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[硕士论文] 王昊
辐射防护及环境保护 南京航空航天大学 2016(学位年度)
摘要:近年来,微机电系统(MEMS)发展迅速,已在军事、航空航天、生物医疗、工农业等领域发挥着重要作用。辐致伏特效应同位素电池具有高能量密度、长寿命、微型化、稳定性强、无需外界供给等特点,符合微能源的需求,可有效解决MEMS的能量供给问题,具有重要研究价值。本文围绕辐致伏特效应同位素电池的制备,以及温度效应和真空度效应对同位素电池电学输出性能的影响开展了一系列的研究工作。本文的主要内容包括:
  1)基于辐致伏特效应同位素电池的工作原理、结构类型及常用的放射源及换能单元,采用微纳加工工艺制备硅换能单元,并通过PCB板的设计及制备、配制导电银胶、焊接导线和加载放射源等过程制备得到不同类型的辐致伏特效应同位素电池样品。
  2)采用不同放射源和不同换能单元组合得到四种β辐致伏特效应同位素电池,研究温度对不同类型电池输出性能的影响。随温度升高,同位素电池的短路电流密度略微增加、开路电压变小。不同类型的电池受温度影响作用有所不同,开路电压的温度变化率主要受换能单元材料和放射源种类的影响。在近似线性的温度区间,63Ni–Si、63Ni–GaAs、147Pm–Si和147Pm–GaAs四种类型电池的开路电压对应的温度变化率分别为-2.57、-5.30、-2.53和-4.90 mV/K。能量转换效率随温度升高而显著下降,随着温度交变循环作用次数增加,电池的输出性能逐渐下降。基于此性能测试,还针对硅基β辐致伏特效应同位素电池进行了换能单元制备工艺优化研究及栅型上电极表面结构优化设计等探索工作。
  3)采用Geant4针对常用的β和α辐致伏特效应同位素电池研究了在放射源与换能单元之间的不同空气间隙厚度下,同位素电池所处环境的真空度对其性能输出的作用机制。通过计算得到63Ni-Si和241Am-Si两种电池中的辐射沉积能量随真空度的变化规律,即随着压强的增加,输出性能显示略微降低,然后以较快速度下降;进而获得电池电学性能参数与真空度之间的响应关系。此外,还利用了147Pm-Si电池进行了真空度效应的实验验证研究,所得实验结果也反映了真空度对电池性能影响较大。
  本文为辐致伏特效应同位素电池的制备,以及环境中温度和真空度对同位素电池电学输出性能的影响的研究工作提供了依据,为适应特殊环境下放射源与换能单元的搭配组合的选择提供了重要参考价值,推动辐致伏特效应同位素电池离实际应用更近一步。
[硕士论文] 王睿
生物医学工程 华中科技大学 2015(学位年度)
摘要:核技术在近年的飞速发展为人们带来了更清洁的能源,更便捷的工业探伤方法,更先进的辐射加工产品,更精确的医学诊断以及更有效的治疗手段。核技术走进生活服务人类,但也将核辐射的安全隐患带到了大众身边。便携式剂量率仪使用便捷,广泛的应用在医院、边防、核电站等场所。目前,市场上的主流便携式剂量率仪仍以盖革管作为辐射探测器,其灵敏度、剂量率测量范围、能量响应等性能均不够理想。而市场上采用闪烁体探测器的便携式剂量率仪又因为功耗较高,无法长时间巡检使用;且受限于闪烁体探测器的高计数率,仪器的量程及其有限,无法满足在不同放射性强度下的核技术领域的应用。
  本课题设计了一款低功耗、宽量程、高精度的便携式剂量率仪。仪器定位于防护级剂量当量率仪。设计采用小体积YSO闪烁晶体耦合SiPM作为探测器,剂量当量率测量范围为1μSv/h~100 mSv/h,覆盖所有防护级仪器常用量程。并在扩宽仪器使用量程的同时仍有足够的灵敏度,使仪器可以对剂量率突变做出快速响应。在功耗方面,创新性的提出了自然本底测量模式和高精确测量模式相互切换的方法,在自然本底状态下功耗极低,待机时长可达2000小时,满足核电站等对待机时长要求较高场所的应用。针对减小闪烁体体积带来的能量响应变差的情况设计了分段能量参数积分计算的能量响应方法,在不损失计数率的情况下完成能量信息的采集。为了增加测量精度,本文通过实验的方式讨论了SiPM的增益与温度的关系,结合SiPM增益与其工作电压的关系,设计并实现了剂量率仪实时温度校正的方法。
  标准辐射场实验证明,本文设计的便携式剂量当量率仪样机量程覆盖1μSv/h~100 mSv/h。其相对固有误差、能量响应、待机时长、温度响应等关键指标均优于或等同国外优秀产品,且样机已通过计量院的检定。
[硕士论文] 黄明
核能与核技术工程 南华大学 2015(学位年度)
摘要:随着工业上表面处理工艺的发展和提高,许多机器和仪器的构件以及装饰物表面都涂上一层涂料,涂层厚度的控制一直以来都是产品的一项重要的指标。对涂层的厚度和涂覆工艺均有一定的要求[1-2]。在涂料的检验过程中,涂料厚度是一项重要的控制指标,而且它也是表面工程和加工工业中质量检测的一个重要环节,是产品达到优等质量标准的必备控制手段。如果涂层的厚薄不均匀,或厚度未达到规定要求,都将对涂膜性能产生很大的影响。
