中子扩散方程高阶谐波可用于重构堆芯中子注量率分布，但传统源迭代与源修正迭代法求解时的收敛速度慢，计算耗时长。采用隐式重启Arnoldi方法（Implicitly Restarted Arnoldi Method，IRAM）求解本征值问题的中子扩散方程获得谐波数据，通过本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition，POD）与伽辽金（Galerkin）投影相结合的方法构建POD-Galerkin低阶模型，并重构二维稳态TWIGL基准题中子注量率分布。研究结果表明：IRAM方法在求解中子扩散方程的高阶本征值和谐波问题上具有较高的精度；基于POD-Galerkin低阶模型重构中子注量率分布具有较高的保真性与计算效率，有效增值系数与参考解的误差为8.7×10-5，对角线上快群和热群中子注量率最大相对误差为2.56%，且低阶模型计算用时仅为全阶模型的10.18%。本研究为堆芯中子注量率重构提供了一种可靠且高效的方法，该方法不仅可用于重构稳态时堆芯中子注量率分布，还具有在瞬态情况下预测中子注量率分布的潜力，有望在未来的应用中进一步拓展。
中子扩散方程 隐式重启Arnoldi方法 本征正交分解 伽辽金投影 中子注量率重构 Neutron diffusion equation Implicitly restarted Arnoldi method Proper orthogonal decomposition Galerkin projection Neutron flux reconstruction
1 东华理工大学 放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室南昌 330013
2 东华理工大学 核技术应用教育部工程研究中心南昌 330013
3 泛华检测技术有限公司南昌 330013
黄饼材料中铀的准确定量是后续处理工艺选择的关键，文中在主动式多重性方法的基础上，提出了一种通过记录分析中子源诱发238U裂变信息，进行铀定量的方法。但由于黄饼材料自身存在中子自屏蔽效应以及含水量的差异，导致定量结果存在偏差。为了进一步提高定量准确性，使用MCNP（Monte Carlo N-Particle Transport）结合MATLAB程序优化选择了241Am-Be源作为激发源；另外，通过对不同质量及含水量系列化样品的模拟发现：铀定量误差主要来自于泄漏增殖因子ML与增殖因子M差距的不匹配。通过MCNP模拟获取M随铀质量变化规律的曲线后，根据样品净含量选择合适的增殖因子M，再根据二重计数率D进行定量计算，获得铀定量的相对误差小于5%；含水量的变化带来的中子自屏蔽效应对多重计数率影响较大，通过S0/Si与D0/Di的关系对二重计数率D进行修正后再进行计算，铀定量的相对误差能够控制在10%左右；该研究对中子多重性方法在黄饼生产与测量中的应用推广具有重要的参考价值。
中子多重性 黄饼 238U 中子自屏蔽 模拟仿真 Neutron multiplicity Uranium yellow cake 238U Neutron self-shielding Simulation
1 大连理工大学大连 116024
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所绵阳 621900
3 中山大学广州 519082
4 中国工程物理研究院 研究生院绵阳 621900
基于快中子技术的无损检测方法能够在不对检测物造成影响的情况下，发现其隐藏的危险品。利用D-T反应时伴随中子产生的反冲α粒子对有效中子进行标记，可大幅提高中子探测信噪比，同时通过空间分辨α粒子还可以获得被检测对象特征元素的空间信息，所以基于伴随α粒子的中子检测方法在安检领域具有重要的应用前景。本文简单介绍了基于伴随α粒子中子检测方法的原理和系统组成，并对系统的中子管、α粒子探测器和γ探测器等关键部件进行了介绍，接着介绍了目前世界上正在研究的伴随α粒子中子检测系统及其进展，最后对这种检测方法进行了展望。
安全检测 伴随粒子 中子管 α粒子探测器 γ探测器 Security check Associated particles Neutron tube Alpha particle detector Gamma detector
