分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2025-05-06
摘要： 人工智能时代的来临使得神经网络与深度学习在不同学科领域中得到了应用，在本研究中，我们提出了一种基于深度神经网络的方法，用物理信息驱动的神经网络解决二维Navier-Stokes方程求解问题，并对整个物理系统进行建模。为了方便传统CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)数值计算，采用推进剂通入稀薄气体空腔这一经典问题来代替真空中的不可压缩气体流动问题，以满足传统CFD方法的连续性介质假设。在本文所提出的方法中，将Navier-Stokes方程与基于物理信息神经网络(Physics-Informed Neural Networks ,PINNs）相结合，将物理信息嵌入神经网络，使结果更符合物理定律，建模性能更强。另外此研究引入了基于域分解思想的XPINN(eXtended Physics-Informed Neural Network,扩展物理信息神经网络)方法试图改进PINN建模效果。效果结果表明本文提出的方法有以下优点：（1）与传统的CFD方法相比，本研究提出的基于PINN的气体扩散场建模方法与FLUENT求解结果误差较小，可以得到比较准确的数值结果。（2）此研究提出的基于PINN的气体扩散场建模方法建模比纯数据驱动的神经网络方法建模预测精度和物理一致性。（3）可以求解PDEs(Partial Differential Equations，偏微分方程)逆问题。（4）基于域分解思想的XPINN的建模性能要比普通PINN方法表现更优秀。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2025-04-18
摘要： 热管微型熔盐堆适用于深海堆、空间堆等特种应用。为有效验证微型熔盐堆的设计方案、关键技术及系统集成能力，本文搭建了高温热管传热实验装置，深入开展热管启动特性、热管温差发电耦合传热等方面的研究。实验中，实验装置在热态加盐启动。实验结果的分析表明，因辐射传热与自然对流的作用，700℃下熔盐等效热导率达 11.2 W·(m·K)−1。建立了高温热管传热实验装置的热阻网络模型，模型热阻与实验结果误差为 44.9%，说明当前模型存在局限，但熔盐热管热阻与实验结果仅相差19.3%，热阻网络法与实验结合的方法仍具可行性。温差发电系统传热热阻为0.51K/W，占总热阻的87.3%，优化温差发电传热是提高熔盐堆传热效率的关键。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 分类： 核科学技术 >> 裂变堆工程技术 提交时间： 2025-02-19
摘要： 本工作首先基于中子热散射理论，在自主开发的评价核数据处理程序AXSP中开发了中子热散射截面计算模块ThermalXS，基于U、H、Zr等核素的热散射律文件计算出不同类型的中子热散射截面，并与NJOY2016程序中的THERMR模块的计算结果对比，验证了ThermalXS模块热中子计算的正确性。相比于THERMR模块，ThermalXS使用了自适应入射能量网格技术，可以保证金属氢化物热散射截面更精确，并且ThermalXS可以处理一声子修正的热散射率数据。本文分析对比了ENDF/B-VII.1、ENDF/B-VIII.0、ENDF/B-VIII.1评价核数据库中石墨热散射截面的变化，并与实验值进行了对比，研究发现：最新ENDF/B-VIⅢI.1引入非立方公式与一声子修正的石墨热散射截面相比使用非相干近似的截面与实验值符合更好；计算得到的ENDF/B-VIII.1中反应堆石墨热散射截面具有随孔隙度增大而增大的规律，但是仍远小于具有孔隙度的石墨实验数据，说明热散射数据生成模块的功能有待进一步完善。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-09-30
