辐射伏特效应同位素电池换能单元设计及其性能测试

以单晶硅基结型器件为基础,探讨其结构与辐射作用下电输出性能的关系,为辐射伏特效应同位素电池换能单元(PN结)设计提供依据。设计制作了两种可作为同位素电池换能单元用的单晶硅半导体PN结型器件,使用63Ni源辐照这些器件并测量其电输出性能。结果表明,新设计的器件具有比原器件更大的开路电压、输出功率和能量转换效率。     

辐射伏特效应同位素电池研究进展

辐射伏特效应同位素电池（RVIB）以其独特的优势,将在以IC和MEMS为基础的微系统领域发挥重要作用。近年来,关于RVIB的研究主要集中于换能单元的三维结构以及新型半导体材料器件方面,结合驱动源放射性同位素选择的多样性,使能量转换效率和稳定性等电输出性能得到改善。本文概略介绍了放射性同位素电池（RIB）,并针对近年来RVIB研究进展进行了系统综述,对其研究方向和应用前景作了展望。     

伏特效应放射性同位素电池的原理和进展

本文介绍伏特效应放射性同位素电池的工作原理及电池类型.重点介绍了适用于心脏起搏器、微机电系统(MEMs)等的辐射伏特效应放射性同位素微电池,并对这种电池的应用前景作了展望.     

β辐射伏特效应核电池的研发现状

近年来,关于β辐射伏特效应核电池的研究主要集中在放射源的选取以及新型半导体材料器件的加工工艺等方面。从能量转换机制、放射源的选择、换能器件材料的选择、电池的输出性能和能量转换效率等方面对β辐射伏特效应核电池进行了讨论和分析。最后对核电池的研究方向和应用前景进行了展望。     

63Ni辐射伏特同位素电池原型的研制

利用理论研究获得的换能单元参数制备了单晶硅基换能单元,确定了⁶³Ni的加载工艺和原型电池的封装材料配方与技术,通过加速热老化和温度交变考核了原型电池的性能。结果表明：所制备的⁶³Ni辐射伏特效应微型同位素原型电池的短路电流I_sc、开路电压V_oc、最大输出功率P_max和衰变能-电能转换效率η分别为5.97 nA、88.0 mV、0.255 nW和0.561%;原理样机稳定输出超过220 d。     

辐射伏特效应核衰变能直接发电机制研究

本工作旨在通过对辐射伏特效应核衰变能直接发电机制的研究，探索一条综合利用核反应堆产生的放射性同位素的剩余能量，开发国内空白、国际尖端的高能高效航天及民用核电源的新途径。在理论上改进了利用辐射伏特效应实现带电粒子动能到电能的转换的物理思想，提出利用半导...     

辐射伏特效应用于核衰变能发电的初步研究

提出了利用半导体探测器的ＰＮ结内建电场收集辐射诱发电离空穴对，进而实现从核衰变能的电能转换的全新技术路线，成功地模拟了这一转换过程，在不加任何外场情况下，实现了对＾２３９Ｐｕ发射α粒子产生的电离电子空穴对高达９４％的收集率和对＾９０Ｓｒ－＾９０Ｙ发射β粒子产生的电离电子空穴对的７２％收集率。     

辐射伏特效应核电池换能器件中的β粒子能量沉积行为

β粒子在换能材料中的能量沉积行为是β辐射伏特效应核电池仿真中的一项重要研究内容,通常使用蒙特卡罗软件Casino和MCNP(Monte CarloN Particle Transport Code)来实现.其中,Casino难以模拟连续能量β粒子在换能材料中的能量沉积过程,而MCNP作为一款商业软件,其使用不仅受到版权...     

