次临界能源堆物理设计进展

聚变-裂变混合能源堆包括聚变中子源和次临界能源堆,主要目标是生产电能。回顾了国内外混合堆的发展历史,给出混合能源堆设计的边界条件和约束条件,说明次临界能源堆以铀锆合金为燃料、水为冷却剂的设计思想。利用输运燃耗耦合程序MCORGS计算了混合能源的燃耗,给出了中子有效增殖因数、能量放大倍数和氚增殖比等物理量随时间的变化。通过分析能谱和重要核素随燃耗时间的变化,说明混合能源堆与核燃料增殖、核废料嬗变混合堆的不同特点。论述了混合堆的热工设计并进行了安全分析。对于燃耗数值模拟程序,通过多家对算,保证其计算结果的可信性。针对次临界能源堆的特点,利用贫铀球壳建立了贫铀聚乙烯装置和贫铀LiH装置,并且专门设计加工了天然铀装置,开展铀裂变率、造钚率、产氚率等中子学积分实验,验证了数值模拟的可靠性。     

Measurement and analysis of fission rates in a spherical mockup of uranium and polyethylene

Measurements of the reaction rate distribution were carried out using two kinds of Plate Micro Fission Chamber （PMFC）. The first is a depleted uranium chamber and the second an enriched uranium chamber. The material in the depleted uranium chamber is strictly the same as the material in the uranium assembly. With the equation solution to conduct the isotope contribution correction, the fission rate of 238U and 235U were obtained from the fission rate of depleted uranium and enriched uranium. Then, the fission count of 238U and 235U in an individual uranium shell was obtained. In this work, MCNP5 and continuous energy cross sections ENDF/BV.0 were used for the analysis of fission rate distribution and fission count. The calculated results were compared with the experimental ones. The calculation of fission rate of DU and EU were found to agree with the measured ones within 10% except at the positions in polyethylene region and the two positions near the outer surface. Because the fission chamber was not considered in the calculation of the fission counts of 238U and 235U, the calculated results did not agree well with the experimental ones.     

Quasi-classical Trajectory Study of Reaction O （^3P）＋HCl （v =2; j=1,6,9） →OH＋Cl

The reaction O（^3P）＋HCl （v=2; j= 1,6,9） → OH＋Cl is theoretically studied with a quasi-classical trajectory method （QCT） on the benchmark potential energy surface of the ground 3A＇＇ state [J. Chem. Phys. 119（2003）9550]. The QCT-calculated state-resolved rotational distributions are in good agreement with the experimental results. The rotational polarization of the product OH molecule becomes weaker as the initial HCl rotation is excited. The calculated results can be explained from the large mass factor cos2 β of the title reaction, the van der Waals well in the potential energy surface and the secondary encounters in the exit channel.     

氘代烷基卤化物CD3CH2F光解动态学的理论研究

在燃烧或大气化学多通道反应中,理解不同产物之间的产品分支比与反应的总速率,对这类基元反应同样重要. 在CCSD(T)/CBS/B3LYP/aug-cc-pVDZ理论水平上,计算所有氘代烷基卤化物CD₃CH₂F物种的基态势能面. 在CD₃CH₂F的解离反应中,C-F键解离反应与分子(HF、DF、H₂、D₂与HD)消除反应存在着争议. 本文使用RRKM方法计算各个步骤的速率常数,并使用稳态方法计算解离产物的相对产物分支比. 在不同的能量下,RRKM方法预测CD₃CH₂F的1,2-消除DF或HF的主要通道是通过四中心过渡态消除,而1,1-消除D₂或H₂的主要通道是通过三中心过渡态消除. 在266、248和193 nm光解时,主产物CD₂CH₂+DF分支比分别为96.57%、91.47%和48.52%;然而,在157 nm光解时,产物分支比计算为16.11%. 基于这些过渡态结构和能量,提出了以下光解离机制：在266、248和193 nm,CD₃CH₂F→吸收光子→TS5→形成产物→CD₂CH₂+DF;在157 nm,CD₃CH₂F→吸收光子→D/F交換的TS1→CDH₂CDF→H/F交换的TS2→CHD₂CHDF→形成产物CHD₂+CHDF.     

Theoretical study of stereodynamics for reaction O(3P)+HCl

<正>The vector correlation between products and reagents for reaction O(~3P)+HCl→OH+Cl is studied using a quasiclassical trajectory(QCT) method on the benchmark potential energy surface of the ground ~3A" state[Ramachandran and Peterson,J.Chem.Phys.119(2003)9550].The generalised differential cross section(2π/σ)(dσ_(00)/dω_t) is presented in the centre of mass frame.The distribution of dihedral angles,P(φr),and the distribution of angles between k and j', P(θ_r),are calculated.The influence of the collision energy and the influence of the reagent rotation and vibration on the product polarization are studied in the present work.The calculated results indicate that the rotational polarization of the product molecule is almost independent of collision energy but sensitive to the reagent rotation and vibration.     