摘要： 开展了对用于浮栅剂量计(Floating gate dosimeter, FGDOS)的浮栅金属氧化物半导体场效应晶体管（FGMOSFET）的温度效应的研究，并探讨了用“零温度系数点”的方法进行温度补偿。通过γ射线总剂量辐照试验以及温度应力试验，观察辐照前后器件的阈值电压变化，探讨不同温度下器件的转移特性曲线变化及零温度系数点的产生机理，探讨剂量对 “零温度系数点”方法的精度的影响，研究辐照温度对器件总剂量效应的影响。试验结果发现剂量对器件零温度系数点电流I_ZTC影响较小，对测量精度的影响也很小，“零温度系数点”方法对辐射响应的温度效应的抑制效果显著，辐照温度对辐照引起的阈值电压漂移影响较明显。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-09-25
摘要： 国家蛋白质科学研究上海设施（NFPS）BL17B线站，是位于上海同步辐射光源（SSRF）的一条弯铁光源线站。该线站最初设计用于衍射实验，支持单晶衍射、粉末衍射和掠入射广角X射线散射（GIWAXS）等技术，能够表征长程有序的原子结构，其研究领域涵盖生物学、环境、能源和材料科学。而这些领域中也存在着对短程有序结构表征的强烈需求。为了满足这些需求，BL17B建立了先进的X射线吸收精细结构（XAFS）实验平台，使BL17B能够适用于从晶体到非晶态、从长程有序到短程有序的各种结构体系。该XAFS平台已实现5-23keV能量范围内，透射模式、荧光模式XAFAS数据的同时采集，覆盖了钛到钌元素的K边和铯到铋元素的L3边XAFS测试。基于大容量样品轮远程更换样品，该平台开发了自动化样品评估和自动数据采集的功能，显著提高了自动化水平。高度集成的控制系统简化了实验准备和数据采集过程，提升了实验效率并增强了用户体验。此外，该平台可达到极低的检测浓度下限。对于低浓度的铜酞菁（CuPc）样品，扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）的检测下限低至0.04 wt%，X射线吸收近边结构（XANES）的检测下限进一步降低至0.01 wt%。这些数据充分验证了该XAFS实验平台在获取高精度XAFS实验数据方面的卓越性能。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-08-22
摘要： 辐射防护控制中排除和豁免原则的合理运用，对当前辐射防护实践中某些现实问题的解决具有重要意义。本文针对涉及伴生放射性矿和核技术领域的人工和天然的照射情况方面辐射防护控制措施和监管要求的界定，总结分析了我国排除和豁免原则在核技术和伴生放射性矿应用实践中的适应性问题，并提出了相关的改进建议，通过尽快启动相关标准的修订工作；进一步推动NORM工业的辐射剂量分级管理体系以及结合我国的典型景象假设的实际情况，进一步分析IAEA等组织导出的放射性核素豁免值在我国的适应性，合理利用辐射防护控制中的排除和豁免概念，有效利用和节约辐射防护监管资源。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-25
摘要： 基于能谱的核素识别方法受限于数值统计，应用于低计数率的快速核素识别难度较大。本文提出一种以核脉冲峰值序列数据作为输入的二维卷积神经网络（Two-Dimensional Convolutional Neural Network, 2D-CNN）核素识别方法。首先使用NaI(Tl)探测器在不同探源距下测量低计数率的单一源、混合源、以及环境本底的核脉冲序列并将其进行固定长度序列划分，然后使用最大最小归一化和二维矩阵映射对固定长度的核脉冲序列进行预处理，最后使用10阶分层交叉验证方法训练2D-CNN模型得到核素识别结果并将模型与BPNN+PCA、SVM+PCA、CNN+能谱核素识别方法进行识别性能比较。实验结果表明，2D-CNN能够有效提取探源距40cm范围内固定长度的脉冲序列特征，核素识别水平优于其他核素识别方法并具有较好的泛化性能。该方法可用于低计数率的快速核素识别任务。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-24
