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改进对称零面积变换寻峰算法在拉曼光谱中的应用

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光学学报 2024年第3期44卷 288-299页

作者：王海黄宁何泽王鹏袁靖茜四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川成都610064

拉曼光谱法是一种高效、无损的化学信息获取分析方法。拉曼光谱中的特征峰位包含了物质的化学信息。对称零面积变换寻峰法是一种常用的寻峰方法,但在寻峰前需要输入有关谱线的各项参数,如窗宽、洛伦兹函数半峰全宽、高斯函数半峰全宽等... 详细信息

拉曼光谱法是一种高效、无损的化学信息获取分析方法。拉曼光谱中的特征峰位包含了物质的化学信息。对称零面积变换寻峰法是一种常用的寻峰方法,但在寻峰前需要输入有关谱线的各项参数,如窗宽、洛伦兹函数半峰全宽、高斯函数半峰全宽等等。对于不同的拉曼光谱,需要输入的这些参数可能不同。如果输入参数与当前拉曼光谱不符合,寻得的峰位可能不准确。本文对对称零面积法进行改进,将拉曼光谱谱峰的半峰全宽归一化,减少了需要输入的各项参数,并结合Whittaker Smoother去噪算法和非对称加权惩罚最小二乘(arPLS)去基线算法,形成WALPSZ寻峰算法。该算法提高了对不同分辨率的拉曼光谱寻峰的准确性和普适性。将该算法应用于Raman Open Database和实际测量的光谱数据的寻峰中,并将获取的峰位与相关文献的数据进行对比,验证了其可靠性和对不同拉曼光谱数据的适用性。

关键词：光谱学拉曼光谱自动寻峰对称零面积变换

P507浸渍的聚苯乙烯与聚丙烯酸酯树脂分离Yb/Lu的对比研究

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原子能科学技术 2024年

作者：樊锡胜马国权彭海岳高靖李飞泽兰图廖家莉杨远友刘宁四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室

177Lu特别是无载体（NCA）177Lu在全球范围内的稳定供应问题变得尤为突出。目前，国内用于NCA177Lu生产的LN2树脂有国产和也有进口产品，尽管二者高度相似，但两种LN2树脂的NCA177Lu分离性能是否存在差异仍未形成统一认识，其最佳分离... 详细信息

177Lu特别是无载体（NCA）177Lu在全球范围内的稳定供应问题变得尤为突出。目前，国内用于NCA177Lu生产的LN2树脂有国产和也有进口产品，尽管二者高度相似，但两种LN2树脂的NCA177Lu分离性能是否存在差异仍未形成统一认识，其最佳分离工艺流程也需要进一步优化。为此，本文开展了两种树脂的对比实验。通过多种表征手段对国产和进口LN2树脂的结构和组分等进行了系统分析，在此基础上通过静态吸附实验考察了两种材料对Yb/Lu的吸附性能差异，随后开展了二者动态柱分离Yb/Lu的对比研究，探讨了不同淋洗条件对NCA177Lu分离性能的影响。此外还通过模拟工况下的分离实验研究，为每种树脂优化出了最佳淋洗方案。结果表明，国产与进口树脂的载体分别为聚苯乙烯和聚丙烯酸酯，前者具有更高的萃取剂负载量（质量分数为30.6%）,Yb3+和Lu3+静态吸附量更高，但过高的负载量堵塞了树脂孔道，使其在动态柱实验中无法实现Yb/Lu的有效分离，带来了诸如分离度低、淋洗体积大等问题。与文献报道一致的是，进口LN2树脂的分离性能优异，在相对简单的条件下便可实现良好的分离（RS=1.8）。

