- 陈福权;胡传皓;曾国强;顾民;岳涛;杨小峰;杨剑;
能谱测量是核辐射探测领域的关键技术之一,是获取放射性粒子信息的重要途径。为实现高分辨率的能谱测量,本文设计了一种基于厚膜集成电路的能谱仪。通过厚膜工艺,完成了能谱仪中的前置放大器、滤波成形器及峰值保持器设计。能谱仪的数字信号处理单元实现了ADC控制、幅值提取等算法,具备数据采集、处理与通信传输功能。在相同测试条件下,使用溴化铈(CeBr_3)闪烁体探测器对该能谱仪和国外产品进行性能测试,本文设计的能谱仪输出谱线能量分辨率为4.0%@662 keV,国外产品的能量分辨率为4.2%@662 keV。这表明基于厚膜集成电路的能谱仪与国外产品相比具有竞争优势,且在核辐射探测领域具有实际应用价值。
2025年11期 v.45;No.318 1623-1631页 [查看摘要][在线阅读][下载 1582K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王浩祯;吝守龙;郭佳承;贾世海;张昀昱;胡守扬;周静;孙鹏飞;宋金兴;陈雷;智宇;赵明锐;靳尚泰;卢志永;邓桂华;庄晓;许天驹;蒋涛;杜泳熙;李沛玉;张洞明;杨智棋;赵永刚;李笑梅;
多道分析技术在硅探测器、闪烁体探测器与气体探测器研究领域具有广泛应用,主要用于信号采集与数据分析。本文以ARM架构为核心,结合高精度峰值保持电路与基于Qt框架的PC端数据采集软件,设计并研制了一种多道分析系统。峰值保持电路实现了脉冲峰值的高精度保持、自放电控制,同时支持可调保持时间以适配不同应用场景;核心数据采集模块负责脉冲信号数字化采集、实时计数率显示及以太网传输控制。硬件设计中引入了可调脉冲幅度甄别、DMA直接存储访问、均值滤波及峰值提取算法,优化了系统资源、提高数据精度并降低虚假事件率;基于Qt框架的PC端软件实现了数据采集、能谱在线绘制和计数率实时显示等功能。测试结果表明,系统的响应线性拟合优度R~2为0.9999,积分非线性(INL)为0.06%;在~(55)Fe放射源条件下,微结构气体探测器能量分辨率为16.17%(@5.9 keV)。结果证明了该系统的良好线性度和稳定性,展现了其在核探测领域的应用价值。
2025年11期 v.45;No.318 1632-1640页 [查看摘要][在线阅读][下载 945K] [下载次数：35 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邹雨辰;罗思远;张海峰;尹隆乡;王克;王晓冬;
缪子成像技术利用天然宇宙线缪子的穿透力强、能域宽等特点,在高密度、大尺寸物体探测中具有独特优势,被应用于火山、矿脉及建筑物等大型物体内部结构成像。随着缪子探测技术在地下空间、隧道、挖掘室及钻孔等区域的延伸应用,缪子探测器的安装需克服人员难以进入上述狭窄区域这一难题,故本课题组尝试设计一种钻井型缪子探测器。本文基于缪子定位算法对原钻井型缪子探测器进行优化,在简化探测器结构的同时也提高入射缪子的定位精度。利用Geant4构建了双端耦合硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)的塑料闪烁体条模型,通过双端SiPM收集到的光子数及时间参数作为特征,并引入最佳线性无偏估计算法(Best Linear Unbiased Estimator,BLUE)和反向传播(Back Propagation,BP)神经网络模型来提高缪子击中位置重建精度。模拟结果表明,BLUE算法重建质量最佳,重建误差为3.6 mm,位置分辨率为4.4 mm,且越接近两端SiPM位置重建精度越高。初步实验证明BLUE算法重建误差平均值为1.73 cm,该方法实现了钻井型探测器中闪烁体条上粒子击中位置定位,削减了SiPM读出通道,降低电子学设计难度,为下一步探测器的设计优化和制造提供了解决方案。
2025年11期 v.45;No.318 1641-1652页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K] [下载次数：208 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 潘喆;吴景森;王玮;李佳桐;刘端;雷浩宇;罗建东;
