抽气碰撞法回收擦拭样品上铀微粒方法

建立了一种回收微粒的新方法——抽气碰撞法。擦拭布上的铀微粒通过抽气碰撞装置回收到导电胶上,用于二次离子质谱仪（SIMS）对微粒的同位素丰度比测量。使用扫描电镜（SEM）寻找和统计擦拭布和导电胶上的微粒数目,计算装置的回收率。该装置对核孔膜上直径为0.5～20.0μm的铅微粒回收率为(43±5)%,擦拭布上铀微粒回收率约为48%,回收微粒的分散性好。制备的样品可直接用于SIMS测量,SIMS对²³⁵U与²³⁸U同位素丰度比的测量值为0.00725±0.00009,测量标准偏差小于3%。     

系列铀同位素基准物质的研制

利用高纯²³⁵U和²³⁸U研制系列铀同位素基准物质,其相对不确定度优于0.05％。采用以基准物质重铬酸钾为滴定剂的自动电位滴定法对基准物质中的铀含量进行准确定值。所研制的铀同位素基准物质可用以对我国现有的26种铀同位素标准物质重新进行定值,从而使这些标准物质中铀同位素测量值的不确定度降低,并使其具有可溯源性。     

235U富集度的检测

采用γ能谱法和PC/FRAM软件分析检测铀样品中²³⁵U的富集度。实验结果表明,随机抽样的2个铀样品中,²³⁵U富集度测定值与标称值间相对偏差均在3%以内。该方法可用于铀样品中²³⁵U富集度的测量,并为今后核材料的测量提供一定的参考。     

AMS直接测量铀微粒次同位素比的方法

铀微粒同位素比测定在核保障环境取样中发挥着重要作用,目前铀微粒中次同位素比的准确测定方法尚未完善。本工作使用小型加速器质谱研究了一种直接测量铀微粒中次同位素比的分析方法,采用CRM铀系列同位素标准样品,选取不同丰度、不同粒径的铀微粒进行测量分析,CRM-U200、CRM-U970微粒²³⁴U/²³⁵U和²³⁴U/²³⁶U同位素比的测量值与标称值之间的相对误差分别小于10%和20%,该法可实现微米级铀微粒的高灵敏测定,为单铀微粒的次同位素比分析提供了新的技术路线。     

SIMS含铀微粒同位素比分析中多原子离子影响及消除方法研究

实际环境样品基体成分十分复杂,多原子离子对二次离子质谱(SIMS)单微粒铀同位素比分析的影响不可忽略。本文实验分析了Pb、Ni、Zn、Si的多原子离子在SIMS单微粒铀同位素比分析中的干扰,并分别采用提高质量分辨率以及根据核素离子强度扣除其多原子离子的方法对结果进行校正。结果表明：Pb和Ni的多原子离子会影响含铀微粒次同位素比的测量,对铀主同位素比的影响可忽略;Zn和Si的多原子离子对铀主、次同位素比测量均基本无影响。将质量分辨率提高至800,能完全消除Ni多原子离子的影响,Ni-CRM U030混合（Ni粉混合CRM U030）微粒²³⁴U/²³⁸U同位素比测量值与参考值之间的相对偏差基本好于5%,²³⁶U/²³⁸U同位素比测量值与参考值之间的相对偏差基本好于15%;Pb多原子离子干扰无法通过提高质量分辨率进行消除,根据Pb离子强度扣除其多原子离子后,Pb-CRM U030混合微粒的²³⁴U/²³⁸U同位素比测量值与参考值之间的相对偏差基本好于10%,²³⁶U/²³⁸U同位素比测量值与参考值之间的相对偏差基本好于50%。将以上消除干扰的方法应用于真实样品分析,结果表明,其有效消除了多原子离子带来的干扰。     

在大量同质异位素干扰下的同位素稀释质谱法测定173Lu和174Lu

当2种以上元素在热表面电离质谱计（TIMS）蒸发带表面蒸发时，蒸气中各元素的比例随着蒸发带加热电流的变化而变化，相应质量数处离子流的比值也随之发生变化。据此原理，建立了大量同质异位素干扰下的同位素分析方法。该方法的可靠性在同质异位素干扰量为1 000倍的情况下得到了实验验证。结合该方法和热表面电离同位素稀释质谱法（ID-TIMS）分析了大量¹⁷³Yb和¹⁷⁴Yb干扰下放射性核素¹⁷³Lu和¹⁷⁴Lu在溶液中的浓度，¹⁷³Lu和¹⁷⁴Lu合成标准不确定度分别为0.45%和1.1%。     

基于热电离质谱的单微粒铀同位素分析方法比较

在核保障中,测定擦拭样品单微粒中铀同位素比可为探测未申报或隐匿的核活动提供重要的信息。裂变径迹 热电离质谱（FT TIMS）是该领域中的主流技术之一,近年来提出了一种新技术——扫描电子显微镜 热电离质谱（SEM TIMS）。本文通过对标准微粒样品的测定系统评估比较了该两种方法。该两种方法的测量结果均与标准微粒的参考值吻合较好,FT TIMS易于寻找、定位易裂变核素,对高浓铀具有极高的灵敏度。SEM TIMS则更易于同步开展含铀微粒形貌学和元素组成等分析,可视作FT TIMS有益的补充。     

