中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

合肥光源单束团纵向分布的测量研究

在合肥光源单束团运行模式下使用条纹相机测量其纵向分布,研究和验证引起束团纵向分布产生变化的影响因素。对势阱效应引起束团纵向分布的影响进行了理论分析,给出了电感性阻抗和电阻性阻抗对束团分布影响的模拟计算结果。进行了束团长度拉伸效应、束团势阱扭曲现象等测量研究,并讨论了条纹相机观测束团势阱扭曲现象的测量模式。根据束团长度拉伸效应和势阱扭曲与模拟计算结果对比,得出合肥光源储存环的低频纵向宽带耦合阻抗约为4.4 Ω。     

非均匀填充束团纵向不稳定性的模拟计算

为精确计算储存环中高频腔等高Q值元件引起的耦合束不稳定的增长率，我们通过分析束团和高频腔高次模的相互作用，编制了能计算非均匀填充束团纵向不稳定性增长率的程序－SLIAB程序，在束团均匀分布这种特例情况下，该程序与常用的ZAP程序计算得到的结果基本一致，作为一个应用实例，本文给出了高能物理研究所BEPC改进方案BEPC－Ⅱ上束腔耦合不稳定性的增长率的计算结果。     

利用尾场结构实现速度压缩中的非线性补偿

在高亮度电子束装置中,限制速度压缩方法应用的一个主要原因是压缩过程中非线性效应导致的非均匀压缩。为补偿速度压缩过程中的非线性效应,避免出现非均匀压缩导致的局部高流强和束团品质下降,提出了基于尾场结构的非线性补偿方法。该方法利用束流在尾场结构中产生的电场来实现对束流纵向相空间的调制,从而对速度压缩过程中的非线性效应进行补偿,获得均匀压缩的高品质束流。利用ASTRA模拟程序对该过程进行了详细模拟,结果表明:利用该方法可以获得均匀压缩的、发射度增长可控的高品质束流。同时,经均匀压缩后束流切片能散从约3 keV提升到了20 keV左右,有利于抑制在后续压缩过程中的微束团不稳定性。     

SDUV-FEL装置上利用电光频谱解码法测量束团长度实验设计与仿真

电子束团纵向长度是束流诊断中的重要参数,电光频谱解码法(Electro-Optical Spectral Decoding,EOSD)是为数不多的可进行单发测量的高时间分辨率测量方法。本文基于上海深紫外自由电子激光装置(Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser,SDUV-FEL)设计了一套电光频谱解码法测量束团长度实验方案。通过采用针尖粗同步和可调的光栅展宽器可实现长度在1-10 ps内变化的束团无损测量。通过对电光调制过程及其后探测的仿真研究表明,选用0.5 mm厚的Zn Te晶体在距离束流中心3-5 mm处测量时,时间分辨率最高可达180 fs(Root Mean Square,RMS),信号展宽在3%以内,测量的电场形状无可观测畸变,满足SDUV-FEL的实验需求。     

串列加速器束流的纵向输运特性分析

本文论述了串列加速器纵向束流光学的分析方法,利用极值方法解决了束团纵向传输中的聚束器的非线性效应,利用此方法可获得束流纵向特性的各有关参数。并对HI-13串列加速器的重粒子脉冲性质进行了分析。     

合肥光源谐波法束团长度测量系统研制

同步辐射光与束流信号具有相同的时间结构,测量同步辐射光并基于频域的信号处理方法可得到束团的长度。基于该原理,研制了采用谐波法测量束团长度的系统。该系统用高速光电接收器将同步光转换为电信号,然后采集该信号的四路频率分量,计算得到束团长度。阐述了该系统的软硬件设计,并应用该系统测量了束团长度随流强的变化规律,与条纹相机的测量结果相吻合。     

强脉冲离子注入中的脉冲能量效应研究

在脉冲离子束流密度为15120A/cm2、脉宽为50150ns、加速电压为150260kV范围内,在11014cm-2的低注量水平上, 研究了高功率Cn++H+混合离子束注入45号钢样品的强脉冲能量效应。摩擦磨损和微观硬度测量以及SEM和X射线衍射分析表明,上述低注量强脉冲离子束注入可以改变材料 表面的微观结构和力学特性,而且强烈依赖于单个脉冲离子束的功率密度和能量密度。在相同离子注量条件下,普通C++H+离子注入对45号钢样品表面微硬度和摩擦系数未 见明显影响。直接证明了强脉冲能量效应在离子注入中是相对独立于注入元素掺杂效应的又一可利用的重要效应。基于一维导热模型,讨论了强脉冲能量效应以及脉冲离 子束功率密度对离子束材料表面改性的作用。     

