ITER真空室中子屏蔽设计

ITER真空室中子屏蔽主要是屏蔽中子流、伽马射线以及降低环向场波纹度。介绍了ITER真空室的结构特点及屏蔽结构料材的选取情况,发展了屏蔽设计思想及相关的支撑结构,对铁磁性材料填充区域进行了布局设计。依据ITER真空室物理学计算结果,确定了屏蔽区域屏蔽材料的填充率。基于三维建模软件进行了屏蔽块零件库的仿真设计和屏蔽结构的模拟仿真。     

(n,γ)反应实验研究中的中子屏蔽设计

用射线全吸收型装置(Gamma-ray Total Absorption Facility,GTAF),可以对中子俘获反应截面进行高精度测量。为了降低实验本底,实验中需要对源中子进行准直和屏蔽,还要对被样品散射的中子进行吸收以减少它们进入探测器后所形成的干扰。采用MCNP对中子的准直器、屏蔽体和中子吸收体进行了模拟设计,中子准直屏蔽体材料选用含硼聚乙烯(BC4 的质量分数为3%) 和铅。准直孔直径为13 mm,长度为500mm,经准直后样品处中子束斑坪顶直径为21 mm。中子吸收体材料选用聚乙烯和碳化硼,吸收体球壳内腔半径30 mm,聚乙烯壳层厚度60 mm,碳化硼壳层厚度10 mm,被样品散射的中子经吸收体后衰减93.7%。Neutron capture cross section can be measured by Gamma-ray Total Absorption Facility (GTAF) with high precision. To reduce the background of experiments, the neutron source must be collimated and shielded, and the neutrons scattered from the sample must be absorbed to minimise interference after they go into the detector. The shield, collimator and absorber were simulated and designed with MCNP code. Boron-ontainingpolyethylene with 3% BC4 and lead are used as the materials for the neutron collimator and shield. The diameter of the collimating aperture is 13 mm, and the length of the collimator is 500 mm. After being collimated, the diameter of neutron beam plateau at the sample position is 21 mm. The neutron absorber is made of polyethylene and BC4, and the thickness of polyethylene shell and BC4 shell are 60 and 10 mm, respectively. The simulated result shows that neutrons scattered from the sample can decay 93.7% through the neutron absorber.     

中子学积分实验

从６０年代开始，我所就开展了聚变中子积分实验，完成了造氚率、裂变率、穿透率及泄漏中子能谱测量等研究课题。１９８７年以来承担了“８６３”计划的聚变裂变混合堆包层中子学积分实验，开展了Ｂｅ、Ｐｂ的１４ＭｅＶ中子倍增率实验，其中Ｂｅ实验为中、美、日国际合作，实验误差为２．８％，实验结果为理论计算提供积分检验。     

原子能级粒子数热布局虚拟仿真实验的设计开发与教学实践

本虚拟仿真实验探究稀土离子热耦合能级粒子数随温度的变化规律。使学生掌握温度对原子能级粒子数的影响,并建立温度与荧光强度、荧光强度比之间的关系,深入探究温度对荧光强度和荧光强度比影响的区别和联系,加强对此部分理论知识的理解。进一步将理论知识进行实际应用,利用荧光强度比测量温度。通过本实验的学习,使学生对原子能级性质的理解更加深刻、掌握正确的荧光测试系统搭建过程,光路调节方法以及光谱数据的计算分析方法。激发了学生的学习兴趣,夯实了理论基础,并能学以致用,使学生对知识理解透彻,获得事半功倍的教学效果,仿真实验成绩优秀率达81%。     

脉冲激光沉积镀膜虚拟仿真实验的设计与教学实践

脉冲激光沉积镀膜实验是材料物理、材料化学等相关专业的重要实验项目,也是高阶大学物理实验教学中的重点和难点.然而该设备精密、价格昂贵、操作复杂,一般不适合大规模实践教学使用.本文设计了一套脉冲激光沉积镀膜虚拟仿真实验项目,完整模拟实验场景,具有直观、智能、界面友好等特点.通过线上线下、虚实结合的教学模式,有效地培养学生基...     

