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2025, 37: 106015.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250212
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2025, 37: 106001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250201
摘要:
针对大尺寸塑料闪烁体（ϕ100 mm×100 mm）在近场（＜1 m）脉冲中子测量中因标定与测量几何差异导致的中子灵敏度偏差问题，提出基于实验和蒙特卡罗模拟的双外推动态标定方法。建立蒙特卡罗模拟模型，量化距离对灵敏度的影响规律。模拟结果表明：当源距小于80 cm时，需要考虑距离对于中子灵敏度的影响，当源距缩短至20 cm时，中子灵敏度修正系数达到8.44%。通过近场实验分析，提出了一种散射本底外推方法，较为准确地测量了近场中子探测器的灵敏度，实验结果验证了理论模拟的准确性。研究建立的修正方法能够在平方反比定律不适用的条件下，有效降低传统单点标定法在近场测量中的系统偏差，扩展了中子探测器的测量范围，为脉冲堆瞬态诊断、聚变装置等强辐射场环境下的精确中子计量提供了新的技术途径。
针对大尺寸塑料闪烁体（ϕ100 mm×100 mm）在近场（＜1 m）脉冲中子测量中因标定与测量几何差异导致的中子灵敏度偏差问题，提出基于实验和蒙特卡罗模拟的双外推动态标定方法。建立蒙特卡罗模拟模型，量化距离对灵敏度的影响规律。模拟结果表明：当源距小于80 cm时，需要考虑距离对于中子灵敏度的影响，当源距缩短至20 cm时，中子灵敏度修正系数达到8.44%。通过近场实验分析，提出了一种散射本底外推方法，较为准确地测量了近场中子探测器的灵敏度，实验结果验证了理论模拟的准确性。研究建立的修正方法能够在平方反比定律不适用的条件下，有效降低传统单点标定法在近场测量中的系统偏差，扩展了中子探测器的测量范围，为脉冲堆瞬态诊断、聚变装置等强辐射场环境下的精确中子计量提供了新的技术途径。
2025, 37: 106002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250208
摘要:
空间电荷效应是制约强流离子束稳定传输的主要因素，主动馈入补偿气体被认为是一种能够抑制空间电荷效应的有效手段。但在强流负氢离子加速器中，负氢离子与补偿气体的作用机制十分复杂，存在多种互相竞争的物理过程。本研究通过数值模拟与实验测量，探究了负氢粒子与补偿气体在低能束流传输线中的相互作用机制。通过基于PIC方法的仿真程序，构建了包含电离反应、电子剥离反应和弹性碰撞散射等物理过程的三维仿真模型，研究了补偿气体为氮气和氩气时空间电荷补偿效应随气压、气体种类的变化对束流参数的影响规律。研究结果表明, 对负氢束流进行空间电荷补偿研究时，补偿气体对束流的散射与剥离效应不可忽略。
空间电荷效应是制约强流离子束稳定传输的主要因素，主动馈入补偿气体被认为是一种能够抑制空间电荷效应的有效手段。但在强流负氢离子加速器中，负氢离子与补偿气体的作用机制十分复杂，存在多种互相竞争的物理过程。本研究通过数值模拟与实验测量，探究了负氢粒子与补偿气体在低能束流传输线中的相互作用机制。通过基于PIC方法的仿真程序，构建了包含电离反应、电子剥离反应和弹性碰撞散射等物理过程的三维仿真模型，研究了补偿气体为氮气和氩气时空间电荷补偿效应随气压、气体种类的变化对束流参数的影响规律。研究结果表明, 对负氢束流进行空间电荷补偿研究时，补偿气体对束流的散射与剥离效应不可忽略。
2025, 37: 106003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250211
摘要:
辐射成像技术作为一种重要的诊断手段，被广泛应用于惯性约束聚变、闪光照相等各类科学装置上。实践中发现，成像系统点扩散函数通常存在预期之外的低频成分，导致图像出现低频模糊退化、图像灰度分布与射线注量分布之间呈现复杂的非线性关系，进而干扰源区强度分布或客体密度分布等关键物理量的诊断分析。由于点扩散函数低频成分强度极低，实验测量难度较大，其具体来源及份额目前尚未明确。针对这一难题，提出了基于环孔法的点扩散函数低频成分测量方法，首次获得了辐射成像系统点扩散函数低频成分的直接测量结果，将测量下限扩展至点扩散函数峰下10−6量级。同时，发现了闪烁屏表面状态对低频成分存在显著影响；将闪烁屏的非成像面涂覆黑色吸光材料后，可大幅降低闪烁屏导致的低频模糊。
辐射成像技术作为一种重要的诊断手段，被广泛应用于惯性约束聚变、闪光照相等各类科学装置上。实践中发现，成像系统点扩散函数通常存在预期之外的低频成分，导致图像出现低频模糊退化、图像灰度分布与射线注量分布之间呈现复杂的非线性关系，进而干扰源区强度分布或客体密度分布等关键物理量的诊断分析。由于点扩散函数低频成分强度极低，实验测量难度较大，其具体来源及份额目前尚未明确。针对这一难题，提出了基于环孔法的点扩散函数低频成分测量方法，首次获得了辐射成像系统点扩散函数低频成分的直接测量结果，将测量下限扩展至点扩散函数峰下10−6量级。同时，发现了闪烁屏表面状态对低频成分存在显著影响；将闪烁屏的非成像面涂覆黑色吸光材料后，可大幅降低闪烁屏导致的低频模糊。
2025, 37: 106004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250158
摘要:
建立了高空大气X射线辐射电离的工程计算模型，模型考虑了X射线与大气作用产生的高能电子在地磁场中的输运及电离大气问题，相较传统的射线能量沉积模型提高了计算精度。利用该模型分析了爆炸高度、纬度和当量对电离密度分布的影响规律，结果表明：由于高能电子输运的影响，电离密度分布丧失了对称性；电离密度分布在经过爆心垂直于磁力线方向有明显增强；爆高越大，高海拔位置电离密度变大，高能电子输运带来的影响在高海拔区域变小，低海拔位置电离密度变小；当量对电离密度的数值有较大影响，但对电离密度的相对分布影响较小。
建立了高空大气X射线辐射电离的工程计算模型，模型考虑了X射线与大气作用产生的高能电子在地磁场中的输运及电离大气问题，相较传统的射线能量沉积模型提高了计算精度。利用该模型分析了爆炸高度、纬度和当量对电离密度分布的影响规律，结果表明：由于高能电子输运的影响，电离密度分布丧失了对称性；电离密度分布在经过爆心垂直于磁力线方向有明显增强；爆高越大，高海拔位置电离密度变大，高能电子输运带来的影响在高海拔区域变小，低海拔位置电离密度变小；当量对电离密度的数值有较大影响，但对电离密度的相对分布影响较小。
2025, 37: 106005.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250196
摘要:
