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空间环境地面模拟装置1.2 MeV/10 mA电子加速器束流扫描系统的研制

空间环境地面模拟装置（Space Environment Simulation and Research Infrastructure，SESRI）为哈尔滨工业大学承建的国家“十二五”重大科技基础设施项目，用于模拟空间辐照环境，研究空间带电粒子对航空航天器件性能的影响效应。1.2 MeV/10 mA电子加速器是SESRI最大的综合辐照试验舱的电子辐照源之一，可提供最高能量与最大流强分别为1.2 MeV与10 mA的电子束。本文基于1.2 MeV电子加速器的总体设计要求，主要介绍扫描系统中扫描磁铁、扫描电源和扫描不均匀度测量装置的研制及实验验证，重点介绍了45°斜入射样品台给扫描不均匀度带来的特殊问题及解决方法。实验结果表明：1.2 MeV电子加速器的扫描面积可达1 000 mm×1 000 mm，扫描不均匀度小于10%，达到了设计指标，从而也验证了技术方案与技术路线的正确性。

> 加速器技术、射线技术及应用

刘焕玲,王胜利,苏海军,郭洪雷,李正,刘永好,疏坤,李瑞

空间环境地面模拟装置1.2 MeV/10 mA电子加速器束流扫描系统的研制
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  • Vol. 47  期 8， 2024 2024年 47卷 第8期

    • 加速器技术、射线技术及应用

      刘焕玲,王胜利,苏海军,郭洪雷,李正,刘永好,疏坤,李瑞

      DOI：10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.080201
      摘要：空间环境地面模拟装置（Space Environment Simulation and Research Infrastructure，SESRI）为哈尔滨工业大学承建的国家“十二五”重大科技基础设施项目，用于模拟空间辐照环境，研究空间带电粒子对航空航天器件性能的影响效应。1.2 MeV/10 mA电子加速器是SESRI最大的综合辐照试验舱的电子辐照源之一，可提供最高能量与最大流强分别为1.2 MeV与10 mA的电子束。本文基于1.2 MeV电子加速器的总体设计要求，主要介绍扫描系统中扫描磁铁、扫描电源和扫描不均匀度测量装置的研制及实验验证，重点介绍了45°斜入射样品台给扫描不均匀度带来的特殊问题及解决方法。实验结果表明：1.2 MeV电子加速器的扫描面积可达1 000 mm×1 000 mm，扫描不均匀度小于10%，达到了设计指标，从而也验证了技术方案与技术路线的正确性。  
      关键词：扫描磁铁;斜入射;扫描电源;扫描不均匀度   
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      更新时间：2024-08-20
    • “在密度测井领域，研究人员利用蒙特卡罗方法，针对350 kV高压X射线密度测井仪器，探究了屏蔽体材料及厚度等参数。研究表明，选择钨镍铁合金作为屏蔽材料，通过合理设计屏蔽体厚度和放置方式，可有效降低X射线衰减，为X射线密度测井仪研制提供了设计理论和关键参数。”

      刘睿,于华伟,祝倩,岳爱忠,王虎,刘超卓,张倩文,杨树,祝林苛,张晓蕾

      DOI：10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.080202
      摘要：密度测井中使用可控X射线源替代137Cs放射源已经成为新的趋势。X射线源强度受靶基上高压影响较大，当高压为350 kV时，密度测量不确定度可以保持在0.01 g·cm-3。为探究适用于350 kV高压X射线密度测井仪器的屏蔽体材料及厚度等参数，利用蒙特卡罗方法研究了X射线穿过不同材料与厚度后的能谱及计数率；并且通过对0⁓0.15 MeV、0.15⁓0.35 MeV两个能窗相关响应关系的对比，分析了不同能窗中X射线衰减与探测器计数率差异的原因。另外结合四探测器X射线密度测井仪器实际结构，主要考虑了三部分粒子对探测器的影响，并通过MCNP模拟分析并设计了各部分屏蔽体的放置方式及最佳厚度。研究表明：X射线的衰减无论在高能窗还是低能窗，都随着屏蔽材料原子序数及厚度而增大。选择钨镍铁合金为四探测器X射线密度测井仪器模型的屏蔽材料；在基座与近源距探测器之间设置的屏蔽体厚度为1.75 cm，每个探测器之间放置厚度为0.2 cm的屏蔽体，探测器背部增加0.35 cm厚度的屏蔽体。本研究为X射线密度测井仪研制中的屏蔽材料和结构提供了设计理论和关键参数。  
      关键词：可控源;X射线;密度测井;蒙特卡罗模拟;屏蔽体   
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      更新时间：2024-08-20