  因此,如何正确测定漆膜厚度是质量检验中重要的环节,必须给予足够的重视。而在测厚仪的选取上,由于X荧光测厚仪[3]测量速度快、精度高、对样品无破坏性,目前在企业生产过程中正得到越来越广泛的应用。随着科学技术的不断发展,在工业生产上对直接关系到产品质量的厚度指标的测量提出了更高的要求。
  本文利用蒙特卡罗 MCNP程序包对铜、铁、铝作为基底材料的情况进行了模拟研究,得到激发出元素铜、铁、铝的K系特征X射线时,最佳的源射线能量值为:8.782KeV、7.112KeV、1.6KeV;特征X射线的激发效率与激发源的入射方向无关;特征X射线被激发出来后,探测器放在激发点正法线方向处探测效率最高;
  本文利用实验室仪器搭建起一套涂层测厚试验平台,以铜、铁作为试验样品,用油漆作为涂层,用不同涂层厚度的标准样品进行标定以后,作出工作曲线;测量铜、铁两种基底上的涂层厚度,在涂层厚度介于0.01g/cm2-0.06g/cm2的范围内,相关系数分别为0.992和0.995[4]。
  本文最后利用 X荧光产生与探测装置、数据获取与处理装置、上位机组成硬件系统,再结合利用Visutal studio作为开发软件,通过XML作为数据存储的工具,从而完成X荧光涂层厚度测量系统的建立。
[博士论文] 高峰
核技术及应用 南华大学 2014(学位年度)
摘要:随着辐射源和核能的广泛应用,现代核技术几乎已渗透到社会经济的每个方面,在物理、化学、生物等基础学科和农业、医学、航天等领域中发挥了巨大作用,解决了许多其他手段不能解决的问题,核技术已对人类社会产生了很高的经济效益和社会效益。但是,随着辐射源和核能的广泛利用在给人类带来莫大利益的同时,也使人类接触核射线的机会明显增加,特别是长期低剂量照射。因此,人类应该在最大限度利用核射线的同时,深入研究核辐射的生物效应,核辐射与机体相互作用的物理、化学和生物机理。
  本论文主要针对低剂量伽玛辐射对大鼠学习和记忆的影响进行实验和理论研究。实验研究主要包括两项基本内容:(1)低剂量伽玛照射对大鼠学习和记忆能力的损伤研究;(2)低剂量伽玛照射改善动物因应激所致的记忆能力下降研究。理论研究主要依据量子信息和量子计算的基本理论研究伽玛照射对大脑学习和记忆能力的损伤的物理机理。
  实验研究采用137Cs作为照射源,照射剂量控制的原则是不损伤组织器官及不影响动物的新陈代谢功能,照射方式为体外照射。学习和记忆观测使用国内外广泛使用的新颖物体识别模型,用识别系数描述动物的记忆能力。实验动物采用体重为180-220g的SD雄性大鼠,并分为实验组和对照组,每组8-12只。实验结果:平均吸收剂量为8.14?Gy的全身照射,实验组的平均识别系数为(-0.0408),对照组的平均识别系数为0.3945,相差0.4353;平均吸收剂量为8.12?Gy的全身照射,实验组的平均识别系数为(-0.1031),对照组的平均识别系数为0.3605,相差0.4636,受照大鼠的学习和记忆能力明显低于未经照射的大鼠,结果表明低剂量γ射线可以损伤大鼠的学习和记忆能力;平均吸收剂量为4.90?Gy海马结构定位照射(有受激),两次实验中,实验组的平均识别系数为0.4416,对照组的平均识别系数为0.1849,相差0.2567,受照大鼠的记忆能力明显高于未经照射的大鼠,这说明该剂量的γ辐照能够改善因应激所致的记忆能力下降。
  为了从理论上解释γ照射对大鼠学习和记忆能力的损伤作用,本文利用量子信息和量子计算理论建立了γ辐射场与脑神经细胞微管相互作用的动力学方程,利用微管中量子态的相干特性,定性说明了这种损伤的物理机理,并与非电离辐射的理论计算结果进行比较分析,进一步证明了这种学习和记忆能力的损伤机制是一种人们从未注意到的新的电离辐射与生物体相互作用机制。
  本文的研究成果不仅能使人们更全面地了解电离辐射的生物学效应、辐射场与脑神经系统相互作用的物理机理,而且能为人们更为有效地利用辐射治疗脑神经系统疾病提供理论和实践指导。
[硕士论文] 左振中
辐射防护及环境保护 南华大学 2014(学位年度)
摘要:核孔膜是通过重离子照射薄膜后进行化学蚀刻所得到的高性能新型材料。本论文在调研国内外核孔膜制备以及应用方面资料的基础之上,明确了核孔膜的历史和研究现状。针对中国原子能科学研究院核物理技术应用研发中心生产核孔膜的技术特点以及应用范围,建立了核孔膜孔型变化的数学模型,并实验验证了孔型变化数学模型的适用性。系统讨论了蚀刻因素对蚀刻速率的影响,首次建立了计算核孔膜孔径与蚀刻浓度和温度关系的经验公式,为生产高质量的核孔膜提供了数据支持。讨论了入射32S离子能量对蚀刻速率的影响,明确了形成圆柱形微孔的最佳辐照粒子能量。液氮环境下制备核孔膜的剖面样品之后在扫描电子显微镜下观察,对微孔孔道的内部的信息进行直观描述。