氮化镓（GaN）材料具有优异的光电性能，可以兼顾半导体和闪烁体的工作模式，在辐射探测领域有广泛的应用潜力。制备了一种由高阻氮化镓衬底层和同质外延多量子阱层串联组合的转换器件，实现了高能辐射在高阻衬底部分激发的载流子通过电场输运至多量子阱实现复合发光。实验表明，器件在工作模式下具有低的暗电流和对X射线灵敏的电学响应。在电场作用下，器件中多量子阱结构发光峰位于410 nm。发光强度随X射线剂量变化有明显提升。通过采集器件发光图像的方法直观验证了器件实现辐射到光信号的转换功能。
氮化镓（GaN）材料具有优异的光电性能，可以兼顾半导体和闪烁体的工作模式，在辐射探测领域有广泛的应用潜力。制备了一种由高阻氮化镓衬底层和同质外延多量子阱层串联组合的转换器件，实现了高能辐射在高阻衬底部分激发的载流子通过电场输运至多量子阱实现复合发光。实验表明，器件在工作模式下具有低的暗电流和对X射线灵敏的电学响应。在电场作用下，器件中多量子阱结构发光峰位于410 nm。发光强度随X射线剂量变化有明显提升。通过采集器件发光图像的方法直观验证了器件实现辐射到光信号的转换功能。
2025, 37: 106006.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250202
摘要:
设计并制造了三种不同面积的双端SiC基NPN结构辐射探测器，并对其直流X射线响应特性进行了实验评估。实验结果表明，这些探测器在外加偏置电压和光伏电压的共同作用下工作，并存在四个拐点电压，将I-V特性曲线分为五个阶段。相比之下，在相同的直流X射线照射条件下，面积较大的探测器能够吸收更多X射线能量，从而产生更强的输出信号。面积较小的探测器在I-V特性曲线上显示出更高的拐点电压，表现出更强的耐压能力。此外，探测器的响应时间与其面积大小密切相关，面积越大，开关下降时间越长，1 cm×1 cm探测器比0.25 cm×0.25 cm探测器的90%～10%下降时间要多约12.2 ms。这些发现强调了在辐射探测器设计中考虑面积的重要性，并指出了优化这一参数以提高探测器性能的必要性。
设计并制造了三种不同面积的双端SiC基NPN结构辐射探测器，并对其直流X射线响应特性进行了实验评估。实验结果表明，这些探测器在外加偏置电压和光伏电压的共同作用下工作，并存在四个拐点电压，将I-V特性曲线分为五个阶段。相比之下，在相同的直流X射线照射条件下，面积较大的探测器能够吸收更多X射线能量，从而产生更强的输出信号。面积较小的探测器在I-V特性曲线上显示出更高的拐点电压，表现出更强的耐压能力。此外，探测器的响应时间与其面积大小密切相关，面积越大，开关下降时间越长，1 cm×1 cm探测器比0.25 cm×0.25 cm探测器的90%～10%下降时间要多约12.2 ms。这些发现强调了在辐射探测器设计中考虑面积的重要性，并指出了优化这一参数以提高探测器性能的必要性。
2025, 37: 106007.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250218
摘要:
研制了能用于脉冲混合辐射场的基于4He气闪烁体的组合式中子探测器，其具有中子能量响应平坦、中子/伽马分辨较高等优点。采用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量中子和聚乙烯靶、4He原子核作用产生的反冲质子、反冲氦核在4He气中的能量沉积，以及探测器的中子灵敏度，计算结果表明，1～15 MeV中子在4He气中的能量沉积曲线十分平坦，探测器对1～15 MeV中子的灵敏度约为4.0×10−15 C·cm2。在原子能科学研究院K600高压倍加器上对探测器的中子灵敏度进行了实验标定，实验结果与理论计算结果相差约8.9%。
研制了能用于脉冲混合辐射场的基于4He气闪烁体的组合式中子探测器，其具有中子能量响应平坦、中子/伽马分辨较高等优点。采用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量中子和聚乙烯靶、4He原子核作用产生的反冲质子、反冲氦核在4He气中的能量沉积，以及探测器的中子灵敏度，计算结果表明，1～15 MeV中子在4He气中的能量沉积曲线十分平坦，探测器对1～15 MeV中子的灵敏度约为4.0×10−15 C·cm2。在原子能科学研究院K600高压倍加器上对探测器的中子灵敏度进行了实验标定，实验结果与理论计算结果相差约8.9%。
2025, 37: 106008.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250227
摘要:
针对核环境安全监测、聚变脉冲中子测量等需求，研究了基于镀硼多丝正比室的密闭型大面积中子探测器。利用 Geant4 软件模拟了镀硼厚度对探测器效率的影响、次级粒子在工作气体中的能量沉积及系统的 γ 射线灵敏度，制作了镀硼厚度 1.6 μm、有效面积 10 cm×10 cm 的双层密闭型探测器，并通过中子源对其输出信号脉冲幅度谱和中子探测效率进行了实验测试。模拟结果显示，镀硼厚度在 0.1 μm～2.5 μm 时，热中子探测效率为 1%～7%；能量阈值为 100 keV 时，γ 射线灵敏度小于 5×10−6。中子源测试结果表明，探测器脉冲幅度谱与模拟的能量沉积相一致。探测器测得的中子波长谱与标准3He管相对比，通过本底扣除后测得对 1.8Å热中子的探测效率为4.2%，对 2.9Å和4.8Å 中子的探测效率分别为 6.0% 和 9.4%。
针对核环境安全监测、聚变脉冲中子测量等需求，研究了基于镀硼多丝正比室的密闭型大面积中子探测器。利用 Geant4 软件模拟了镀硼厚度对探测器效率的影响、次级粒子在工作气体中的能量沉积及系统的 γ 射线灵敏度，制作了镀硼厚度 1.6 μm、有效面积 10 cm×10 cm 的双层密闭型探测器，并通过中子源对其输出信号脉冲幅度谱和中子探测效率进行了实验测试。模拟结果显示，镀硼厚度在 0.1 μm～2.5 μm 时，热中子探测效率为 1%～7%；能量阈值为 100 keV 时，γ 射线灵敏度小于 5×10−6。中子源测试结果表明，探测器脉冲幅度谱与模拟的能量沉积相一致。探测器测得的中子波长谱与标准3He管相对比，通过本底扣除后测得对 1.8Å热中子的探测效率为4.2%，对 2.9Å和4.8Å 中子的探测效率分别为 6.0% 和 9.4%。
2025, 37: 106009.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250230
摘要:
为了验证基于磷化铟（InP）晶体折射率变化的辐射图像探测技术对脉冲射线探测的有效性，开展了原理验证实验。搭建了基于迈克尔逊干涉仪的辐射图像探测系统，采用350 μm厚的掺铁InP晶体作为辐射转换晶体。利用该系统成功获取了该晶体在532 nm激光脉冲激发下的干涉条纹变化图像。基于泵浦-探测技术测得掺铁InP晶体在532 nm泵浦激光下的时间响应为1.5 ns。通过在泵浦激光光路中放置分辨率板测量空间分辨率，重构结果表明，系统的空间分辨率可达1 lp/mm。实验结果表明，基于InP折射率变化的超快图像探测技术初步验证可行，该系统有望用于发展具有高时间与高空间分辨能力的脉冲射线探测技术。