α能谱法测定土壤样品中的235U，238U

建立了α能谱法测定土壤样品中²³⁵U，²³⁸U含量的方法。方法主要包括分离、纯化、制源和测量等过程。采用阴离子交换树脂进行分离纯化，实现了铀与其他放射性核素的有效分离。实验结果表明，该方法具有稳定和较高的回收率。     

肺支气管中239PuO2微粒沉积分布数值模拟

为研究核事故条件下钚材料对人体产生的危害，用计算流体动力学模拟计算²³⁹PuO₂微粒在人体支气管中的沉积率和沉积位置。结果表明：所吸入的²³⁹PuO₂微粒主要沉积在肺气管一、二级分叉处。研究结果可对事故状态下²³⁹PuO₂微粒的防护和人体活体肺中铀、钚等核素沉积量的测量提供参考。     

快中子诱发裂变测定铀同位素丰度

铀同位素丰度分析是核燃料循环中重要的分析项目。本工作在中子活化基础上提出用T(d,n)⁴He反应产生的快中子诱发裂变铀样品来测定铀同位素丰度的分析方法。该方法利用铀同位素丰度与特定裂变产物的平均产额比呈指数关系的特点,选择〖AKY-〗(⁹²Sr)/〖AKY-〗(¹⁰⁵Ru)、〖AKY-〗(⁹²Sr)/〖AKY-〗(¹³⁵I)与铀同位素丰度间的关系曲线作为工作曲线,并对模拟样品进行分析。结果表明,〖AKY-〗(⁹²Sr)/〖AKY-〗(¹⁰⁵Ru)、〖AKY-〗(⁹²Sr)/〖AKY-〗(¹³⁵I)计算结果与模拟样品的相对偏差分别为0.8%和1.8%,RSD优于3%,与γ能谱法的分析结果相符合。     

α径迹法用于分辨高浓铀和Pu微粒的方法研究

擦拭样品微粒分析技术是核保障环境样品分析的一种主要手段,从大量灰尘颗粒中识别并定位含高浓铀（HEU）或含Pu微粒是微粒分析首先需要解决的问题。本文以HEU和Pu微粒为研究对象,建立了用于微粒α径迹测量的样品制备方法,采用CR-39固体径迹探测器为α径迹探测器,测量了不同蚀刻时间2种微粒产生的α径迹星的径迹参数。结果表明：可通过测量径迹短轴与曲率直径并作图来分辨HEU和Pu微粒,该方法对于蚀刻时间大于10 h的微粒径迹星,均能明显分辨,对于径迹非常密集的径迹星,也能准确分辨。     

Modification in the stress calculation of PyC material properties in TRISO fuel particles under irradiation

Tristructural-isotropic (TRISO) coated fuel particles are a key component in the high-temperature gas-cooled reactor fuel elements. The stresses in a TRISO-coated particle depend upon the coating layer properties which are affected by neutron irradiation. The modifications of pyrolytic carbon (PyC) material properties under irradiation require the use of time-dependent material parameters in the stress calculations, which was performed with an analytic solution in this study. The experimental results indicated that PyC density increased at the early stages of irradiation while PyC anisotropy increased obviously at the later stages of irradiation, both of which caused particle stresses to increase. The PyC creep coefficient was modeled as increasing with neutron fluence. This significantly decreased the silicon carbide and inner pyrolytic carbon tangential and interface radial stresses. Increasing the Young's modulus of the PyC had little effect on the particle stresses. As a result, compared with constant material properties, the dynamic variation of PyC material parameters under irradiation further improved particle stress calculations and made the stress model closer to actual reactor conditions.     

纳米磁性氧化铁溶液的颗粒度测定

用透射电镜、激光散射、原子力显微镜、穆斯堡尔谱等方法测定了3种不同批号自制磁性氧化铁溶液 样品的颗粒度。结果显示,本工作制备的磁性氧化铁的颗粒度有一个大致分布范围,为5-100 nm,激光散射 扫描仪和原子力显微镜的结果还显示,<20 nm的颗粒是主要成分;各种方法测得颗粒度略有差异。     

同位素气溶胶加入法ICP-MS在线分析单粒子中的铀总量

本研究发展了一种ICP-MS同位素气溶胶加入法,可实时标定仪器灵敏度,对气溶胶粒子进行在线定量分析。介绍了同位素气溶胶加入法的原理和参数测量方法,并应用该方法对人工发生的天然铀单粒子中的铀总量进行在线分析,考察方法的可行性。实验结果表明,该方法测得的单粒子中238U原子数的精度为5.6%,比气溶胶发生器给出的计算结果偏大19%,讨论了偏差的可能主要来源。     

