层析γ扫描技术研究

层析γ扫描技术是放射性材料无损分析技术中最先进的分析技术之一,能够准确定量测量密闭容器内中、高密度非均匀介质中的放射性核素及其含量,它是核设施中可回收物以及核废物测量分析的主要方法.本文较先在国内开展了层析γ扫描技术的研究,对该技术所涉及的探测效率刻度、透射测量图像准确重建和发射测量图像快速重建三个关键技术进行了计算机模拟研究和实验研究.采用蒙特卡罗方法对层析γ扫描装置的探测效率进行刻度;针对透射测量图像重建,创建了一种新的图像重建算法;针对发射测量图像快速重建,提出线衰减校正因子的计算公式,并采用＂预运算＂方法,显著提高了发射图像的重建速度.计算机模拟研究和实验研究结果表明：应用本文提出的图像重建算法,层析γ扫描透射和发射图像重建值与参考值的相对均偏差小于10%,能够满足层析γ扫描装置的实际需要,更好地解决了层析γ扫描技术中的三个关键技术,为我国层析γ扫描装置的研制奠定了基础.     

基于小闪烁室测氡仪快速定值方法研究

高探测效率的闪烁室测氡是氡测量的主要方法，但其取样结束后需静置3 h才开始测量.为实现闪烁室快速测氡的需要，在Rn-222、Po-218和Bi-214的探测效率相同的条件下，依据氡及其子体的衰变关系，本文建立了一种闪烁室测氡仪快速定值的方法.此法基于积分计数法，利用测量周期为60 min时的刻度因子K₀,计算测量周期为30 min和15 min的理论刻度因子.本文选取对氡及其子体探测效率近似100%的54 mL小闪烁室，在氡浓度为20 Bq/mL的条件下开展快速定值实验.实验结果表明，本文测量的实验值与理论值误差在5%以内，能够实现闪烁室快速测氡.     

"Marinelli Beaker"型气体源γ射线的探测效率研究

针对放射性惰性气体在“Marinelli Beaker”（简称MB）容器中,用NaI（TI）闪烁探测器测量γ射线,采用蒙特卡洛计算方法计算NaI（TI）晶体对^85Krγ射线的探测效率并与标准源实验刻度探测效率进行比较．应用Matlah软件对不同体积的MB容器的理论计算和实验刻度数据分别用最小二乘法进行拟合并比较．比较结果显示,理论计算值和实验数据在误差范围内是一致的。     

层析γ扫描技术效率矩阵计算模型分析与修正

在对层析γ扫描技术效率矩阵进行刻度,特别是采用体源刻度时,传统实验刻度方法实现较为困难,采用蒙特卡罗方法刻度需要较高精度的探测器尺寸.为此通过对刻度空间不同位置的探测效率与计算效率相似比较,分析并修正探测器模型,使计算值与实验值相对误差小于5%,得到较为精确的刻度模型.研究结果为进一步刻度分析奠定了理论和计算模型基础.     

闪烁室测氡不同时刻的刻度因子研究

为了快速标定闪烁室的氡浓度，本文提出一种无需通过实验就能得到闪烁室测氡不同时刻的刻度因子来标定氡浓度的方法.该方法首先利用Geant4模拟了ST-203闪烁室内氡及其子体不同能量α粒子的探测效率，再基于取样3 h平衡后其刻度因子与闪烁室内氡及其子体平均探测效率的关系，然后根据氡及其子体的衰变规律，建立了闪烁室不同时刻的刻度因子计算方法.基于上述方法，本文利用ST-203闪烁室开展不同时刻测氡的刻度因子实验研究，其理论值和实验值的偏差小于5%.由闪烁室结构直接确定不同时刻测氡刻度因子的方法，能够快速标定闪烁室的氡浓度.     

核废物桶放射性探测的层析γ扫描技术

介绍了用于非均匀放射性核废物无损测量层析γ扫描技术的原理和方法,并对标准200 L核废物钢桶样品进行了实际测量,采用152Eu作为透射源而实现了层析γ扫描重建的全过程,采用极坐标的体素划分形式和MCNP程序对系统进行效率刻度,分别采用代数迭代法和最大似然重建算法进行了透射和发射重建,得到了线性衰减系数与活度的分布图,并与分段γ扫描的测量结果加以对比.结果表明,层析γ扫描技术的重建结果明显好于分段γ扫描,其与真实值的偏差在10%以内,从而验证了极坐标划分和重建算法的可行性.     

