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使用CIMS离子交换膜分离Li+和[Bmim]+

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膜科学与技术 2025年

作者：薛静怡汪润慈孟响袁中伟郑卫芳中国原子能科学研究院放射化学研究所

吸收式热泵是一种能有效节能的制冷技术，而工质对是该技术发展的瓶颈之一。三元工质对如LiBr-[Bmim]Cl-H2O具有性能优势，使用CIMS离子交换膜可以有效且环保地分离Li+和[Bmim]+。为了研究CIMS膜的分离机理，本文通过Ferry-Faxen方程测... 详细信息

吸收式热泵是一种能有效节能的制冷技术，而工质对是该技术发展的瓶颈之一。三元工质对如LiBr-[Bmim]Cl-H2O具有性能优势，使用CIMS离子交换膜可以有效且环保地分离Li+和[Bmim]+。为了研究CIMS膜的分离机理，本文通过Ferry-Faxen方程测量了CIMS膜的膜孔径，通过电渗析实验测量了两种离子在CIMS膜中的分配系数和扩散系数，以及CIMS膜在不同电流密度下的分离系数，并利用能斯特-普朗克方程讨论了这两种离子的电渗析分离过程。实验结果表明，[Bmim]+水合离子的空间尺寸接近或大于膜孔径，[Bmim]+离子与CIMS膜表面的磺酸基团有较强的相互作用。上述两个原因使得CIMS膜可以有效分离这两种离子。

关键词： Li 离子 1-丁基-3-甲基咪唑[Bmim] 离子阳离子电渗析分离

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深度学习技术在铀微粒裂变径迹检测中的应用

原子能科学技术 2025年

作者：赵雄任方达沈彦中国原子能科学研究院放射化学研究所

通过对铀微粒的微粒分析获得关于铀浓缩活动的诸多敏感信息，进而判断核设施中是否存在未申报的铀浓缩活动，因此识别到铀微粒并进行微粒分析具有重要的研究价值。本文通过双层结构法制作铀微粒裂变径迹样品，在热中子通量为1.2×1014c... 详细信息

通过对铀微粒的微粒分析获得关于铀浓缩活动的诸多敏感信息，进而判断核设施中是否存在未申报的铀浓缩活动，因此识别到铀微粒并进行微粒分析具有重要的研究价值。本文通过双层结构法制作铀微粒裂变径迹样品，在热中子通量为1.2×1014cm-2下进行辐照形成裂变径迹，并以YOLOv5为基础网络模型，融合窗口多头注意力机制（swin transformer）设计了一种铀微粒检测网络YOLOv5-ST。结果表明，YOLOv5-ST模型对铀微粒裂变径迹检测的均值平均精度为89.2%，检测精确率为90.1%，召回率为89.6%。与YOLOv5模型相比，均值平均精度、精确率、召回率分别提高了1.9%、4.5%、10.1%。该模型对铀微粒的径迹识别具有更好的检测效果，可为智能检测铀微粒径迹等研究提供技术支持。

关键词：铀微粒裂变径迹深度学习 YOLOv5-ST

基于NTAamide(C8)萃取剂的酸性废液中锝分离工艺初步研究

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核技术 2025年第2期48卷 100-106页

作者：刘占元王均利申震罗方祥晏太红郑卫芳王辉中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

在核燃料循环后段中,锝对高放废液的玻璃固化以及深地质处置有较大的影响,因此,有必要在乏燃料后处理过程中将锝提取出来,以减轻其不利影响。本文研究以NTAamide(C8)作为萃取剂从后处理硝酸介质中提取锝的优化工艺流程优化过程。基于NTA... 详细信息

在核燃料循环后段中,锝对高放废液的玻璃固化以及深地质处置有较大的影响,因此,有必要在乏燃料后处理过程中将锝提取出来,以减轻其不利影响。本文研究以NTAamide(C8)作为萃取剂从后处理硝酸介质中提取锝的优化工艺流程优化过程。基于NTAamide(C8)萃取锝、草酸洗涤杂质离子以及碳酸铵反萃锝的原理,设计了从后处理尾液中提取、纯化锝的工艺流程,并通过串级萃取工艺实验进行了初步验证。数据显示:草酸和硝酸浓度均为0.10 mol·L^(-1)时对各个杂质离子都有很好的洗涤效果,经8级萃取和8级洗涤,锝的萃取率为99.9%,而锶、铯、锆、钌的净化系数分别达到6.9×10^(3)、7.9×10^(4)、4.3×10^(2)、45,表明了该工艺在放射性废液中具有良好的锝分离与杂质离子净化性能。

关键词：锝后处理 NTAamide(C8) 钚

基于环形燃料的月球基地用长寿期核电源堆芯物理方案研究

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原子能科学技术 2025年第1期59卷 1-13页

作者：时运达赵守智孙征胡彬和袁晓明杨睿中国原子能科学研究院核工程设计研究所北京102413 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413

空间核反应堆电源具有结构紧凑、比功率大、寿命长、不依赖光照以及环境适应性强等优点,是月球基地最理想的能源解决方案。以美国FSP方案为参考,确定净输出电功率40 kW、寿期10 a为核电源的基本参数指标。对于月球基地用空间核反应堆电... 详细信息