为了验证基于磷化铟（InP）晶体折射率变化的辐射图像探测技术对脉冲射线探测的有效性，开展了原理验证实验。搭建了基于迈克尔逊干涉仪的辐射图像探测系统，采用350 μm厚的掺铁InP晶体作为辐射转换晶体。利用该系统成功获取了该晶体在532 nm激光脉冲激发下的干涉条纹变化图像。基于泵浦-探测技术测得掺铁InP晶体在532 nm泵浦激光下的时间响应为1.5 ns。通过在泵浦激光光路中放置分辨率板测量空间分辨率，重构结果表明，系统的空间分辨率可达1 lp/mm。实验结果表明，基于InP折射率变化的超快图像探测技术初步验证可行，该系统有望用于发展具有高时间与高空间分辨能力的脉冲射线探测技术。
2025, 37: 106010.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250193
摘要:
针对多环燃料精确共振计算的难题，提出并建立了基于全局局部耦合的多环燃料共振计算方法，其中局部计算中采用超细群方法求解共振核素有效自屏截面。采用多环燃料组件问题对该共振计算方法的精度、效率进行了评估，并进一步将该方法应用于高通量工程试验堆二维和三维全堆芯问题分析中。结果表明：基于全局局部耦合的多环燃料共振计算方法在精度和效率上都比传统子群方法更好；采用全局局部耦合的多环燃料共振计算方法模拟全堆芯问题中，特征值、功率分布均与参考解吻合较好。
针对多环燃料精确共振计算的难题，提出并建立了基于全局局部耦合的多环燃料共振计算方法，其中局部计算中采用超细群方法求解共振核素有效自屏截面。采用多环燃料组件问题对该共振计算方法的精度、效率进行了评估，并进一步将该方法应用于高通量工程试验堆二维和三维全堆芯问题分析中。结果表明：基于全局局部耦合的多环燃料共振计算方法在精度和效率上都比传统子群方法更好；采用全局局部耦合的多环燃料共振计算方法模拟全堆芯问题中，特征值、功率分布均与参考解吻合较好。
2025, 37: 106011.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250214
摘要:
考虑晶体管能量沉积涨落，采用蒙卡抽样方法随机修改晶体管SPICE网表敏感参数，等效开展典型0.18 μm工艺锁相环电路（PLL）总剂量辐射效应研究，给出0～200 krad (SiO2)不同总剂量环境参数下锁相环电路的输出频率f、相位差δ和压控电压Vco_in的变化，并初步对PLL总剂量辐射效应敏感模块进行了甄别。研究结果表明，在不考虑晶体管能量沉积涨落情形下，总剂量辐射效应会导致PLL电路的δ和f发生不同程度的波动，但最终可通过环路反馈机制恢复正常，保持PLL电路锁相功能；相反，在考虑晶体管能量沉积涨落情形，PLL电路锁相后呈现出非预期频率的响应输出，可能导致通信过程的数据丢失以及处理器功能的扰动，对电路整体行为产生灾难性影响。如随着总剂量的增加，PLL电路输出频率分布离散性增大，在30和200 krad(SiO2)时，f的标准方差分别为83 kHz和217 kHz，相差近3倍。进一步，通过监测PLL电路各个模块的总剂量辐射效应响应，初步发现电荷泵模块对总剂量辐射效应较为敏感。本文相关研究方法、结果可为考量或评估真实条件下的PLL电路总剂量辐射效应研究提供参考，并进一步对PLL电路的抗总剂量辐射效应设计提供建议。
考虑晶体管能量沉积涨落，采用蒙卡抽样方法随机修改晶体管SPICE网表敏感参数，等效开展典型0.18 μm工艺锁相环电路（PLL）总剂量辐射效应研究，给出0～200 krad (SiO2)不同总剂量环境参数下锁相环电路的输出频率f、相位差δ和压控电压Vco_in的变化，并初步对PLL总剂量辐射效应敏感模块进行了甄别。研究结果表明，在不考虑晶体管能量沉积涨落情形下，总剂量辐射效应会导致PLL电路的δ和f发生不同程度的波动，但最终可通过环路反馈机制恢复正常，保持PLL电路锁相功能；相反，在考虑晶体管能量沉积涨落情形，PLL电路锁相后呈现出非预期频率的响应输出，可能导致通信过程的数据丢失以及处理器功能的扰动，对电路整体行为产生灾难性影响。如随着总剂量的增加，PLL电路输出频率分布离散性增大，在30和200 krad(SiO2)时，f的标准方差分别为83 kHz和217 kHz，相差近3倍。进一步，通过监测PLL电路各个模块的总剂量辐射效应响应，初步发现电荷泵模块对总剂量辐射效应较为敏感。本文相关研究方法、结果可为考量或评估真实条件下的PLL电路总剂量辐射效应研究提供参考，并进一步对PLL电路的抗总剂量辐射效应设计提供建议。
2025, 37: 106012.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250246
摘要:
硼中子俘获治疗（BNCT）的剂量模拟是其设备研发、药物迭代和临床试验的基石。面向基于临床 CT 的 BNCT 剂量模拟与分析需求，本文提出并构建一套全新的 BNCT 剂量模拟系统：在医学图像处理平台MeVisLab内完成 DICOM 影像配准、靶区勾画与RTStruct/RTDose 接口；以开源 OpenMC 蒙特卡罗程序为引擎执行中子输运模拟，实现医学图像亨氏单位（HU）值与材料映射与可变网格计算。经本系统模拟临床 CT 数据验证表明，肿瘤靶区22 cm 深度处硼剂量占总剂量 80.9%。该系统以周级开发周期和较低的许可证成本，为BNCT剂量模拟提供了高效的计算工具，并为科研教学中的BNCT剂量模拟提供了参考框架。
硼中子俘获治疗（BNCT）的剂量模拟是其设备研发、药物迭代和临床试验的基石。面向基于临床 CT 的 BNCT 剂量模拟与分析需求，本文提出并构建一套全新的 BNCT 剂量模拟系统：在医学图像处理平台MeVisLab内完成 DICOM 影像配准、靶区勾画与RTStruct/RTDose 接口；以开源 OpenMC 蒙特卡罗程序为引擎执行中子输运模拟，实现医学图像亨氏单位（HU）值与材料映射与可变网格计算。经本系统模拟临床 CT 数据验证表明，肿瘤靶区22 cm 深度处硼剂量占总剂量 80.9%。该系统以周级开发周期和较低的许可证成本，为BNCT剂量模拟提供了高效的计算工具，并为科研教学中的BNCT剂量模拟提供了参考框架。
2025, 37: 106013.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250269
摘要:
