的单粒子效应也最为显著。开展宇航器件单粒子效应地面模拟试验主要依托重离子加速器和质子加速器，为满足单粒子试验需求，需要研发大面积束流扩束及均匀化、高精度束流快速诊断等技术，以及满足大批量试验任务需求的高效试验终端，重点介绍中国原子能科学研究院的基于加速器的重离子单粒子效应模拟试验技术、质子单粒子效应模拟试验技术和用于器件辐射损伤敏感区识别的重离子微束技术，以及上述技术在宇航器件单粒子效应风险评估中的应用。

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基于北京串列加速器的若干核物理实验研究

关键词: 不稳定原子核; 奇特结构; 核衰变; 核反应; 激光核谱;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080004

提交时间： 2023-09-04

摘要： 原子核是主要由短程相互作用制约的量子复杂多体系统，储存着宇宙间绝大部分可见的质量和能量。对原子核的研究，近百年来对人类的生存发展和国家的地位与安全产生了重大影响。过去几十年，短寿命放射性原子核的奇特结构现象不断被揭示，打破了人们对原子核结构的经典认知，开启了不稳定核（放射性核）结构研究的新领域。北京串列加速器核物理国家实验室在过去30多年为我国低能核物理实验提供了基础平台。北京大学实验核物理团队长期以来发展特色实验设备，在北京HI-13串列加速器上完成了系列核物理实验，在原子核奇特结构研究中取得了一批重要成果。本文将介绍团队基于北京HI-13串列加速器开展的几项代表性工作，如基于在束γ谱学的A = 70质量区Ge同位素形状演化研究，基于直接核反应实验的轻丰中子核集团结构研究，以及基于北京放射性束装置发展的共线激光谱设备和首次在线激光核谱实验等。

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低能核反应及相关核结构研究进展

关键词: 重离子核反应; 近垒能区; 奇异核结构;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080006

提交时间： 2023-09-04

摘要：中国原子能科学研究院核反应团队依托国内外的大科学装置，在重离子熔合-裂变机制、垒下熔合增强机制、奇特核反应机制、奇异结构和奇异衰变方面取得了多项原创性成果。本文对其中的代表性成果进行了简要回顾。主要包括：（1）系统调查了正Q值中子转移的耦合道效应，并提出了自洽的方法评估转移耦合的贡献，发现了异常的同位素效应；（2）提出了用高精度背角准弹散射方法抽取原子核的形变参数，确证了原子核存在十六极形变；（3）提出了用轻带电粒子的替代俘获反应方法，基于此方法给出了关键的²³⁹Pu（n，2n）反应截面；（4）系统考察了sd壳丰质子核奇异衰变谱学，发现了²²Si的β缓发双质子衰变模式，并发现镜像核²²Si/²²O的β衰变中存在极大的同位旋不对称性，同时在²⁶Si中发现了迄今为止最强的同位旋混合态；（5）系统研究了奇特核体系在近垒能区的反应机制，首次给出了实验证据表明经典色散关系不适用于中子晕核⁶He+²⁰⁹Bi体系，并对质子滴线核⁸B和¹⁷F的反应机制进行了细致考察。本文也对将来基于重离子飞行时间谱仪和北京放射性束流线可能开展的工作进行了展望。

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我国核数据实验研究进展

关键词: 核数据; 实验数据; 中子源;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080003

提交时间： 2023-09-04

摘要： 核数据，尤其是中子核数据，是国防建设、核能发展及核技术应用的基础，同时在核物理基础研究中也发挥重要作用。核数据的质量直接影响相关装置及产品的有效性、安全性、可靠性和经济性。实验数据是相关理论模型发展及核数据库研制的基础，因此，核数据实验研究在核数据研究中占有极其重要的地位。我国的核数据实验研究始于20世纪中期，经过数十年的发展，取得了丰硕的成果。本文将简要介绍我国核数据实验研究取得的进展，并尝试展望未来的发展。

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面向设计加固的航天集成电路辐射效应评估方法研究与实践

关键词: 航天集成电路; 单粒子效应; 抗辐射设计加固; 辐射试验;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080007

提交时间： 2023-09-04

摘要： 航天集成电路是空间电子系统的核心部件，抗辐射加固技术是保障航天集成电路在空间环境可靠工作的核心技术。随着电路特征尺寸缩小至纳米尺度，单粒子效应逐渐成为制约航天集成电路抗辐射能力的最主要因素。北京微电子技术研究所团队以设计加固方式作为航天集成电路抗辐射研制技术路线，基于在重离子加速器上获取的大量单粒子试验数据，提出新工艺新器件的单粒子效应试验评估新方法，开展测试分析技术和辐射效应规律研究，为加固技术研究提供准确基础信息，检验设计加固技术有效性，揭示单粒子辐射损伤机制，为优化加固提供指导，最终形成高可靠、长寿命航天集成电路产品提供了关键支撑。

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原子核中的α团簇对核反应与相对论重离子碰撞的影响

关键词: 原子核内α团簇; 巨共振; 核子-核子关联; 集体流; 双强子关联;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080001

提交时间： 2023-09-04

摘要：团簇结构可以稳定存在于原子核的内部。研究原子核的α团簇结构及其影响在核物理与天体物理中是一个十分重要的课题。在过去几十年里，原子核的团簇结构效应在重离子核反应中有了较多的研究。本文主要总结了在核反应与相对论重离子碰撞中对原子核的α团簇结构效应的研究。例如，通过原子核的巨共振来研究原子核的团簇结构。通过核反应中的粒子（包括中子、质子以及光子）的发射与关联、集体流等研究原子核的团簇结构。进一步，我们把原子核的团簇效应延伸推广到相对论重离子碰撞中，比如，对集体流及其涨落、HBT（Hanbury Brown and Twiss）关联、多重性关联、双强子方位角关联、电磁场等的研究。

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贝叶斯神经网络方法对原子核β衰变寿命的研究

关键词: β衰变寿命; 神经网络; 贝叶斯方法;

DOI：dx.doi.org/10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.080013

提交时间： 2023-09-04

摘要：β衰变寿命是原子核的基本物理性质之一，在原子核物理与核天体物理中都起着重要作用。本文利用贝叶斯神经网络（Bayesian Neural Network，BNN）方法预测原子核的β衰变寿命及其不确定性。研究发现，在神经网络输入层引入β衰变能以及与原子核对效应相关的物理量，并采用β衰变寿命的对数作为网络输出，可以显著提高学习精度。对于寿命小于1 s的原子核，其预言精度约为0.2个数量级，取得了与BNN方法学习β衰变寿命的实验值和理论值的对数之差相当的精度。当外推至未知核区，其预言的β衰变寿命在误差范围内与其他理论模型的结果符合较好，尤其是对于Z≳50的原子核。

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