1 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室摩擦学研究所，四川 成都 610031
2 西南交通大学唐山研究院，河北 唐山 063000
3 中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900
4 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191
中子偏置CT（computed tomography）扫描是一种有效的大尺寸样品层析检测方法，但投影数据截断会导致较大的CT系统转台旋转中心标定误差，严重影响成像质量。基于投影数据对称性原理，提出了一种计算旋转中心左侧和右侧投影数据和之间方差的偏置CT扫描旋转中心精确标定算法。设计了对称补数据重建算法和投影数据预处理重建算法，验证得到，对称补数据重建算法对旋转中心标定误差更为敏感，较小的误差值会导致补齐后投影数据出现拼接缝以及拼接错位问题。提出了一种中子投影数据噪声仿真方法，设计的三维仿真模体验证了所提标定算法与投影数据预处理重建算法在不同旋转中心偏置大小以及不同强度投影噪声条件下的性能优势。基于反应堆中子源开展了中子偏置CT扫描成像验证实验，获得了样品清晰的内外部结构细节，中子CT成像系统的成像视野扩大了31.4%。
计算机断层扫描成像 图像重建技术 中子 偏置扫描 旋转中心
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理全国重点实验室，四川 绵阳 621900
短脉冲强激光驱动中子源具有微焦点、短脉宽、高注量率的特点，在创新研究和应用方面显示出独特潜力，得到了广泛关注。简要回顾了激光中子源的发展历史和现状，特别是超短脉冲激光驱动束靶中子源的最新研究进展。首先，介绍了激光中子源束流品质提升方面的研究工作。其中，产额提升是激光中子源研究以及实现相关应用的首要问题。当前的研究主要通过反应通道选择、离子加速优化等技术途径来实现激光中子源产额的提升。除了产额提升之外，人们还格外关注激光中子源的方向性提升，提出了削裂反应、逆反应动力学等新方案。其次，介绍了激光中子源参数的诊断方法与现状。通过对激光中子源能谱、角分布、脉宽和源尺寸等参数的精密表征，人们对激光中子源的特性有了更全面的了解，这有力支撑了其应用。最后，回顾了激光中子源目前已开展的应用演示实验。激光中子源适用于部分与传统中子源类似的应用场景，同时基于激光中子源超短脉冲、超高通量等新特性有望拓展出新的独特应用。
激光光学 激光离子加速 激光中子源 超短脉冲激光
1 苏州热工研究院有限公司苏州 215004
2 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
3 西南石油大学 新能源与材料学院成都 610500
4 国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心苏州 215004
镍、铁和钨基合金常被用来作为反应堆的候选结构材料，在反应堆中面临中子辐照的严苛服役环境。本文采用分子动力学方法研究了金属镍、铁、钨三种金属材料的辐照级联过程，获得材料在不同温度（300?500 K）下、不同初级碰撞原子（Primary Knock-on Atom，PKA）能量（<20 keV）沿不同晶格方向（<135>、<122>和<100>）入射的辐照级联损伤过程。结果表明：金属镍和铁的稳态辐照缺陷数相当，当PKA能量较低（<5 keV）时，金属镍的稳态缺陷数比金属铁略少；而当PKA能量较高（>5 keV）时，金属镍的稳态缺陷数逐渐超过铁；在相同辐照条件下，金属钨的稳态辐照缺陷数最少，表现出更为良好的抗辐照性能。通过分析三种金属辐照级联过程中不同阶段的缺陷复合率及缺陷存活率，进一步理解其耐辐照损伤能力的差异。相关计算结果为理解不同金属的辐照性能提供数据支撑，作为金属初级辐照损伤数据集，为更大尺度的速率理论和团簇动力学等模拟材料辐照效应提供微观缺陷结构和参数。
镍 铁 钨 中子辐照 初级辐照损伤 分子动力学 Nickel Iron Tungsten Neutron irradiation Primary radiation damage Molecular dynamics