空间辐射环境对航天电子器件的可靠性影响显著，其中单粒子翻转（Single Event Upset, SEU）是最具代表性的瞬态辐射效应之一。基于在轨静态随机存取存储器（SRAM）SEU监测数据，系统分析了SEU与空间环境参数的相关性。结果表明，97.5%的SEU事件集中发生在南大西洋异常区（SAA），并在磁壳层L≈1.24～1.25处出现峰值，其空间分布与≥10 MeV质子通量增强区高度一致。≥10 MeV质子通量与在轨软错误率（SER）呈显著幂律正相关（R≈0.73），表明高能质子是驱动SEU的主要因素。基于地面质子辐照试验截面和在轨能谱估算的理论SER与观测值在1个数量级内一致，但整体偏低，需扩展能谱范围以提高预测精度。在轨期间经历的3次小型太阳质子事件均未触发SEU，而地磁暴期间Dst指数下降伴随SER显著降低，表明地磁暴引发SAA区域质子通量衰减使得SEU发生频率降低。研究结果揭示了在轨SRAM器件SEU的空间分布规律及其驱动机理，为辐射效应建模、抗辐射设计和任务可靠性评估提供参考。
空间辐射环境对航天电子器件的可靠性影响显著，其中单粒子翻转（Single Event Upset, SEU）是最具代表性的瞬态辐射效应之一。基于在轨静态随机存取存储器（SRAM）SEU监测数据，系统分析了SEU与空间环境参数的相关性。结果表明，97.5%的SEU事件集中发生在南大西洋异常区（SAA），并在磁壳层L≈1.24～1.25处出现峰值，其空间分布与≥10 MeV质子通量增强区高度一致。≥10 MeV质子通量与在轨软错误率（SER）呈显著幂律正相关（R≈0.73），表明高能质子是驱动SEU的主要因素。基于地面质子辐照试验截面和在轨能谱估算的理论SER与观测值在1个数量级内一致，但整体偏低，需扩展能谱范围以提高预测精度。在轨期间经历的3次小型太阳质子事件均未触发SEU，而地磁暴期间Dst指数下降伴随SER显著降低，表明地磁暴引发SAA区域质子通量衰减使得SEU发生频率降低。研究结果揭示了在轨SRAM器件SEU的空间分布规律及其驱动机理，为辐射效应建模、抗辐射设计和任务可靠性评估提供参考。
2025, 37: 106014.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250195
摘要:
闪烁体发光光谱与闪烁发光时间等性能参数直接相关，为研究不同粒子激发下的差异化闪烁发光问题，实验研究发现了CH3NH3PbCl3钙钛矿单晶闪烁体在不同粒子激发下的差异化发光光谱与时间响应特征。采用逆温结晶水热法制备了钙钛矿单晶样品，发光光谱方面主要考虑了激发粒子、粗糙度和晶体温度等因素，并对照采用ps低能X射线和ps紫外脉冲激光激发，发现了钙钛矿晶体的差异化闪烁发光时间响应波形特征。实验结果表明，晶体表面粗糙度和晶体温度均可对发光光谱特征产生比较明显的影响，同时该闪烁体分别在X射线和激光激发下表现出完全不同的发光光谱特征，研究结果可为钙钛矿闪烁体在X射线探测技术中的相关应用研究工作提供重要补充。
闪烁体发光光谱与闪烁发光时间等性能参数直接相关，为研究不同粒子激发下的差异化闪烁发光问题，实验研究发现了CH3NH3PbCl3钙钛矿单晶闪烁体在不同粒子激发下的差异化发光光谱与时间响应特征。采用逆温结晶水热法制备了钙钛矿单晶样品，发光光谱方面主要考虑了激发粒子、粗糙度和晶体温度等因素，并对照采用ps低能X射线和ps紫外脉冲激光激发，发现了钙钛矿晶体的差异化闪烁发光时间响应波形特征。实验结果表明，晶体表面粗糙度和晶体温度均可对发光光谱特征产生比较明显的影响，同时该闪烁体分别在X射线和激光激发下表现出完全不同的发光光谱特征，研究结果可为钙钛矿闪烁体在X射线探测技术中的相关应用研究工作提供重要补充。
2025, 37: 106015.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250212
摘要:
中子衍射技术凭借其穿透能力、轻元素敏感性和动态探测优势，成为半导体材料研究的重要表征手段。该技术通过分析衍射峰特征，揭示材料的晶格畸变、应变分布和缺陷演化规律，为理解材料性能提供原子尺度依据。它能定量分析位错密度和阳离子占位等缺陷，并研究磁有序结构和自旋相互作用机制，支撑新型电子器件开发。其原位测试能力可实时观测相变过程中的缺陷重组动态，揭示外场作用下的结构响应机制，尤其在极端环境材料研究中克服了传统方法的局限。当前研究重点转向建立微观结构与宏观性能的关联模型，发展原位动态测试方法以精准预测材料行为。随着大型科学装置的升级，该技术将在半导体材料的基础研究和工程应用中发挥更大作用，特别是在苛刻环境材料开发领域前景广阔。未来发展方向将聚焦多尺度表征能力提升和原位实验方法创新，为半导体材料科学进步提供有力支撑。
中子衍射技术凭借其穿透能力、轻元素敏感性和动态探测优势，成为半导体材料研究的重要表征手段。该技术通过分析衍射峰特征，揭示材料的晶格畸变、应变分布和缺陷演化规律，为理解材料性能提供原子尺度依据。它能定量分析位错密度和阳离子占位等缺陷，并研究磁有序结构和自旋相互作用机制，支撑新型电子器件开发。其原位测试能力可实时观测相变过程中的缺陷重组动态，揭示外场作用下的结构响应机制，尤其在极端环境材料研究中克服了传统方法的局限。当前研究重点转向建立微观结构与宏观性能的关联模型，发展原位动态测试方法以精准预测材料行为。随着大型科学装置的升级，该技术将在半导体材料的基础研究和工程应用中发挥更大作用，特别是在苛刻环境材料开发领域前景广阔。未来发展方向将聚焦多尺度表征能力提升和原位实验方法创新，为半导体材料科学进步提供有力支撑。
2025, 37: 106016.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250215
摘要:
电子发射参数是研究X射线辐照下腔体结构产生系统电磁脉冲(SGEMP)效应的关键电流源项。采用基于浓缩历史方法与单事件方法建立的电子输运模块开展光子-电子耦合输运蒙特卡罗模拟计算。通过分析光子、电子与物质相互作用特点，系统分析了不同能量X射线正入射辐照典型材料时产生的背向及前向电子发射特性，包括电子能谱、角分布规律。建立基于光子平均自由程的背向电子产额计算方法，提出了饱和产额计算公式与饱和厚度；针对前向电子产额，结合光子衰减规律和电子最大射程建立了计算模型，并引入累积因子进行修正，进一步提升了准确性。在SGEMP关注的X射线能量范围及典型材料厚度范围内进行验证，结果显示，与蒙特卡罗直接模拟相比，计算公式给出的背向、前向电子产额相对偏差在10%以内，研究结果为SGEMP的电子产额计算提供了一种高效便捷的求解方法。
电子发射参数是研究X射线辐照下腔体结构产生系统电磁脉冲(SGEMP)效应的关键电流源项。采用基于浓缩历史方法与单事件方法建立的电子输运模块开展光子-电子耦合输运蒙特卡罗模拟计算。通过分析光子、电子与物质相互作用特点，系统分析了不同能量X射线正入射辐照典型材料时产生的背向及前向电子发射特性，包括电子能谱、角分布规律。建立基于光子平均自由程的背向电子产额计算方法，提出了饱和产额计算公式与饱和厚度；针对前向电子产额，结合光子衰减规律和电子最大射程建立了计算模型，并引入累积因子进行修正，进一步提升了准确性。在SGEMP关注的X射线能量范围及典型材料厚度范围内进行验证，结果显示，与蒙特卡罗直接模拟相比，计算公式给出的背向、前向电子产额相对偏差在10%以内，研究结果为SGEMP的电子产额计算提供了一种高效便捷的求解方法。