    • 文海懿,全琪玮,杨炫烨,赵文增,张思敏,吴奕初,刘向兵

      DOI：10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.080203
      摘要：为探究电脉冲处理（Electropulsing Treatment，EPT）对金属材料缺陷的修复作用，设计了一套电脉冲处理设备和与其配套的处理方法，并对电子辐照样品与拉伸样品等含有缺陷的金属材料样品进行电脉冲处理。利用正电子谱学对原子尺度缺陷的十分灵敏的特点，对电脉冲处理后样品进行正电子寿命谱学等研究，获得纯铁及反应堆压力容器（Reactor Pressure Vessel，RPV）钢辐照或形变产生的缺陷及通过电脉冲处理后的部分“修复”情况。结果表明：缺陷“修复”的效果既与样品初始状态有关，又与电脉冲处理参数有关，电脉冲处理样品的正电子平均寿命和维氏硬度变化趋势一致。正电子湮没作为新的无损检测方法有望给出脉冲电流作用下材料损伤或缺陷“修复”的判据，可方便、快速及高灵敏探测实际工况部件的缺陷状态。  
      关键词：正电子湮没;脉冲电流;缺陷;修复;纯铁   
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      更新时间：2024-08-20

    • 核化学、放射化学、放射性药物和核医学

      “在环境治理领域，科研团队开发了一种基于氧化石墨烯和竹炭的水凝胶粒子电极，有效提高了电化学系统对含铀废水中碳酸铀酰离子的吸附能力，为地下水污染治理提供了新方案。”

      乐冬冬,邓启湘,杜安松,王红强,王清良,李乐,胡鄂明,雷治武,胡芳

      DOI：10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.080301
      摘要：铀的采冶过程中，会产生大量的含铀废水，容易造成地下水的污染。在受污染的地下水中，铀常与碳酸盐结合形成扩散性更强、迁移性更高的碳酸铀酰络合物，这使得铀的去除变得更加困难。将氧化石墨烯和竹炭共混，通过低温水热还原反应将竹炭组装至还原氧化石墨烯水凝胶的骨架上，制备具有三维多孔结构的rGO/BB水凝胶。将rGO/BB水凝胶作为三维电化学系统中的粒子电极，探究电解质（硝酸钠）浓度、外加电压、极板间距、pH和rGO/BB水凝胶粒子电极用量等因素对三维电化学系统吸附碳酸铀酰离子性能的影响。实验结果表明，在pH 4~8、极板间距4 cm、电压5 V、rGO/BB水凝胶用量90 mg的条件下，对200 mL浓度为1~1 000 mg∙L-1的碳酸铀酰均具有良好的吸附率，即使当碳酸铀酰浓度为1 000 mg∙L-1时，14 h吸附率依然可以达到87.56%。经过5次吸附解吸循环后，吸附率仍然保持在87%以上，具有较好的循环再生性能。引入和使用rGO/BB水凝胶粒子电极显著提高了电化学系统对铀的吸附能力，其中羧基和羟基对铀吸附发挥着重要作用。这些结果说明，基于rGO/BB水凝胶粒子电极的三维电化学系统对去除碳酸铀酰离子具有很大的应用潜力。  
      关键词：竹炭;rGO/BB水凝胶;粒子电极;铀;电化学系统   
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      更新时间：2024-08-20
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