该文介绍了声光可调滤光器器件及器件中的关键材料——声光介质氧化碲晶体与换能器铌酸锂晶体的辐照特性。辐照实验采用中子辐照(中子注量1.5×1012 n/cm2@1MEV等效电子)和电离辐照(总剂量6×103 Gy(Si))。采用高分辨X线衍射(HRXRD)分析了氧化碲与铌酸锂晶体，分析显示辐照前后两种晶体的X线衍射峰无变化，表明它们的晶格常数无变化，但其摇摆曲线变宽，表明它们吸收的辐照能量使晶体内部应力增大。采用阻抗分析仪测试了辐照前后铌酸锂的机电耦合系数，测试表明辐照使机电耦合系数降低了约1%。采用1 064 nm等4种波长的激光测试了声光可调滤光器器件的滤光功能和衍射效率，测试表明滤光功能正常，辐照使衍射效率下降了约2%。因此，辐照对声光可调滤光器影响较小，适合辐照条件下的深空探测。
声光可调滤光器 辐照特性 中子 电离 衍射效率 acousto-optic tunable filter irradiation characteristics neutron ionizing diffraction efficiency
1 中国科学院 高能物理研究所，北京 100049
2 散裂中子源科学中心，广东 东莞 523803
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院 粒子加速物理与技术重点实验室，北京 100049
引出系统是中国散裂中子源快循环同步加速器的核心组成部分，对束流精确打靶和加速器稳定运行具有重要意义。首先，详细介绍了快循环同步加速器的引出系统和束流引出方案，重点介绍了一些引出系统相关的关键技术。其次，对引出束流调试进行深入研究，包括纵向束流调试、横向束流调试、引出束流分布优化等，其中纵向束流调试主要针对8个引出Kicker定时进行精确标定，横向束流调试主要指Lambertson型磁铁、8个Kicker磁铁、高能输运线模式的匹配设置。最后，对引出束流束损进行深入研究和针对性优化，探索引出束流损失的各种来源，对Lambertson型磁铁漏场、引出束团长度、Kicker波形平顶、Kicker波形变化进行深入研究并对一些新的测量方法进行详细论述。同时，对Lambertson型磁铁入口产生超大辐射热点的现象进行深入研究，寻找其产生大量束流损失的根源，并提出最终解决方案，降低引出束流损失和辐射剂量，使其满足加速器运行要求。
散裂中子源 束流引出 束流调试 束流损失 辐射剂量 spallation neutron source beam extraction beam commissioning beam loss radiation dose 强激光与粒子束
2023, 35(12): 124001
1 中国科学院 高能物理研究所，北京 100049
2 中国科学院大学，北京 100049
3 散裂中子源科学中心，广东 东莞 523803
中国散裂中子源（CSNS）工程材料中子衍射谱仪（EMD）的样品非常大，且形状各异，有些样品甚至是曲面的，中子准直光阑（狭缝）要靠近这些异形构件，需要设计成尖嘴型。狭缝的主要作用是给样品测试提供所需要的束流尺寸，并保证束流尺寸精度很高，束流没有太多杂散中子。工程材料中子衍射谱仪的尖嘴型狭缝为连续型，开口可以根据实验需求进行变化。狭缝采用双导轨结构，定位精度高，重复定位精度优于10 μm，绝对定位精度优于30 μm。狭缝刀片采用富集碳化硼，较大程度减小了刀片的厚度，可以有效降低狭缝悬臂结构的变形量，保证狭缝有足够长度的尖嘴，能够接近异形构件，特别能够深入到长管内部，提高了工程材料中子衍射谱仪的实验能力。狭缝采取双重安全设计：导轨互换系统和防撞结构，可以有效防止狭缝在使用过程中被大件样品撞坏。该狭缝已经应用到中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪的实验测试，为残余应力测量做出了重要贡献，它的应用为国内外尖嘴型狭缝的设计提供了非常重要的参考。
中国散裂中子源 中子谱仪 尖嘴型狭缝 有限元 China Spallation Neutron Source neutron spectrometer pointed slit finite element analysis 强激光与粒子束
2023, 35(11): 114004