摘要： 透明防护材料是核辐射防护装备的重要组成，亦是减少放射工作人员眼晶体辐射损伤的关键所在。本工作通过本体聚合制备了含钆有机玻璃，并利用Cf-252中子源和Am-241伽马源实验测试手段及蒙特卡洛模拟方法，研究了不同Gd(MA)3含量有机玻璃的中子和伽马防护性能。结果表明，随着Gd(MA)3含量的增加，有机玻璃对Cf-252（经12cm聚乙烯慢化）中子的屏蔽性能不断增加，但当Gd(MA)3含量高于10%后，其中子屏蔽性能增加不明显，而对伽马射线的屏蔽性能则持续增加。Gd(MA)3含量为10%和30%的有机玻璃对Cf-252中子的吸收截面和59.5keV（Am-241）伽马射线的线减弱系数分别为0.79 cm-1和2.10cm-1。另外，随着含钆有机玻璃厚度的增加，其对中子的屏蔽性能呈指数增加，厚度为10cm，Gd(MA)3含量为10%的有机玻璃可屏蔽90.2%的Cf-252快中子。有机玻璃中钆元素的加入可有效提升其对热中子的屏蔽性能和伽马防护性能，同时保持了良好的可见光透光率，且在一定程度上提升了材料的耐热性能，但其机械强度有所降低。研究结果为透明中子/伽马防护装备的研发打下了基础。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-23
摘要： 为缓解气候变暖和实现3060双碳目标，国家着手优化产业和能源结构，大力发展新能源，在确保安全的前提下积极有序发展核电。相较于传统化石能源，核电更清洁、环保，但核电厂热效率只有约33%，大量余热通过温排水形式排放到临近海域，对水体环境造成热影响。因此，高效利用温排水余热不仅可以提高核电站能源利用率，实现节能降排，还可以减少对水体环境的热污染。通过开发核农耦合方案，将核电厂温排水余热充分利用到农业和渔业领域，提升经济效益。本文采用APROS软件对一套核电厂余热用于温室大棚和室内海水养殖的增温提产综合系统进行仿真分析，可实时分析温室大棚和室内养鱼池的能耗水平，论证核农耦合方案的可行性，为核能余热综合利用开发提供科学依据。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-18
摘要： 六方氮化硼具有与石墨烯类似的六元环组成的片层结构，因而呈现出非常优异的机械性能和导热性能，在诸多应用领域受到广泛关注。本文报道了用熔盐介质制备纳米六方氮化硼的工艺。以KCl-NaCl为熔盐体系，三聚氰胺（C3N6H6）和硼酸（H3BO3）为反应物，氮气（N2）为反应气氛，系统研究了熔盐与反应物质量比、反应物中氮-硼摩尔比、保温温度、保温时间等条件对制备六方氮化硼产物的影响。在最佳工艺条件下，制备了粒径可控、形貌一致、结晶良好的六方氮化硼纳米片。本工作提供了一种绿色低碳合成六方氮化硼纳米片的新途径。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-16
摘要： 在核辐射测量中，受限于测量系统本身以及测量环境的干扰，脉冲畸变不可避免，如果无法准确估计这类脉冲的参数将会降低能谱的分辨性能。本文提出将六种轻量级神经网络模型用于畸变脉冲的参数预测，预测对象包括脉冲幅度参数和畸变时间参数。以预定义的数学模型生成的畸变脉冲为基础数据集，经数字三角整形得到模型训练所需的数据集。模型性能评估结果表明，传统的数字整形法虽然在时间参数预测上具有绝对优势，但在幅度参数预测中却受到脉冲畸变的限制，无法获得准确的幅度预测结果。在对包括UNet在内的六种神经网络模型进行参数预测性能评估时，UNet模型在测试集上获得了最低的相对误差，其中幅度参数的相对误差约为0.57%，时间参数的相对误差为3.51%。在信噪比实验中，探讨噪声对具有优秀参数预测性能的UNet模型与CNN-LSTM模型的影响，进一步证明了UNet模型优秀的抗噪性能。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-10
摘要： 在核辐射测量中，受限于测量系统本身以及测量环境的干扰，脉冲畸变不可避免，如果无法准确估计这类脉冲的参数将会降低能谱的分辨性能。本文提出将六种轻量级神经网络模型用于畸变脉冲的参数预测，预测对象包括脉冲幅度参数和畸变时间参数。以预定义的数学模型生成的畸变脉冲为基础数据集，经数字三角整形得到模型训练所需的数据集。模型性能评估结果表明，传统的数字整形法虽然在时间参数预测上具有绝对优势，但在幅度参数预测中却受到脉冲畸变的限制，无法获得准确的幅度预测结果。在对包括UNet在内的六种神经网络模型进行参数预测性能评估时，UNet模型在测试集上获得了最低的相对误差，其中幅度参数的相对误差约为0.57%，时间参数的相对误差为3.51%。在信噪比实验中，探讨噪声对具有优秀参数预测性能的UNet模型与CNN-LSTM模型的影响，进一步证明了UNet模型优秀的抗噪性能。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-10