虚拟仿真实验在大学物理实验教学中的应用研究

虚拟仿真实验是通过虚拟软件模拟现实实验,现已广泛应用于物理实验教学中.从学生学习、交流互动、实验仪器使用等方面分析了虚拟仿真技术在大学物理实验教学中应用的优缺点.从增加实验原理、提高学习兴趣、科学严谨和交互认知等方面探讨了如何提高大学物理虚拟仿真实验的教学效果和设计策略.最后通过例举长度的测量、三线摆、霍尔效应等3个实验分析了大学物理虚拟仿真实验的意义.     

虚拟仿真实验在实验中的应用

介绍了在实验中,恰当地应用EWB软件作虚拟仿真实验,对实验可起到有益的辅助、拓展和加深作用。     

基于LabVIEW的电表改装与校准虚拟仿真实验的开发

虚拟仿真实验是现代实验教学的一个重要手段,它与真实实验可以紧密结合、相互补充.基于LabVIEW开发的电表改装与校准虚拟仿真实验由替代法测电流表的内阻、改装为大量程电流表、改装电压表、改装欧姆表4个实验组成,通过人机交互界面的设计、数值仿真程序设计,使学生获得与真实实验操作一致的学习体验,依据合理评价指标形成的算法规则还对学生的实验过程进行智能化的评价.该虚拟仿真实验突破了传统实验室的时空限制,极大地提高了学生物理实验的学习兴趣,促进学生动手实践.     

中子学积分实验

从６０年代开始,我所就开展了聚变中子积分实验,完成了造氚率、裂变率、穿透率及泄漏中子能谱测量等研究课题．１９８７年以来承担了“８６３”计划的聚变裂变混合堆包层中子学积分实验,开展了Ｂｅ、Ｐｂ的１４ＭｅＶ中子倍增率实验,其中Ｂｅ实验为中、美、日国际合作,实验误差为２．８％,实验结果为理论计算提供积分检验．新的一轮中、美、俄的更大厚度的Ｂｅ中子倍增率实验国际合作正在进行之中．现在,中美关于核聚变合作已经确定了１７个项目,我所承担了其中的“关于ＩＴＥＲ和建议的聚变堆包层及屏蔽系统的中子学积分实验”这一项目． Since 1960s, the fusion neutronics integral experiments have been carried outin our institute. Several research subjects, including the measurements of the tritium production rate,the fission rate,the leakage rate and the neutron energy spectra, have been finished. Since 1987,neutronics integral experiments of the blanket in the fusion-fission hybridreactor in the "863" project have been taken on. The experiments of 14MeV neutron multiplication in Be and Pb have been performed and the experimental error is ...     

测量放射性物质辐射强度的虚拟仿真居里实验

将获得诺贝尔奖的测量放射性物质辐射强度实验的理论知识、实验方法与虚拟仿真技术进行融合,设计了融入科学研究方法的虚拟仿真综合实验教学项目.通过构建全过程、多环节和沉浸式的在线实验教学环境,学生可以应用比较测量法等,掌握获得微小电荷量与饱和电流的实验方法,加深对放射性物质辐射强度测量原理的理解,体验科学发现的历程.     

ITER中子屏蔽结构的虚拟装配研究

国际热核实验反应堆ITER计划是一项大型国际研究合作项目。中子屏蔽结构位于真空室内、外壳之间,其作用是屏蔽中子流、降低环向磁场波纹度。中子屏蔽结构的虚拟装配需要与其设计同时进行,以便指导和改进设计。为了实现其虚拟装配,运用反装思路,通过DELMIA创建其拆卸路径来设计并仿真整个装配过程,实时分析其装配间隙,作为对模型进行优化设计的依据。所得结果满足ITER国际组对中子屏蔽结构的设计要求,并为结构的实际装配提供了参考依据。     

民族高校物理实验教学中虚拟仿真实验研究与实践

大连民族大学隶属于国家民族事务委员会,是以工科和应用学科为主要特色的综合性民族高等学校。因此,不论是教学模式,还是教学方法,都要从实际出发充分考虑民族高等教育的特点。文章以大学物理实验教学中心为依托,针对我校大学物理实验教学模式中存在的问题,引入虚拟仿真实验教学平台,分析了虚拟仿真实验的特点和优势,探讨了虚拟仿真实验在大学物理实验教学中发挥的作用。实物实验与虚拟实验相结合的教学模式是未来民族高校大学物理实验教学的新方向。     

光学虚拟仿真实验及动态交互功能的研究与开发——以单缝衍射实验为例

本文以单缝衍射实验为例,结合VB.net、Flash及Matlab三大软件研究开发了光学虚拟仿真实验平台,并实现了动态交互功能。不仅可以演示实验过程,同时可以得到量化的实验结果。激发了学生的兴趣,增强了课堂教学效果。     