空间核反应堆电源具有结构紧凑、比功率大、寿命长、不依赖光照以及环境适应性强等优点,是月球基地最理想的能源解决方案。以美国FSP方案为参考,确定净输出电功率40 kW、寿期10 a为核电源的基本参数指标。对于月球基地用空间核反应堆电源,热中子反应堆方案相比快中子反应堆方案在减轻屏蔽体质量和节省核燃料方面更加具有竞争力。在对比分析了空间堆上几种常用的金属氢化物后,以长寿命为原则,选择YH_(1.8)作慢化剂。环形燃料作为一种革新性的燃料形式,具有双边慢化和双边冷却的特点,可以减小固体慢化剂的正温度效应并显著提高反应堆的热工安全裕量,是未来高性能反应堆的首选燃料形式。通过借鉴前苏联TOPAZ-Ⅱ空间堆的堆芯结构,在此基础上整合美国FSP方案的系统结构,最终设计出此堆芯方案。通过采用环形燃料元件并对栅格参数进行优化设计,解决了固体慢化剂带来的全堆正温度效应问题;通过引入安全棒设计,解决了特殊临界安全要求问题;通过采用YH_(1.8)慢化剂,解决了慢化剂的氢泄漏问题。以MCNP程序为计算工具,完成了.堆芯物理方案的设计与优化。与FSP方案相比,堆芯(含反射层)尺寸参数相当,没有因为使用慢化剂而使堆芯体积变大,并且^(235)U装量仅需18.463 kg,只有FSP方案的1/4。

关键词：星表核电源氢化钇金属氢化物固体慢化剂反应性温度效应低铀装量特殊临界安全

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C波段9 MeV小焦点驻波电子直线加速结构设计

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原子能科学技术 2025年第1期59卷 213-219页

作者：李诗琳杨京鹤范雨轩王博杨誉雷瀚中国原子能科学研究院核技术综合研究所北京102413

高能X射线检测是重要的无损检测手段之一,X射线源的焦点尺寸对检测精度有着重要影响。为了满足高分辨率无损检测对高性能加速器X射线源的需求,本文设计了一个C波段小焦点驻波电子直线加速结构。基于静电聚焦和射频相位聚焦原理,对加速... 详细信息

高能X射线检测是重要的无损检测手段之一,X射线源的焦点尺寸对检测精度有着重要影响。为了满足高分辨率无损检测对高性能加速器X射线源的需求,本文设计了一个C波段小焦点驻波电子直线加速结构。基于静电聚焦和射频相位聚焦原理,对加速结构进行了物理设计,使用Superfish和Parmela对加速结构进行射频设计和束流动力学计算,使用CST电磁场模拟优化腔链结构,并对束流动力学设计结果进行验证。加速结构共包括3个聚束腔单元和19个光速腔单元,总长度约为548 mm,加速结构的束流能量达到9.11 MeV,焦点尺寸为0.45 mm,俘获效率为35.8%。

关键词：小焦点 C波段驻波加速结构

钝化剂对土壤Cd形态和冬荪子实体Cd含量的影响

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金属矿山 2025年第1期 274-279页

作者：杨珍王晓敏唐玲杜慕云张钦语陈波贵州省农科院土壤肥料研究所贵州贵阳550006

为了提高冬荪土壤质量,降低冬荪安全风险,提高冬荪品质,探究不同钝化剂对Cd污染土壤及冬荪子实体Cd含量的影响。通过框栽模式向冬荪基质土壤中添加碳酸钙、钙镁磷肥、玉米秸秆生物炭三种钝化剂,探究其对土壤理化性质及冬荪子实体Cd含量... 详细信息

为了提高冬荪土壤质量,降低冬荪安全风险,提高冬荪品质,探究不同钝化剂对Cd污染土壤及冬荪子实体Cd含量的影响。通过框栽模式向冬荪基质土壤中添加碳酸钙、钙镁磷肥、玉米秸秆生物炭三种钝化剂,探究其对土壤理化性质及冬荪子实体Cd含量、土壤Cd的赋存形态及冬荪富集情况的影响。结果表明:①施加碳酸钙、钙镁磷肥、玉米秸秆生物炭均能使基质土壤的pH升高。②适量添加碳酸钙、钙镁磷肥、玉米秸秆生物炭均能使冬荪子实体Cd含量降低。③添加碳酸钙、钙镁磷肥、玉米秸秆生物炭后,除土壤可交换态Cd含量明显下降外,其余4种形态大部分含量上升、少部分含量下降;合理添加改良剂可以降低冬荪基质土壤的交换态Cd含量和生物有效性。总体而言,碳酸钙、钙镁磷肥、玉米秸秆生物炭对土壤中的Cd表现出钝化潜力,有助于减少冬荪子实体Cd的积累。

关键词：土壤冬荪重金属 Cd 钝化剂

煅烧温度和蔗糖添加量对模拟高放废液煅烧物性能的影响

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核化学与放射化学 2025年第1期47卷 68-77,I0003页

