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, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.250032
摘要:
提出了一种小型化平面倒F电磁防护天线，通过在平面倒F天线上加载U形防护结构，实现了天线在正常工作状态与电磁防护状态间的自适应切换。通过在平面倒F天线上加载U形防护结构，并将该结构通过PIN二极管与天线相连接，在正常工作模式下，当接收信号功率低于阈值时，PIN二极管处于截止状态，U形防护结构不影响天线正常辐射特性，当遭遇高功率微波攻击时，U形防护结构中的PIN二极管两端会感应产生较大的感应电场，使PIN二极管迅速导通形成低阻抗通路，此时U形结构与馈线构成闭合回路，阻止高功率微波通过天线进入后端电子设备，从而实现电磁防护。通过优化U形结构的几何参数与二极管加载数量，使其在保持小型化优势的同时，具备良好辐射特性和防护性能。实测结果表明，天线具有17.2%的相对带宽，在1.57 GHz中心频点处增益达到2.36 dBi。仿真结果表明，该设计在电磁防护状态下能实现16.4 dB的防护水平,天线辐射体电尺寸仅为0.25λ×0.06λ（λ为波长），实现了电磁防护天线的小型化设计。
提出了一种小型化平面倒F电磁防护天线，通过在平面倒F天线上加载U形防护结构，实现了天线在正常工作状态与电磁防护状态间的自适应切换。通过在平面倒F天线上加载U形防护结构，并将该结构通过PIN二极管与天线相连接，在正常工作模式下，当接收信号功率低于阈值时，PIN二极管处于截止状态，U形防护结构不影响天线正常辐射特性，当遭遇高功率微波攻击时，U形防护结构中的PIN二极管两端会感应产生较大的感应电场，使PIN二极管迅速导通形成低阻抗通路，此时U形结构与馈线构成闭合回路，阻止高功率微波通过天线进入后端电子设备，从而实现电磁防护。通过优化U形结构的几何参数与二极管加载数量，使其在保持小型化优势的同时，具备良好辐射特性和防护性能。实测结果表明，天线具有17.2%的相对带宽，在1.57 GHz中心频点处增益达到2.36 dBi。仿真结果表明，该设计在电磁防护状态下能实现16.4 dB的防护水平,天线辐射体电尺寸仅为0.25λ×0.06λ（λ为波长），实现了电磁防护天线的小型化设计。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240397
摘要:
基于多群截面的确定论计算方法一直都是反应堆工程设计的重要方法，多群截面精度直接影响着反应堆物理计算的精度。为了产生快堆高精度的截面数据，华北电力大学开发了高精度截面处理程序MGGC2.0，对该程序进行了基准验证和确认。基于ENDF/B-Ⅶ.1库计算无限大均匀混合介质UO2、MOX、U-TRU-Zr燃料，将MGGC2.0与MCNP产生的宏观截面对比验证，验证了程序产生多群截面的精度，超细群宏观多群总截面与MCNP的参考解的相对偏差基本在5%以内。然后对俄罗斯快堆实验BFS97-1进行了计算，提出了针对多种燃料排布形式的燃料少群截面均匀化方法，利用MGGC2.0的碰撞概率法计算了燃料的少群截面数据，利用DIF3D程序进行堆芯计算，同时还对比了不同截面均匀化方法的结果。研究结果表明：对于BFS97-1，如果直接采用临界搜索产生的截面，DIF3D计算的有效增殖因数（keff）结果与MCNP计算的keff的绝对偏差为2.541×10−2，通过改进燃料轴向不均匀计算方法，使得偏差降到了5.0×10−4以下。针对BFS97-1、BFS97-2、BFS97-5和BFS97-6的计算结果与MCNP结果的偏差都在3.0×10−3以内，验证了程序产生多群和少群截面具有较高精度，可以满足工程设计要求。