超高压物理实验技术虚拟仿真实验设计与实现

为解决传统高压物理实验教学中设备投入高、数量不足、实验空间受限等问题,自主开发了超高压物理实验技术虚拟仿真实验。该实验以超硬材料立方氮化硼的合成与分析过程为主线,划分为原料称量及预处理、六面顶压机高温高压合成样品及样品性能测试分析3个实验任务,实验操作允许学生在一定范围内自主设置实验参数、合成条件,通过不断仿真练习,形成对实验工艺流程、仪器设备操作的正确认识和超硬材料合成原理的深度理解,提升学生自主学习、探究问题、解决问题的能力。     

基于蒙特卡罗方法的中子屏蔽材料设计

基于蒙特卡罗粒子输运程序MCNP,设计了一种强度高、密度低、具有优异中子屏蔽性能的新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料,模拟计算了镅-铍（Am-Be）中子源产生中子对该材料的透射率;研究了该材料的中子屏蔽性能与传统屏蔽材料的差异以及不同B4C质量分数对该材料的屏蔽性能影响;根据模拟结果分析了该材料对不同能区中子（慢中子、中能中子、快中子）具有的不同屏蔽性能。研究发现：B4C质量分数为10%的该种新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能,尤其是慢中子屏蔽性能较传统的含硼聚乙烯和Al-B4C合金材料更为优异;但随着B4C质量分数的增大,屏蔽性能提升不明显。结果验证了蒙特卡罗方法用于中子屏蔽材料优化设计的可行性。     

2GW功率下CFETR中子屏蔽的初步中子学研究

在中国聚变工程实验堆(CFETR)真空室最新设计尺寸下,利用蒙特卡洛中子输运程序(MCNP)建立一维中子学模型,在2GW 的聚变功率下进行了计算。分析了中子反射材料ZrH₂ 对中子的屏蔽效果,发现200mm 的反射层可以屏蔽94.3%的中子通量和94.9%的中子核热。研究CFETR 在运行10 个满功率年(FPY)和20FPY 后,对应不同中子壁载荷的最小屏蔽包层厚度。结果显示,装置运行10FPY 后中子壁载荷在1.0MW·m⁻²、1.5MW·m⁻²、 2.5MW·m⁻² 时所对应的最小屏蔽包层厚度分别为44cm、53cm、65cm;而在装置运行20FPY 后,则需要在径向方向更厚的屏蔽包层才能满足中子屏蔽要求。屏蔽包层的尺寸优化将为目前阶段的CFETR 先进包层设计提供参考。     

虚拟仿真技术对大学物理实验教学影响的探究

从我校大学物理实验教学的现状出发,分析了传统的物理实验教学方式存在的缺点与不足。讨论了在物理实验教学中补充一些虚拟仿真实验对于丰富教学内容、改善教学方式和客观评价学生实验成绩的影响。     

高能重离子加速器次级中子屏蔽的理论估算

用R.Madey等人提出的由核反应参数计算屏蔽的方法,计算了入射离子单核能为0.6、1.2GeV¹²C束轰击厚Cu靶的次级中子屏蔽.当入射离子束流为1×10¹³ions/s时,其前向和侧向混凝土屏蔽厚度分别为9.8、4.8m(对0.6GeV)和11.5、6.9m(对1.2GeV).     

中子准直实验装置设计

设计了以中子发生器为源的中子准直实验装置,分别做了不同材料准直器的厚度、准直孔大小改变时,从准直孔和孔周围不同位置射出中子的实验,并将实验中得出的数据与理论值相比较,从而确定该实验装置的使用可行性.     

重离子加速器中的原子核碰撞虚拟仿真实验的建设与应用

利用虚拟仿真技术,结合教学团队的科研成果,设计开发了重离子加速器中的原子核碰撞等一系列实验教学项目.这些实验项目能够在电脑上再现真实的实验场景,解除了实验场地、费用、防护等方面的限制,为培养学生的实验探究设计能力、开拓学生视野提供了重要支撑.结合虚拟仿真技术的特点,教师团队采用适应的教学方法进行授课,建立了完善的评价体系.经过3年的课程建设,该课程在学生培养、教师教学质量、推广应用方面取得了良好的效果.