  本工作主要叙述了利用北京HI-13串列加速器提供束流,在室温和低真空条件下对5层堆叠的PET膜进行辐照,通过SRIM软件计算得到辐照到每层膜上的初始能量以及离子路径上的平均能量损失率。辐照后的薄膜在紫外灯下敏化3小时,用不同温度和浓度的NaOH溶液进行蚀刻。蚀刻过程中通过电导法检测蚀刻过程中的电流变化,根据电流变化的趋势确定其“破孔时间”,得到径迹蚀刻速率Vt。用称重法计算核孔膜的体蚀刻速率Vb。结果表明:蚀刻速率与蚀刻温度呈指数相关,随蚀刻液浓度增加而线性增大;径迹蚀刻速率随能量损失率(离子能损)的增加而增大。研究确定,在入射32S能量为1.6MeV/u时,NaOH浓度为1mol/L、蚀刻温度为85℃时最有利于形成圆柱形微孔。对核孔膜孔径生长过程进行理论推导,得到关于孔径的经验公式。根据公式计算得到的数值与实验V得到的实际孔径趋于一致。对核孔膜孔型变化过程进行模拟,Vt/Vb值大的情况下微b孔由锥形扩展为圆柱形,反之微孔由锥形扩展为椭球面型。蚀刻不同时间后制备剖面样品,观察到了核孔膜蚀刻过程中微孔的形态变化。
  核孔膜孔型生长理论模型的建立以及核孔膜蚀刻速率影响因素的探讨在指导PET核孔膜生产方面有重要意义。一方面可为离子束在新型材料的制备工艺中的应用提供有价值的数据;另一方面可根据实际需求选择合适的蚀刻条件,得到预期孔径和孔形状的核孔膜。对辐照能量影响研究则有助于认识离子与固体相互作用的基本问题,如能量损失过程,损伤产生及其对蚀刻速率的影响。
[硕士论文] 刘娟
核技术及应用 南京航空航天大学 2013(学位年度)
摘要:放射治疗是目前治疗恶性肿瘤的主要手段之一,放射治疗计划的快速制定具有很现实的意义。而剂量计算是放射治疗计划的核心,剂量计算的速度与精度,对放射治疗计划制定的效率和质量具有重要影响。
  常用的剂量计算方法有蒙特卡罗法、笔形束法和卷积叠加算法。蒙特卡罗方法的计算精度较高,但耗时很长;笔形束法的计算速度比蒙特卡罗方法快,但精度较低;卷积叠加算法的计算速度比蒙特卡罗方法快,同时精度比笔形束法高,其中一种改进的卷积叠加算法,即CollapsedCone卷积叠加算法(Collapsed Cone Convolution/Superposition,CCCS)降低了计算复杂度,计算速度获得较大提高,但实际应用特别是调强放射治疗(Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT)治疗计划设计时,其计算速度还有待于进一步提高。
  能谱是CCCS剂量计算的重要参数之一。医用直线加速器高能射束能谱的直接测量很困难,根据百分深度剂量的测量数据,本文提出利用模拟退火优化算法对光子束能谱进行重建,并利用蒙特卡罗软件对光子束能谱进行模拟,对模拟退火法重建的光子束能谱进行评估,实验结果表明利用模拟退火算法进行光子束能谱重建可靠有效。
  在放射治疗计划制定过程中,计划优化过程需要反复进行剂量计算,为了提高治疗计划的优化速度,CCCS算法的计算速度依然需要大幅提高以满足实际临床的需要。近年来图形处理器(Graphics Processing Units,GPU)以高并行度、高浮点处理能力,在各个领域得到快速发展,并开始应用在剂量计算和治疗计划优化方面。本文提出利用GPU对CCCS算法的四个核心模块进行加速计算,采用计算统一设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA),实验环境是Windows7系统、Visual Studio2010开发平台,CUDA4.1环境,型号为NVIDIA QuadroFX380 LP、计算能力为1.2的GPU。
  为了评估基于GPU加速的CCCS剂量计算方法的性能,将其计算结果与CPU环境下的CCCS算法的计算结果进行比较,从计算时间和精度两个方面进行评价。实验结果表明:利用GPU对CCCS算法进行加速计算,可以显著缩短剂量的计算时间,并且随着计算规模的增大,加速比相应地增大,同时计算精度可得到保证。综上所述,利用GPU进行快速剂量计算是一种可靠、快速的新型计算方法,在保证计算精度的同时可以大大加快剂量计算速度,且占用空间小、花费较少,具有广阔的应用前景。
[硕士论文] 魏勇红
核技术及应用 南京航空航天大学 2013(学位年度)
摘要:垃圾渗滤液是一种含有大量环境污染物的高浓度有机废水。由于其成分复杂且水质变化很大,其处理已成为全球性研究热点。辐照技术是一种高级氧化技术,因其具有反应速率快、处理效果好、不需添加化学试剂、不产生二次污染等特点,已受到人们的广泛关注。近年来,辐照技术在环境污染物的降解研究以及废水处理方面得到了广泛应用,并取得了较好的效果。
  本文利用γ辐照技术对垃圾渗滤液进行处理,通过分析渗滤液CODcr、BOD5、氨氮以及浑浊度等参数的变化,研究了辐照剂量以及初始pH值对辐照降解效率的影响。此外,本文还通过对紫外可见光吸收光谱、CODcr以及浑浊度的分析,研究了H2O2与γ辐照对垃圾渗滤液的协同效应。并以商业腐植酸为模型物质,研究了γ辐照对垃圾渗滤液中难降解的大分子物质的处理效果。结果表明:
  (1)若垃圾渗滤液不经任何预处理直接进行辐照,则处理效果并不理想。当对渗滤液进行pH值调节后,γ辐照效果有很大变化,尤其是当初始pH为3时,垃圾渗滤液的γ辐照处理效果有了显著提高。其中当辐照剂量为40kGy时,CODcr、BOD5与浑浊度的去除率分别达到40%、51%与80%。且在此pH值条件下垃圾渗滤液经辐照处理后能保持较高的可生化性。
  (2)H2O2能显著的提高垃圾渗滤液的γ辐照效果。当渗滤液初始pH=3、H2O2浓度为10 mmol/L、辐照剂量为40kGy时,加有H2O2的渗滤液中CODcr去除率达44%,浑浊度去除达98.7%。且渗滤液的初始pH值与H2O2浓度都会对其辐照降解效率有重要影响。
  (3)γ辐照对垃圾渗滤液中的难降解的有机物具有较好的降解效果。当辐照剂量为40 kGy时,对于初始浓度为0.12g/L的腐植酸溶液,其CODcr去除率达60%。
  综上所述,γ辐照技术作为一种高级氧化技术,在一定条件下,能有效去除垃圾渗滤液中的污染物质。因此,γ辐照技术应用于垃圾渗滤液的处理具有一定的可行性。
[硕士论文] 翟俊科
核技术及应用 黑龙江大学 2011(学位年度)
摘要:新开采出的原油是含水、含气的混合物。在原油的开采和销售过程中都需要测量原油的含水、含气率。测量原油含水、含气率的方法很多,用γ射线来测量是其中重要的一种方法。本文介绍了两种用γ射线来测量原油含水、含气率的方法-透射散射法和双能透射法,并运用MCNP分别模拟了两种方法的实际测量过程,验证了这两种方法的可行性,为相关仪表的研制提供理论参考。
   本文首先介绍了蒙特卡罗方法和基于蒙特卡罗方法的用通用软件MCNP。蒙特卡罗方法,即随机模拟方法,是用计算机模拟随机现象,通过仿真试验,得到实验数据,再进行分析推断,得到某些现象的规律或某些问题的求解的方法。MCNP(MonteCarlo N-Particle Transport Code)是基于蒙特卡罗方法的用于计算三维复杂几何结构中的中子、光子、电子或者耦合中子、光子、电子输运问题的通用软件包。
   然后,本文介绍了用γ射线来测量原油含水、含气率的核物理基础,即γ射线与物质的相互作用规律及在MCNP中的输运处理。这里主要阐述了光电效应、康普顿效应、电子对效应和γ射线在物质中的吸收规律,并分析了它们在MCNP中是怎样处理的。
   接着,本文阐述了用γ射线透射散射法测量原油含水、含气率的原理,并通过MCNP模拟计算验证了此方法的可行性。这里我们得到了原油含水、含气率关于γ射线水平方向透射计数和垂直方向散射计数的函数关系式。
   最后,本文阐述了用γ射线双能透射法测量原油含水、含气率的原理,并通过MCNP模拟计算验证了此方法的可行性。同时我们得到了原油含水、含气率关于两种能量γ射线透射计数的函数关系式。
[硕士论文] 刘国栋
核技术及应用 郑州大学 2010(学位年度)
摘要:中国是陶瓷的故乡,中国在古陶瓷上曾经取得了辉煌的成就。运用科学技术手段对古陶瓷的科技内涵进行研究是当前的一个热门领域。运用现代核分析技术,可以测得古代陶瓷的元素含量和氧化物含量,利用多元统计分析方法对这些数据进行处理,从而研究古陶瓷的原料来源和产地,这对人们了解古代历史文化和古陶瓷的鉴别及现代仿制都有重要意义。
   本文分别运用因子分析、模糊聚类分析、判别分析和散布分析方法对南洼白陶的中子活化分析数据和扒村窑瓷的质子激发X射线荧光分析数据进行处理,研究它们的原料来源,并对扒村窑瓷样品进行了物理性能测试,得出如下结论:
   (1)南洼白陶的产地基本相同,并且原料来源比较集中;南洼白陶样品与粘土样品DNTO3和DNTY2的关系较为密切,南洼白陶的原料很可能就取自这两个粘土样品所在区域,即就在南洼遗址附近。
   (2)扒村窑瓷胎原料产地比较单一,多数来自同一地方,但有少量样品可能来自不同地点,但相距不远。扒村窑瓷黑釉的原料来自三个相近的不同区域,同区域内的样品原料来源集中;白釉样品配方相同,原料来源集中;棕釉样品的原料和一部分黑釉的原料产地相近。
   (3)使用判别分析方法可以有效的对南洼白陶样品和扒村窑瓷样品进行判别,建立判别方程。这可为后续的研究工作提供方便。
   (4)扒村窑的黑釉瓷和白地黑花瓷的空隙率和吸水率浮动都比较大,且空隙率及吸水率都较高,体积密度和表观密度差别相对较小。
[硕士论文] 张静
科学技术哲学 武汉科技大学 2009(学位年度)
摘要:1945年8月6日,第一颗原子弹在日本广岛上空爆炸掀开了人类利用核能的序幕。半个多世纪过去了,核能逐渐揭开神秘的面纱,走进了人们的日常生活。随着能源危机的警报不断地拉响,人类迫切需要开发新的能源。在这种背景下,核能以其得天独厚的优势引起了人们广泛的关注。与煤、石油等相比,核能给水质、大气等带来的危害相对较小,有着低投入、高回报的商业价值。但是,核能技术滥用、核电站的安全运行、核废料的安全处置等给核能的更广泛利用带来了阻碍。核能技术是一把双刃剑。由它引发的一系列伦理问题--例如核废料的暂时性处置给生态带来的长远威胁;滥用核武器威胁人类生存等--引起了伦理学家们的高度关注。 研究核能利用伦理的目的是为了引导人类更好地、更安全地利用核能。基于以上目的,本论文对核能的利用进行深度的伦理剖析。首先,在从事核能开发研究活动中,科学家的行为要受到科技伦理的引导和制约、要承担相应的社会责任。其次,核电站的运行中可能出现的核事故严重威胁人类安全,对人类健康造成长远影响。政府、核电企业必须承担相应安全伦理责任,做到防微杜渐。最后,核能的利用会产生核废料,对生态环境造成威胁,必须运用生态伦理原则作反思和警醒,重视对核废料的完全处置方面的研究,使得核能成为一种真正的清洁能源。
