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HL-2M装置内部输运垒湍流输运的GTC模拟研究

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核技术 2024年第5期47卷 14-20页

作者：肖政耀李新霞王森南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学核物理研究所衡阳421001

HL-2M托卡马克是我国新一代磁约束聚变等离子体装置,目前已经实现了等离子体电流1 MA的高参数运行模式。本文采用回旋动理学GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)程序,研究了具有双输运垒结构的先进运行模式下该装置内部输运垒(Internal Tran... 详细信息

HL-2M托卡马克是我国新一代磁约束聚变等离子体装置,目前已经实现了等离子体电流1 MA的高参数运行模式。本文采用回旋动理学GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)程序,研究了具有双输运垒结构的先进运行模式下该装置内部输运垒(Internal Transport Barrier,ITB)的湍流输运。研究结果表明:ITB湍流输运呈现两次连续饱和过程,计算获得的平均离子热扩散系数约为首次饱和水平的两倍。对湍流发展的极向谱和线性色散关系的研究表明,第一次饱和湍流输运由波长kθρi~2.15的短波模式主导,而第二次饱和以kθρi~0.49的长波模式主导;同时,体系湍流的能量由短波模式反向级联到长波模式,湍流饱和阶段径向热扩散系数在输运垒位置处呈现“M”形分布。考虑等离子体带状流结构,数值模拟结果表明:该运行模式下带状流对湍流输运饱和水平没有明显的影响。此外,输运垒等离子体温度和密度梯度最大处对应的湍流饱和期的径向离子热扩散系数最低,极大地增强了对等离子体的约束。

关键词：托卡马克 HL-2M装置 GTC湍流模拟微观不稳定性

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四内酰胺大环的分子识别与应用研究进展

有机化学 2024年第6期44卷 1777-1785页

作者：郭静李诗瑶姚欢杨留攀王力立南华大学药学院湖南衡阳421001

分子识别在自然界中广泛存在,是许多生物过程以及超分子化学的核心.水的极性环境会显著削弱特定的非共价相互作用(如氢键),因此利用人工大环主体在水相中进行分子识别具有挑战性.四内酰胺大环是一类疏水空腔内部具有极性结合位点的人工... 详细信息

分子识别在自然界中广泛存在,是许多生物过程以及超分子化学的核心.水的极性环境会显著削弱特定的非共价相互作用(如氢键),因此利用人工大环主体在水相中进行分子识别具有挑战性.四内酰胺大环是一类疏水空腔内部具有极性结合位点的人工大环主体,通过模仿生物受体的识别特性实现了水中亲水分子的识别,在疏水效应以及氢键的协同作用下可以实现药物分子、糖类、染料、有机污染物及疾病标志物等物质的选择性识别.总结了近三十年来四内酰胺大环在分子识别与应用方面的研究进展,尤其是在水相中的分子识别与应用研究,希望为今后四内酰胺大环的发展提供参考.

关键词：超分子化学四内酰胺大环分子识别氢键

NaCl,NaCl:Al与NaCl:Ca热释光峰值温度偏移特性

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物理学报 2024年第13期73卷 309-316页

作者：杨俊赵修良陈瑞达侯佳斌侯玉苗贺三军周超刘丽艳南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001

为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5... 详细信息

为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5.20 eV,掺杂Ca则导致带隙显著减小至0 eV,这些掺杂不仅改变了带隙宽度,还引入了不同的缺陷形成能,这可能导致热释光峰值温度在较低温度出现,且会随实验条件的变化而偏移.通过热释光实验对理论预测结果进行了验证,结果显示在加热速率增加时,所有样品的热释光峰值温度均有所增加,且NaCl:Al的变化最为显著,从276 K增至340 K;而在1—25 mGy剂量范围内随着辐照剂量的增加,热释光峰值温度的增长变化较小,尤其是NaCl:Ca仅从195 K增至202 K.基于第一性原理的计算及热释光峰值温度偏移特性的实验研究对于不同掺杂材料的应用具有重要参考意义.

关键词：热释光特性 NaCl掺杂第一性原理电子结构

胞外酸化经ASIC1/RIP1途径抑制TFEB介导的巨噬细胞脂噬

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生物化学与生物物理进展 2024年第1期51卷 202-214页

作者：刘娟欧翔刘情郭淼宁子萍顾洪丰唐雅玲南华大学基础医学院生理学教研室衡阳421001 南华大学附属长沙中心医院内分泌科长沙410004

目的探讨胞外酸化对巨噬细胞脂噬的影响及其作用机制。方法采用RAW264.7巨噬细胞,以pH 6.5培养液与25 mg/L氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)共孵育24 h构建胞外酸化诱导的泡沫细胞模型。分别以ASIC1特异性阻断剂PcTx-1和RIP1抑制剂Nec-1干预... 详细信息