对流传热问题的粒子-网格混合方法数值模拟

移动粒子半隐式（MPS）方法是一种完全基于拉格朗日体系的粒子法,应用于不可压缩流体。MPS方法在描述存在大变形和相变的问题时具有很大的优势。然而当MPS方法中的Laplace模型应用于求解能量方程时会存在求解不精确的情况。本文在MPS方法的基础上,提出了一种粒子 网格混合求解方法。通过MPS方法求解动量守恒方程,耦合有限体积法（FVM）求解能量守恒方程,以达到对对流传热问题的精确求解。对一维导热问题进行了方法验证,证明了粒子 网格混合方法求解导热的有效性,并有较高的求解精度。利用粒子-网格混合方法模拟了方腔内的自然对流,结果表明,基于MPS方法和FVM的耦合方法可用于求解对流传热问题。     

The experimental investigation of the impact of a particle or a rigid body on a cylindrical shell

This paper is devoted to the investigation of the impact of loose or detached parts and components on the body of a primary system of nuclear power plants or in pipelines.

The model task of an impact of a particle or a rigid body on a cylindrical shell is solved. The dependences of force of the impact and the acceleration of a point of the shell on time are received. Theoretical calculations are confirmed with the experiments.

The solution of these tasks and the theoretical calculations are the base for the solution of the inverse problem of the detection of the location of an impact by a particle on the shell and its mass and velocity.

The method of the solution of inverse problem for the impact of a particle is presented below. The experimental installation for measurement parameters of the oscillations of a point of the shell is created. An analogue-to-digital converter is used in the installation, and structural schema is drawn. The installation includes a hardware-software complex based on a personal computer.     

基于甲酸的硝酸亚铈微波脱硝前驱体的制备北大核心CSCD

以硝酸亚铈的硝酸溶液为原料,微波加热得到块状的固体产物,加入甲酸后继续加热可生成分散性良好的粉末状前驱体,通过X射线衍射分析(XRD)确定各步产物,并对煅烧前和煅烧后产物的粒度和形貌进行表征。结果表明,微波加热后得到块状的二水合硝酸亚铈,甲酸与其在加热条件下反应,生成棒状结构的甲酸铈。当甲酸浓度为16~20 mol/L、HCOOH/Ce摩尔比为18时,可得到粒度较为均匀的粉末。分别煅烧16 mol/L和20 mol/L甲酸制备得到的甲酸铈,煅烧后得到的二氧化铈与煅烧前的颗粒具有相同的形貌,粒径分布区间相似,但会生成一部分粒径小于0.30μm的细颗粒。     

采用多边形壁面的MPS粒子分裂算法研究

反应堆严重事故模拟中涉及大量含有自由界面或组分界面的多相流动,不具有拓扑结构的粒子法在这类流动的模拟中有其独特的优势。本文在移动粒子半隐式（MPS）法的基础上开发了适用于多边形壁面的粒子分裂模型。针对多粒径模拟及多边形壁面的特殊性,对粒子有效半径、数密度、梯度算子模型、拉普拉斯算子模型和表面粒子识别模型等进行改进,并对分裂过程进行简要阐述。将改进后的MPS法运用于无挡板及有挡板的溃坝实验模拟计算。计算结果表明,采用多边形壁面的粒子分裂模型对复杂自由液面捕捉清晰,且计算时间仅为传统MPS法的18.75%,但监测点的压力波动较大。改进后的模型在保证准确性和精度的同时提高了计算效率,为进一步计算三维相变传热奠定基础。     

Numerical Study of Particle Concentration Effect on Deposition Characteristics in Turbulent Pipe Flows

The present study focuses on the particle concentration effect on the particle deposition onto a channel wall in numerically simulated turbulent pipe flows. Large eddy simulation of the incompressible Navier-Stokes equations was performed to calculate the time-dependent turbulent flow field of continuous gas phase. Considering the technical application to the droplet motion in boiling water reactor subchannels, the flow direction was set to be vertically upward. The particles were placed at random initial locations in the pipe. The subsequent particle motion was tracked individually using a simple Lagrangian equation. To investigate the particle concentration effect on the rate of particle deposition, “two-way method” was applied, in which the two-way interactions between the continuous phase and the particles were taken into consideration. The calculated results showed that the mass transfer coefficient of particle deposition decreased noticeably with an increase in the particle concentration. This tendency was consistent with the experimental observations and empirical correlations. The present numerical results indicated that the turbulence modulation in the continuous gas phase is one of the primary causes of the reduction of the deposition mass transfer coefficient observed under high-droplet-concentration conditions.     

β-γ混合场测量中的粒子甄别研究概述

β-γ混合辐射场测量中需要甄别入射到探测器中的粒子类型,旨在为进一步开展β/γ甄别和测量研究提供有价值的资料。论文概述并分析了粒子甄别方法及其原理,指出叠层闪烁探测器是最适合用于现场β/γ甄别和测量的解决方案。从探测器结构设计与判定方法和脉冲形状甄别算法两个角度回顾了利用叠层闪烁探测器甄别β/γ粒子的研究现状,指出现有研究中存在的一些问题,并对进一步研究提出相关改进建议。