分类： 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间： 2024-07-23
摘要： 普通放射性气溶胶监测仪不便携且难以快速部署，无法满足核应急响应的需求。本文的目的是开发一款坚固耐用、紧凑的便携式放射性气溶胶监测仪。该监测仪使用3D打印技术设计了独特的机壳气路结构，采用反符合探测器，选用雅特力超高效能微控制器利用双道能量甄别法进行信号采集，并基于Intel HD Graphics处理器使用α/β比值法、snip去本低法、二阶导数寻峰法对信号进行分析和处理，实现准确测量以及核素识别与分析。监测仪能够在手机客户端进行控制，可安装在无人巡检机器人和无人机上。测试结果表明，该监测仪α和β的探测下限为0.72Bq/m³和1.71 Bq/m³，稳定性能好，在装有准直部件的情况下保持较好的探测效率，在实时监测和应急响应方面具有显著优势，能够满足不同场景下的放射性气溶胶监测需求。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-07-12
摘要： 在深空探测任务对高性能推进系统的迫切需求下，本研究针对现有核热推进反应堆设计方法的系统性和完整性不足，提出了一种核热推进反应堆（NTPR）多目标优化设计方法，以实现具有大推力、高比冲、长寿命和轻量化特点的NTPR堆芯设计。首先，依据组件间传热特点构建组件间传热模型，并将其与核火箭的飞行性能及堆芯临界特性相结合。其次，基于组件间传热模型-飞行性能模型-组件二维临界模型提出了一种多目标参数筛选方法，采用该方法对核热推进反应堆设计方案进行耦合迭代计算，以优化堆芯布局，确保满足热工、飞行和中子物理的综合设计标准，同时实现堆芯质量的最小化。最后，利用开源蒙特卡洛软件OpenMC对优化后的堆芯布局进行详尽的三维中子学计算，针对反应堆临界特性、安全特性以及燃耗表现等开展全面评估。研究结果表明，基于该方法设计的低浓缩铀（LEU）NTPR概念设计方案初步满足大推力、高比冲、长寿命和轻量化的设计要求，可为未来载人深空探测任务提供参考。
分类： 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间： 2024-07-04
摘要： 放射性物质的准确定位对于寻找“孤儿源”、核设施去污和退役、辐射防护最优化等至关重要。硅光电倍增器（Silicon Photomultiplier，SiPM）已经广泛应用于闪烁体探测系统。为实现低成本大视野高分辨探测系统，设计验证了将电阻网络、前置放大电路和ASIC模块相结合的混合模式读出电路。为了提高定位的鲁棒性，先用单根硅酸钇镥闪烁晶体（LYSO）标定了定位阈值，进一步更换掺铈钆铝镓石榴石晶体（Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet, GAGG(Ce)）阵列，用241Am点源检验标定实验的结果，测试结果显示：读出电路RMS噪声约为3mV，很好地保留了信号的能量和位置信息，平均能量分辨率约为12.13%。设计的混合模式读出电路将64路SiPM信号简化为4路，探测器输出信号通道数减少16倍，单个ASIC模块能同时读出1024个SiPM单元，能大大降低大面积SiPM阵列读出的成本。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-06-21
摘要： 氦氙冷却反应堆以氦氙混合气体作为布雷顿循环运行工质，具有循环效率高、功率质量比高和运行可靠等特点，在深空大功率核反应堆电源和无人潜航器核动力等领域具有广阔的应用前景。针对氦氙布雷顿循环系统运行特性，本文建立了涡轮机、压缩机、紧凑型换热器等氦氙布雷顿循环热力设备仿真模型，开发了氦氙冷却反应堆布雷顿循环运行性能分析仿真工具。以“普罗米修斯”氦氙冷却反应堆布雷顿循环系统为研究对象，分析循环各点参数与各部件性能对系统效率和系统比功的影响。结果表明：系统效率与系统比功均存在最佳压比，循环最高温度越高、最低温度越低，系统效率与系统比功越大；压力对循环的影响不明显，压力越大，系统效率与系统比功略微减小；回热器总热导率越大，系统效率越大，系统比功不变。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-06-20