关键词：负载量浸渍树脂 Yb/Lu分离 Lu

合金元素Sn,Nb对锆合金腐蚀氧化膜相稳定性影响的第一性原理研究

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物理学报 2024年第15期73卷 162-171页

作者：陈暾崔节超李敏陈文孙志鹏付宝勤侯氢四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610200

锆合金的水侧腐蚀是核燃料棒包壳材料设计的关键问题之一.包壳材料的耐腐蚀性能与锆合金氧化膜中t-ZrO_(2)含量和t-m相变密切相关.目前,Zr-Sn-Nb系合金是新型锆合金发展的主流方向.合金元素Sn,Nb在氧化膜中可呈现多种价态,显著影响ZrO_... 详细信息

锆合金的水侧腐蚀是核燃料棒包壳材料设计的关键问题之一.包壳材料的耐腐蚀性能与锆合金氧化膜中t-ZrO_(2)含量和t-m相变密切相关.目前,Zr-Sn-Nb系合金是新型锆合金发展的主流方向.合金元素Sn,Nb在氧化膜中可呈现多种价态,显著影响ZrO_(2)稳定性,然而Sn,Nb对t-ZrO_(2)含量和t-m相变的影响机制尚不明晰.本文基于第一性原理计算了不同价态Sn,Nb掺杂ZrO_(2)的晶体结构性质、形成焓和氧空位形成能,从原子尺度揭示了Sn,Nb对ZrO_(2)稳定性的影响机理.研究表明Sn^(2+),Nb^(3+)引起显著晶格膨胀;Sn^(4+)则造成轻微晶格膨胀,而Nb^(5+)引起晶格收缩,可见高氧化态下Nb比Sn更利于减小氧化膜的内应力.低价合金元素降低ZrO_(2)稳定性,且会增大t,m相形成能差距;高价的Nb^(5+),Sn^(4+)均可提高t-ZrO_(2)相对稳定性从而抑制t-m相变,其中Nb^(5+)效果显著,Sn^(4+)则作用微弱.0—3.5 GPa范围内,t-ZrO_(2)相对稳定性随压力增大而增强.合金元素的低价态比高价态更利于在t-ZrO_(2)中形成氧空位,因而在氧化膜/金属界面附近低氧化态区域,低价元素和压应力是稳定t-ZrO_(2)的主要因素.通过电子结构分析,发现氧空位形成能与合金元素离子和氧空位间的电荷转移幅度(或电子局域化程度)呈正相关.这些结果有助于针对锆合金耐腐蚀性的成分优化和结构设计.

关键词：第一性原理 Zr-Sn-Nb 合金氧化膜相稳定性

^(211)At干馏装置研制及分离工艺研究

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原子能科学技术 2024年第4期58卷 742-750页

作者：覃贻琳刘葳豪叶天真杨远友李飞泽兰图廖家莉刘宁四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川成都610064

^(211)At是一种α核素,其半衰期为7.2 h,不仅适用于α靶向内放射治疗,也可替代长半衰期核素用于α辐解的研究。为解决现有^(211)At干馏工艺产额低、稳定性差的问题,本研究优化设计了^(211)At干馏生产工艺,集成了一套半自动化^(211)At干... 详细信息

^(211)At是一种α核素,其半衰期为7.2 h,不仅适用于α靶向内放射治疗,也可替代长半衰期核素用于α辐解的研究。为解决现有^(211)At干馏工艺产额低、稳定性差的问题,本研究优化设计了^(211)At干馏生产工艺,集成了一套半自动化^(211)At干馏分离装置。采用碘干馏模拟实验确定了影响干馏分离的主要影响因素,改进得到了简便可行的^(211)At干馏分离工艺步骤。^(211)At干馏分离结果表明:当加速器α束流强度为20μA、能量为28.5 MeV时,轰击Bi靶4 h后,^(211)At的3次平均产额为17.87 mCi(6.61×10^(8) Bq),产品核纯度>99.9%,无Bi、Cu等杂质。^(211)At收率达98%以上,分离耗时45~60 min。本研究不仅为各类^(211)At应用工作的开展垫定了良好的基础,也可为后续^(211)At干馏自动化装置的研制提供参考。

关键词： ^(211)At 干馏分离工艺碘模拟工艺干馏装置

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蒙特卡罗模拟中物理模型对质子硼俘获治疗剂量学的影响

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强激光与粒子束 2024年第6期36卷 150-156页