2025, 37: 106017.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250222
摘要:
作为原子核裂变后的重要特征之一，裂变碎片发射的缓发中子在核技术及工程领域应用广泛。重大核反应堆事故（切尔诺贝利，福岛）通常伴随爆炸发生，为合理评估裂变产物形成的缓发中子剂量场，需考虑冲击波对裂变缓发中子输运的影响。采用蒙特卡罗方法模拟缓发中子输运，建立质量厚度与缓发中子剂量的对应关系。使用基于镜像方法的LAMBR模型计算冲击波扰动下缓发中子源附近空气密度复杂分布。基于质量厚度等效衰减规律，结合LAMBR模型，计算给出地面测点处典型裂变核素缓发中子剂量场，分析冲击波对缓发中子输运的影响。研究表明，若冲击波源强确定，随着源高增加冲击波对缓发中子输运的增强效应也随之显著。此外，当源高接近地面且冲击波源强较大时，地面反射波可能会削弱缓发中子输运。
作为原子核裂变后的重要特征之一，裂变碎片发射的缓发中子在核技术及工程领域应用广泛。重大核反应堆事故（切尔诺贝利，福岛）通常伴随爆炸发生，为合理评估裂变产物形成的缓发中子剂量场，需考虑冲击波对裂变缓发中子输运的影响。采用蒙特卡罗方法模拟缓发中子输运，建立质量厚度与缓发中子剂量的对应关系。使用基于镜像方法的LAMBR模型计算冲击波扰动下缓发中子源附近空气密度复杂分布。基于质量厚度等效衰减规律，结合LAMBR模型，计算给出地面测点处典型裂变核素缓发中子剂量场，分析冲击波对缓发中子输运的影响。研究表明，若冲击波源强确定，随着源高增加冲击波对缓发中子输运的增强效应也随之显著。此外，当源高接近地面且冲击波源强较大时，地面反射波可能会削弱缓发中子输运。
2025, 37: 106018.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250233
摘要:
半导体激光器（LD）作为光源器件被广泛应用于光通信、测量、成像、显示、照明、工业加工、医疗诊断等领域，随着LD在空间光通信、大型强子对撞机、核工业等辐射环境中的大量应用，工作在空间辐射或核辐射环境中的LD会受到辐射损伤的日益突出，以LD为核心器件的光通信系统在辐射环境中的可靠性问题备受关注。鉴于国内外关于LD辐照损伤效应试验方法相关的研究报道较少，主要针对LD在辐射环境中应用时遭受的辐照损伤效应，参考与电子元器件辐射效应相关的国内外标准、规范、指南，结合LD辐照损伤效应试验、辐射粒子输运模拟计算、辐照效应仿真模拟、辐照损伤机理分析，从辐照试验源选取、试验流程、辐照偏置条件等方面开展LD辐照损伤效应试验方法研究，分别建立LD位移效应、电离总剂量效应、瞬时剂量率效应辐照试验流程，从而形成辐照损伤效应试验方法，为开展LD辐照损伤评估和抗辐射加固性能考核提供试验技术支撑。
半导体激光器（LD）作为光源器件被广泛应用于光通信、测量、成像、显示、照明、工业加工、医疗诊断等领域，随着LD在空间光通信、大型强子对撞机、核工业等辐射环境中的大量应用，工作在空间辐射或核辐射环境中的LD会受到辐射损伤的日益突出，以LD为核心器件的光通信系统在辐射环境中的可靠性问题备受关注。鉴于国内外关于LD辐照损伤效应试验方法相关的研究报道较少，主要针对LD在辐射环境中应用时遭受的辐照损伤效应，参考与电子元器件辐射效应相关的国内外标准、规范、指南，结合LD辐照损伤效应试验、辐射粒子输运模拟计算、辐照效应仿真模拟、辐照损伤机理分析，从辐照试验源选取、试验流程、辐照偏置条件等方面开展LD辐照损伤效应试验方法研究，分别建立LD位移效应、电离总剂量效应、瞬时剂量率效应辐照试验流程，从而形成辐照损伤效应试验方法，为开展LD辐照损伤评估和抗辐射加固性能考核提供试验技术支撑。
2025, 37: 106019.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250220
摘要:
针对随时间变化的裂变产物γ体源在冲击波扰动形成的非均匀大气中的输运问题，采用冲击波流场演化的LAMBR理论计算方法构建冲击波扰动下大气密度分布计算模型，基于辐射输运的时间离散理论，发展了用于计算裂变产物γ辐射场参数的瞬态变步长蒙特卡罗模拟方法，并开展了空旷地面条件下235U裂变产物γ辐射环境场流体力学增强效应的模拟计算。计算结果表明，建立的裂变产物γ辐射变步长多时间步MC模拟方法能够反映出冲击波扰动大气密度场对裂变产物γ辐射环境的流体力学增强效应，与静态大气模型相比，流体力学增强效应可使部分位置的总剂量增强2～3倍。
针对随时间变化的裂变产物γ体源在冲击波扰动形成的非均匀大气中的输运问题，采用冲击波流场演化的LAMBR理论计算方法构建冲击波扰动下大气密度分布计算模型，基于辐射输运的时间离散理论，发展了用于计算裂变产物γ辐射场参数的瞬态变步长蒙特卡罗模拟方法，并开展了空旷地面条件下235U裂变产物γ辐射环境场流体力学增强效应的模拟计算。计算结果表明，建立的裂变产物γ辐射变步长多时间步MC模拟方法能够反映出冲击波扰动大气密度场对裂变产物γ辐射环境的流体力学增强效应，与静态大气模型相比，流体力学增强效应可使部分位置的总剂量增强2～3倍。
2025, 37: 106020.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250223
摘要:
提出了一种小型反应堆控制棒驱动机构（CRDM）密封线圈辐照剂量率的评估方法，阐明了剂量率计算中所考虑的辐射源项与计算模型，并给出了剂量率分析结果。计算表明：小堆正常运行期间CRDM密封线圈处辐照剂量率为4.1 Gy·h−1，主要源自冷却剂中N-16衰变产生的高能γ射线。冷却剂中裂变产物与活化腐蚀产物，以及堆芯裂变中子和γ射线的贡献可忽略。
提出了一种小型反应堆控制棒驱动机构（CRDM）密封线圈辐照剂量率的评估方法，阐明了剂量率计算中所考虑的辐射源项与计算模型，并给出了剂量率分析结果。计算表明：小堆正常运行期间CRDM密封线圈处辐照剂量率为4.1 Gy·h−1，主要源自冷却剂中N-16衰变产生的高能γ射线。冷却剂中裂变产物与活化腐蚀产物，以及堆芯裂变中子和γ射线的贡献可忽略。
2025, 37: 106021.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250247
摘要:
放射性源项调查是反应堆退役制订方案、估算费用和进度及作好辐射防护和应急准备的重要依据。反应堆构件在中子辐照过程中由于中子活化反应会产生大量的放射性核素，其产生的衰变光子是反应堆退役过程中工作人员面临辐射剂量的主要来源。采用蒙特卡罗粒子输运程序（cosRMC、MCNP）和活化计算程序（DEPTH、ALARA）相结合的方法计算反应堆构件在运行一定时间后产生的放射性核素核子数密度、活度和几个主要构件的辐射剂量率。对比通过两个不同活化程序计算得到的计算结果，相对偏差在可接受范围内，表明了cosRMC的活化计算和剂量率计算功能应用于反应堆退役分析的可靠性和准确性。