摘要： 核动力装置在自然循环条件下蒸汽发生器内会发生单相倒流，单相倒流对自然循环流动阻力和蒸汽发生器传热能力都产生了很大影响。为了从具有普适性的角度研究蒸汽发生器二次侧水位对单相倒流的影响，本研究建立了无量纲守恒方程。基于无量纲守恒方程，采用微扰理论获得了考虑二次侧水位的单相倒流临界点理论模型，在分析了二次侧水位对倒U型管压降的基础上，进一步分析了不同管长、无量纲阻力数、无量纲传热数条件下二次侧水位对临界点的影响。本文研究结果表明：二次侧水位降低导致倒流发生临界点逐渐接近原点；不同管长条件下二次侧水位影响规律相同；随着水位的降低，无量纲阻力数、无量纲传热数条件下对临界点的影响逐渐减小。本研究结论从理论上证明了二次侧水位对单相倒流的影响不利于倒流的发生，从机理层面解释了原因，可以辅助相关核动力装置的事故分析。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-30
摘要： 核动力装置在自然循环条件下蒸汽发生器内会发生单相倒流，单相倒流对自然循环流动阻力和蒸汽发生器传热能力都产生了很大影响。为了从具有普适性的角度研究蒸汽发生器二次侧水位对单相倒流的影响，本研究建立了无量纲守恒方程。基于无量纲守恒方程，采用微扰理论获得了考虑二次侧水位的单相倒流临界点理论模型，在分析了二次侧水位对倒U型管压降的基础上，进一步分析了不同管长、无量纲阻力数、无量纲传热数条件下二次侧水位对临界点的影响。本文研究结果表明：二次侧水位降低导致倒流发生临界点逐渐接近原点；不同管长条件下二次侧水位影响规律相同；随着水位的降低，无量纲阻力数、无量纲传热数条件下对临界点的影响逐渐减小。本研究结论从理论上证明了二次侧水位对单相倒流的影响不利于倒流的发生，从机理层面解释了原因，可以辅助相关核动力装置的事故分析。
分类： 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间： 2024-04-25
摘要： 摘要：目的：放疗过程中的锥形束CT(cone beam CT，CBCT)可为患者提供更精确的靶区定位，但由于散射线多造成的对比度低、噪声大、伪影大等，导致影像质量较差，在实时放疗中无法用于剂量计算。本研究旨在使用Unet、CyclaGAN和CGAN等三种深度学习网络生成基于CBCT的合成CT(sCTs)，研究并对比三种sCTs的图像质量。方法：使用78例前列腺癌患者的CBCT和计划CT(pCTs)数据，进行预处理后，其中63例为训练集，10例为测试集，5例为验证集，分别训练和评估基于三种模型的图像质量。使用平均绝对误差(MAE)、平均误差(ME)、均方误差(MSE)、峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和空间非均匀性(SNU)等影像评估指标以及频域信息进行评估。结果：在三种模型中，cGAN模型在各个指标上都表现出最优的性能。在全局条件下的图像质量方面，平均MAE降低到7.77HU, MSE降低到4.99，PSNR提高到54.95，SSIM提高到96%。结论：应用深度学习方法可以大幅修正CBCT的HU值并生成对应高质量的sCT，针对前列腺癌的病人，CGAN模型生成的sCT拥有更好的影像质量，使用该模型生成基于CBCT的sCT可以为前列腺癌放疗靶区剂量计算提供。
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2024-03-27
摘要： 采用有限元法和热介电张量模拟研究了非一次吸收假设，以及一次吸收假设对EAST四电流带天线少数离子加热波传播和功率沉积的影响。模拟结果显示：在其他参数相同的条件下，当天线电流相位为(0 0 π π)和(0 π π 0)时，两种模型计算的天线附近电场分布基本一致；当天线电流相位为(0 π 0 π)时，两个模型的电场模拟结果出现显著差别。环向传播多圈的离子回旋波是导致结果差异的主要原因。环形聚变装置中，当波的平行波数较大时，一次吸收假设的模拟结果偏小。对于环形聚变装置，一次吸收假设的适用性需要进一步系统的研究。
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