为实现燃料元件中的元素测量分析,本文基于瞬发伽马射线中子活化分析Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis,PGNAA)技术,开展燃料元件中子活化分析系统的设计开发。以氘-氘(Deuterium-Deuterium,D-D)强流中子发生器及高纯锗(High Purity Germanium,HPGe)探测器为核心部件,利用蒙特卡洛MCNP模拟软件针对系统各硬件模块进行优化设计,并基于该优化模型针对燃料元件中的铀(U)元素及中子毒物(Cd)元素进行分析。研究结果表明,基于优化设计系统模型进行样品分析,铀元素及镉元素特征峰计数与含量变化曲线线性良好,R~2值均优于0.97,验证了本文设计的中子活化分析系统能够用于燃料元件中的元素识别分析。
2025年11期 v.45;No.318 1653-1659页 [查看摘要][在线阅读][下载 1024K] [下载次数：55 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 钟华强;张洪健;李上明;尹隆乡;庄晓东;于万瑭;
为满足不同应用场景对环境γ辐射监测的需求,完善区域监测产品体系,本文开展了一种基于CsI(Tl)闪烁体的γ射线环境剂量当量监测仪的研制工作,基于结构紧凑、成本可控、响应稳定等设计目标实现了探测器的原理与结构设计及原理样机制造。使用蒙特卡洛粒子输运程序(Monte Carlo NParticle Transport Code,MCNP)构建高精度的仿真模型,分别在实验与模拟条件下使用标准γ辐射场开展剂量响应测试与仿真,对比验证了该仿真模型的可靠性(灵敏度误差小于5%)。针对CsI (Tl)闪烁体本征能谱响应的非线性问题,基于脉冲幅度分段赋权法开发了能量响应补偿技术,经该技术补偿后变异系数小于6%,能量响应晃动小于12%,有效提升了剂量当量测量的准确性。结果表明,本研究方法可在显著改善CsI (Tl)探测器的能量依赖性的同时无需进行能谱展开,为其他类型剂量监测设备提供一种低成本、高可靠性的校准技术路径。
2025年11期 v.45;No.318 1660-1666页 [查看摘要][在线阅读][下载 837K] [下载次数：41 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邢星河;鲁维;刘畅;邹鹏飞;
LiF(Mg,Cu,P)热释光探测器以其轻便、安全、重复性好、组织等效性好等优势,被广泛应用于空间辐射环境评估等领域。受制于飞行周期等客观条件,这些LiF探测器不可避免会被长期使用。深入了解其随着使用时间的特性变化及规律,才能更好地实现长期监测应用。对LiF热释光探测器进行了长期实验,发现其性能变化主要表现为存储剂量信息衰退和对新剂量信号的响应灵敏度下降。分析了LiF热释光探测器长期辐射监测特性随着时间演变的规律,并将其进一步拓展至连续照射的环境监测应用场景,为分析LiF热释光探测器长期监测的准确性及优化探测器校准与使用方法提供了支持。
2025年11期 v.45;No.318 1667-1674页 [查看摘要][在线阅读][下载 1032K] [下载次数：36 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周子威;胡静;侯杨;顾民;曾国强;
为满足核应急与环境监测中对α放射性核素现场快速、高精度检测的需求,本研究研制了一套便携式高精度α谱仪系统。该系统采用钝化离子注入平面硅(Passivated Implanted Planar Silicon,PIPS)半导体探测器,核心电路模块包括自主设计的低噪声电荷灵敏前置放大器与基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)+进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine,ARM)架构的数字多道脉冲幅度分析器,系统具备实时能谱显示与交互功能。性能测试结果表明:该系统能量分辨率(FWHM)优于19 keV@5.486 MeV,本底计数率低至1.28 h~(-1),对~(241) Am源的探测效率超过60%,能量非线性为0.011 8%。所有关键性能指标均满足JJF 1851-2020校准规范要求,并与市售实验室级设备性能相当,证实其可有效应用于现场快速、精确的α能谱测量。