作者：贺诚张华李争孙惠琳张克乾李扬中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

在两步法冷坩埚玻璃固化工艺中,高放废液在回转煅烧炉内蒸发、脱硝、煅烧成金属氧化物后掉落到冷坩埚内和基础玻璃珠一起熔融成玻璃固化体。冷坩埚对煅烧物的含水率、堆积密度、硝酸盐分解率等性能有一定的接收要求。本工作研究了蔗糖... 详细信息

在两步法冷坩埚玻璃固化工艺中,高放废液在回转煅烧炉内蒸发、脱硝、煅烧成金属氧化物后掉落到冷坩埚内和基础玻璃珠一起熔融成玻璃固化体。冷坩埚对煅烧物的含水率、堆积密度、硝酸盐分解率等性能有一定的接收要求。本工作研究了蔗糖和煅烧温度对煅烧物性能的影响,试验结果表明:蔗糖添加过多会导致煅烧物平均粒径和堆积密度变小,夹带现象加剧;蔗糖添加过少会使煅烧物中硝酸盐的分解率略低;在现有的煅烧温度下,蔗糖添加量为10~30 g/L适宜。当蔗糖添加量为20 g/L时,降低煅烧温度会增加煅烧物的堆积密度,减少煅烧过程中的夹带,但也会导致含水率增加,硝酸盐分解不完全。从煅烧物的含水率、堆积密度、粒径、夹带、硝酸盐分解等性能综合考虑,推荐的回转煅烧炉煅烧段3区工艺温度为750~800℃,蔗糖添加量为10~30 g/L。本研究优化了煅烧工艺条件,为推动两步法冷坩埚玻璃固化技术推向工程化具有一定的意义,同时降低煅烧温度能节约运行成本。

关键词：模拟废液分解回转煅烧蔗糖温度

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BNCT治疗计划系统剂量分布模拟与验证

原子能科学技术 2025年第1期59卷 239-246页

作者：吕天淇孟思勤王洪亮贺林峰阮世豪王天韵武梅梅陈军石斌管峰平李玉庆李天富郝丽杰刘蕴韬中国原子能科学研究院北京102413

硼中子俘获治疗(BNCT)的治疗计划系统(TPS)根据患者的医疗影像信息,模拟中子束照射的剂量分布,为医生提供个性化的肿瘤治疗方案,是BNCT系统不可缺少的组成部分。本文针对TPS的应用需求,利用Python语言编制软件,实现了医疗数据处理、组... 详细信息

硼中子俘获治疗(BNCT)的治疗计划系统(TPS)根据患者的医疗影像信息,模拟中子束照射的剂量分布,为医生提供个性化的肿瘤治疗方案,是BNCT系统不可缺少的组成部分。本文针对TPS的应用需求,利用Python语言编制软件,实现了医疗数据处理、组织结构划分、三维重建等主要功能。利用该软件对3D打印及真实人体头部的医疗影像数据进行处理,并结合MCNP程序,对人头内部剂量分布进行了模拟。模拟结果表明,中子源的能谱对治疗效果的影响至关重要。中子源中的快中子会和H元素发生相互作用,在人体的皮肤处产生较高的剂量,损伤人体的正常组织。中子源中较高的超热中子含量,有利于在肿瘤部位形成较高的热中子注量,从而提高含硼药物与热中子发生相互作用的概率,增强治疗效果。本文的研究结果为BNCT-TPS的自主研发提供了重要依据。

关键词：硼中子俘获治疗治疗计划系统剂量分布

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面向材料腐蚀防护的铅铋合金氧测氧控研究进展

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材料导报 2025年第4期39卷 135-146页

作者：秦博鲁盛会刘思涵张洁龙斌中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413 国家原子能机构核材料创新中心北京102413

铅铋合金具有优异的核性能、高导热率、高沸点和化学惰性等特点,以其作为冷却剂的铅铋快中子增殖反应堆是最具发展前景的第四代先进核能系统的六种堆型之一。铅铋合金冷却剂对反应堆结构材料较强的腐蚀性是限制铅铋快堆发展的重要因素;... 详细信息

铅铋合金具有优异的核性能、高导热率、高沸点和化学惰性等特点,以其作为冷却剂的铅铋快中子增殖反应堆是最具发展前景的第四代先进核能系统的六种堆型之一。铅铋合金冷却剂对反应堆结构材料较强的腐蚀性是限制铅铋快堆发展的重要因素;然而,控制铅铋合金中溶解氧在特定的范围是实施结构材料在液态铅铋环境下腐蚀防护的有效手段之一,因此要求铅铋系统必须实现溶解氧的测量与控制,以保障反应堆的安全运行。近年来,随着铅铋快堆研发的深入,材料腐蚀防护关键共性技术不断突破,本文总结了面向反应堆结构材料腐蚀防护的铅铋溶解氧测量和控制技术研究进展,介绍了铅铋合金氧测氧控国内外研究现状,重点对比分析了不同氧控模式在铅铋快堆的应用前景,最后对面向铅铋快堆的氧测氧控技术的发展及应用进行了展望。

关键词：铅铋合金溶解氧氧控氧传感器标定腐蚀