考虑纵向与横向耦合效应的束流传输

束流的纵向压缩,也即聚束,是强流加速器所必需的。但是,有关聚束过程的物理机制,目前尚未十分清楚。作者推导得出了计入聚束过程中束流强度变化的纵向与横向耦合的包络线方程,为研究考虑聚束效应的束流传输提供了工具,并实际应用于马里兰大学的电子束脉冲压缩实验的物理设计中。     

N+离子注入诱变选育耐酸性α-淀粉酶高产菌株

本工作研究低能N⁺离子注入中温α 淀粉酶产生菌BF7658的诱变方法。经不同注量的N⁺离子注入实验后,得出N⁺离子最佳注量为1×1016cm-2,并筛选获得1株耐酸性α 淀粉酶产量较高的枯草芽孢杆菌突变株。该突变株所产α 淀粉酶的酶活可达207U/mL,遗传稳定性较好。     

絮凝-微滤组合工艺处理含钚废水

为了有效地应用絮凝沉淀与中空纤维膜微滤(CMF)组合工艺处理低放射性的含钚废水,对废水处理工艺中的关键运行条件进行了优化：硫酸亚铁的最佳加入量为ρ（Fe²⁺）=35～60 mg/L,出水pH控制在6.5～9.0,钚去除率大于99.9%。同时还对含U,Am的Pu废水处理实验条件进行了优化,建立了处理含铀、钚、镅的混合废水的实验工艺流程并进行了验证实验。结果表明,采用CMF工艺处理含铀、钚、镅的混合废水,单级处理的总α去除率达到99.87%。     

13N次级束的产生

在北京串列加速器次级束流线上通过²H(¹²C,¹³N)n反应产生了可用于核天体物理研究的¹³N次级束。经磁刚度选择以及速度选择，准直后的次级束纯度达91%，能量为(70.2±0.7)MeV，强度约为10s^-1•pnA^－1，可用来进行逆几何转移反应的实验测量。     

10C次级束的产生

在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器次级束流线上通过¹H(¹⁰B，¹⁰C)n反应产生了能量为(55.9±0.9)MeV的¹⁰C放射性次级束。经过磁刚度和速度选择，准直后的¹⁰C束流纯度达到90%以上，强度约为6s^-1•pnA^-1。     

T(d,n)4He强流中子发生器的中子能谱和角分布模拟计算

采用将厚靶分割成薄靶的方法对厚氚钛靶、260keV氘束流能量条件下T(d,n)⁴He反应中子源的能谱和角分布进行计算。以分割法计算得到的能谱和角分布数据为基础,建立了D-T中子源Monte-Carlo模拟抽样模型,在考虑中子发生器各元件材料及实验大厅墙壁对快中子的慢化、散射和吸收的条件下,采用MCNP程序对兰州大学3×10¹²s^-1强流中子发生器260keV氘束流能量下的中子能谱和角分布进行了模拟,给出了模拟结果。为检验模拟结果的可靠性,与实验测量能谱进行了比较,Monte-Carlo模拟谱和实验测量谱基本符合。     

Pu(OH)4(am)与碳酸根的配位行为研究

为了解在惰气环境Pu(OH)_4(am)与碳酸盐溶液中HCO^-₃，CO^2-₃的配位行为，考察了放置时间对Pu总浓度的影响；同时也考察了pH值、碳酸根总浓度变化对碳酸盐溶液中Pu的主要存在形态及溶解总浓度的影响。实验结果表明，HCO^-₃离子与Pu(OH)_4(am)生成[Pu(OH)₄(HCO₃)₂]^2-（lg K=-2.61±0.18, lgβ=54.25±0.18）或[Pu(OH)₂(CO₃)₂]^2-（lgK=-2.61±0.18, lgβ=46.91±0.18）；CO^2-₃离子与Pu(OH)_4(am）生成[Pu(OH)₄(CO₃)₂]^4-（lgK=-3.52±0.11, lgβ=53.33±0.11）。可能的配位反应方程式为： Pu(OH)_4(am)+2HCO^-₃ = [Pu(OH)₄(HCO₃)₂]^2-, Pu(OH)_4(am)+2HCO^-₃ =[Pu(OH)₂(CO₃)₂]^2-+2H₂O, Pu(OH)_4(am)+2CO^2-₃=[Pu(OH)₄(CO₃)₂]^4-。     