放射性源项调查是反应堆退役制订方案、估算费用和进度及作好辐射防护和应急准备的重要依据。反应堆构件在中子辐照过程中由于中子活化反应会产生大量的放射性核素，其产生的衰变光子是反应堆退役过程中工作人员面临辐射剂量的主要来源。采用蒙特卡罗粒子输运程序（cosRMC、MCNP）和活化计算程序（DEPTH、ALARA）相结合的方法计算反应堆构件在运行一定时间后产生的放射性核素核子数密度、活度和几个主要构件的辐射剂量率。对比通过两个不同活化程序计算得到的计算结果，相对偏差在可接受范围内，表明了cosRMC的活化计算和剂量率计算功能应用于反应堆退役分析的可靠性和准确性。
2025, 37: 106022.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250254
摘要:
微型反应堆在运行过程中具有紧密耦合的核热力响应特征，温度分布具有较强的不均匀性，当堆芯温度发生变化时，需要在线生成不同温度的反应截面，以达到快速模拟截面温度反馈的效果。MCNP的在线多普勒展宽使用较为普遍，但是它只针对可分辨共振区，对于热谱型反应堆，无法在线考虑热中子散射截面受温度的影响，为此，本文进行了基于统计学抽样MCNP连续型热中子散射截面在线计算功能的开发，针对耐高温慢化剂材料ZrHx中的H开展了在线多温度点截面的计算研究，对比了离散和连续型热中子散射截面差异，完成了TRIGA和TOPAZ反应堆有效增值因数（keff）的宏观验证，并将其功能应用到非结构网格MCNP与ABAQUS铀氢锆燃料单栅元核热耦合分析中。结果表明，开发的MCNP在线热中子截面计算产生的keff与采用NJOY离线库计算的keff较为一致，结合MCNP的非结构网格输运功能，可以精细考虑慢化剂材料不同位置的温度反馈效应，为微型固态堆高效的多物理耦合计算奠定重要的基础。
微型反应堆在运行过程中具有紧密耦合的核热力响应特征，温度分布具有较强的不均匀性，当堆芯温度发生变化时，需要在线生成不同温度的反应截面，以达到快速模拟截面温度反馈的效果。MCNP的在线多普勒展宽使用较为普遍，但是它只针对可分辨共振区，对于热谱型反应堆，无法在线考虑热中子散射截面受温度的影响，为此，本文进行了基于统计学抽样MCNP连续型热中子散射截面在线计算功能的开发，针对耐高温慢化剂材料ZrHx中的H开展了在线多温度点截面的计算研究，对比了离散和连续型热中子散射截面差异，完成了TRIGA和TOPAZ反应堆有效增值因数（keff）的宏观验证，并将其功能应用到非结构网格MCNP与ABAQUS铀氢锆燃料单栅元核热耦合分析中。结果表明，开发的MCNP在线热中子截面计算产生的keff与采用NJOY离线库计算的keff较为一致，结合MCNP的非结构网格输运功能，可以精细考虑慢化剂材料不同位置的温度反馈效应，为微型固态堆高效的多物理耦合计算奠定重要的基础。
2025, 37: 106023.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250229
摘要:
粒子放疗对呼吸运动高度敏感，低延迟的呼吸门控是确保剂量准确的重要前提。光学体表引导（SGRT）因其具备连续监测与无电离辐射的特性，在粒子放疗中的应用日益增多，成为了呼吸门控的重要手段。然而，放疗领域对于SGRT-质子重离子门控系统时间延迟的验证仍然有限。采用两种不同方法测量SGRT-质子重离子放疗系统的开启与关闭延迟，对两种实验方法进行比较，评估SGRT-质子重离子门控系统的延迟性能，为该技术的应用提供依据。开展两种测量：其一为PPL胶片法，质子束穿越1.5 mm直径的开孔挡铅，在胶片上呈现包含延迟特性的条带状图案，使用扫描仪以0.10 mm分辨率分析胶片条带；其二为高速相机-探测器法，以240 帧/s的高速相机拍摄到达门控条件的时间与探测器接收辐射信号的时间差，计算开启与关闭延迟。本研究通过两种不同的实验方法对门控延迟进行端到端测量，并以合成不确定度进行交叉验证测量结果。采用胶片法与相机-探测器法测得的门控开启延迟分别为79 ms±10 ms和67 ms±10 ms；对应的门控关闭延迟分别为101 ms±9 ms和129 ms±5 ms。该SGRT-质子重离子呼吸门控系统满足我院临床需求。本研究论证了多方法交叉验证门控延迟的可行性和必要性，为SGRT在粒子放疗中的推广与验收提供了量化依据。
粒子放疗对呼吸运动高度敏感，低延迟的呼吸门控是确保剂量准确的重要前提。光学体表引导（SGRT）因其具备连续监测与无电离辐射的特性，在粒子放疗中的应用日益增多，成为了呼吸门控的重要手段。然而，放疗领域对于SGRT-质子重离子门控系统时间延迟的验证仍然有限。采用两种不同方法测量SGRT-质子重离子放疗系统的开启与关闭延迟，对两种实验方法进行比较，评估SGRT-质子重离子门控系统的延迟性能，为该技术的应用提供依据。开展两种测量：其一为PPL胶片法，质子束穿越1.5 mm直径的开孔挡铅，在胶片上呈现包含延迟特性的条带状图案，使用扫描仪以0.10 mm分辨率分析胶片条带；其二为高速相机-探测器法，以240 帧/s的高速相机拍摄到达门控条件的时间与探测器接收辐射信号的时间差，计算开启与关闭延迟。本研究通过两种不同的实验方法对门控延迟进行端到端测量，并以合成不确定度进行交叉验证测量结果。采用胶片法与相机-探测器法测得的门控开启延迟分别为79 ms±10 ms和67 ms±10 ms；对应的门控关闭延迟分别为101 ms±9 ms和129 ms±5 ms。该SGRT-质子重离子呼吸门控系统满足我院临床需求。本研究论证了多方法交叉验证门控延迟的可行性和必要性，为SGRT在粒子放疗中的推广与验收提供了量化依据。
2025, 37: 106024.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250111
摘要:
对于场地受限或被试系统尺寸较大的应用场景，采用基本构型的“倒V”形双锥-平面线栅水平极化辐射波天线可能无法满足要求。提出了一种基于双锥-平面线栅的新型水平极化辐射波天线，通过线栅天线局部加密布局减小了x轴方向线栅天线附近的辐射场泄露，提高了该方向辐射场极化分量的强度和均匀性；采用非对称结构设计，对基本构型天线+y方向布局进行调整，预留了较大的调整空间。研究表明，调整线栅天线布局能够对馈入天线的能量进行重新分配。与基本构型的天线相比，当天线系统架设高度为20 m时，新结构天线在x方向（20, 0, 3.5）m处水平极化辐射场强度提高了约20%，可提供约20 m×20 m的工作空间；+y方向和45°方向辐射场极化分量衰减相对较快，+y方向辐射场等值线沿y轴向最外侧天线收拢点压缩，呈“橄榄球”状。实际天线试验证明了新天线结构的可行性和有效性，所提方案还具有架设灵活方便、易于维护等特点，为水平极化电磁脉冲模拟器天线设计提供了新的思路。