[硕士论文] 董军领
粒子物理与原子核物理 郑州大学 2009(学位年度)
摘要:耀州窑作为我国名窑群芳中的一朵奇葩,它创烧于唐代,到宋代发展到鼎盛时期。从考古资料看,耀州窑是我国古代生产陶瓷釉色品种最多的窑口,其中自唐代创烧以来一直以青瓷为主,青瓷产品在北方各窑场中处于领先地位,到元初情况发生显著变化,青瓷产品已粗朴不佳每况愈下,而传统的黑瓷却悄然兴起,一直到民国时期黑瓷的烧制从未间断过,因此对耀州窑黑瓷的研究一直是考古界的热点。
  耀州窑唐三彩作为迄今为止除了黄冶窑以外最大的唐三彩窑址,对耀州窑唐三彩的原料产地和烧制技术的研究具有很重要的科学意义。本文利用质子激发X荧光分析技术(PIXE)研究耀州窑唐三彩和黑瓷的化学组成,并用多元统计分析方法对其原料产地进行了分析;并且利用X衍射仪测其物相组成,用扫描电子显微镜观测其微观结构,得到如下一些结论:黄冶窑唐三彩和耀州窑唐三彩胎的原料产地不同,但它们各自的胎的原料产地集中;黄冶窑和耀州窑两地唐三彩的釉料配方不同,即使是同样釉色,它们的配方也不同;并且黄冶窑唐三彩的施釉温度要略高于耀州窑唐三彩。耀州窑陶瓷胎料可能取自三个不同地点,耀州窑唐三彩的胎料产地比较集中,黑瓷胎和琉璃瓦胎原料产地相对分散;三彩胎样品与黑瓷胎和琉璃瓦胎样品关系较远,而黑瓷胎样品和琉璃瓦胎样品关系较近;黑瓷胎样品中元代的陈卢永兴样品和民国时期陈卢院样品胎料来源都各自比较集中,尤其是民国时期5个黑瓷样品,明清时期的陈卢宋岩崖和陈卢院黑瓷的胎料产地比较分散,明末时期的陈卢湾样品和其它样品关系较远。耀州窑黑瓷胎均含有莫来石和石英,属于粘土质,胎的烧制温度温度在1100℃至1200℃之间;耀州窑黑瓷釉为玻璃相结构,其釉主要成分为石英和钙长石。耀州窑黑瓷胎表面有很多气孔,烧结温度大致在1100℃至1200℃之间;釉表面显微结构比较致密,吸水率低,并且在釉中含有未熔的方石英;在胎釉交界处部分有钙长石晶体。
[博士论文] 冯昊青
哲学·伦理学 中南大学 2008(学位年度)
摘要:核开发利用是充满巨大价值与风险的人类实践活动,它为人类掘出幸福源泉的同时,也深刻的影响着人类的安全与命运。由此产生的诸多价值困境和伦理难题使之陷入安全与发展的两难困境,需要核伦理学的参与为其解决一系列的价值困境和伦理难题。然而,核伦理学因为解决“核战争与道义”的时代问题而生,它围绕“核威慑战略与道义”主题构建自己的理论体系,且一直没能跟上人类核实践活动的发展进程,未能将更为广阔的核开发利用整个领域的道德现象纳入研究领域,无论其内容体系还是理论方法都不能适应核开发利用的现实需要,因而需要发展和完善才能发挥其实践功能和应用功效。 核伦理存在和发展的现实基础是:实现核开发利用的巨大价值支点是其安全发展,而影响其安全发展的主要因素是“人因错误”,核心是人性问题,是人性中的善恶问题和责任、良知等问题,正是这一客观实在为核伦理的产生和存在提供了现实基础和迫切需要,同时也给核伦理提出了新的时代主题和任务:确保核安全发展。本文围绕核安全发展的时代主题,展开了核伦理基本理论研究和实践应用研究。首先,分析和阐明了核开发利用存在内涵丰富的善恶问题--为核伦理的存在提供了学理基础;其次,根据核伦理面临的现实任务,分析指出核伦理的基础理论是责任伦理--维护和保障核安全发展需要人类阐发一种责任伦理意识;接着在分析论证传统伦理派别和核伦理学的道德分析评价模式的基础之上提出:核伦理的道德分析评价模式是以责任为核心的“动机-手段-结果”模式,判断的依据主要是动机和手段;同时,指出核伦理的主要功能是保障核安全发展,在阐述核伦理的引导、调节、激励、教化等具体基本功能的基础上,进一步阐述了核伦理基于核安全发展的主要作用进途。最后,提炼并分析论证了确保核安全发展的五条核伦理基本原则:和平人道原则、安全无害原则、信息诚实与透明原则、知情同意原则、利益与风险均衡原则。理论的价值在于其实践功能。因此,本文最后就核政治活动、核经济活动、核科技活动等几个主要影响核安全发展的具体领域的核伦理实践问题进行了深入细致的探讨研究,力图在这些领域内发挥核伦理之于核安全发展的实践功能和应用功效,进而确保核安全发展。
[硕士论文] 花永涛
核技术及应用 成都理工大学 2007(学位年度)