镝活化法测量低产额脉冲中子

设计一个快中子聚乙烯慢化体，用来慢化加速器的d-T和d-D中子，利用¹⁶⁴Dy(n,γ)¹⁶⁵Dy^m在热中子区极高的反应截面，得到半衰期为75s的¹⁶⁵Dy^m，使用HPGe探测器测量¹⁶⁵Dy^m放出的γ射线。由于测得的γ射线与加速器的中子产额成一定比例，故通过这种方法可测量脉冲中子源的中子产额。     

g玻色子对100Pd核高自旋态能谱的影响

以新近的实验单粒子能量为输入，应用唯象sdgIBM理论的两种微观实现——微观sdgIBM-2方案和sdgIBM-F_max方案，仔细研究¹⁰⁰Pd的核能谱和B(E2)跃迁。计算结果表明:sdgIBM-2方案成功地再现了¹⁰⁰Pd核的较复杂的基态带和γ带的高角动量态能谱以及已知的B(E2)跃迁，其再现角动量达J^π=16⁺、E_x≈700MeV，比通常IBM理论再现的J^π=6⁺~8⁺、E_x≈200MeV高出很多;指认直到16⁺的yrast态都是基态，很可能目前观测到的yrast带中根本就不存在玻色子破对后的准粒子态。理论分析和数值计算进一步表明，为了能在IBM理论框架下描述好核的高角动量基态，需要平权地引入g玻色子，以便提供较强的十六极对相互作用，抵抗住高速转动下玻色子的破对趋势。用g玻色子数为0~3的弱耦合sdgIBM-F_max方案的计算结果对此作了进一步说明。按照微观sdgIBM 2方案，解释了实验上3个14⁺态的异常:14⁺₁态是由于1个中子g玻色子在转变为中子d玻色子的量子相变中辐射出1对光子的结果，14⁺₂是16⁺₁态退耦的中间态，而14⁺₃是真正的基态。     

乙醛肟还原钚的动力学及其在Purex流程铀钚分离中的应用

采用分光光度法研究乙醛肟浓度、酸度、NO^-₃浓度、Fe(Ⅲ)浓度和温度等对乙醛肟还原Pu(Ⅳ)反应的影响，得到了反应速率方程和相应的物化参数。实验表明：提高乙醛肟浓度和温度、降低酸度皆有利于加快乙醛肟与Pu(Ⅳ)反应的速率，而NO^-₃浓度和Fe(Ⅲ)浓度却对反应的速率影响不大；25℃时，该反应的速率常数为（39.51±0.05）(mol/L)^1.1·min^-1，反应活化能E_a=（88.96±9.43）kJ/mol。乙醛肟反萃Pu(Ⅳ)的单级实验和模拟Purex流程1B槽的串级实验结果表明：在以乙醛肟为还原剂的8级反萃、6级补萃的串级实验中，铀的收率大于99.99%，钚的收率为99.99%，铀中去钚的分离系数达到1.05×10⁴，钚中去铀的分离系数达到2.7×10⁵。      

核石墨耐辐照性能的评价方法

在高温气冷堆运行过程中,作为堆内构件的石墨经受高温和快中子的辐照,会经历先收缩后膨胀的宏观尺寸形变,并在膨胀至原始尺寸时到达使用寿命。在石墨尺寸形变的过程中,石墨内部气孔的结构和数目均有明显变化。当辐照剂量接近使用寿命时,石墨内部气孔数目明显增加,导致其力学性能急剧下降而退出服役。He⁺、C⁺、Xe⁺离子辐照实验表明,在200keV10¹⁴cm^-2Xe⁺离子辐照下,石墨气孔形貌变化明显。这一结果可作为石墨辐照性能的评价方法。