放射性活度检测系统设计

针对目前放射性检测仪的现状, 通过对γ射线进行能谱分析, 利用放射性脉冲检测电路的刻度能量和道数关系计算出放射性元素的全能峰净面积、 效率刻度和活度等参数, 设计一种放射性活度检测系统. 实验结果表明: 在24 h内重复测量同一样品的核素活度, 2次测量的相对误差小于6%, 在-5～+40 ℃温度范围内, 谱漂的最大值不超过±2道, 且测量的总不确定度小于20%; 系统性能稳定, 误差较小, 方便现场放射性元素的检测.     

环境样品低水平γ放射性的活度测量

土壤中含有多种放射性核素,其中含量较高的核素有40K、226Ra、232Th和238U,以这四种的标准源为基础进行实验测量,计算各种能量所对应的全能峰的分支比和探测效率,从而计算出这些放射性核素的活度.通过实验的方法,用BH1936型低本底多道γ能谱仪作为实验仪器,把60Co和137Cs的混合放射源作为能量刻度的已知能量源,对实验仪器能量刻度,以及对标准土壤源40K、226Ra、232Th和238U的探测效率进行实验测量.以此为基础对环境样品进行了能谱分析,主要是测量和分析了环境土壤样品和建材样品的放射性活度,得到了标准源(40K、226Ra、232Th和238U)为代表的核素的比活度.     

单闪烁室流气静态法准确测量222Rn/220Rn的理论研究

为确保单闪烁室流气静态法准确测量222 Rn/220 Rn浓度,进行了222 Rn、220 Rn刻度系数的理论研究,讨论了采样流率对刻度系数的影响,通过理论公式计算得到了刻度系数的理论值,并与标准刻度后的实验值进行比较。结果表明刻度系数的实验值和理论值是一致的,偏差在5%以内,确保了222 Rn、220 Rn刻度系数实验值的准确性,从而确保单闪烁室流气静态法的可靠性。     

基于高纯锗γ谱仪测量高氡浓度的方法

准确测量环境高浓度氡是评价高氡浓度场所氡年释放量及辐射危害的必要工作,通过基于高纯锗γ谱仪测量技术,利用特制的采样测量盒,建立了测量高氡浓度的方法及装置。实验结果表明:该测量方法探测效率为7. 16×10~(-3),采样盒放于高纯锗探头表面条件下所对应的探测上限可达1×10~(11)Bq/m~3,探测下限为5. 5×10~4Bq/m~3;与闪烁室测氡方法进行了高氡浓度测量比对,两者相对偏差在2%以内。     

放射性废物桶层析γ扫描动网格重建技术分析

提出一种应用于层析γ扫描技术（Tomographic Gamma Scanning, TGS）发射重建的自适应动网格加密算法.模拟了3种不同介质密度下不同位置单点源与多点源的TGS测量，对透射与发射重建结果进行了分析.结果表明，在多数情况下动网格的发射重建误差明显低于固定网格，网格数也少于固定网格；随着发射源半径增大或介质密度的增大，固定网格的发射重建误差也增大，但是动网格的发射重建误差相对较小，说明TGS在采用动网格进行发射重建后对整个废物桶截面以及对高密度介质均能取得较高的测量精度.     

Numerical simulation for volatile organic compound removal in rotating drum biofilter

Rotating drum biofilters (RDBs) could effectively remove volatile organic compounds (VOCs) from waste gas streams. A mathematical model was developed on the basis of mass transport and mass balance equations in an RDB,the two-film theory,and the Monod kinetics. This model took account of mass transfer and biodegradation of VOC in the gas-water-biofilm three-phase system in the biofilter,and could simulate variations of VOC removal efficiency with a changing specific surface area and porosity of the media due to the increasing of biofilm thickness in the biofilter. Toluene was used as a model VOC. This model was further simplified by introducing a coefficient of the gas velocity and ne-glecting the water phase due to the complexity of operating conditions. The equations for the biofilm phase,gas phase,and biofilm accumulation in this model were solved using collocation method,ana-lytic method,and the Runge-Kutta method separately. A computer program was written down as MATLAB to solve this model. Results of numerical solutions showed that toluene removal efficiency in the RDB increased and reached the maximum values of 97% on day 4 after the startup,and then de-creased and remained at 90% after 5 more days of operation. Toluene concentration was high at the outermost layer where more than 70% toluene was removed,and was low at the innermost layer where less than 10% toluene was removed. The dynamic removal efficiencies from this model correlated reasonably well with experimental results for toluene removal in a multi-layered RDB.     

