CFETR水冷陶瓷增殖剂包层模块产氚率实验验证

水冷陶瓷增殖剂（WCCB）包层作为中国聚变工程试验堆（CFETR）候选包层之一，承担着氚增殖、核热提取、屏蔽等重要涉核功能，其中子学设计的可靠性直接影响CFETR氚自持目标的实现。为验证中子学设计工具，即MCNP和FNEDL3.0数据库，在WCCB包层中子学设计中的可靠性，基于研制出的WCCB包层模块，在DT中子环境下开展中子学实验，对以产氚率（TPR）为代表的中子学参数进行了模拟值（C）和实验值（E）对比分析。结果表明，模块中轴线位置处TPR的C/E为0.97?1.08，而模块边缘位置处TPR的C/E为0.65?0.82；模块钛酸锂层边缘区197Au（n，γ）198Au反应率的C/E为0.72?0.90，表明模块边缘区存在非期望的散射中子，导致该区TPR模拟值和实验值偏离较大。     

硅酸盐水泥水化动力学模型与试验方法研究进展

水泥水化过程决定水泥基材料强度、耐久性等诸多性能，深入理解水泥水化机理具有重要的科学意义和工程价值。本工作回顾了硅酸盐水泥水化动力学模型的最新研究进展，评述了GEMS热力学计算、HymoStruc3D和CEMHY3D等水化数值模拟方法及其局限性，总结了准弹性中子散射和核磁共振等先进测试手段在研究水泥水化过程中水态演变和孔结构发展中的具体应用，提出了该领域未来研究的趋势和挑战。     

基于SCA波形采样读出电子学的CSNS Back-n中子飞行时间测量

中国散裂中子源(CSNS)反角白光中子束线(Back-n)对中子核数据测量和核技术应用等多个领域均有重要意义。为监测其中子束斑轮廓、束流密度及束流能量，研制了由镀硼微网格气体(Micromegas)探测器构成的束流剖面监测装置，并通过测量中子的飞行时间(TOF)来获得能量信息。采用基于开关电容阵列(SCA)专用集成电路(ASIC)的波形采样电子学系统，实现了128路Micromegas探测器阳极条信号的低噪声放大、成形和波形数字化，在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片中实现了对信号过阈时间的实时测量，其量程为650 ns～10 ms，电子学时间分辨好于10 ns。在CSNS Back-n上开展实验，成功获得了中子束流剖面及10.65 μs～10 ms范围的飞行时间谱，对应的中子能量范围约为0.16 eV～0.14 MeV。利用钽、钴等吸收体进行了中子共振吸收峰的检验，验证了读出电子学系统的功能及飞行时间测量的正确性。     

脉冲高度权重技术测量197Au中子俘获截面

脉冲高度权重技术是利用C_6D_6探测器测量中子俘获截面的一种数据处理方法。在中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)的反角白光中子源(Back-n)靶站上,通过测量金靶(~(197)Au)的中子俘获截面,验证了该方法的可靠性。首先利用Geant4蒙特卡罗程序模拟给出了不同靶条件下的探测器效率,脉冲高度权重函数等基本项,使得加权后的探测器效率与γ能量成正比。然后通过实验测量了~(197)Au中子俘获截面。结果表明:测量获得的中子俘获截面数据和ENDF/B-VⅢ.0评价数据相符合,同时发现随着实验靶尺寸的不同和质子束功率的增加,会使得实验本底的扣除误差越来越大。     

基于MOOSE开发的中子扩散问题求解程序

基于MOOSE平台，开发了用JFNK方法求解中子扩散本征值、瞬态问题的程序。在程序中实现了反照率边界条件和真空边界条件的设置。通过基准题TWIGL对程序进行了验证，发现对于本征值和瞬态问题，模拟解和参考解都是一致的。程序中采用全隐式Newton法求解中子本征值问题，并与经典幂迭代法进行了对比，发现Newton法能极大减少非线性步的步数，大幅加快收敛速度。采用全空间时空动力学对中子瞬态问题进行求解，可精确跟踪空间中任何一点在瞬态过程中的变化，时间项处理采用向后欧拉差分，时间步长为0.01 s和0.05 s的计算结果和采用0.001 s为时间步长的参考解吻合得很好，说明程序在较大的时间步长下也能保证问题的收敛性和精度。     

2219铝合金搅拌摩擦焊和钨极保护焊焊接件残余应力的中子衍射研究

利用中子衍射法对2219铝合金搅拌摩擦焊（FSW）和钨极保护焊（TIG）焊接件开展了三维残余应力测量，并对残余应力分布规律进行了分析。结果表明：焊接件的纵向残余应力数值较大；FSW焊接件残余应力整体较TIG焊接件的小；FSW和TIG焊接件的残余拉应力最大值分别为101 MPa和174 MPa，FSW焊接件残余拉应力最大值较TIG焊接件的小；FSW残余拉应力最大值处于轴肩边缘，且前进侧峰值大于后退侧峰值；TIG焊接件残余拉应力最大值处于焊缝边缘。通过中子衍射实验获得的焊接件残余应力分布，将可用于焊接工艺的优化与焊接件的寿命预测。     

三种智能算法求解多球中子能谱效果比较

目前多球中子谱仪的解谱算法,大多需要预置谱才能获得较准确的解谱结果。应用遗传算法,BP神经网络以及GRNN三种无需预置谱的智能算法寻找最优能谱,并设计了遗传算法适应度函数以及惩罚项,对BP神经网络和GRNN的参数进行了优化。使用IAEA提供的标准谱数据进行测试表明:GRNN拥有最快的计算速度和最高的精度,BP网络和遗传算法结果与期望谱基本吻合但计算时间远大于GRNN,这三种智能算法应用于多球中子解谱是切实可行的。     

运行核电厂堆芯吊篮壳型振动特性研究

反应堆堆芯吊篮的振动反映了吊篮及相关堆内构件的振动情况与设备稳定性，是评估反应堆安全运行的重要依据。本文采用中子噪声技术和信号时频域分析方法，重点研究了堆芯吊篮壳型振动特性，通过分析某核电厂特定机组近几年的监测数据，获得堆芯吊篮壳型振动模态参数的变化趋势。结果表明，在每个燃料周期内，吊篮壳型振动频率有逐渐变小趋势，每经历一次大修后，振动中心频率基本恢复至上一个燃料循环的初始振动频率处。研究结果有助于了解堆芯吊篮在多个燃料循环周期内壳型振动的特性和成因，为堆芯吊篮早期故障诊断奠定基础。      

基于模糊综合评判和层次分析法的中子管故障风险评估

中子管是一种用途广泛的关键部件，然而目前国产中子管的可靠性水平与国外相比还有一定差距，难以满足各行业的使用需求。本文分析了中子管的主要故障模式，采用模糊综合评判和层次分析法对中子管故障进行了多级模糊综合评判，并对中子管故障风险进行了评估。结果表明，中子管总体故障风险水平中等，故障风险前3位的部件为靶、氘氚储存器和加速极，在设计和使用中应重点关注靶释放氦气，靶膜氧化，氘氚储存器吸气剂局部破损，绝缘瓷管破损，加速极离子加速、聚焦不稳定等故障。