双重效应γ射线核电池的制备与性能研究

为提升核电池的电学输出性能,提出了利用γ射线结合辐致伏特和辐致光伏两种能量转换机制制备核电池的思路。基于γ射线、AlGaInP半导体PN结和ZnS:Cu荧光材料,制备了四级辐致伏特效应核电池(FRVB)和四级辐致伏特/光伏双重效应核电池(FDEB),研究了不同厚度荧光层所组成的双重效应核电池的电学性能。在X射线辐照下,测试结果显示5种不同厚度荧光层组成的并联结构双重效应核电池的最大输出功率分别为57.26,77.03,116.31,132.85,150.86 nW,性能均优于四级辐致伏特效应核电池。利用蒙特卡罗粒子输运程序MCNP5,模拟计算了光子在四级双重效应核电池中的能量沉积,结果显示荧光层中沉积的能量很少,却显著提升了核电池的输出性能。研究表明:多级结构双重能量转化机制可有效提升核电池的电学性能,为提升核电池性能提供了一种新的研究思路。     

石墨-熔盐反应堆堆芯中子通量与钍铀转换比

作为获国际认可的第四代核电站反应堆堆型之一的熔盐堆(Molten salt reactor,MSR),具有固有安全性高、经济性好、核资源可持续发展以及易于防止核扩散等优点。针对石墨-熔盐零功率堆的几何参数,利用蒙特卡罗计算程序MCNP5建立了物理计算模型,计算临界情况下堆芯径向、轴向中子通量及增殖区厚度与Th-U转换比(Conversion ratio,CR)的关系。结果表明,(1)石墨-熔盐零功率堆堆芯中子通量密度分布较为平坦;(2)石墨-熔盐零功率堆反射层厚度和增殖区厚度在一定范围内,CR随反射层厚度或增殖区厚度的增加而增加,当超出该范围,CR不再随反射层厚度或增殖区厚度的增加而明显增加。     

无人旋翼机机载放射性监测系统研制

选取GM管与NaI(T1)伽马谱仪双辐射探测器作为辐射监测单元,通过软硬件开发,将GPS技术、无线通信技术、核分析技术、放射源定位、剂量率绘图等功能相融合,研制出一套快速灵敏且不受地形限制的远程机载辐射监测系统。测试结果表明:所开发的无人旋翼机机载放射性监测系统在3 km的传输距离下可保持稳定有效的数据通信;机载监测系统的最大可探测距离满足环境辐射监测需求;系统上位机软件实时显示获取的环境辐射数据,并具有轨迹标定、剂量警报、数据查询和分析等功能,为环境辐射评估提供了依据。     

用CT值推导人体组织属性参数的方法及改进

蒙特卡罗方法是计算精度最高的人体组织剂量计算方法。常见的蒙特卡罗模拟程序,如M CNP,EG S4等都自带了各种介质的截面数据,而剂量计算的一个重要步骤就是得到人体组织的属性参数——质量密度和化学组成。本文主要介绍了两种根据医学影像CT值推导人体组织属性参数的方法——区间法和两分法,并经过分析比较认为两分法比区间法具有更高的精确度和可行性。同时,针对两分法存在的不足和缺陷,本文将CT值全范围划分为七段,根据两分法的假设条件假设每一段均由两种不同的人体组织混合而成。在每一段CT值范围内,人体组织的质量密度和化学组成通过对两种假定物质参数的拟合得到。结果说明该方法所得到的人体组织属性参数完全可以满足蒙特卡罗人体组织剂量计算的要求。     

切伦科夫光在生物成像技术中的应用及研究进展

切伦科夫光生物成像技术是目前分子影像学中的研究热点,具有成像时间短、探针无毒、成本低、灵敏度高等特点,同时为单一分子探针实现核素和光学显像的双模态成像提供了条件,在肿瘤诊断、监测基因表达、疗效评价和引导肿瘤外科手术等方面展现出巨大的应用潜力。本文详细介绍切伦科夫光生物成像在国际范围内的一些显著进展,对切伦科夫光生物断层成像中重建质量和重建速度优化的研究进行综述;同时针对切伦科夫光生物成像技术因切伦科夫光信号强度弱及组织穿透性差而所受的限制,归纳了国内外学者在成像优化方面所做的努力,讨论了向临床应用转化所需的进一步研究和改进。     

基于仿脉冲星X射线信标的航天器定位方法

受X射线脉冲星导航技术的启发，提出了一种基于仿脉冲星X射线信标的航天器定位新方法，即利用人造信标模仿脉冲星发送高稳定性高信噪比X射线脉冲信号为航天器提供定位服务。首先介绍了仿脉冲星X射线信标基于三球交汇的定位原理，在分析X射线信标信号覆盖范围与天体引力摄动的影响的基础上，提出了在太阳系行星轨道中的拉格朗日点布置X射线信标的方案。其次，分析论证了人造辐射源的可行性，并基于优选脉冲星准则并结合实际脉冲星特征对辐射源参数进行初步优化。然后针对将来可能的地火转移任务需要，结合航天器动力学模型构建了基于X射线信标的观测方程，采用扩展卡尔曼滤波方法，研究了X射线信标几何分布、观测误差、信标数量、钟差及轨道误差对于航天器位置确定精度的影响。仿真结果表明，在同时观测3颗信标、TOA(Time of Arrival)测量精度为50 ns的条件下，该方法的航天器位置估计精度可达152 m，并且大部分信标组合都能将定位误差控制在1 km内。增加观测信标数量对定位精度较低信标组合的提升显著，但由于太阳系各行星间轨道倾角较小，地火转移轨道航天器同时观测5颗信标时定位误差仍在百米量级。根据深空探测领域航天器的实际...