基于本构均一化理论的多层复合材料流固耦合等效分析方法

为缓解多层复合材料在流固耦合模拟中计算效率和精度间的矛盾,基于本构均一化理论提出了多层复合材料的等效方法,并结合开源工具preCICE检验了该方法在恒定、时变2种流体边界条件下流固耦合的准确性和计算效率。结果表明:与直接分层模拟相比,等效方法的误差处于合理范围内,且即使忽略等效模型带来的固体单元数量减少的收益,计算效率也有显著提升；恒定流体边界下耦合仿真结果相对误差小于5%,耦合迭代效率提高20%；时变流体边界耦合场景中相对误差小于10%,耦合迭代效率提高40%。     

高放废物处置北山预选区地表岩体质量评价及其应用

在利用测线法对地表节理调查统计的基础上,提出了基于JSR(jointing structure rating)指标的地表岩体质量评价方法.以高放废物地质处置北山预选区地表岩体为研究对象,利用JSR指标对芨芨槽、算井子和新场地段地表岩体进行节理发育程度和地表岩体质量评价.结果表明:芨芨槽地段地表岩体比算井子地段节理发育程度低,地表岩体质量等级高,从而为高放废物地质处置场址比选提供依据.同时研究了JSR指标与传统Q指标的定量关系,并修正了JSR指标的分级范围.     

基于知识的采煤机螺旋滚筒专家系统设计

为解决采煤机螺旋滚筒设计以手工分析、计算为主,设计效率低、设计质量因设计者而异的问题,通过对专家系统关键技术的分析与研究,借鉴专家的经验和设计实例,以VB6.0为编写平台,采用模块化思想,自下而上地建立了采煤机螺旋滚筒专家系统。利用该系统能快速地对螺旋滚筒结构进行设计与仿真,快速而稳定地实现了采煤机螺旋滚筒设计,保证了采煤机滚筒的设计质量和提高了设计效率,为设计高质量的采煤机奠定了基础。     

鼓式制动器瞬态温度场数值模拟计算

依据传热学理论和鼓式制动器的结构特点，分析了鼓式制动器的生热和散热过程，并用有限元法建立了制动鼓瞬态温度场数值模拟计算模型。以EQL092货车后轮鼓式制动器为研究对象，运用ANSYS软件对其制动鼓在持续制动工况下的温升过程进行了数值模拟计算，得出了制动鼓的温度场的三维分布状况，分析了瞬态温度场的变化情况。经过试验验证，计算结果与实测值误差在20％以内。     

非圆形隧洞收敛-约束特征曲线的数值求解方法

利用应力释放法原理,在收敛-约束解析法基础上,提出了适合任意断面隧洞的收敛-约束特征曲线数值求解方法,通过与收敛-约束解析法对比验证该方法的有效性,并与常用的数值方法进行对比,最后对收敛-约束特征曲线数值求解方法的计算误差进行分析.研究结果表明:收敛-约束特征曲线数值求解方法适合非圆形隧洞,由于通过施加节点支撑反力实现应力释放,该方法同样适合应力状态复杂的隧洞;以滇中引水工程为例,将收敛-约束特征曲线数值求解方法与收敛-约束解析法的计算结果进行对比,验证了收敛-约束特征曲线数值求解方法的有效性;收敛-约束特征曲线数值求解方法计算结果存在一定的误差,其整体相对误差小于10%.收敛-约束特征曲线数值求解方法的适用性更加广泛,可为隧洞工程的初期支护优化设计及安全性评价提供参考,具有一定的工程应用价值.     

Study on seal improvement and rotor thrust control of centrifugal compressor

Fluid pressure variations due to process fluctuations or balance drum seal degradation can result in rotor thrust increasing that may jeopardize thrust bearing and compressor’s reliability. Also, the leakage flow through balance drum seal can seriously affect the efficiency of compressor. A method that can improve both the efficiency and reliability of centrifugal compressor is presented. The method focused on rotor thrust control and balance drum seal upgrading. The low leakage feature of Dry-Gas-Seal（DGS）, high reliability of labyrinth, and the feasibility of upgrading existing structure are taken into account at the same time to design a combined labyrinth-dry gas seal system on the balancing drum. Based on the combined seal system, a Fault Self-Recovering（FSR） system for the fault of rotor shaft displacement is introduced to assure the safety and reliability of centrifugal compressor. The modern Computational Fluid Dynamics（CFD） is used to validate this envision. The numerical result and relevant information indicate that the combined sealing system could improve the efficiency of the centrifugal compressor by about 4%.