目的探讨胞外酸化对巨噬细胞脂噬的影响及其作用机制。方法采用RAW264.7巨噬细胞,以pH 6.5培养液与25 mg/L氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)共孵育24 h构建胞外酸化诱导的泡沫细胞模型。分别以ASIC1特异性阻断剂PcTx-1和RIP1抑制剂Nec-1干预胞外酸化诱导的RAW264.7巨噬细胞24 h,油红O染色检测细胞内脂质蓄积;蛋白质印迹(Western blot)检测总ASIC1、膜ASIC1、p-RIP1 Ser166、p-TFEB Ser142、LC3和p62蛋白的表达;激光共聚焦显微镜观察脂滴(Bodipy示踪)与自噬标志物LC3II和LAMP1共定位;透射电镜观察细胞内脂滴和脂噬泡的数量变化;胆固醇荧光试剂盒检测ABCA1介导的胆固醇流出。结果与pH 7.4组相比较,pH 6.5胞外酸化组胞内的脂质蓄积和细胞质膜上的ASIC1蛋白表达显著增加,p-RIP1Ser166、p-TFEB Ser142水平升高,LC3II蛋白减少和p62蛋白增加,脂滴与LC3II和LAMP1的共定位都分别减少,细胞内的脂滴数量显著增加,自噬体和脂噬泡的数量则明显减少,ABCA1介导的巨噬细胞内胆固醇流出显著减少。然而,胞外酸化对RAW264.7巨噬细胞的上述效应能被ASIC1特异性阻断剂PcTx-1和RIP1抑制剂Nec-1所取消。结论胞外酸化经激活ASIC1/RIP1途径促进TFEB磷酸化抑制巨噬细胞脂噬,ASIC1可能是防治动脉粥样硬化等脂质蓄积疾病的新靶点。

关键词：酸敏感离子通道1 胞外酸化动脉粥样硬化脂噬受体相互作用蛋白1 转录因子EB

基于软注意力GRU模型的堆芯瞬态热工水力参数预测方法研究

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核技术 2024年第1期47卷 124-132页

作者：淳思琦冯欢张安妮赵鹏程南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学核燃料循环技术与装备湖南省协同创新中心衡阳421001 南华大学资源环境与安全工程学院衡阳421001 南华大学计算机/软件学院衡阳421001

反应堆在各种工况下堆芯瞬态热工水力参数预测的准确性,直接影响到反应堆的安全性。质量流量和温度作为堆芯热工水力的重要参数,二者常被建模为时间序列预测问题。研究旨在解决瞬时条件下堆芯热工水力参数连续预测的精度问题,检验基于... 详细信息

反应堆在各种工况下堆芯瞬态热工水力参数预测的准确性,直接影响到反应堆的安全性。质量流量和温度作为堆芯热工水力的重要参数,二者常被建模为时间序列预测问题。研究旨在解决瞬时条件下堆芯热工水力参数连续预测的精度问题,检验基于注意力机制的门控循环单元在核心参数预测中的可行性。本文采用1/2中国实验快堆(China Experimental Fast Reactor,CEFR)为研究对象,使用快堆子通道程序SUBCHANFLOW生成瞬态堆芯热工水力参数的时间序列,采用基于软注意力的门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)模型预测堆芯的质量流量和温度时间序列。结果表明:相较于自适应径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络,本文使用的软注意力的GRU网络模型预测结果更好,温度在步长为3的情况下平均相对误差不超过0.5%,在15 s内预测效果较好;质量流量在步长为10的情况下平均相对误差不超过5%,且在后续12 s内预测效果较好。本文构建的模型不仅在连续预测过程中表现出更高的预测精度,且能捕捉到动态时间序列中的趋势特点,这对维护反应堆安全,有效防止核电厂事故有极大的用处。基于软注意力的GRU模型能在瞬态反应堆工况下提供一段时间的连续预测,在工程应用中和提高反应堆安全性上具有一定的参考价值。

关键词：门控循环单元软注意力快堆瞬态热工水力参数预测

聚苯乙烯微塑料对污水中胞外耐药基因的影响及其机制

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环境科学 2024年第6期45卷 3671-3678页

作者：周帅黄啊潮黄泽枫李伦福杨锋娟陈安琪修斐晨高媛媛南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室衡阳421001 南华大学土木工程学院衡阳421001 南华大学稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室衡阳421001 南华大学衡阳医学院病原生物学研究所衡阳421001

微塑料(MPs)和抗生素耐药基因(ARGs)是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs(fe ARGs)的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs(聚苯乙烯PS)暴露60 d后污水... 详细信息

微塑料(MPs)和抗生素耐药基因(ARGs)是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs(fe ARGs)的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs(聚苯乙烯PS)暴露60 d后污水中fe ARGs(包括tet C、tet O、sul1和sul2)的动态变化特征及机制.结果表明,四环素类fe ARGs绝对丰度在nm级和mm级PS暴露下分别降低了28.4%~76.0%和35.2%~96.2%,在μm级PS暴露下变化了-55.4%~122.4%.PS对磺胺类sul1的促进效果呈nm级>μm级>mm级趋势,且ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul1丰度扰动幅度更大.磺胺类sul2的相对丰度在μm级和mm级PS暴露后分别削减了25.4%~42.6%和46.1%~90.3%,在nm级PS暴露后增加了1.9~3.9倍;ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul2的削减作用高于ρ(PS)为0.5 mg·L^(-1).Pearson相关性分析显示,PS暴露下fe ARGs相对丰度与细胞膜通透性和典型可移动遗传元件(int I1)丰度成正相关,与活性氧水平成负相关.研究结果阐明了PS对污水中fe ARGs的影响及其机制,可为污水中MPs与ARGs复合污染的防治提供科学依据.

