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Radioisotope production using lasers:From basic science to applications

Matter and Radiation at Extremes 2024年第3期9卷 31-44页

作者： M.R.D.Rodrigues A.Bonasera M.Scisciò J.A.Pérez-Hernández M.Ehret F.Filippi P.L.Andreoli M.Huault H.Larreur D.Singappuli D.Molloy D.Raffestin M.Alonzo G.G.Rapisarda D.Lattuada G.L.Guardo C.Verona fe.consoli G.Petringa A.McNamee M.La Cognata S.Palmerini T.Carriere M.Cipriani G.Di Giorgio G.Cristofari R.De Angelis G.A.P.Cirrone D.Margarone L.Giuffrida D.Batani P.Nicolai K.Batani R.Lera L.Volpe D.Giulietti S.Agarwal M.Krupka S.Singh Fa.consoli Cyclotron Institute Texas A&M UniversityCollege StationTexas 77840USA Laboratori Nazionali del Sud Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(LNS-INFN)CataniaItaly ENEA Fusion and Technologies for Nuclear Safety and Security Department-CFrascatiItaly Centro de Láseres Pulsados(clpu) VillamayorSpain Universidad de Salamanca SalamancaSpain Centre Lasers Intenses et Applications(CELIA) Universitéde BordeauxCNRSCEATalenceFrance HB11 Energy Holdings Pty FreshwaterNew South WalesAustralia School of Mathematics and Physics Queen’s University BelfastBelfastUnited Kingdom Dipartimento di Fisica e Astronomia“E.Majorana ”Università di CataniaCataniaItaly Facoltàdi Ingegneria e Architettura Universitàdegli Studi di Enna“Kore”EnnaItaly Dipartimento di Ingegneria Industriale Universitàdi Roma“Tor Vergata”RomaItaly Dipartimento di Fisica e Geologia Universitàdegli Studi di PerugiaPerugiaItaly Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Sezione di PerugiaPerugiaItaly ELI Beamlines Facility the Extreme Light Infrastructure ERICDolni BrezanyCzech Republic ETSIA Universidad Politécnica de MadridMadridSpain Dipartimento Fisica “E.Fermi”Universitàdi Pisa and INFNPisaItaly FZU–Institute of Physics of Czech Academy of Sciences PragueCzech Republic Institute of Plasma Physics of Czech Academy of Sciences PragueCzech Republic

The discovery of chirped pulse amplification has led to great improvements in laser technology,enabling energetic laser beams to be compressed to pulse durations of tens of femtoseconds and focused to a few micrometers.Protons with energies of tens of MeV can be accelerated using,for instance,target normal sheath acceleration and focused on secondary targets.Under such conditions,nuclear reactions can occur,with the production of radioisotopes suitable for medical application.The use of high-repetition lasers to produce such isotopes is competitive with conventional methods mostly based on accelerators.In this paper,we study the production of^(67)Cu,^(63)Zn,^(18)F,and^(11)C,which are currently used in positron emission tomography and other applications.At the same time,we study the reactions^(10)B(p,α)^(7)Be and^(70)Zn(p,4n)^(67)Ga to put further constraints on the proton distributions at different angles,as well as the reaction^(11)B(p,α)^(8)Be relevant for energy production.The experiment was performed at the 1 PW laser facility at VegaⅢin Salamanca,Spain.Angular distributions of radioisotopes in the forward(with respect to the laser direction)and backward directions were measured using a high purity germanium detector.Our results are in reasonable agreement with numerical estimates obtained following the approach of Kimura and Bonasera[Nucl.Instrum.Methods Phys.Res.,Sect.A 637,164–170(2011)].

关键词： purity estimates backward

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Determination of critical state line(CSL)for silty-sandy iron ore tailings subjected to low-high confining pressures

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2024年第5期16卷 1684-1695页

作者： Nilo Cesar consoli João Vítor de Azambuja Carvalho Alexia Cindy Wagner Hugo Carlos Scheuermann Filho Inácio Carvalho Pedro Pazzoto Cacciari João Paulo de Sousa Silva Civil Engineering Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto AlegreRS90035-190Brazil Exploration and Mineral Projects-Mineral Development Centre VALE S.A.Santa LuziaMG33040-900Brazil Department of Civil Geological and Mining EngineeringPolytechnique MontrealQuebecH3C 3A7Canada