基于多群截面的确定论计算方法一直都是反应堆工程设计的重要方法，多群截面精度直接影响着反应堆物理计算的精度。为了产生快堆高精度的截面数据，华北电力大学开发了高精度截面处理程序MGGC2.0，对该程序进行了基准验证和确认。基于ENDF/B-Ⅶ.1库计算无限大均匀混合介质UO2、MOX、U-TRU-Zr燃料，将MGGC2.0与MCNP产生的宏观截面对比验证，验证了程序产生多群截面的精度，超细群宏观多群总截面与MCNP的参考解的相对偏差基本在5%以内。然后对俄罗斯快堆实验BFS97-1进行了计算，提出了针对多种燃料排布形式的燃料少群截面均匀化方法，利用MGGC2.0的碰撞概率法计算了燃料的少群截面数据，利用DIF3D程序进行堆芯计算，同时还对比了不同截面均匀化方法的结果。研究结果表明：对于BFS97-1，如果直接采用临界搜索产生的截面，DIF3D计算的有效增殖因数（keff）结果与MCNP计算的keff的绝对偏差为2.541×10−2，通过改进燃料轴向不均匀计算方法，使得偏差降到了5.0×10−4以下。针对BFS97-1、BFS97-2、BFS97-5和BFS97-6的计算结果与MCNP结果的偏差都在3.0×10−3以内，验证了程序产生多群和少群截面具有较高精度，可以满足工程设计要求。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.250056
摘要:
为研究接触和轴向功率对热管冷却反应堆堆芯热力学性能的影响，基于FEniCS开源平台开发了一套热力耦合分析程序。该程序使用简化方法求解二维、三维接触压力，主要包括间隙传热模型、线弹性力学模型和多维接触压力求解模型。以MegaPower反应堆为对象，首先使用商业软件ANSYS验证了程序的准确性，然后对堆芯进行热力耦合模拟，分析温度及Mises应力场。结果表明：考虑接触时，燃料棒峰值温度显著降低，Mises应力有所减小；基体峰值温度变化不大，Mises应力却显著增大；轴向功率主要影响燃料棒Mises应力，基体Mises应力则主要受接触压力影响。
为研究接触和轴向功率对热管冷却反应堆堆芯热力学性能的影响，基于FEniCS开源平台开发了一套热力耦合分析程序。该程序使用简化方法求解二维、三维接触压力，主要包括间隙传热模型、线弹性力学模型和多维接触压力求解模型。以MegaPower反应堆为对象，首先使用商业软件ANSYS验证了程序的准确性，然后对堆芯进行热力耦合模拟，分析温度及Mises应力场。结果表明：考虑接触时，燃料棒峰值温度显著降低，Mises应力有所减小；基体峰值温度变化不大，Mises应力却显著增大；轴向功率主要影响燃料棒Mises应力，基体Mises应力则主要受接触压力影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240280
摘要:
为提升绝缘材料真空沿面耐压，提出了一种由微槽与分子自组装膜结合的复合结构，并采用激光微刻蚀、超声清洗、分子自组装等方法，在氧化铝真空绝缘子表面制备了该表面复合结构。作为对比，同时制备了仅有微槽或分子自组装膜的绝缘子。二次电子发射系数测试结果表明，表面微槽结构和表面分子自组装膜都可以降低绝缘子的二次电子发射系数，而他们相结合形成的复合结构能够进一步降低绝缘子的二次电子发射系数；相应地，闪络电压测试结果表明表面微槽结构和表面分子自组装膜都可以提升绝缘子的真空沿面闪络电压，而两者相结合形成的复合结构能够进一步提升闪络电压。该结果证明了复合结构中分子自组装膜和微槽能够对真空沿面闪络的发展进行双重抑制。
为提升绝缘材料真空沿面耐压，提出了一种由微槽与分子自组装膜结合的复合结构，并采用激光微刻蚀、超声清洗、分子自组装等方法，在氧化铝真空绝缘子表面制备了该表面复合结构。作为对比，同时制备了仅有微槽或分子自组装膜的绝缘子。二次电子发射系数测试结果表明，表面微槽结构和表面分子自组装膜都可以降低绝缘子的二次电子发射系数，而他们相结合形成的复合结构能够进一步降低绝缘子的二次电子发射系数；相应地，闪络电压测试结果表明表面微槽结构和表面分子自组装膜都可以提升绝缘子的真空沿面闪络电压，而两者相结合形成的复合结构能够进一步提升闪络电压。该结果证明了复合结构中分子自组装膜和微槽能够对真空沿面闪络的发展进行双重抑制。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240401
摘要:
介绍了一种小型化高通量中子源系统的工作原理、组成与构型，系统性地介绍了开发该型中子源系统所需的压电脉冲功率源技术、核反应设计技术、球形电磁场发生技术、粒子近距加速技术、粒子极化与共振对撞技术。研发了完整的中子源实物系统并对其进行能谱和通量测试，实验中观测到了预期的物理现象，通过在线与离线中子测试方法证明了核反应的发生，测试结果显示直径2 cm、长度为4 cm的新式微型中子源的中子辐射通量达到了1010 n/(cm2·s)水平，属于强中子辐射源。
介绍了一种小型化高通量中子源系统的工作原理、组成与构型，系统性地介绍了开发该型中子源系统所需的压电脉冲功率源技术、核反应设计技术、球形电磁场发生技术、粒子近距加速技术、粒子极化与共振对撞技术。研发了完整的中子源实物系统并对其进行能谱和通量测试，实验中观测到了预期的物理现象，通过在线与离线中子测试方法证明了核反应的发生，测试结果显示直径2 cm、长度为4 cm的新式微型中子源的中子辐射通量达到了1010 n/(cm2·s)水平，属于强中子辐射源。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240400
摘要:
为有效解决驱动粒子反应需要的强电磁脉冲功率问题，在压电陶瓷堆脉冲功率源基础上研究了一种新型的基于氢等离子体加载和波粒共振机制的脉冲功率同步放大技术，其放大机理为：一是氢分子成键轨道比反键轨道能量低，在电离过程中会释放内能促进脉冲功率驱动的电离过程高效发生；二是氢原子电离后，电磁场与电离后形成的电子发生波粒共振，电子能量被同步转换为电磁场能量。波粒共振放大后获得更强的电磁脉冲能量，其作用到螺旋电极上可形成球形电磁场，并具有极高的加速梯度，可对氢原子高效电离后产生的大量质子进行近距加速。本文通过实验测试和仿真分析对上述理论进行了有效证明，该项研究有望为强电磁脉冲驱动的小型化、低成本质子发生器奠定基础。
为有效解决驱动粒子反应需要的强电磁脉冲功率问题，在压电陶瓷堆脉冲功率源基础上研究了一种新型的基于氢等离子体加载和波粒共振机制的脉冲功率同步放大技术，其放大机理为：一是氢分子成键轨道比反键轨道能量低，在电离过程中会释放内能促进脉冲功率驱动的电离过程高效发生；二是氢原子电离后，电磁场与电离后形成的电子发生波粒共振，电子能量被同步转换为电磁场能量。波粒共振放大后获得更强的电磁脉冲能量，其作用到螺旋电极上可形成球形电磁场，并具有极高的加速梯度，可对氢原子高效电离后产生的大量质子进行近距加速。本文通过实验测试和仿真分析对上述理论进行了有效证明，该项研究有望为强电磁脉冲驱动的小型化、低成本质子发生器奠定基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240163
摘要:
战斗力指数的定量化研究是军队实现信息化建设必须解决的难题。针对战斗力指数研究存在定量研究较少、方法精度较低、鲁棒性不强等问题，以及战斗力指数函数本身为复杂规则主导、多变量数学模型、影响因素强耦合等难以拟合的限制，受模糊逻辑理论中对规则的数学分析方法启发，提出了一种基于局部逼近的战斗力指数函数拟合方法，并结合神经网络强大的自学习和自推导能力，构建了相应的基于径向基神经网络（RBF）的定量计算模型。仿真对比实验表明，该方法比利用全局逼近的方法误差率低约2%和6%，且表现出更强的鲁棒性。该计算方法具有较强的实用性，而且具备向其他军事领域迁移的可能性，具备良好的工程应用前景。
战斗力指数的定量化研究是军队实现信息化建设必须解决的难题。针对战斗力指数研究存在定量研究较少、方法精度较低、鲁棒性不强等问题，以及战斗力指数函数本身为复杂规则主导、多变量数学模型、影响因素强耦合等难以拟合的限制，受模糊逻辑理论中对规则的数学分析方法启发，提出了一种基于局部逼近的战斗力指数函数拟合方法，并结合神经网络强大的自学习和自推导能力，构建了相应的基于径向基神经网络（RBF）的定量计算模型。仿真对比实验表明，该方法比利用全局逼近的方法误差率低约2%和6%，且表现出更强的鲁棒性。该计算方法具有较强的实用性，而且具备向其他军事领域迁移的可能性，具备良好的工程应用前景。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240270
摘要:
超导腔故障的传统分析方法依赖先验知识，人工和时间成本较高，准确性和一致性较差，并且在处理复杂设备和大量数据时效率较低。机器学习技术能够提高故障分类的准确性和效率，减少主观判断造成的人为误差。研究了基于机器学习算法的超导腔故障分类方法，即，基于BEPCII运行过程中产生的超导腔故障图片数据，通过图片信息提取、特征选择与优化、机器学习算法训练、利用K折交叉验证分析模型准确率与一致性等，实现了对超导腔故障的分类。研究结果表明，随机森林算法、支持向量机与Bagging分类算法在处理故障图片时有更好的分类效果，有监督学习方法的准确性和一致性明显高于无监督学习。研究中实现的故障分类达到了较高的准确率和一致性，有助于快速高效地区分BEPCII超导腔上发生的故障，同时为其他加速器中超导腔故障的诊断提供参考。
超导腔故障的传统分析方法依赖先验知识，人工和时间成本较高，准确性和一致性较差，并且在处理复杂设备和大量数据时效率较低。机器学习技术能够提高故障分类的准确性和效率，减少主观判断造成的人为误差。研究了基于机器学习算法的超导腔故障分类方法，即，基于BEPCII运行过程中产生的超导腔故障图片数据，通过图片信息提取、特征选择与优化、机器学习算法训练、利用K折交叉验证分析模型准确率与一致性等，实现了对超导腔故障的分类。研究结果表明，随机森林算法、支持向量机与Bagging分类算法在处理故障图片时有更好的分类效果，有监督学习方法的准确性和一致性明显高于无监督学习。研究中实现的故障分类达到了较高的准确率和一致性，有助于快速高效地区分BEPCII超导腔上发生的故障，同时为其他加速器中超导腔故障的诊断提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240435
摘要:
随着粒子加速器物理实验的深入研究，对束流质量的要求逐渐提高。为获得极高稳定度和极低噪声的磁场环境，分析设计了开关模式和线性模式结合的高精度直流励磁电源。前级开关电源提供稳定的功率来源，串联后级线性电源控制电流线性放大后进行输出。在电源电流和管压降控制环路基础上，通过对关键部件的温度补偿措施，进一步提高了输出电流的稳定度；通过对后级线性电源的模块化设计，减小了电源体积并提高了运维便利性。实测结果表明：8 h长期电流稳定度达到1.3×10−6，且噪声极低。
随着粒子加速器物理实验的深入研究，对束流质量的要求逐渐提高。为获得极高稳定度和极低噪声的磁场环境，分析设计了开关模式和线性模式结合的高精度直流励磁电源。前级开关电源提供稳定的功率来源，串联后级线性电源控制电流线性放大后进行输出。在电源电流和管压降控制环路基础上，通过对关键部件的温度补偿措施，进一步提高了输出电流的稳定度；通过对后级线性电源的模块化设计，减小了电源体积并提高了运维便利性。实测结果表明：8 h长期电流稳定度达到1.3×10−6，且噪声极低。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.250002
摘要:
在超快超强激光系统中，通常会使用消色差透镜组代替普通的扩束透镜，以消除后者自身存在的色差导致的脉冲激光的“空-时”耦合（STCs）畸变。然而，消色差透镜组对装调精度要求非常高，装调误差的存在会引入新的“空-时”耦合畸变，使脉冲激光的远场功率密度下降，达不到预期的消色差效果。针对工程实践中常见的几种消色差透镜组装调误差，详细分析了其引入的“空-时”耦合畸变，并且根据其对远场聚焦功率密度的影响给出了不同种类装调误差的容许范围。分析过程采用了宽光谱脉冲激光传输演化模型及厚透镜等效位相屏演化模型，该模型可以精确地表征激光近远场的“空-时”特性。
在超快超强激光系统中，通常会使用消色差透镜组代替普通的扩束透镜，以消除后者自身存在的色差导致的脉冲激光的“空-时”耦合（STCs）畸变。然而，消色差透镜组对装调精度要求非常高，装调误差的存在会引入新的“空-时”耦合畸变，使脉冲激光的远场功率密度下降，达不到预期的消色差效果。针对工程实践中常见的几种消色差透镜组装调误差，详细分析了其引入的“空-时”耦合畸变，并且根据其对远场聚焦功率密度的影响给出了不同种类装调误差的容许范围。分析过程采用了宽光谱脉冲激光传输演化模型及厚透镜等效位相屏演化模型，该模型可以精确地表征激光近远场的“空-时”特性。