摘要： 铀多金属矿产是战略性新兴产业矿产，对其中富含的铀（U）元素的定量分析是此类矿产开发过程中的重要环节。本文基于飞秒激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，结合偏最小二乘回归模型，对铀多金属矿石中U含量开展了定量分析研究。首先，利用高纯锗-γ谱仪对6组样品中的U进行了测定并设为参考值，再利用飞秒激光对样品进行烧蚀以获取LIBS光谱；其次，采用两种归一化方法对原始光谱进行预处理，并对比了预处理前后的光谱数据对PLSR模型预测分析的影响；随后，利用5组样品的光谱数据作为训练集以建立定量模型，对3#测试样中U含量开展了分析预测。结果显示，3#样10次预测值的相对标准偏差以及平均相对误差仅为5.94％和4.73％，证明了结合PLSR算法的飞秒LIBS对铀多金属矿石中U含量具有很好的分析性能。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-09
摘要： 针对增强型共源共栅Cascode结构和P-GaN栅结构GaN HEMT器件，开展辐照注量为2×1012~1×1014 p/cm2的5 MeV质子辐照实验，研究质子辐照后两款GaN HEMT器件电学性能的退化规律和损伤机理。实验发现，增强型Cascode器件在5 MeV质子辐照下，辐照注量越大，器件阈值电压负漂越严重，饱和漏极电流大幅增加，当辐照注量达到1×1013 p/cm2，器件特性退化趋于饱和。而对于P-GaN栅结构GaN HEMT器件，5 MeV质子辐照后，器件电学特性退化规律与Cascode结构器件截然相反，退化程度也明显小于Cascode器件，表明增强型Cascode结构器件对质子辐照更为敏感。通过低频噪声测试，发现5 MeV质子辐照后器件的噪声功率谱密度变化规律与电学特性退化规律相互吻合。分析认为质子辐照诱导发生电离损伤使Cascode结构器件内部级联的Si MOSFET栅氧化层产生了氧化物陷阱电荷与界面态陷阱电荷，是Cascode结构器件对质子辐照敏感的主要原因。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-07-01
摘要： 铀多金属矿产是战略性新兴产业矿产，对其中富含的铀（U）元素的定量分析是此类矿产开发过程中的重要环节。本文基于飞秒激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，结合偏最小二乘回归模型(PLSR)，对铀多金属矿石中U含量开展了定量分析研究。首先，利用高纯锗-γ谱仪对6组样品中的U进行了测定并设为参考值，再利用飞秒激光对样品进行烧蚀以获取LIBS光谱；其次，采用两种归一化方法对原始光谱进行预处理，并对比了预处理前后的光谱数据对PLSR模型预测分析的影响；随后，利用5组样品的光谱数据作为训练集以建立定量模型，对3#测试样中U含量开展了分析预测。结果显示，3#样10次预测值的相对标准偏差以及平均相对误差仅为5.94％和4.73％，证明了结合PLSR算法的飞秒LIBS对铀多金属矿石中U含量具有很好的分析性能。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-06-30
摘要： 在核辐射测量中，受限于测量系统本身以及测量环境的干扰，脉冲畸变不可避免，如果无法准确估计这类脉冲的参数将会降低能谱的分辨性能。本文提出将六种轻量级神经网络模型用于畸变脉冲的参数预测，预测对象包括脉冲幅度参数和畸变时间参数。以预定义的数学模型生成的畸变脉冲为基础数据集，经数字三角整形得到模型训练所需的数据集。模型性能评估结果表明，传统的数字整形法虽然在时间参数预测上具有绝对优势，但在幅度参数预测中却受到脉冲畸变的限制，无法获得准确的幅度预测结果。在对包括UNet在内的六种神经网络模型进行参数预测性能评估时，UNet模型在测试集上获得了最低的相对误差，其中幅度参数的相对误差约为0.57%，时间参数的相对误差为3.51%。在信噪比实验中，探讨噪声对具有优秀参数预测性能的UNet模型与CNN-LSTM模型的影响，进一步证明了UNet模型优秀的抗噪性能。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-06-27