The disposal of filtered tailings in high dry stacks can induce particle breakage,changing the material's behaviour during the structure's lifetime.The grading changes influence material properties at the critical state,and this is not mature for intermediate artificial soils(tailings)in a broad range of confining pressures.In this paper,it aims to describe the behaviour of iron ore tailings in a spectrum of confining pressures broader than the reported in previous studies.A series of consolidated drained(CD)triaxial tests was carried out with confining pressures ranging from 0.075 MPa to 120 MPa.These results show that the amount of breakage plays an essential role in the response of iron ore tailings.The existence of curved critical state line(CSL)in both specific volume(ν)-logarithm of mean effective stress(p′)and deviatoric stress(q)-mean effective stress(p′)planes,and different responses in the deviatoric stress-axial strain-volumetric strain curves were verified.An inverse S-shaped equation was proposed to represent the silty-sandy tailings'behaviour up to high pressures onν-lnp′plane.The proposed equation provides a basis for enhancing constitutive models and considers the evolution of the grading up to severe loading conditions.The adjustment considered three regions with different responses associated with particle breakage at different pressure levels.

关键词： Tailings Iron ore tailings dry stacking Silty-sandy material Critical state soil mechanics High confining pressures Particle breakage

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Collisionless shock acceleration of protons in a plasma slab produced in a gas jet by the collision of two laser-driven hydrodynamic shockwaves

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Matter and Radiation at Extremes 2024年第2期9卷 12-25页

作者： J.-R.Marquès L.Lancia P.Loiseau P.Forestier-Colleoni M.Tarisien E.Atukpor V.Bagnoud C.Brabetz F.consoli J.Domange F.Hannachi P.Nicolaï M.Salvadori B.Zielbauer LULI CNRSÉcole PolytechniqueCEASorbonne UniversitéInstitut Polytechnique de Paris91128 Palaiseau CedexFrance CEA DAMDIF91297 Arpajon CedexFrance UniversitéParis-Saclay CEALMCE91680 Bruyères-le-ChatelFrance CENBG CNRS-IN2P3Universitéde Bordeaux33175 Gradignan CedexFrance GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Planckstraße 164291 DarmstadtGermany University of Darmstadt Schloßgartenstr.764289 DarmstadtGermany ENEA Fusion and Technologies for Nuclear Safety Department C.R.FrascatiVia Enrico Fermi 45FrascatiRomeItaly CELIA Universitéde Bordeaux–CNRS–CEA33405 TalenceFrance UniversitéParis-Saclay CEALIDYL91191 Gif-sur-YvetteFrance

We have recently proposed a new technique of plasma tailoring by laser-driven hydrodynamic shockwaves generated on both sides of a gas jet[Marquès et al.,Phys.Plasmas 28,023103(2021)].In a continuation of this numerical work,we study experimentally the influence of the tailoring on proton acceleration driven by a high-intensity picosecond laser in three cases:without tailoring,by tailoring only the entrance side of the picosecond laser,and by tailoring both sides of the gas jet.Without tailoring,the acceleration is transverse to the laser axis,with a low-energy exponential spectrum,produced by Coulomb explosion.When the front side of the gas jet is tailored,a forward acceleration appears,which is significantly enhanced when both the front and back sides of the plasma are tailored.This forward acceleration produces higher-energy protons,with a peaked spectrum,and is in good agreement with the mechanism of collisionless shock acceleration(CSA).The spatiotemporal evolution of the plasma profile is characterized by optical shadowgraphy of a probe beam.The refraction and absorption of this beam are simulated by post-processing 3D hydrodynamic simulations of the plasma tailoring.Comparison with the experimental results allows estimation of the thickness and near-critical density of the plasma slab produced by tailoring both sides of the gas jet.These parameters are in good agreement with those required for CSA.

关键词： acceleration hydrodynamic collision

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巴塞罗那:伊比利亚半岛上的明珠

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初中生 2024年第3期 4-13页

作者： fe Yun 不详

主题语境:人与社会——人文景观,文化习俗作为西班牙的第二大城市,巴塞罗那濒临地中海,位于伊比利亚半岛东北部天才建筑师高迪打造的梦幻世界,使这座城市变得光彩夺目;在诺坎普球场观看一场足球赛,令人赏心悦目;与众不同的作息方式,让... 详细信息

主题语境:人与社会——人文景观,文化习俗作为西班牙的第二大城市,巴塞罗那濒临地中海,位于伊比利亚半岛东北部天才建筑师高迪打造的梦幻世界,使这座城市变得光彩夺目;在诺坎普球场观看一场足球赛,令人赏心悦目;与众不同的作息方式,让民众放慢工作节奏,惬意享受生活。本期《大千世界》,我们一起走进气候宜人、风光旖旋的巴塞罗那。

关键词：伊比利亚半岛巴塞罗那文化习俗人文景观大城市梦幻世界足球赛主题语境

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塞纳河畔,遇见巴黎

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初中生 2024年第15期 4-13页

作者： fe Yun 不详

享有“浪漫之都”美誉的巴黎,城跨塞纳河两岸。河之北为右岸,河之南为左岸。塞纳河畔,古老建筑层出不穷.2024年7月26日到8月11日,第33届夏季奥林匹克运动会将在巴黎举行。这座位于法国北部的繁华之城,将向全世界一展塞纳河畔的无穷魅力。