2025年11期 v.45;No.318 1675-1682页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K] [下载次数：48 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 龙逸洋;韩纪锋;阳旭;陈阳梅;胡鹏;刘星泉;林炜平;曲国峰;钱森;任培培;任晶;宋瑞强;汪鹏辉;王科;王娜;王志刚;易楚琦;殷生华;赵朝阳;
硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)凭借其高增益、低工作电压、抗磁场干扰等优势,已成为粒子成像、核探测及医学成像等领域的关键光电探测器,应用需求与数量日益增长;制造工艺偏差可能导致各器件在增益、暗计数率等关键性能参数上存在差异,亟需高效的批量表征手段以保障系统性能的均匀性。本文设计了一套SiPM批量性能测量系统,包括积分球均匀光源、64通道数据采集卡、恒温恒湿箱、信号发生器及计算机控制单元等,可实现对大量SiPM增益、单光子响应、暗计数等参数的测量,解决大批量器件快速筛选与性能一致性问题。利用该系统对1 024个SiPM进行了测试,结果表明:单光子谱可清晰分辨10个左右光电子峰,单光子响应线性优异(R~2>0.99);增益均值为65.08 ch/p.e.,相对标准偏差为6.44%;在0.5 p.e.阈值下,暗计数率均值为138.7 kHz/mm~2,标准偏差为29.32 kHz/mm~2,所有器件均合格;该系统成功实现了大量SiPM的性能评估,同时为通过微调电压进行增益修正、进而优化大面积成像探测器性能提供了依据。本研究表明,该批量测量系统可高效、准确地完成SiPM增益与暗计数率的大规模测试,为SiPM等光电探测器的筛选与性能优化提供了可靠工具。
2025年11期 v.45;No.318 1683-1691页 [查看摘要][在线阅读][下载 1054K] [下载次数：45 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邱顺利;肖伟;马驰;刘海峰;蔺常勇;王益元;刘单;代传波;董进诚;周宇琳;曾乐;叶光雨;刘子景;
为降低二次中子源首次装料过程中的γ干扰,研制了一套基于涂硼正比计数管的装料监测系统。通过开展涂硼正比计数管在γ能谱下的MC(蒙特卡罗)模拟,以及不同γ场、n/γ混合场下的甄别电压测试,确定当甄别阈电压大于2.7 V时,可在保持热中子灵敏度的同时,将γ响应度控制在20%以内,有效保障了装料过程的安全监测。
2025年11期 v.45;No.318 1692-1698页 [查看摘要][在线阅读][下载 1045K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 卫晓峰;刘立业;焦岩;曹勤剑;徐园;赵原;
在核燃料循环、工业应用及医学诊疗领域,中子是辐射源项的重要组成部分,也是职业照射的主要来源之一。相比光子,中子的个人剂量监测与评价难度更高、不确定度更大。本文在热释光探测器基础上,引入了固体径迹探测方法,同时分别模拟计算了两个探测器单元对不同能量中子的响应,并对剂量计进行了设计优化,最终研制出复合式中子个人剂量计C-neutron。结果表明,相比单对、双对元件构成的热释光剂量计,C-neutron剂量计在多种辐射条件下表现更优,剂量测量结果与照射真值的相对偏差最大值从1 059%降至27%,降幅显著,剂量失真问题得以有效控制;负相对偏差从-37%缩小到-22%,剂量低估问题得到改善;相对偏差均方根从615%大幅降至21%,剂量计整体能量响应较为均衡。该剂量计为提升中子个人剂量监测水平提供了解决方案。
2025年11期 v.45;No.318 1699-1704页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K] [下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙玥;刘军;蒋林江;董超;