摘要： 船用反应堆和浮动式核电站由于海洋运动引起的壁面温度波动给两相传热系统的沸腾传热带来挑战。热释电材料钽酸锂(LT)随温度变化而产生的热释电效应会对传热表面的浸润性造成影响，将其运用到传热表面有望改善传热性能。本研究采用溶胶-凝胶法实现了LT的可控制备，并通过羟基自由基含量变化对热释电性能及浸润性调控的机理进行研究。研究结果表明LT的粒径随退火温度增加而增大，涂层厚度的增加和粒径的减小均有助于增强热释电性能。荧光光谱分析表明LT在升温过程中羟基自由基含量升高，同时证实LT在经历加热和冷却循环时具有对羟基自由基含量的调控能力。上述结果表明，LT涂层在两相变温传热系统中，具有调控传热表面浸润性的能力。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-06-24
摘要： 在牙化石ESR测年中辐照剂量点拟合函数的选择对等效剂量DE的确定至关重要。目前早期遗址老化石（＞1Ma）的DE拟合常采用双饱和指数（DSE）函数，但在使用该函数时一般需要15个以上剂量点和＞20kGy的最大辐照剂量（Dmax）才能保证DE值的拟合精度，这对老化石测年构成了很大制约。本研究对涵盖晚中新世至早更新世的化石样品进行了不同拟合函数的对比分析，着重探讨单饱和指数（SSE）函数在老化石样品DE拟合中的适用性。研究表明在15个剂量点和Dmax=50kGy条件下，SSE函数的平均拟合优度与DSE函数接近，但平均拟合精度明显优于后者；对于DE＞4500Gy和DE＜4500Gy的样品，分别在Dmax≥6.5*DE和1.3*DE＜Dmax＜2.2*DE条件下采用SSE函数拟合，其结果可以作为DSE函数的良好近似值。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-06-19
摘要： 透明防护材料是核辐射防护装备的重要组成，亦是减少放射工作人员眼晶体辐射损伤的关键所在。本工作通过本体聚合制备了含钆有机玻璃，并利用Cf-252中子源和Am-241伽马源实验测试手段及蒙特卡洛模拟方法，研究了不同Gd(MA)3含量有机玻璃的中子和伽马防护性能。结果表明，随着Gd(MA)3含量的增加，有机玻璃对Cf-252（经12cm聚乙烯慢化）中子的屏蔽性能不断增加，但当Gd(MA)3含量高于10%后，其中子屏蔽性能增加不明显，而对伽马射线的屏蔽性能则持续增加。Gd(MA)3含量为10%和30%的有机玻璃对Cf-252中子的吸收截面和59.5keV（Am-241）伽马射线的线减弱系数分别为0.79 cm-1和2.10cm-1。另外，随着含钆有机玻璃厚度的增加，其对中子的屏蔽性能呈指数增加，厚度为10cm，Gd(MA)3含量为10%的有机玻璃可屏蔽90.2%的Cf-252快中子。有机玻璃中钆元素的加入可有效提升其对热中子的屏蔽性能和伽马防护性能，同时保持了良好的可见光透光率，且在一定程度上提升了材料的耐热性能，但其机械强度有所降低。研究结果为透明中子/伽马防护装备的研发打下了基础。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-06-18
摘要： 透明防护材料是核辐射防护装备的重要组成，亦是减少放射工作人员眼晶体辐射损伤的关键所在。本工作通过本体聚合制备了含钆有机玻璃，并利用Cf-252中子源和Am-241伽马源实验测试手段及蒙特卡洛模拟方法，研究了不同Gd(MA)3含量有机玻璃的中子和伽马防护性能。结果表明，随着Gd(MA)3含量的增加，有机玻璃对Cf-252（经12cm聚乙烯慢化）中子的屏蔽性能不断增加，但当Gd(MA)3含量高于10%后，其中子屏蔽性能增加不明显，而对伽马射线的屏蔽性能则持续增加。Gd(MA)3含量为10%和30%的有机玻璃对Cf-252中子的吸收截面和59.5keV（Am-241）伽马射线的线减弱系数分别为0.79 cm-1和2.10cm-1。另外，随着含钆有机玻璃厚度的增加，其对中子的屏蔽性能呈指数增加，厚度为10cm，Gd(MA)3含量为10%的有机玻璃可屏蔽90.2%的Cf-252快中子。有机玻璃中钆元素的加入可有效提升其对热中子的屏蔽性能和伽马防护性能，同时保持了良好的可见光透光率，且在一定程度上提升了材料的耐热性能，但其机械强度有所降低。研究结果为透明中子/伽马防护装备的研发打下了基础。
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