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锗-68(68Ge)是发生器制备正电子核素镓-68(68Ga)的关键前体核素,实现其规模化生产对于68Ga标记药物的临床应用具有重要意义.本研究建立了一种从加速器辐照 Ga-Ni合金靶中高效分离纯化68Ge的方法,通过羟肟酸树脂与 Sephadex G-25树脂联用的双柱分离纯化方式,获得高核纯度和高化学纯度的68Ge核素产品.采用硫酸-过氧化氢在 95℃下溶解 Ga-Ni合金靶,系统探究了羟肟酸树脂与 Sephadex G-25树脂对 Ge的吸附行为,并优化了淋洗和解吸条件.在此基础上,利用自主设计的自动化分离装置进一步优化双柱分离纯化工艺,并通过68Ge分离热实验验证该工艺路线.双柱分离纯化实验结果表明,在优选的淋洗条件下,绝大部分 Ga、Ni、Co、Zn、Fe和 Cu等杂质元素可在羟肟酸树脂分离阶段被去除,而残留的少量杂质元素可在 Sephadex G-25树脂分离阶段被进一步纯化.热实验验证结果显示,68Ge平均回收率大于90%,68Ge核纯度大于 99.9%,高活度产品中主要杂质元素含量均低于 5.5 μg/GBq.本研究建立的双柱分离工艺稳定、高效,可用于68Ge的规模化纯化制备.

秦山核电 350 MW 机组随着汽轮机运行时间的增加,EH 油系统相继出现了电磁阀卡涩、伺服阀频繁更换、滤芯堵塞等多种形式的故障,这些故障威胁到了系统的正常运行.针对 EH 油系统出现的故障,本文分析了 EH 油质受过滤器、含水量、温度等因素的影响,指出金属污染、水解、低温氧化和高温降解是引起 EH 油劣化的 4 个最主要因素,对 EH 油劣化机理进行多方位分析,找出了影响 EH 油劣化的主要因素,进而分析EH 油系统故障现象的根本原因,并提出控制 EH 油温度、水分、金属含量和酸值是控制 EH 油劣化的关键环节.同时提出了安装和使用系统除水装置,将原用硅藻土滤芯改为新型树脂滤芯并投运等方案,从而达到 EH油品质的要求,降低系统产生故障的概率.

非能动氢气复合器利用催化氧化反应机制消除氢气,以应对严重事故下大型压水堆安全壳的氢气燃爆风险.研究建立了 H2/O2混合气体在铂(Pt)基催化剂上的化学-传热-流动耦合数值模型,系统分析了板式非能动氢气复合器的运行参数与结构参数对其工作性能的影响.结果表明:增大氢气体积浓度和气体温度可直接提升催化反应速率.当流动速度由0.2 m/s提升至1.0 m/s,催化板间距由8 mm扩大至15 mm时,氢气质量流量的增大提高了催化反应速率,但是氢气消除率分别下降了 16.23％和9.59％.催化板前缘(0mm＜催化板高度Hplate≤30 mm)的高活性区相比中后段(Hplate≥75 mm)的反应速率高1个数量级.催化板厚度的变化对氢气体积浓度影响较小,催化板的平均温差小于20 K.

跳机不跳堆试验(跳机试验)可以验证核电机组在汽轮机跳机后不引起反应堆跳堆,是考核核电机组堆机匹配性能的重要试验.本文介绍了跳机试验堆机匹配的控制原理和重要逻辑,针对某三代核电机组低功率平台跳机试验出现的核功率异常上涨问题,从系统设计、控制原理、设备选型等方面进行了分析,确定了汽轮机旁路排放系统(GCT)阀门实际排放容量大、给水除氧器系统蒸汽流量扰动等问题原因,制定了改进措施和优化方案,解决了核功率异常上涨的问题,提升了堆机匹配性能.本文对后续机组瞬态试验的准备和执行,以及在役在建机组GCT逻辑的优化有很好的参考价值和借鉴意义.

为了处理核电站排放的洗涤废水中含有的阴离子表面活性剂,本文选取十二烷基苯磺酸铵(ADBS)作为研究对象,采用硝酸钠作为氧化剂,通过构建超临界水氧化反应系统,采用单变量分析法考察温度(250～500℃)、压力(16.5～24.5 MPa)、停留时间(35～76 s)及氧化剂过氧倍数(1.0～2.0)等工艺参数对ADBS去除率的影响.泡沫镍具有三维多孔结构、极高的比表面积和良好的导电性能,将其填充在超临界水氧化装置中作为反应芯进行体系优化.结果表明,与未填充反应芯体系相比,采用泡沫镍作为反应芯不仅可提高有机物的去除率还可降低反应活化温度,主要得益于泡沫镍的多孔结构缩短了物质传递距离、表面形成的Ni2+活性位点会加速有机物分解.