针对核设施运维中存在的测量点位少、系统平台依赖性强等问题,本文设计并实现了一种具备多点位、跨平台、国产化的滞留量在线测量系统。系统采用分布式架构与前后端分离设计,前端基于Vue框架实现响应式跨平台界面,后端基于Gin框架提供高效API服务,并结合SQLite数据库与Redis数据库实现轻量级数据管理。系统支持多道谱仪远程控制与并行作业,具备智能任务调度与实时数据同步能力,显著提升了测量效率与系统扩展性。测试结果表明,该系统在Windows与Linux操作系统平台下均能稳定运行,可有效适应复杂应用场景。本研究突破了传统单点测量与平台依赖的技术瓶颈,为核设施滞留量监测提供了一套自主可控、工程适配性强的新型技术方案。
2025年11期 v.45;No.318 1705-1713页 [查看摘要][在线阅读][下载 1227K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵建锟;夏经铠;柳学榕;
上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetitioN rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)是正在建设的高重复频率、高亮度脉冲X射线光源。在SHINE的建设与运行阶段,均需对到达后端光束线站的X射线自由电子激光(X-ray Free-Electron Laser,XFEL)脉冲强度进行诊断测量。SHINE装置的特性对测量系统的动态范围及测量频率提出了高要求。本文实现了一套基于光电二极管的XFEL脉冲测量系统,设计并制作了其中用于光电二极管信号读出的放大电路。该放大电路主体基于跨阻放大器设计,可实现对光电二极管的高重频信号读出,带宽满足光电二极管的带宽要求,且通过高速模拟开关实现不同增益放大电路的选择。实验表明,多次测试下:百倍增益通道的输出噪声约为0.493 mV,信噪比为38.73 dB,增益相对标准差为1.75%;千倍增益通道的输出噪声约为7.964 mV,信噪比为32.45 dB,增益相对标准差为1.29%。该系统的动态范围为单脉冲电荷量3 pC到25 nC。
2025年11期 v.45;No.318 1714-1721页 [查看摘要][在线阅读][下载 1054K] [下载次数：46 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李中;
针对核电厂控制室通风系统中原辐射仪表故障率高、误报警频繁触发应急通风等问题,分析原电离室仪表设计原理,从电离室探测器、前置放大电路、信号处理算法及DCS保护逻辑等方面,提出相应优化设计方案。目前武汉厂家高气压电离室产品已在部分电厂替代原仪表,田湾核电实施保护逻辑优化后运行稳定。
2025年11期 v.45;No.318 1722-1727页 [查看摘要][在线阅读][下载 788K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙玉;高禄平;吴志男;邵春兵;陈学晋;
针对55/19B型蒸汽发生器传热管的在役检查需求,结合国内23台CPR1000机组的涡流检测数据,分析其降质机理并评估现有检查策略的有效性。结果表明:现有轴向与旋转探头联合策略可有效识别缺陷,其中磨损缺陷占比97.5%,且集中于防振条及支撑板区域,未发现应力腐蚀等严重降质的现象。基于此,提出优化方向:聚焦高频磨损区域检查,调整旋转探头检测频率;强化异物防控措施;研发阵列涡流及无线传输技术以提升检测效率。
2025年11期 v.45;No.318 1728-1734页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K] [下载次数：30 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘正山;向先保;黄瑞铭;彭阳;杨兴荣;徐巧;连杰;翁政;林子迪;
核电厂辐射监测系统(KRT系统)在复杂电磁环境中易引发异常报警,面临稳定性与可靠性不足的挑战。本课题从敏感机理、抑制干扰等方面进行了KRT系统抗干扰方法的研究。现场测试和实际应用结果表明:所提出的评估方法和抗扰措施,可有效提升KRT系统的抗干扰性能,也为核电厂电磁干扰作业的安全性预判及防护措施优化提供了依据。
2025年11期 v.45;No.318 1735-1741页 [查看摘要][在线阅读][下载 1037K] [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王天喜;李俊;别业旺;李钊同;李克亮;