摘要:核信号数据采集是能谱仪器的重要组成部分,其功能是把经放大成形后的核探测器的脉冲信号,进行数字化处理,获得信号幅度分布的曲线,供谱分析软件使用。传统的核信号采集系统一般体积、功耗、重量较大,不适合野外现场使用。本论文对基于低功耗微处理器(ARM7)和高速ADC芯片(AD1605)核信号数据采集技术进行研究,开发了硬件电路及软件。核信号数据采集卡包括多道脉冲幅度分析器、脉冲放大器的数字化调控电路和稳压电源等部分。 系统的硬件以基于ARM7TDMI-S核的微处理器(LPC2148)为核心,可进行JTAG仿真调试,以高速低功耗的集成ADC(AD1605)为多道脉冲幅度分析器的模数转换器件。数据采集卡以LPC2148自带的40103 SRAM空间作为外部数据存储器;以片内512KB的Flash程序空间,实现在线系统编程和应用编程;片内SPI接口配合数字电位器可对放大器进行数字化调节,调节精度达到万分之一。利用片内的定时器与外部硬件电路结合,完成死时间的扣除,实现活时间测量。采用DC/DC变换电路,可将5~12v的电压转换为系统所需的3.3V,5.0V和±9V的稳定电压,扩大了使用领域。采集卡采用RS232接口,与上位计算机进行通讯。软件采用C语言进行编程,便于二次开发。该卡可以应用于便携式一体化和智能化X荧光仪、γ能谱仪等,也可用于室内核仪器及其它核仪器实验教学设备,对核仪器发展起到一定的促进作用。
[硕士论文] 吕军
核技术及应用 成都理工大学 2007(学位年度)
摘要:对于以脉冲计数形式作总量测量的核辐射探测器,死时间、饱和电流、高端脉冲重叠等是影响探测效率的主要因素。为减少测量误差,必须对测量系统分辨率进行确定或者对死时间进行校正,这是一件很复杂的工作,而且不能从根本上解决死时间问题。Time-To-Cotmt测量方法是通过控制加到探测元件上的高压,来测量加上高压后到产生第一个脉冲计数之间的计数前时间,再据此进一步计算出辐射强度,从而消除了死时间等因素的影响,提高了探测效率,其理论依据为放射性物质的放射现象服从泊松分布。 本论文首先讨论了Time-To-Colmt测量方法的理论基础,给出计算辐射强度的估计公式R=k/t(k为常数),并利用蒙特卡罗方法对Time-To-Count技术进行了计算机模拟,然后在脉冲计数测量方法实验的基础上,选用J32型G-M管和J33型G-M管完成了Time-To-CotInt测量方法的实验,在实验中利用单片机系统来进行Time-To-Count测量方法中对计数前时间的测定,并完成定时、控制、测量、数据处理等工作,测定计数前时间后,不采取任何数学补偿,由式R=k/t得出辐射场强度。最后,根据大量的实验数据分析了Time-To-Count测量方法中的关键因素,并将Time-To-Colmt测量方法的实验结果与脉冲计数测量方法的实验结果进行了比较,证明了Time-To-CotInt技术的可行性、先进性和科学性。 实验结果显示,对于γ射线总量测量,应用脉冲计数测量方法时,J32型G-M计数管的线性测量范围约为500 μR/h到8000 μR/h,J33型G-M计数管的线性测量范围约为50 μR/h到5000 μR/h,而应用了新的Time-To-Count测量方法后,两种G-M计数管的线性测量范围均拓宽到了20 μR/h到30000 μR/h以上,前后跨越四个量级,且数据线性仍然没有变坏的迹象,覆盖了以往多个仪表的测量范围,大大提高了系统的测量精度。
[硕士论文] 梁乃丽
核技术及应用 东北师范大学 2006(学位年度)
摘要:155Tm是远离双幻数的稀土区核,目前为止对155Tm核高自旋态的研究成果不多,已确认的能级结构信息也很少,通过本论文,我们建立了新的能级纲图。155Tm质子数为69,中子数为86,对其高自旋态性质的研究,我们发现它位于集体运动和非集体运动的过渡区。此外,155Tm的研究也有助于我们探讨其同位素和同中子素的高自旋态。 本论文的实验部分是在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上,通过重离子熔合蒸发反应142Nd(19F,6n)155Tm布居155Tm高自旋态,靶是厚度为2.2mg/cm2的自支撑靶,束流能量为122.5MeV,强度为15nA。探测装置由14套HPGe-BGO反康谱仪和一台小平面探测器组成。实验中进行了γ射线激发函数和γ-γ符合测量,在100h的束流时间内共积累了1.7×108个两重及两重以上的符合事件,离线建立了三个Er-Er矩阵:一个是对称型矩阵;另外两个是非对称型矩阵。利用这些矩阵,对已知的155Tm的γ跃迁开窗,计算γ跃迁强度和相应的方向角关联—DCO比值,共辨认出了28条新的γ跃迁和26条新能级,建立了新的155Tm核能级纲图,最高激发态8.5MeV,最高角动量达到67/2+h。 本论文分为四章,第一章介绍原子核结构模型理论与高自旋态的布居;第二章中讲述了在束γ谱学符合实验测量;接下来一章通过分析处理实验数据,得出实验结果,最后一章通过系统学比较的方法,以及用准粒子经验壳模型和OXBASH程序进行理论计算,并将其结果与实验结果进行比较,对155Tm核进行物理讨论。
[硕士论文] 任万彬
粒子物理与原子核物理 东北师范大学 2006(学位年度)