Asp25质子化有利于HIV-1蛋白酶与抑制剂GRL02031结合

GRL02031是人体免疫缺陷病毒(HIV-1)天冬氨酸蛋白酶的抑制剂,是潜在的治疗艾滋病药物,HIV-1蛋白酶中Asp25/Asp25'的质子化状态对于理解HIV-1 蛋白酶和抑制剂的作用机制以及氨基酸变异对抗药性的影响有重要意义。本文对Protease-GRL02031（PR-031）复合物的最可能的四种质子化状态进行了5ns分子动力学模拟,分析了Asp25/Asp25'不同的质子化状态对动力学特征和作用机制的影响,用MM-PBSA的方法计算了PR-031复合物在各种质子化状态下的结合自由能,同时对作为PR-031作用桥梁的水分子与PR-031复合物形成氢键的分析,表明水分子在ASP25质子化状态下最为稳定。结果显示A链ASP25中OD2质子化更有利于蛋白酶与抑制剂GRL- 02031的结合,是最可能的质子化状态。这对更高效的抗变异药物的设计提供了理论上的指导。     

D-T中子诱发贫化铀球壳内裂变率分布实验

中子诱发裂变反应率是表征和检验中子在材料中的输运、裂变放能等过程的重要物理量.贫化铀球壳裂变反应率径向分布数据,可为铀核数据宏观检验及研究裂变放能与贫化铀球壳厚度的关系提供数据支持.本文设计了内径为13.1 cm,外径分别为18.10,19.40,23.35,25.40,28.45 cm的五种不同厚度的贫化铀球壳组合装置;利用位于球壳中心的氘氚中子源轰击贫化铀球壳装置,中子产额约为3×10~(10)—4×10~(10)s~(-1);在"赤道"平面与入射氘束成45°方向测量裂变反应率随径向分布的情况.为了克服裂变室和俘获探测器等自身对模型和中子场的扰动,本文选择与装置材料相同的贫化铀材料作为活化探测器,以活化探测器中的裂变碎片143Ce发射的γ射线作为测量对象,通过HPGe探测器测量的γ射线数,基于~(143)Ce裂变产额数据反推裂变反应率.通过实验获得了贫化铀球壳内的裂变率及其径向分布规律,裂变反应率和相对标准不确定度分别位于5.28×10~(-29)—7.58×10~(-28)之间和6%—11%之间.基于蒙特卡罗程序和ENDF/BVI.8数据库完成了模拟计算,并与实验结果进行了对比分析,两者在不确定度范围内一致.     

BC537探测器中γ射线的响应函数测量与蒙特卡罗模拟

为了将氘化液闪探测器(BC537)测量的反冲电子谱转换为γ射线能谱,利用标准γ点源对BC537探测器的响应进行了测量并运用基于蒙特卡罗方法的Geant4程序计算了BC537探测器探测γ射线的响应函数。讨论了探测器建模中有无铝壳和入射γ射线束流半径对探测效率和响应函数的影响。对比模拟和实验测量的反冲电子谱,两者符合较好。利用模拟的响应函数和实验测量标准γ源Cs-137和Co-60以及AmBe源在BC537探测器中的反冲电子谱,经迭代法解谱得到了对应的标准γ射线能谱,验证了模拟参数的合理性以及该响应函数的实用性。     

让老题因其解法而精彩——一道联考题的解法再探

数学是思维的体操,而数学中训练思维最主要的方式就是解题.笔者认为,对传统经典问题的解法不断地进行分析与探索,既能吸取已有的解题经验,也能对解题者的思维提出新的挑战,甚至激发解题者的灵感,诞生一些更新更优美的解法,用新的观点与方法不断展示老题中的丰富内涵,同时也能给人们在解题方面提供一些新的思路.本文以一道联考题的解法再探为例,以期抛砖引玉.     

D-T中子与平板型聚乙烯材料作用的次级中子角度谱实验研究

基于反冲质子法建立了一种测量D-T中子与平板型宏观样品作用的次级中子角度谱的实验方法.为保证探测器的能量线性并在较低的中子有效测量下阈(0.5 MeV)情况下获得好的中子-伽马射线甄别性能,采用高、低能段分别测量的方法.采用事件记录法,同时记录了次级中子和伴随伽马射线的脉冲形状甄别和脉冲幅度二维信息,利用基于ROOT数据分析平台编写的离线数据分析程序,完成了伴随伽马射线的挑选和扣除,以及高、低两能段反冲质子谱的拼接,并成功的将神经网络技术应用于中子能谱的解谱,获得了D-T中子与9和18 cm厚平板型聚乙烯材料作用的0.5-15 MeV的次级中子角度谱实验结果.实验模型的MC模拟由MCNP5完成,数据库采用ENDF-VI,实验结果和MC计算结果在实验不确定度范围内一致. 关键词： D-T中子 积分中子学 反冲质子法 次级中子能谱