对于场地受限或被试系统尺寸较大的应用场景，采用基本构型的“倒V”形双锥-平面线栅水平极化辐射波天线可能无法满足要求。提出了一种基于双锥-平面线栅的新型水平极化辐射波天线，通过线栅天线局部加密布局减小了x轴方向线栅天线附近的辐射场泄露，提高了该方向辐射场极化分量的强度和均匀性；采用非对称结构设计，对基本构型天线+y方向布局进行调整，预留了较大的调整空间。研究表明，调整线栅天线布局能够对馈入天线的能量进行重新分配。与基本构型的天线相比，当天线系统架设高度为20 m时，新结构天线在x方向（20, 0, 3.5）m处水平极化辐射场强度提高了约20%，可提供约20 m×20 m的工作空间；+y方向和45°方向辐射场极化分量衰减相对较快，+y方向辐射场等值线沿y轴向最外侧天线收拢点压缩，呈“橄榄球”状。实际天线试验证明了新天线结构的可行性和有效性，所提方案还具有架设灵活方便、易于维护等特点，为水平极化电磁脉冲模拟器天线设计提供了新的思路。
2025, 37: 106025.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250221
摘要:
高空电磁脉冲（High-altitude Electromagnetic Pulse, HEMP）幅值高、脉宽宽、覆盖范围大，对现代电子设备和电力网络构成严重威胁。为了实现对HEMP环境的快速预测，提出了一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的HEMP快速预测模型，解决了传统数值计算的时效性问题，显著提高场环境计算效率及预测精度。该模型结合Karzas-Latter高频近似模型与世界地磁模型，使用Sigmoid激活函数和均方差损失函数，包含一个输入层、八个隐藏层和一个输出层。实验结果表明，该模型能在短时间内完成HEMP电场峰值的精确预测，极大缩短了计算时间，拓展了适用范围。研究成果可为HEMP风险评估及快速响应提供参考。
高空电磁脉冲（High-altitude Electromagnetic Pulse, HEMP）幅值高、脉宽宽、覆盖范围大，对现代电子设备和电力网络构成严重威胁。为了实现对HEMP环境的快速预测，提出了一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的HEMP快速预测模型，解决了传统数值计算的时效性问题，显著提高场环境计算效率及预测精度。该模型结合Karzas-Latter高频近似模型与世界地磁模型，使用Sigmoid激活函数和均方差损失函数，包含一个输入层、八个隐藏层和一个输出层。实验结果表明，该模型能在短时间内完成HEMP电场峰值的精确预测，极大缩短了计算时间，拓展了适用范围。研究成果可为HEMP风险评估及快速响应提供参考。
2025, 37: 106026.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250224
摘要:
配电变压器在高空电磁脉冲（high-altitude electromagnetic pulse，HEMP）的传导环境下会受到纳秒电应力的入侵，易造成绕组引线间的绝缘失效或损伤。为此，本文以变压器绕组模型为基础，研究以不同半高宽和上升沿的纳秒脉冲电压对油浸纸的伏秒特性、击穿概率、脉冲电压幅值与累积耐受次数间的关系（即U-N特性），并采用Weibull分布函数对数据结果进行拟合。统计试验结果发现不同电压参数对伏秒特性和击穿概率的影响较为明显，在同一击穿概率下，所需要的击穿电压随着半高宽的增加而降低，随着上升沿的增加而增加。观察试验后的波形图得出：油浸纸波头击穿概率随半高宽的增加而降低，随着上升沿的增加而增加，从而导致击穿概率与伏秒特性随之变化，而U-N特性的改变受电压幅值大小的影响较大，电压参数改变的影响较小。
配电变压器在高空电磁脉冲（high-altitude electromagnetic pulse，HEMP）的传导环境下会受到纳秒电应力的入侵，易造成绕组引线间的绝缘失效或损伤。为此，本文以变压器绕组模型为基础，研究以不同半高宽和上升沿的纳秒脉冲电压对油浸纸的伏秒特性、击穿概率、脉冲电压幅值与累积耐受次数间的关系（即U-N特性），并采用Weibull分布函数对数据结果进行拟合。统计试验结果发现不同电压参数对伏秒特性和击穿概率的影响较为明显，在同一击穿概率下，所需要的击穿电压随着半高宽的增加而降低，随着上升沿的增加而增加。观察试验后的波形图得出：油浸纸波头击穿概率随半高宽的增加而降低，随着上升沿的增加而增加，从而导致击穿概率与伏秒特性随之变化，而U-N特性的改变受电压幅值大小的影响较大，电压参数改变的影响较小。
2025, 37: 106027.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250225
摘要:
电力设备端口特性差异大，注入波形畸变严重，耦合效率低，且其工作电压高，加电状态下开展试验，易引发试验系统故障。目前国内外尚无成熟的电力设备HEMP效应试验方法和试验平台。研究了电力系统与HEMP电流注入试验系统间相互作用的物理过程，提出了基于等效“零电位”的脉冲干扰加载方法，解决了脉冲源内部电路绝缘耐压与功率容量无法承受工频高电压的问题，同时实现了纳秒脉冲在毫秒级工频信号上的相位可控加载与脉冲源输出与电力设备的高效耦合。该方法便于更贴近真实工况下获取待测电力设备的强电磁脉冲效应现象与阈值数据。
电力设备端口特性差异大，注入波形畸变严重，耦合效率低，且其工作电压高，加电状态下开展试验，易引发试验系统故障。目前国内外尚无成熟的电力设备HEMP效应试验方法和试验平台。研究了电力系统与HEMP电流注入试验系统间相互作用的物理过程，提出了基于等效“零电位”的脉冲干扰加载方法，解决了脉冲源内部电路绝缘耐压与功率容量无法承受工频高电压的问题，同时实现了纳秒脉冲在毫秒级工频信号上的相位可控加载与脉冲源输出与电力设备的高效耦合。该方法便于更贴近真实工况下获取待测电力设备的强电磁脉冲效应现象与阈值数据。
2025, 37: 106028.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250226
摘要:
系统在高空电磁脉冲（HEMP）作用下易损性评估是电磁脉冲效应领域具有挑战性的课题，目前尚未建立统一的评估方法。系统设计方、使用方和试验方三个不同的视角，存在不同的评判准则，因此会导致评估结果有较大的差异。评估所需的基础数据具有多源性，包括经验数据、试验数据、计算数据或专家主观估计数据，因此评估数据均存在较大不确定性。融合上述主客观多方面信息得到的评估结果的可信性需要验证。但是，实践中全系统试验或计算往往成本高、周期长甚至不具可操作性，例如对通信、电力等基础设施的HEMP易损性的评估，所以评估结果可信性验证是一个难题。以智能控制系统HEMP易损性评估为例，尝试在系统使用方、设计方和试验方三种不同视角下，采用各自领域所擅长的方法给出评估结果，并将结果进行比对，从而验证评估方法的有效性以及不同方法的优点、缺点和适用性。