关键词：微塑料(MPs) 聚苯乙烯(PS) 胞外耐药基因(feARGs) 污水影响机制

1000和1100℃下多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温蒸气氧化行为

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1962-1969页

作者：刘世宏肖魏魏罗彪黄景昊邹树梁刘义龙任峥豪南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 南华大学核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室湖南衡阳421001

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精... 详细信息

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精度天平获得样品氧化增重,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试分析样品的表面与截面微观形貌、元素分布、物相及Cr-Zr扩散层厚度。结果显示,多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的大颗粒,Cr涂层沿着(110)晶面择优生长。高温蒸气单位面积氧化增重与时间近似遵循抛物线规律,1100℃的蒸气氧化速率明显高于1000℃,相同温度下Cr涂层Zr-4合金的氧化速率低于无涂层Zr-4合金。高温蒸气氧化后,样品表面生成晶须状氧化物,且氧化物间存在大量微孔。在1100℃高温蒸气氧化3和4 h后,样品表面被氧化生成蠕虫状的团状物。样品截面呈层状结构,由外向内分别为Cr_(2)O_(3)层,Cr涂层,Cr-Zr扩散层,α-Zr(O)层(ZrO_(2)层)。但表面Cr_(2)O_(3)层的厚度并不是随着氧化时间的增加而同步增加的,而Cr-Zr扩散层的厚度随氧化温度和氧化时间的增加而增大,且与氧化时间基本呈线性关系。因此,采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在1000和1100℃下表现出良好的抗高温蒸气氧化性能。

关键词： Cr涂层Zr-4合金高温蒸气氧化氧化速率 Cr-Zr扩散多弧离子镀

基于hp-VPINN的反应堆中子扩散计算方法研究

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核动力工程 2024年第2期45卷 53-62页

作者：曾付林张小龙赵鹏程南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

先进的反应堆模拟技术需要基于较少的实际探测数据反演全堆关键参数。针对这一需要,本文基于具有高阶多项式域分解功能的变分残差物理信息神经网络(hp-VPINN)构建计算模型,用于正向、反向求解中子扩散方程。该模型使用神经网络作为试函... 详细信息

先进的反应堆模拟技术需要基于较少的实际探测数据反演全堆关键参数。针对这一需要,本文基于具有高阶多项式域分解功能的变分残差物理信息神经网络(hp-VPINN)构建计算模型,用于正向、反向求解中子扩散方程。该模型使用神经网络作为试函数,并将其代入中子扩散方程形成变分残差作为损失函数进行梯度下降。为了提高求解精度及效率,本文还根据中子扩散方程的物理特性提出了有效增殖系数智能搜索与反演等创新型关键技术,并基于鲸鱼优化算法(WOA)实现了神经网络超参数自优化。最后通过多个算例进行验证,结果表明该方法在具有较高精度的同时,实现了较低的训练数据依赖,为先进反应堆模拟技术提供了一条少量输入数据且较高精度输出的中子扩散求解途径。

关键词：变分残差物理信息神经网络(hp-VPINN) 鲸鱼优化算法(WOA) 中子扩散方程有效增殖系数反应堆模拟技术

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补骨脂异黄酮治疗代谢性骨病的研究进展

中国实验方剂学杂志 2024年第15期30卷 272-279页

作者：林至柔毛靖仪殷豪胡阴南华大学附属第一医院衡阳421001

骨是不断进行再生和重建的动态组织,其代谢活动主要由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收共同调节。此外,脂肪细胞、炎症细胞、内皮细胞和神经细胞等多种细胞均可通过改变骨髓微环境进而影响骨代谢。骨代谢紊乱导致的骨代谢疾... 详细信息

骨是不断进行再生和重建的动态组织,其代谢活动主要由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收共同调节。此外,脂肪细胞、炎症细胞、内皮细胞和神经细胞等多种细胞均可通过改变骨髓微环境进而影响骨代谢。骨代谢紊乱导致的骨代谢疾病的发病率随着老龄化的加重而逐年攀升。目前临床对骨代谢疾病的治疗有着周期长、费用高及不良反应多等缺点,亟需安全、高效的防治药物。补骨脂异黄酮(corylin)是从传统中药补骨脂中提取的一种异黄酮类物质,其具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化、缓解肥胖和改善胰岛素抵抗等多种药理作用。研究表明,corylin不仅可通过促进成骨细胞分化、抑制破骨细胞分化发挥骨保护作用,还能通过调节脂代谢、炎症反应、血管生成和抗衰老发挥对骨代谢的积极作用。该文就corylin直接或间接调控骨代谢的作用及机制进行综述,以期为骨质疏松、骨折及骨关节炎等疾病的防治开拓新的视角。

关键词：补骨脂异黄酮成骨细胞破骨细胞骨代谢骨质疏松症炎症反应抗衰老