GaAs基β辐射伏特效应微电池的参量优化设计研究

考虑放射性同位素源自吸收效应,提出基于半导体材料GaAs和同位素源⁶³Ni的微电池最优化设计方案,并通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,对同位素源与半导体材料的厚度,换能单元PN结结深、耗尽区宽度、掺杂浓度、少子扩散长度,及电子空穴对的产生及收集情况等进行了研究和分析,给出了不同结深下,各物理参量的最佳设计值。在源活度为3.7×10⁷ Bq,PN结表面积为0.01 cm²时,提出的辐射伏特效应微电池最优化设计方案可实现：短路电流密度为379.68 nA/cm²,开路电压为1.375 V,填充因子为84.39%, 最大输出功率为440.4 nW/cm²,能量转化率为4.34%。     

基于β辐射伏特效应的同位素微电池理论模型研究

随着微型机械电子系统(MEMS)的发展,微能源逐渐成为MEMS应用中的一个非常关键的问题.在同时考虑了同位素的选择及其衰变类型、粒子能谱、放射粒子能量损失率、半导体特性、载流子的产生与复合等因素的基础上,提出了一个基于β辐射伏特效应的同位素微电池的理论模型.可以用该模型计算出微电池的短路电流和开路电压.得到的模拟结果比引用文献结果稍高,还得到了表面掺杂浓度、结深以及放射粒子活度对电池输出参数的影响.     

氡子体气溶胶活度粒径分布监测系统的研制

重点探讨了基于金属筛网扩散组理论来测量氡子体活度粒径分布的Twomy非线性迭带算法、EM最大期望值算法,并据此给出一个氡子体活度粒径分析监测系统的实现方案;该系统通过筛网参数计算画出透过率曲线;然后,根据扩散组数据用这两种算法估算氡子体活度粒径分布,并给出氡子体活度粒径分布的直方图;还用标准的泊松粒径分布数据来验证这两种算法,并用该监测系统对室内空气、煤油灯燃气进行放射性活度粒径分布的测量和分析。实验结果表明两种算法得出的氡子体活度粒径分布呈双峰分布,其未结合态氡子体活度粒径范围、结合态氡子体活度粒径范围都与其它的研究相吻合;但在测量精度方面还有待进一步研究。     

基于复合-遗传算法的汽轮机组初步优化设计

汽轮机组是动力装置的重要组成部分,其重量和尺寸是影响动力装置合理布置的重要因素。本文对汽轮机组优化设计进行了分析,建立了汽轮机组的优化数学模型,开发了相应的计算程序,并对影响汽轮机组重量的设计参数进行了敏感性分析。以汽轮机组重量最小为目标和在给定的约束条件下,采用自主开发的复合 遗传算法对汽轮机组进行了优化设计。结果表明,参考汽轮机组的设计并非最优方案,尚有较大的优化空间。也证明了该优化设计方法的可行性。本文的计算结果可为汽轮机组的设计提供参考。     

铀转化厂六氟化铀泄漏事故初步分析

六氟化铀泄漏事故分析为铀转化厂事故分析的重点。本文采用预先危险分析方法,对铀转化厂六氟化铀泄漏事故发生的部位、泄漏状态、事故可能造成后果的严重程度进行了初步分析,并针对性地提出了预防与应急措施。     

Preliminary concept design of the divertor remote handling system for DEMO power plant

This paper is based on the remote maintenance system project (WPRM) for the demonstration fusion power reactor (DEMO). Following ITER, DEMO aims to confirm the capability of generating several hundred of MW of net electricity by 2050. The main objective of these activities is to develop an efficient and reliable remote handling (RH) system for replacing the divertor cassettes.This paper presents the preliminary results of the concept design of the divertor RH system. The proposed divertor mover is a hydraulic telescopic boom driven from the transportation cask through the maintenance tunnel of the reactor. The boom is divided in three sections of 4 m each, and it is driving an end-effector in order to perform the scheduled operations of maintenance inside the vacuum vessel.Two alternative design of the end effector to grip and manipulate the divertor cassette are also presented in this work. Both the concepts are hydraulically actuated, basing on the ITER previous studies. The divertor cassette end-effector consists of a lifting arm linked to the divertor mover, a tilting plate, a cantilever arm and a hook-plate.The main objective of this paper is to illustrate the feasibility of DEMO divertor remote maintenance operations.     

