熔盐冷却空间堆的初步中子学设计

空间核反应堆(Space Nuclear Reactor,SNR)电源在深空探索中具有重要优势而受到国内外的广泛关注。与传统液态金属、气体和热管冷却方式不同,熔盐冷却剂可溶解裂变材料并具有良好的传热性质,因此可作为SNR方案中的冷却剂。基于国内外SNR设计方案,利用SERPENT蒙特卡罗程序和ENDF/B-Ⅶ.1数据库进行了基于熔盐冷却的空间堆方案的初步中子学设计,研究了不同燃料、包壳材料以及棒间距对燃料棒k_(inf)的影响,以及不同熔盐冷却剂组成、反射层材料对SNR堆芯k_(eff)的影响,最终给出一种基于氟化盐~7LiF-BeF_2-UF_4(66.4-32.7-0.9 mol%)冷却UC燃料(质量分数为80%的~(235)U)的SNR初步堆芯方案。结果表明:燃料棒k_(inf)与燃料棒材料密切相关,且随燃料中235U富集度的增大、棒间距的减小而增大,不同的熔盐冷却剂、反射层材料对堆芯k_(eff)有较大影响,但冷却剂中UF_4的~(235)U富集度对堆芯k_(eff)不敏感。     

基于Cerenkov效应水下放射源搜寻技术的可行性分析研究

本文采用Geant4对水下放射源致Cerenkov光及Cerenkov光在水中的输运过程进行计算研究,获得Cerenkov光强及光子数在水平面上的分布规律,进而对该技术手段进行了理论验证和可行性分析。研究结果表明:当放射源出射粒子能量满足产生Cerenkov光的条件时,其在水面形成的Cerenkov光斑及Cerenkov光子数在水面的分布具有规律性,可以此来确定放射源的位置和深度。本工作为基于Cerenkov效应水下放射源搜寻技术的发展提供了理论依据和科学基础。     

Development of a beta radioluminescence nuclear battery

A nuclear battery consisting of a beta source,a phosphor layer and a photovoltaic device was prepared.Planar phosphor layers were synthesized through physical precipitation of ZnS:Cu,ZnS:Ag or SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)phosphors.The radioluminescence(RL)spectra were used to analyze the RL effects of the phosphor layers under beta-particle excitation.Feasibility of using the materials as intermediate absorbers in the beta batteries was studied.TheⅠ-Ⅴcharacteristics of beta RL nuclear batteries with different phosphor layers were tested using~(63)Ni or~(l47)Pm beta sources.The output power of zinc sulfide matrix phosphor layer was better than that of rare-earth element oxides.In addition,a thin aluminum reflective layer was vacuum-evaporated on the phosphor layers to improve the efficiency of beta RL nuclear batteries,and the results were discussed.     

多项式拟合法设定辐照灭菌剂量的研究

受传统方法精确度的限制,生产实践中辐照灭菌剂量的设定值往往超过产品的实际需要。多余的辐照剂量会对产品造成不必要的辐照损伤,同时也降低了辐照工厂的产能。本文通过理论研究证明,任一给定抗性分布的微生物种群存在一条非线性的"灭菌剂量曲线"。对于具有标准抗性分布(Standard distribution of resistances,SDR)的微生物种群,采用5种常用函数拟合其灭菌剂量曲线的结果表明,5次多项式函数的拟合程度最好。与传统使用线性函数拟合的方法相比,基于5次多项式函数拟合的灭菌剂量设定方法可以将所设定的灭菌剂量与理论值的偏差范围从-9.8%-123.1%缩小至-7.7%-1.9%。此方法可以在保证产品灭菌合格的基础上有效降低多余的辐照剂量。     

γ辐射降解法制备小分子水溶性壳聚糖

用γ辐射降解法成功制备了一系列小分子水溶性壳聚糖。研究了不同条件下γ射线对壳聚糖的降解效应以及吸收剂量对产物分子量和水溶性产物得率的影响,分析了不同预处理条件对辐射降解产额(Gd值)的影响,并对壳聚糖辐射降解的机理进行了初步探讨。所得产物用凝胶渗透色谱(Gel permeation chromatography, GPC)、傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)、紫外-可见光谱(Ultraviolet-Visible spectrophotometry,UV-VIS)等手段进行了表征分析。结果表明,壳聚糖在降解过程中不但分子量显著减少, 而且化学结构发生了明显变化,·OH自由基在壳聚糖辐射降解过程中起着至关重要的作用。     