摘要:将无损检测作为反恐、反毒品走私和其他违反国际、国家运输与海关法律的一个重要工具正得到越来越广泛的关注。2001年911事件充分反映出对海陆空各个关口实施可靠、准确、快速检测的重要性[1]。近几十年来,由于世界政治格局的大变动,各种恐怖事件不断发生。特别是美国911事件发生后,各国政府为制止类似事件在本国发生,都更加重视安全保卫和各种危险品的检查、检测工作[2]。 在当今的反恐斗争中,海关对行李、包裹中爆炸物和毒品的检查十分重要。毒品、爆炸物中都含有多种相同的化学元素,例如:H、C、N、O等,但它们的含量在比率上各不相同,而且也区别于其它的日常用品。γ射线和中子都有深层穿透物质的能力,且都可以对大小货物进行无损检测。脉冲快热中子分析(PFTNA)是一项利用[n,n'γ]和[n,γ]反应来确定元素含量的一项技术。在核反应中,它们都会释放出特征γ射线,就如同该元素的“指纹”一样,包含着这种元素的特有信息。通过分析特征γ射线能谱便可以确定待测物质的成分和含量,以判定它是否是违禁物品。 在毒品爆炸物检测中,有一个难点就是在短时间内准确检测出被检物,例如一个行李包,是多种物品的混合物,而不是单一化合物,各元素的比例已经平均化。因此,检测时需要一瞬间只照射被检物的小块体积单元,在这个小单元中,主要由一种物质组成,检测出该物质中元素的比例近似不变才有意义。达到这种效果的方法就是利用准直的中子束进行检测。 设计一套以中子发生器为中子源毒品爆炸物检测系统的中子准直装置,不仅可以减少周围物体对测量结果的干扰,同时对整套系统的辐射防护也有着重要的意义。
[博士论文] 林萌
核能科学与工程 上海交通大学 2006(学位年度)
摘要:进入21世纪,中国核电进入积极发展阶段,在保证电厂安全性的基础上,对经济性也提出了更高要求。仿真在核电领域发挥着越来越重要的作用,它广泛地应用于反应堆设计安全分析、独立安全评价、先进主控室设计验证、事故缓解措施、控制与保护系统设计、操纵员培训以及教学等方面的研究,有效地提高了电厂的安全性和经济性。为此,作者利用目前先进的分布式并行计算机仿真技术,基于受到国际认可和广泛使用的反应堆热工水力估算程序,将其同控制与保护系统模拟程序、人机交互界面程序等有机集成,自主研究和开发了更为先进的综合核动力仿真分析系统,并用于相关领域研究。 本文所研究的核动力仿真分析系统主要由反应堆热工水力计算、控制与保护系统模拟、人机交互界面仿真三个主要子系统组成,系统结构主要采用分布式并行仿真结构。他们分别由不同程序完成,热工水力系统是由RELAP5程序模拟,控制与保护系统采用Simulink和C语言等进行详细的逻辑模拟,人机界面程序为C++Builder自主开发的多用户界面程序。每个程序可在不同的计算机上和操作系统下运行,通过网络互连。所有独立子系统之间通过信号通讯的方式建立联系,实现数据交换以及并行管理。根据不同应用环境需要,本文采用了使用DATABASE、SOCKET和PVM三种通讯方式进行系统有机集成,从而将多个功能有限的子系统合并扩充来完成核电厂综合仿真这一庞大任务。 作为仿真分析系统主要组成部分之一的反应堆热工水力程序选用了国际认可的最佳估算程序RELAP5,由于该程序原开发目的并非用于仿真,因此作者对其进行了多项仿真功能改造包括实时计算、参数动态交互和计算流程控制功能开发。同时为使该程序能够对船用核动力装置环形窄缝流道进行准确计算,对其传热与流动模型也进行了扩展。程序改造工作的验证结果表明:改造后的RELAP5程序功能得到扩大,适用范围更广,充分满足了仿真分析系统的需要;改造工作对RELAP5程序的核心,质量、动量和能量守恒等原数学模型等没有影响。核电厂控制与保护系统是仿真分析系统另一主要组成部分,根据简单模拟、一般模拟和详细模拟的思路,作者采用了C语言、商用组态软件和Simulink三种手段对其进行了模拟。其中价格相对低廉、技术成熟、效果率高、灵活性好的Simulink软件被详细研究,通过二次开发将Simulink与RELAP5程序有机耦合可进行控制与保护系统设计研究。根据仿真分析系统的需要,分别对核电厂稳压器压力控制系统、稳压器液位控制系统、蒸发器液位控制系统、反应堆功率控制系统、主蒸汽排放控制系统以及停堆和专设安全设施驱动保护系统进行了详细模拟,对比验证结果表明该系统仿真与实际相吻合。 人机交互界面是仿真分析系统的第三个主要组成部分,作者对新一代核电厂数字化先进主控室的信息显示系统进行针对性的研究,主要集中在信息等级显示结构、幅面导航方式和幅面版式等方面。所有信息显示幅面按等级分为一级电厂主要状态参数、二级电厂概貌参数、三级电厂系统主要参数和四级电厂子系统和设备参数。该等级式组织成梯形分布,起始于提供电厂重要状态信息的总览图,终止于提供所有信息的详图。幅面间的导航则采用基于幅面和基于树型菜单的手动导航和自动导航两种方式,使得操纵员能够迅速准确地查找到所需幅面。