关键词：浪漫之都塞纳河畔法国北部夏季奥林匹克运动会无穷魅力巴黎

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随机薄片网络的单轴拉伸强度及缺口不敏感性

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第5期54卷 253-268页

作者：张峰潘飞陈玉丽天目山实验室杭州310023 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 厦门双瑞风电科技有限公司厦门361000

由高强度高刚度薄片随机组装而成的片状网络材料具有独特的性能和广泛的应用.然而,网络具有显著的随机和离散特征,这些特征对材料的强度和韧性的影响机理还不明确.为此,本文系统研究了随机薄片网络材料在单轴拉伸载荷下的损伤失效演化过... 详细信息

由高强度高刚度薄片随机组装而成的片状网络材料具有独特的性能和广泛的应用.然而,网络具有显著的随机和离散特征,这些特征对材料的强度和韧性的影响机理还不明确.为此,本文系统研究了随机薄片网络材料在单轴拉伸载荷下的损伤失效演化过程,发现了该类材料强度的缺口不敏感性,并揭示了其机理.研究表明,由于网络材料自身的随机和离散特征,层间连接强弱不均且分布随机,因此在单轴拉伸过程中,损伤从弱连接处萌生,并在空间多点离散分布,最终逐渐汇聚成为主裂纹,使得网络呈现韧性断裂特征.正是由于初始损伤为多点分布形式且缺口尖端应力集中有限,导致了随机薄片网络的强度对缺口的不敏感,且与薄片和层间连接的韧性无关.

关键词：随机薄片网络强度韧性缺口敏感性

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大规模神经记录的峰电位聚类算法(特邀)

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计算机工程 2024年第6期50卷 1-34页

作者：徐明亮李芳媛马浩然何飞中国科学技术大学物理学院安徽合肥230026 中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院大学北京100049 张江实验室上海201210

峰电位聚类是指在进行细胞外神经记录时,从神经电极记录中检测、聚类并确认出不同峰电位信号,并以一定的可靠度与假定的不同神经元对应。它是对细胞外神经记录进行预处理分析的基本步骤,也是神经科学中神经解码的首要步骤,更是当前高带... 详细信息

峰电位聚类是指在进行细胞外神经记录时,从神经电极记录中检测、聚类并确认出不同峰电位信号,并以一定的可靠度与假定的不同神经元对应。它是对细胞外神经记录进行预处理分析的基本步骤,也是神经科学中神经解码的首要步骤,更是当前高带宽脑机接口(BCI)的重要研究方向之一。传统峰电位聚类包括峰电位检测、峰电位对齐、特征提取、特征聚类等步骤。当前,随着神经电极数量和密度不断增加,神经记录的规模呈爆炸式增长,这对峰电位聚类算法的效率和精度提出重大挑战。此外,针对现有峰电位聚类算法特征提取和表征能力不强、信噪比低、信息混叠等问题,各种算法增强方案乃至人工智能和大数据峰电位聚类方案应运而生,极大促进了对大脑复杂原理和工作机制的理解。研究首先概述侵入式BCI、神经编解码与峰电位聚类的相关性,接着阐述了各类峰电位聚类算法的原理和一般过程,并探讨了大脑神经信号与具体行为的映射关系与应用,最后展望了未来神经编解码所面临的挑战和发展趋势。

关键词：峰电位聚类侵入式脑机接口神经编解码机器学习深度学习

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平行叠落地铁区间施工地表沉降特征研究

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市政技术 2024年第1期42卷 147-153,224页

作者：王祐菁刘飞北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044

北京某在建地铁区间暗挖段工程北侧为单跨双层拱顶直墙断面,采用PBA法施工;南侧为双洞叠落标准断面,上层采用CRD法施工,下层采用台阶法施工。因此,利用有限元软件进行数值模拟分析,研究了“先小后大”+“先下后上”、“先小后大”+“先... 详细信息

北京某在建地铁区间暗挖段工程北侧为单跨双层拱顶直墙断面,采用PBA法施工;南侧为双洞叠落标准断面,上层采用CRD法施工,下层采用台阶法施工。因此,利用有限元软件进行数值模拟分析,研究了“先小后大”+“先下后上”、“先小后大”+“先上后下”、“先大后小”+“先下后上”以及“先大后小”+“先上后下”4种不同施工顺序下,地铁区间施工对纵向地表沉降与横向地表沉降的影响。研究结果表明:在该工程中,采用“先大后小”+“先下后上”的施工顺序引起的地表沉降值最小。该研究成果可为同类型工程地表变形控制提供参考。