水泥基材料是放射性废物处置库中工程屏障系统不可或缺的组成部分.它们在结构支撑、化学屏障和近场地球化学调控等方面发挥着多重关键作用,在"近地表-深地质"全谱系放射性废物处置中扮演不可替代的角色.本文全面综述了当前处置环境下水泥基材料行为的科学研究进展,特别强调了放射性核素的固定机制、水泥材料的长期降解过程以及其在多重屏障系统中的作用.水泥主要水化产物如硅酸(铝)钙(C-(A)-S-H)水化物、氢氧化钙、钙矾石(AFt)和层状双氢氧化物(AFm)相等,为阳离子和阴离子型放射性核素提供了丰富的吸附位点,其机制包括离子交换、表面配位和结构并入等.在水泥降解过程中,吸附行为还受到孔隙水pH值、氧化还原条件及其组成变化的影响.对于某些氧化还原敏感核素(如99Tc、79Se和235,238U),除像其他核素一样与AFm相、AFt、碳酸盐、沸石或降解硅铝酸盐等矿物发生反应外,也可在水泥-钢界面通过化学还原反应被阻滞.由纤维素降解生成的有机配体(如异糖酸(ISA))也会显著影响放射性核素的迁移,ISA可与锕系和镧系金属形成稳定的可溶配合物,显著降低其在水泥中的吸附效率.热力学模型、表面配位模型、反应运移模型以及热-水-力-化耦合模拟等对预测水泥的长期性能、支持处置库设计和构建监管框架具有重要意义.此外,与地下实验室的现场数据耦合、通过长期实验进行模型验证也是降低预测结果不确定性的关键措施,为处置库安全评价的可靠性提供关键保障.考虑到传统水泥(如普通硅酸盐水泥OPC)在高pH值、碳排放和与缓冲材料化学兼容性方面的局限,低pH水泥、地质聚合物、镁基胶凝材料等替代体系在环境友好性和与围岩/膨润土兼容性方面具有优势,但在长期耐久性、监管适应性以及放射性核素吸附数据方面仍需进一步研究.当水泥与膨润土缓冲材料、钢容器及围岩接触时,会形成复杂的界面区,表现出矿物转化、孔隙率变化及氧化还原条件转移等特征,深入理解这些界面区的演化过程对于预测多重屏障系统整体性能至关重要,本文总结了这些交互作用对放射性核素迁移行为的潜在影响.此外,还就水泥材料长期行为验证、热力学数据库完善、有机物及微生物过程模拟方法的发展、新型胶凝材料的标准化测试框架等方面做了展望.

针对核电机组采用的给水加热系统,基于MATLAB/Simulink构建了由除氧器、低压加热器和高压加热器组成的核电机组给水加热模型,并选取高温气冷堆核电站机组负荷的 30%、50%和 100%3 个运行工况计算值与设计值进行比较.结果表明:机组各种运行工况下给水加热系统关键参数的稳态响应结果与热平衡设计值吻合良好,最大误差小于 1%,满足计算精度要求,证明所开发核电机组给水加热系统仿真软件的准确性.基于所开发的仿真模型验证了给水加热系统在机组线性功率变化和停机不停堆瞬态运行工况下动态特性满足运行规范要求.研究结果可应用于新型核电机组给水加热系统的热力系统设计.

互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素传感器(APS)作为新型高灵敏度光电探测器件,在辐射成像领域展现出广泛的应用潜力.提出一种基于CMOS APS图像像素值的β射线定量探测模型.设计63Niβ源辐照实验与蒙特卡罗仿真实验,对CMOS APS在不同增益下的β射线辐射响应事件特征,不同积分时间下的暗图像平均像素值、能量沉积,以及损伤模式和室温退火效应进行分析.实验结果表明:通过双阈值约束增益优化法得出β射线测量的最佳增益为43 dB;CMOS APS随着辐照时间增加,损伤情况不断加剧,室温退火效应导致其损伤趋势为非线性变化;时间差分滤波法能够良好地去除噪声,并有效保留β响应事件,其保留率达到99.75％,且信噪比相较于降噪前提升至5.17倍;当传感器处于5.625 ms以下的低积分时间区域时,计算能量沉积与仿真能量沉积的匹配度较高,而在高于5.625 ms的高积分时间区域时传感器像素出现电荷饱和效应,误差显著增大;基于分段指数衰减校正后的像素值-剂量探测模型能够实现对β射线吸收剂量的量化.