中国参考人系列模型的建立及外照射剂量学特征的研究

为探讨不同人种、不同姿势及新的组织权重因子对人体剂量学的影响,建立了基于GBZ/T200的中国参考人系列模型（包括立姿、坐姿、走姿的男女模型）;结合蒙特卡罗程序计算得到不同射线能量、6种标准照射方式下的器官吸收剂量和有效剂量。结果表明,基于不同权重因子和不同种族参考模型可得到不同的有效剂量,尤其是低能阶段的差异较为明显;姿势的改变使得器官剂量和有效剂量有所变化,主要由于器官之间的屏蔽作用,体现在相对立姿时坐姿前后照射的有效剂量减小和走姿左右照射的有效剂量增加。进行辐射剂量学评估时,在低能阶段不同的影响因素对结果有较大的影响,而高能时不太明显,因此在进行医学影像等复杂辐射场的辐射防护工作时应注重实际情况的考虑。     

最大剂量斜率法设定菌落总数辐照灭菌剂量的研究

选用对数去除率(log-reduction,LR)坐标研究非医疗保健产品菌落总数的辐照灭菌剂量设定问题。以具有标准抗性分布(Standard distribution of resistances,SDR)的菌落总数为研究对象,选择剂量范围从0-1至0-20k Gy,剂量间隔从1至10 k Gy的共56种实验剂量点选取方案,按照传统方法拟合出每个实验方案下的菌落总数"D10值",并计算出LR坐标下相应的灭菌剂量曲线。计算结果表明,传统线性拟合"D10值"法设定菌落总数灭菌剂量的有效范围为LR≤LRmax,其中LRmax为增量剂量实验中最大剂量点Dmax对应的LR值。在此有效范围内,采用最大剂量斜率Dmax/LRmax设定的菌落总数灭菌剂量比传统线性拟合"D10值"法设定的灭菌剂量更接近理论值。最大剂量斜率法与传统方法相比可以大大减少实验次数,并且所设定的菌落总数灭菌剂量更加准确,可以减少不必要的过量辐照,是对传统方法的一大改进。     

基于MOREL2.0对石墨慢化熔盐堆的稳态分析

熔盐堆采用熔融的氟化盐混合物作为燃料和堆芯的冷却剂，由于燃料的流动，熔盐堆在中子学和热工水力学方面与传统固体燃料反应堆有着较大区别。本文基于熔盐堆分析程序MOREL2.0对钍基熔盐堆（TMSR）初步堆芯设计方案进行了稳态计算分析，结果表明：燃料流动对缓发中子先驱核的分布影响较大，并导致169 pcm反应性损失；随燃料在外部回路中滞留时间的增加，k_eff降低，80 s后趋于平稳；TMSR具有负的入口燃料温度系数，具有固有安全性。     

基于切伦科夫效应的生物成像技术可行性分析与改进方法探究

随着分子影像技术的蓬勃发展,传统生物光学成像技术面临着背景干扰过高、荧光染色剂毒性大、稳定性不高等问题。切伦科夫光作为一种特殊的核素激发可见光,理论上存在着可作为一种新型生物成像技术的可能,可避免传统生物光学成像技术的不足。本文采用蒙特卡罗方法计算程序Geant4,模拟18F、131I、32P三种不同放射性核素在肌肉组织内产生切伦科夫光并穿透出体外成像的过程,研究验证了切伦科夫光生物成像的可行性;并对切伦科夫光生物成像的物理机理和影响因素进行了分析。此外,研究还发现切伦科夫光生物成像技术的最大难题在于切伦科夫光的组织穿透性较低,导致深层组织成像质量较差。本文经过研究提出将切伦科夫光光子波长"红移"至650 nm以上的改进方法,可有效增强切伦科夫光的组织穿透性,改善成像质量。     

医疗保健产品辐照灭菌剂量设定方法的选择策略

随着核技术产业的日益发展,辐照灭菌已经成为了国际上医疗保健产品普遍采用的灭菌方式。但是按照国际标准ISO11137—2：2013的要求对医疗保健产品进行辐照灭菌剂量设定时,选择合适的灭菌剂量设定方法和实验过程仍存在一定的难度。本文将IS011137-2：2013标准中的灭菌剂量设定方法和实验过程按照5个关键性差异因素分成12个子类别,并制作成“灭菌剂量设定方法筛选表”。该筛选表作为一种灭菌剂量设定方法的选择策略,可以协助相关工作人员迅速准确地对一个新的医疗保健产品选择其合适的灭菌剂量设定方法,并制订相应的实验过程。