工业用铅冷加速器驱动次临界系统(ADS)初步概念设计

本文进行了热功率为800 MW工业用铅冷ADS(加速器散裂中子源驱动的次临界系统)的概念设计.设计要求嬗变堆在运行的全过程中满足设定的各项技术要求散裂源中子的能量增益M＞400,keff＜0.98,峰值线功率密度低于30 kW/m,此外,要求嬗变燃料的平均燃耗深度大于20%.为此,进行了倒料计算,直至堆运行达到平衡状态.设计特点是将嬗变燃料靠近中子源以期提高嬗变率,外围燃料棒含丰产燃料并采用可燃毒物以减缓keff随燃耗的下降.设计考虑了物理与热工问题,说明从堆的角度看,设计方案能满足P&T技术对嬗变堆有效处置次量锕系核素(MA)的要求,平均燃耗深度大于20%,可望将需要深埋处置MA的数量降低至1/100,而支持比则可达10以上.     

Establishment of a calibration curve for an isocentric cobalt unit using Monte Carlo simulation

Measurement of dose distribution in patients during radiotherapy is impossible. The Monte Carlo simulation is an alternative method for dose calculations. In routine radiotherapy, the source-to-surface distance(SSD)method is not practical for an isocentric unit because it requires numerous values of tissue–air ratios and inverse square law. Therefore, this method is time consuming. In this paper, the curves of relative depth doses were obtained for three different SSDs using the MCNP4C Monte Carlo simulation and approximated with a single curve called calibration curve. This curve was compared to the curve obtained by published data, differing in approximately 5% in the worst case. It was also observed that the obtained results were more accurate for distances between-5 and 10 cm from source-to-axis distance.     

基于GDT的聚变裂变混合堆堆芯参数初步设计研究

基于Gas Dynamic Trap(GDT)装置的实验进展,提出了用于驱动聚变裂变混合堆包层的聚变堆芯参数设计。基于零维堆芯物理模型,计算分析给出了一套聚变功率为50MW的初步堆芯参数方案。利用GDT装置的实验结果对该物理模型进行计算对比校验,显示该物理模型和设计参数的可靠性。     

Preliminary design of multi-function LIGA beamline

One design of multi-function LIGA beamline has been reported. In this design, two plane mirrors and a series of filters have been employed. One can choose the spectrum range of X-ray easily according to the exposure requirement by adjusting the grazing angle of mirrors and the thickness of filters. And the spot size in the horizontal direction is up to 120mm, which is large enough for exposing 5 inch silicon slice. The typical exposure time is about 1.2h, 1.Sh, 0.5h, corresponding to PMMA thickness of 500μm, 200 μm, 20 μm, respectively.     

Radiation synthesis and characteristics of PTFE-g-PSSA ion exchange membrane applied in vanadium redox battery

Radiation-induced grafting of styrene onto polytetrafluoroethylene （PTFE） membranes was studied by a simultaneous irradiation technique. Grafting was carded out using γ-radiation from a ^60Co source at room temperature. Effects of absorbed dose, atmosphere, dose rate, and the concentration of initial monomer on the degree of grafting （DOG） were investigated and the most appropriate grafting condition was obtained. Subsequently, sulphonation of the grafted PTFE membrane （PTFE-g-PS） was carded out and a series of ion exchange membranes （PTFE-g-PSSA） was prepared. Further characterizations of FTIR, TGA, and SEM testified that grafting and sulphonation of the membranes were successfully processed; moreover, grafting of styrene not only occurred in the surface of PTFE membrane, but also in the micropores of the membrane. Ion exchange capacity （IEC） and conductivity were found increase with the grafting yield. The results suggest that at a low dose, such as 17 kGy, the ion exchange membrane （IEM） which will be suitable for vanadium redox battery （VRB） use can be obtained.     

PVDF粉体预辐照接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯制备锂离子二次电池隔膜研究

以聚偏氟乙烯（PVDF）粉体为基材,采用预辐照接枝方法,在PVDF粉体上用乳液聚合接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）,并采用溶液铸膜的方法制备了PVDF-g-PGMA膜。利用红外光谱（FTIR）,扫描电子显微镜（SEM）,压汞仪,电导率测试等分析表征手段对制备的PVDF—g-PGMA膜进行了表征。在氩气手套箱中组装成扣式电池,在电池测试系统上测试扣式电池的充放电循环性能。测试结果表明,在相同制备条件下,以PVDF-g-PGMA作为隔膜的锂离子电池性能优于以PVDF作为隔膜的锂离子电池性能。