作者：吴骏翔邓力源何贞岑孙钊胡智民四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 四川省肿瘤医院电子科技大学附属肿瘤医院成都610041

比较了蒙特卡罗(MC)软件Geant4中不同物理过程对质子硼俘获治疗(PBCT)的剂量学影响。选取Geant4中FTFP、QBBC和QGSP三种物理过程,构建包含质子硼核反应的质子剂量沉积的模型,比较了80 MeV质子束选取三种物理过程在有无硼时的剂量分布,以... 详细信息

比较了蒙特卡罗(MC)软件Geant4中不同物理过程对质子硼俘获治疗(PBCT)的剂量学影响。选取Geant4中FTFP、QBBC和QGSP三种物理过程,构建包含质子硼核反应的质子剂量沉积的模型,比较了80 MeV质子束选取三种物理过程在有无硼时的剂量分布,以及3 MeV质子束轰击纯硼时的核反应产物数据。三种物理过程在有无硼时水模体中的剂量分布无显著差异,一致性较好。FTFP物理过程获得的质子硼核反应产物与QBBC和QGSP物理过程相比差异较大。而QGSP物理过程得到的α粒子的产额、平均能量和能量范围与QBBC物理过程相比与实际情况吻合更好。综合评估三种物理过程中使用的非弹性散射模型以及模拟得到的核反应产物数据,Geant4中的QGSP物理过程更适用于PBCT的MC模拟研究。

关键词：质子硼俘获治疗蒙特卡罗模拟 Geant4 剂量学核反应产物

中高Z元素原子、离子的电子碰撞电离与激发截面快速计算方法

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物理学报 2024年第10期73卷 105-115页

作者：周旭王川胡荣豪陶治豪邓小良梁亦寒李晓亚吕蒙祝文军四川大学物理学院成都610064 高能量密度物理及技术教育部重点实验室成都610065 辐射物理及技术教育部重点实验室成都610065 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621000

中高Z元素的原子数据如碰撞电离和碰撞激发截面在聚变工程、X射线与物质相互作用等工程及研究领域有非常广泛的需求.高能量密度等离子体中存在从基态到激发态的原子和各价态离子,其碰撞电离和碰撞激发截面需要分别计算.本文以73号元素钽... 详细信息

中高Z元素的原子数据如碰撞电离和碰撞激发截面在聚变工程、X射线与物质相互作用等工程及研究领域有非常广泛的需求.高能量密度等离子体中存在从基态到激发态的原子和各价态离子,其碰撞电离和碰撞激发截面需要分别计算.本文以73号元素钽(Ta)为例,基于相对论性Dirac-Fock理论和扭曲波模型计算了基态Ta原子到Ta^(72+)离子在入射电子能量范围为1-150 keV的碰撞电离与碰撞激发截面,并与相关实验和理论模型符合较好.通过分析Ta的碰撞电离和碰撞激发截面数据中的规律,给出两种减少计算量的方法:对初态能级进行随机抽样、筛去贡献小的反应道,并对计算量的优化程度和误差做出评估.最终结果可在误差5%内将计算效率提高一个数量级,本文所提方法可推广至其他中高Z元素的计算.

关键词：碰撞电离碰撞激发扭曲波模型原子数据

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用于核释热率测定的堆内量热计研究进展

核技术 2024年第7期47卷 1-14页

作者：张俊新张亮曲国峰马天驰任飞旭彭星杰韩纪锋赵光四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610065 中国核动力研究设计院成都610005

核释热率是反应堆堆芯设计与辐照试验的关键参数,通常通过在反应堆实验孔道中进行实验测定的方法获得,基于量热法的堆内量热计是裂变反应堆内部核释热率测定的重要工具。本文综述了常见堆内量热计的工作原理,评述了国内外堆内量热计技... 详细信息