系统在高空电磁脉冲（HEMP）作用下易损性评估是电磁脉冲效应领域具有挑战性的课题，目前尚未建立统一的评估方法。系统设计方、使用方和试验方三个不同的视角，存在不同的评判准则，因此会导致评估结果有较大的差异。评估所需的基础数据具有多源性，包括经验数据、试验数据、计算数据或专家主观估计数据，因此评估数据均存在较大不确定性。融合上述主客观多方面信息得到的评估结果的可信性需要验证。但是，实践中全系统试验或计算往往成本高、周期长甚至不具可操作性，例如对通信、电力等基础设施的HEMP易损性的评估，所以评估结果可信性验证是一个难题。以智能控制系统HEMP易损性评估为例，尝试在系统使用方、设计方和试验方三种不同视角下，采用各自领域所擅长的方法给出评估结果，并将结果进行比对，从而验证评估方法的有效性以及不同方法的优点、缺点和适用性。
2025, 37: 106029.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250179
摘要:
束流测试平台作为深圳中能高重复频率X射线自由电子激光（S3FEL）的先行启动项目，将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。基于先前研究中提出的一种内置于废束桶的束窗方案，对其进行了辐射剂量分析，得到两侧墙与顶墙外30 cm处的辐射剂量符合国标要求，验证了该方案的辐射安全性。并基于束窗结构，对束窗运行时可能存在的异常工况包括束流偏心、束流缩束和冷却水流速降低工况进行热结构分析，结果表明束流偏心对束窗的温度、应力与变形影响不显著；束流缩束和冷却水流速降低均会引起温升、应力与变形的升高，但束流标准差缩束为原先值的百分比不能低于10%及冷却水流速不能低于0.2 m/s，否则将影响束窗的安全运行。明确了束窗安全运行的阈值，为束窗的安全运行提供了理论依据。
束流测试平台作为深圳中能高重复频率X射线自由电子激光（S3FEL）的先行启动项目，将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。基于先前研究中提出的一种内置于废束桶的束窗方案，对其进行了辐射剂量分析，得到两侧墙与顶墙外30 cm处的辐射剂量符合国标要求，验证了该方案的辐射安全性。并基于束窗结构，对束窗运行时可能存在的异常工况包括束流偏心、束流缩束和冷却水流速降低工况进行热结构分析，结果表明束流偏心对束窗的温度、应力与变形影响不显著；束流缩束和冷却水流速降低均会引起温升、应力与变形的升高，但束流标准差缩束为原先值的百分比不能低于10%及冷却水流速不能低于0.2 m/s，否则将影响束窗的安全运行。明确了束窗安全运行的阈值，为束窗的安全运行提供了理论依据。
2025, 37: 106030.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250207
摘要:
合肥先进光源作为国际领先的第四代同步辐射光源之一，在束流亮度和相干性方面实现了显著提升，同时也对辐射防护提出了更高要求。传统的辐射屏蔽设计方法主要基于前三代光源的辐射特性，难以满足新一代光源的辐射防护需求，尤其对Touschek效应诱发的固体轫致辐射评估存在明显不足。针对现有研究的局限性，以合肥先进光源的BL10光束线站作为研究对象，针对其复杂的光路结构和频繁切换的运行模式，构建了一个多物理场耦合的模拟分析框架。该框架通过ELEGANT模拟Touschek效应引起的束流损失，利用FLUKA评估辐射传输和能量沉积过程，并借助STAC8计算同步辐射剂量分布，系统分析了各类辐射源的贡献。研究结果表明，Touschek效应对四代光源光束线站的辐射贡献不可忽视，且不同线站间存在显著差异，应在辐射屏蔽设计中予以充分考虑。提出的方法已应用于合肥先进光源光束线站的辐射屏蔽设计与验证，也为新一代光源的辐射防护研究提供了重要参考。
合肥先进光源作为国际领先的第四代同步辐射光源之一，在束流亮度和相干性方面实现了显著提升，同时也对辐射防护提出了更高要求。传统的辐射屏蔽设计方法主要基于前三代光源的辐射特性，难以满足新一代光源的辐射防护需求，尤其对Touschek效应诱发的固体轫致辐射评估存在明显不足。针对现有研究的局限性，以合肥先进光源的BL10光束线站作为研究对象，针对其复杂的光路结构和频繁切换的运行模式，构建了一个多物理场耦合的模拟分析框架。该框架通过ELEGANT模拟Touschek效应引起的束流损失，利用FLUKA评估辐射传输和能量沉积过程，并借助STAC8计算同步辐射剂量分布，系统分析了各类辐射源的贡献。研究结果表明，Touschek效应对四代光源光束线站的辐射贡献不可忽视，且不同线站间存在显著差异，应在辐射屏蔽设计中予以充分考虑。提出的方法已应用于合肥先进光源光束线站的辐射屏蔽设计与验证，也为新一代光源的辐射防护研究提供了重要参考。
2025, 37: 106031.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250235
摘要:
光辐射是核爆炸能量耗散的主要形式，对生态环境和人类社会具有深远影响。研究其特性、传播规律和能量分布，可为核爆炸毁伤效应评估与防护提供重要依据。引入Kolmogorov-Arnold网络（KAN），构建了可解释的核爆炸光辐射损伤面积预测模型，同时采用多种优化算法反演出核爆炸的源项参数。首先，基于核爆炸火球理论构建光辐射模型，结合ArcGIS Pro软件实现真实地图下光辐射的热能分布，并根据生物的烧伤伤情分级标准生成爆炸当量、爆炸高度与损伤面积之间的数据集。其次，利用KAN网络进行数据集预测，凭借其独特的可解释性优势获得显式预测公式。再次，采用门控循环单元、极限学习机和随机森林等8种算法对比预测结果，评估KAN的性能。最后，构建核爆炸光辐射模型损失函数，通过多种优化算法获得爆炸当量、爆炸高度和爆心位置等源项信息。本研究实现了对核爆炸光辐射损伤效应的快速预测和精准反演，有助于提高应急响应效率并辅助防护决策。
光辐射是核爆炸能量耗散的主要形式，对生态环境和人类社会具有深远影响。研究其特性、传播规律和能量分布，可为核爆炸毁伤效应评估与防护提供重要依据。引入Kolmogorov-Arnold网络（KAN），构建了可解释的核爆炸光辐射损伤面积预测模型，同时采用多种优化算法反演出核爆炸的源项参数。首先，基于核爆炸火球理论构建光辐射模型，结合ArcGIS Pro软件实现真实地图下光辐射的热能分布，并根据生物的烧伤伤情分级标准生成爆炸当量、爆炸高度与损伤面积之间的数据集。其次，利用KAN网络进行数据集预测，凭借其独特的可解释性优势获得显式预测公式。再次，采用门控循环单元、极限学习机和随机森林等8种算法对比预测结果，评估KAN的性能。最后，构建核爆炸光辐射模型损失函数，通过多种优化算法获得爆炸当量、爆炸高度和爆心位置等源项信息。本研究实现了对核爆炸光辐射损伤效应的快速预测和精准反演，有助于提高应急响应效率并辅助防护决策。