关键词：地铁区间平行叠落工序数值模拟地表沉降多工法

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芪冬颐心口服液联合氢溴酸西酞普兰用于PCI术后并发焦虑状态患者的效果

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临床和实验医学杂志 2024年第11期23卷 1149-1153页

作者：张景鑫王霏常晓烨苏海燕曹文娟常生荣张家口市第一医院心内科河北张家口075000 衡水市第四人民医院检验科河北衡水053000 衡水市第四人民医院药剂科河北衡水053000

目的观察芪冬颐心口服液联合氢溴酸西酞普兰用于经皮冠状动脉介入治疗(PCI)术后并发焦虑状态患者的效果。方法回顾性选取2020年9月至2023年3月张家口市第一医院收治的首次发作急性心肌梗死后接受PCI术3个月后并发焦虑状态的40例患者... 详细信息

目的观察芪冬颐心口服液联合氢溴酸西酞普兰用于经皮冠状动脉介入治疗(PCI)术后并发焦虑状态患者的效果。方法回顾性选取2020年9月至2023年3月张家口市第一医院收治的首次发作急性心肌梗死后接受PCI术3个月后并发焦虑状态的40例患者作为研究对象。按照简单随机法将其分为对照组(n=20)和联合组(n=20)。两组均给予对症治疗,对照组给予氢溴酸西酞普兰治疗,联合组在对照组基础上联合芪冬颐心口服液治疗。评估并比较两组治疗前和治疗3个月后的汉密尔顿焦虑量表(HAMA)评分、匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)评分、中医症状评分的差异,比较两组治疗前和治疗3个月后的心功能[左心室舒张末内径(LVEDD)、左心室收缩末内径(LVESD)、二尖瓣口舒张早期与晚期峰值血流速度比值(E/A)、左室射血分数(LVEF)]、B型脑钠肽(BNP)、炎症因子[高敏C-反应蛋白(hs-CRP)、白细胞介素-6(IL-6)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]水平,统计两组主要心血管不良事件(MACE)发生率。结果治疗3个月后,联合组的总有效率为95.00%,高于对照组(70.00%),差异有统计学意义(P0.05)。结论芪冬颐心口服液联合氢溴酸西酞普兰用于PCI术后并发焦虑状态患者治疗,可减轻患者焦虑状态,提高睡眠质量,改善心功能,抑制炎症反应。

关键词：焦虑心肌梗死芪冬颐心口服液氢溴酸西酞普兰焦虑状态心功能睡眠质量炎症反应

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Mechanical behavior of iron ore tailings under standard compression and extension triaxial stress paths

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2023年第7期15卷 1883-1894页

作者： Alexia Cindy Wagner João Paulo de Sousa Silva João Vítor de Azambuja Carvalho Ana Luisa Cezar Rissoli Pedro Pazzoto Cacciari Helder Mansur Chaves Hugo Carlos Scheuermann Filho Nilo Cesar consoli Universidade federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre90035-190Brazil Mineral Development Centre Vale S.A.Santa Luzia33040-900Brazil Department of Civil Geological and Mining EngineeringPolytechnique MontrealMontrealH3C 3A7Canada

The disposal of mining tailings has increasingly focused on the use of dry stacks.These structures offer more security since they use filtered and compacted material.Because of the construction method and the heights achieved,the material that compounds the structure can be subjected to different stress paths along the failure plane.The theoretical framework considered in the design of these structures generally is the critical state soil mechanics(CSSM).However,the data in the literature concerning the uniqueness of critical state line(CSL)is still controversial as the soil is subjected to different stress paths.With respect to tailings,this question is even more restricted.This paper studies two tailings with different gradings due to the beneficial processes over extension and compression paths.A series of drained and undrained triaxial tests was conducted over a range of initial densities and stress levels.In the q-p'plane,different critical stress ratio(M)values were obtained for compression and extension stress paths.However,the critical state friction angle is very similar with a slightly higher critical state friction angle for extension tests.Curved stress path dependent CSLs were obtained in the n-lnp0 plane with the extension tests below the CSL defined in compression.Regarding the fines content,the studied tailings presented very similar M and critical state friction angle values.However,the fines content af-fects the volumetric behavior of the studied tailings and the CSLs on the n-lnp0 plane shift downwards with the increasing fines content for compression and extension tests.In relation to dilatancy analysis,the fines content did not present an evident influence on the dilatancy of the materials.However,different values of mean stress ratio N were obtained between compression and extension tests and can corroborate the existence of non-unique CSLs for these materials.

关键词： Iron ore tailings(IOTs) Dry stacking Critical state soil mechanics Extension tests Stress path

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