核释热率是反应堆堆芯设计与辐照试验的关键参数,通常通过在反应堆实验孔道中进行实验测定的方法获得,基于量热法的堆内量热计是裂变反应堆内部核释热率测定的重要工具。本文综述了常见堆内量热计的工作原理,评述了国内外堆内量热计技术的现状和进展;对比了单模块量热计和多模块(差示)量热计的结构设计方法和性能特征,并介绍了代表量热计发展方向之一的多模态集成化测量装置设计方法。阐述了量热计堆内和堆外校准方法及其原理,分析了系数法、归零值法和附加电流法三种校准方法的优缺点,展望了堆内量热计的发展趋势和研究方向。

关键词：量热法核释热率量热计核反应堆校准方法

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中性粒子分析仪的研究现状

原子能科学技术 2024年第S02期58卷 501-511页

作者：林炜平马龙汪彦熹屈玉凡罗圆谢德豪王硕曲国峰任培培罗小兵刘星泉韩纪锋 Roy WADA 臧临阁朱敬军四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川成都610064 核工业西南物理研究院四川成都610218 Texas A&M University Texas USA 77843

中性粒子分析仪(NPA)作为托卡马克(Tokamak)装置的重要诊断工具,在等离子体物理研究中具有重要科学意义和广泛应用前景。NPA通过精确测量从等离子体中逃逸的中性粒子,可获取等离子体内部的关键信息,包括离子温度、快离子能谱分布和氢同... 详细信息

中性粒子分析仪(NPA)作为托卡马克(Tokamak)装置的重要诊断工具,在等离子体物理研究中具有重要科学意义和广泛应用前景。NPA通过精确测量从等离子体中逃逸的中性粒子,可获取等离子体内部的关键信息,包括离子温度、快离子能谱分布和氢同位素比例等。自20世纪60年代首台NPA问世以来,经过60余年的技术发展,其诊断能力已经实现了质的飞跃,并且发展出了多种类型的NPA。针对中国环流3号(HL-3)装置的快离子物理研究,四川大学与核工业西南物理研究院联合研制了基于LYSO+SiPM探测器的串联式平行电磁场结构的NPA(E//B NPA)。该E//B NPA已安装到HL-3装置,并在等离子体放电实验中成功测量到高能量氘(D)中性粒子能谱,为今后HL-3装置中性粒子诊断及快离子研究奠定了坚实的技术基础。

关键词：中性粒子分析仪能量和质量分辨托卡马克快离子物理

激光熔化沉积30CrNi2MoVA温度场数值模拟研究

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制造技术与机床 2024年第1期 19-25页

作者：丁鑫钰李伟张煜杭陈龙庆王宗平殷鸣四川大学机械工程学院四川成都610065 四川大学原子核科学技术研究所教育部辐射物理与技术重点实验室四川成都610000

30CrNi2MoVA钢被广泛用于军工炮管制备,由于工作环境恶劣,其零件表面易出现磨损、裂纹等损伤,常采用激光熔化沉积技术(laser melting deposition,LMD)完成表面修复工作。LMD过程中的热行为决定了材料组织演变从而影响零件的表面质量及... 详细信息

30CrNi2MoVA钢被广泛用于军工炮管制备,由于工作环境恶劣,其零件表面易出现磨损、裂纹等损伤,常采用激光熔化沉积技术(laser melting deposition,LMD)完成表面修复工作。LMD过程中的热行为决定了材料组织演变从而影响零件的表面质量及力学性能。基于ABAQUS搭建LMD过程30CrNi2MoVA钢的温度场有限元模型。研究LMD过程中温度场的分布以及加工工艺参数对温度场的影响,分析了薄壁件沉积过程中的热历史及传热特征,并设计了相关实验验证模型的适用性。结果表明:LMD温度场沿扫描方向呈对称分布,激光功率每增大100 W,熔池最高温度增加约40℃,扫描速度则相反。随着沉积层数上升,热积累效应增大,熔池峰值温度升高,冷却速度降低。

关键词：激光熔化沉积 30CrNi2MoVA钢数值模拟温度场