自给能中子探测器(Self-Powered Neutron Detector,SPND)的长期性能对先进反应堆的安全运行具有重要意义。然而,当前相关研究多依赖于计算成本较高的蒙特卡洛模拟或在役实验数据,缺乏统一的解析理论框架。本研究采用发射体反应解析方法,通过核反应与衰变方程,推导得到铑、钒、钴三种SPND灵敏度随时间及累积中子注量演变的数学模型。研究结果显示,铑SPND的灵敏度呈高燃耗驱动的指数衰减趋势;钒SPND因核反应截面极低,在整个服役期内灵敏度近乎恒定,其寿命主要由材料耐受性决定;钴SPND则受制于因燃耗产物钴-60累积造成的本底信号污染,为此,本研究引入了“信息寿命”概念进行量化。本研究揭示了主流SPND长期性能内在物理规律,为SPND的可靠性评估及反应堆堆芯在线监测提供了理论参考。
2025年11期 v.45;No.318 1742-1749页 [查看摘要][在线阅读][下载 690K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李彪;蒋天植;邓鹏;李宝成;靳占刚;
本文描述了典型反应堆无源启动核测量探测器的设计需求,并根据华龙机型、国和机型堆外探测器的安装空间,通过轴向串联、径向并联的方式分别设计了用于其反应堆无中子源启动监测的堆外高灵敏中子探测器组件,研制样件并开展性能测试,初步计算了其热中子灵敏度,验证了方案的可行性。
2025年11期 v.45;No.318 1750-1756页 [查看摘要][在线阅读][下载 1015K] [下载次数：55 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孔凯贺;马廷伟;张建文;王泰科;宫爱成;刘志云;付汝师;
核电产业与人工智能技术的融合越来越深入,通过开发智能模型进行核电厂事故控制是一个重要的应用场景。行为克隆算法为核电厂事故工况智能控制模型的开发提供了技术支撑。然而,受核电厂事故类型多样、控制过程复杂等因素影响,现有模型在多工况场景下常存在个别工况应对能力不足的问题。针对这一问题,本研究引入数据集聚合算法(Dataset Aggregation,DAGGER)对行为克隆模型进行优化,重点提升特定事故工况下的控制性能。实验结果表明,优化后的模型在目标工况的控制表现显著改善,同时智能控制策略的泛化能力与学习效率得到有效提升。
2025年11期 v.45;No.318 1757-1763页 [查看摘要][在线阅读][下载 894K] [下载次数：184 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张俊龙;张伟超;江润;朱凌佳;
我国首个建成投产的高放废液玻璃固化工程,采用德国陶瓷电熔炉玻璃固化技术。本文以该工程为背景,介绍了陶瓷电熔炉电控系统的构成与功能,重点分析了启动调试阶段电控系统出现的典型问题,并提出针对性改进方案。研究结果表明,通过优化控制系统算法和增加变压器档位,可显著提高熔炉运行的稳定性。本研究为实现高放废液玻璃固化装置电控系统的自主化和优化设计提供了重要参考。
2025年11期 v.45;No.318 1764-1769页 [查看摘要][在线阅读][下载 872K] [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘天定;阿茹罕;陈阵;李高仁;师瑞泽;黄锐捷;肖亮;
在对基于密度和中子测井的体积物理模型及响应方程进行理论研究的基础上,本文分析了孔隙空间饱含天然气对密度和中子测井响应的影响,进而推导出结合密度和中子测井计算致密砂岩气层孔隙度的模型。利用鄂尔多斯盆地SU54井区山1段致密砂岩气层实际测井及岩心分析资料,标定了该理论模型中的系数。分别利用标定的模型和基于声波时差的孔隙度计算模型对目标致密砂岩气层进行了处理,计算出储层孔隙度。两种方法计算的孔隙度与岩心分析结果的对比表明,利用本研究建立模型计算孔隙度的平均相对误差为6.78%,而利用声波时差计算孔隙度的平均相对误差则为26.24%。本研究建立的模型,可提高致密砂岩气层孔隙度计算精度。
2025年11期 v.45;No.318 1770-1774页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K] [下载次数：124 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据