在幅面具体开发过程中,作者参考核电厂主控室设计与人因工程的相关法规、导则和标准以及他人研究成果,对涉及到的诸如模拟图、显示器、控制器、仪表、标牌、声音、灯光、颜色、文字、报警等具体要求进行了总结,使用C++Builder开发了多套人机交互界面程序,对先进主控室幅面设计起到了一定的借鉴作用。基于上述理论和技术,作者最终以巴基斯坦恰希玛核电厂、广东大亚湾核电厂、船用核动力装置实验台架等为对象成功开发了多个仿真分析系统,并用于如下相关领域的应用研究:一、二回路热工水力系统建模,核电厂设计独立安全评价、先进主控室设计验证、严重事故仿真、事故缓解措施等。大量应用研究结果表明,该系统不仅能够广泛应用于研究领域,而且在工程领域也能发挥巨大作用。本文自主改造国际认可的反应堆最佳估算程序RELAP5用于仿真,这在国内尚属首次;开创性地对RELAP5程序进行数学模型改造,扩大了它的适用范围;突破传统的使用单一程序进行核电厂仿真分析的方法,引进分布式并行仿真结构,该方法能够与世界上商用核电厂全范围仿真程序接轨;开发的核电厂综合仿真分析系统全部基于普通微机,用途广泛,具有一定的先进性。
[硕士论文] 高飞
核技术及应用 中国科学技术大学 2005(学位年度)
摘要:本文围绕KZ-400离子束刻蚀装置的设计、安装与调试进行了系统的介绍,主要包括以下内容: 1.该装置的研制背景和总体设计方案的介绍; 2.通过工作台二维传动力矩的分析计算,选择和确定了运动导轨、传动螺杆及传动链的形式和结构;简介固体润滑机理,对用于导轨润滑的二硫化钼润滑剂进行了真空润滑性能试验和质谱分析; 3.用有限元分析法对真空室的受压形变和工作台扫描离子束时的温度分布进行了计算,并据此选择了合理的真空腔和工作台结构; 4.真空系统的配置,有效抽速及抽气时间计算,真空处理与真空状态的测量; 5.简介6×66cm2条形射频离子源工作原理,探测了离子束流密度横向积分在纵向分布的均匀性,并由测得的数据仿形出束阑孔径,通过束阑大幅度改善束流密度均匀性,使之达到或优于设计指标; 6.工作台和束流探测器的安装,运动精度的测量和补偿。
[硕士论文] 岳妍
核技术及其应用 东北师范大学 2005(学位年度)
摘要:本文就是应用BP神经网络的函数逼近功能对煤的γ能谱进行分析,并预测其成份含量.文中阐述了用BP神经网络进行解谱的原理、特点和优势,以及用BP神经网络解析能谱时所无法克服的系统误差的成因.同时,对BP神经网络及算法进行了系统而详细的介绍,并分析了它存在的主要缺陷及其产生的原因,针对解谱的难点和BP算法存在的主要缺陷,提出了相应的改进措施,如:加入动量项、动态调整学习步长和动量系数、动态调整结束点,以及"继承学习"的方法等,并设计出解谱的网络结构和算法.在对煤谱训练过程中,采用了两套激活函数方案:即隐层与输出层节点激活函数相同和不同时,分别寻找训练网络的最佳隐节点数.最后分别构建了这两套方案的测试网络结构和算法,并将它们的预测结果与化学法测得的成份含量进行了比较,同时也对它们的预测精度进行的对比分析,证明了将BP神经网络应用于煤谱解析,其精度较高,是一种较为有效的预测方法.
[博后论文] 祖小涛
材料学 四川大学 2004(学位年度)
摘要:核技术方法(离子注入和辐照)制备纳米复合材料与其它方法相比具有自己独特的优点:1)辐射诱发的缺陷(自由基)能够使高分子之间或高分子与陶瓷之间进行接枝聚合;2)离子注入制备的植入纳米晶,成为基体的一部分,不会被环境污染以及材料的一些重要物理性质可以通过控制纳米晶的浓度和尺寸进行优化等.核技术方法有望成为一种重要和能实际应用的纳米复合材料的制备手段.本报告主要研究了离子注入在单晶YSZ和Al<,2>O<,3>中制备多种植入纳米晶和TiO<,2>、Al<,2>O<,3>纳米晶的辐射接枝,得到以下新结果:1)首次在YSZ和Al<,2>O<,3>单晶中通过室温离子注入直接制备得到了金属Ni和Co<,x>Ni<,1-x>植入纳米晶,研究了它们的光学和磁学性能以及显微结构;通过室温离子注入然后高温退火,经固态相变在YSZ单晶中首次得到了钙钛矿结构的SrZrO<,3>纳米晶和焦绿石Pyrochlore纳米晶,研究了它们的显微结构,特别是与基体的取向关系.部分研究结果已发表在国际著名物理杂志"Applied Physics Letters"上.2)首次在纳米锐钛矿(Anatase)和金红石(Rutile)型TiO<,2>表面上通过电子束(能量1.6MeV,剂量10、20、30kGy)共辐射接枝聚合甲基丙烯酸甲酯(MMA),发现Anatase-TiO<,2>的接枝率(10.5﹪)明显高于Rutile-TiO<,2>(6.1﹪),可能是Anatase-TiO<,2>具有较高的比表面积的缘故.还发现纳米Al<,2>O<,3>与MMA的电子辐射接枝率远高于微米Al<,2>O<,3>接枝率,纳米Al<,2>O<,3>更易于用辐射手段进行接枝聚合.部分研究结果已发表于"高分子材料科学与工程".
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