最新刊期
      2024 年 第 42 卷 1 期

        辐射化学

      • “最新研究发现，通过γ辐照与氮掺杂协同调控改性制备的石墨炔，可显著提高燃料电池阴极氧化还原反应的活性和稳定性。”
        ”
        董英杰,石海婷,王硕,闵春英,王道喜,邵瑞琪,徐志伟
        2024, 42(1): 10201. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0075
        摘要：本研究通过γ辐照与氮掺杂协同调控改性制备石墨炔，将二维石墨炔转变为一维管状结构并作为基底负载铁纳米粒子用于燃料电池阴极氧化还原反应（ORR）。运用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸附和其他表征手段，对制备出的复合材料的表面形貌、元素组成、结晶结构、缺陷程度等进行了表征分析。在碱性溶液中，采用循环伏安测试、线性扫描伏安测试、电化学交流阻抗谱测试等电化学测试方法分析制备催化剂的ORR性能、动力学以及稳定性。结果表明：经γ射线辐照后，氮掺杂石墨单炔负载铁纳米粒子（NGY-Fe）催化剂具有更大的比表面积（411.3 m2/g）和多级孔结构，利于暴露出活性中心，O2渗透屏障也有所下降，NGY-Fe的ORR活性显著提高，尤其是在稳定性与耐甲醇性上远优于市售的商业Pt/C催化剂。  
        关键词：γ辐照;缺陷;催化;石墨单炔;掺杂   
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        发布时间：2024-03-12
      • ”
        宋晓辉,石海婷,王硕,高攀,徐志伟
        2024, 42(1): 10202. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0057
        摘要：通过γ射线辐照技术引入“自掺杂”缺陷，优化硬碳层间尺寸和孔结构。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸脱附等方法探究了吸收剂量对硬碳层间距与内部缺陷、无序结构的影响；通过恒电流充/放电研究了材料的电化学性能。结果表明：较低剂量辐照会提升硬碳表面结晶度，而随着吸收剂量的增加，硬碳无序结构增多，辐照后硬碳电化学性能得到明显改善。在140 kGy剂量辐照下，硬碳呈现出425.343 m2/g的高比表面积，硬碳在30 mA/g能够提供300 mAh/g的储钠容量，在1 A/g大电流密度容量仍然保持在195 mAh/g，对比未辐照处理的硬碳，电极容量提高了3倍，并且在大倍率充/放电过程中保持优良的稳定性能。这项工作为设计先进的纳米材料及缺陷工程在储能领域的应用提供了新的途径和思路。  
        关键词：γ射线;辐照;硬碳;缺陷;层间尺寸;储钠性能   
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        发布时间：2024-03-12
      • ”
        刘泽鹏,蒙宇,李林繁,李景烨,王自强,虞鸣
        2024, 42(1): 10203. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0073
        摘要：本研究在不同气氛（空气、氮气）、分散液（水、甲醇、乙醇）以及不同剂量条件下对4种典型的金属有机框架材料（MOFs）（MIL-101（Cr）、ZIF-8、UiO-66和UiO-66-NH2）进行了电子束辐照处理。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱和扫描电子显微镜等方法对MOFs材料在辐照前后的化学组成、晶体结构和表面形貌进行表征。结果表明，上述4种MOFs材料在高于5 000 kGy的剂量辐照后，其相应的红外特征峰、衍射峰和表面形貌特征均未产生显著变化，表现出了良好的辐射稳定性。这为MOFs材料在辐射环境下的进一步应用提供了研究基础。  
        关键词：金属有机框架材料（MOFs）;辐射稳定性;辐照;吸收剂量   
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        发布时间：2024-03-12
      • ”
        郭子方,张扬,李一帆,林子健,刘春雨,林鹏,林铭章
        2024, 42(1): 10204. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0088
        摘要：某些压水堆中使用氨及其分解产生的H2抑制H2O2、O2和·OH等氧化性物种的浓度，在保持一回路的还原性化学环境的同时调节冷却剂pH，以减轻结构材料的腐蚀。本工作为了研究脱氧氨水溶液在辐射场中的分解行为，针对其在γ场中的辐解过程进行了实验研究，重点考察了N2压强、气相与液相体积之比和温度对氨水溶液辐解的影响，测定了剩余氨、H2和氮氧化物（NO2-和NO3-）的浓度及溶液的pH。结果表明：N2压强（0.5~5.0 MPa）及气液体积比的变化未对氨的分解和氮氧化物的生成造成影响，吸收剂量为28.8 kGy时，辐解产生的氮氧化物浓度约为1 mg/L，但N2压强和气液体积比的增加会显著降低H2的浓度。温度由25 ℃升至200 ℃时，氨的分解过程将大幅放缓，吸收剂量为14.4 kGy时，30 mg/L氨水中氨的分解比例由26.5%降至8.4%，高温有利于抑制氨的分解速率，但同时导致NO2-和NO3-的浓度分别升高34和3倍左右。此外，本工作中还建立了含氨冷却剂的辐解模型并对其可靠性进行了验证，不同温度下实验数据与模型预测结果的最大相对误差仅为4.1%。随后利用该模型计算了不同初始浓度的含氨冷却剂辐解过程中剩余氨的浓度变化，结果表明较高的初始浓度有利于体系中氨的保持，连续辐照的情况下单独使用氨抑制氧化性物种时需要及时对其进行补充。  
        关键词：冷却剂;辐射分解;氨水;水化学;反应堆   
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        发布时间：2024-03-12
      • ”
        候金霞,刘胜凯,裴晓园,王维,尹跃,周新科,徐志伟
        2024, 42(1): 10205. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0076
        摘要：探究高能辐照下环氧树脂损伤降解机理，以提高环氧树脂在辐照环境下的稳定性。本研究将石墨烯量子点（GQDs）作为自由基清除剂，减缓γ辐照环境下环氧树脂的降解，并研究了GQDs对环氧树脂抗辐照性能的影响机制。结果表明：经过辐照后环氧树脂力学性能下降49%，玻璃化转变温度下降4.4 ℃；石墨烯量子点/环氧树脂（GQDs/EP）复合材料的力学性能下降35%，玻璃化转变温度下降2.2 ℃；GQDs的引入使得辐照后的GQDs/EP复合材料产生的自由基含量显著低于纯树脂自由基的含量。GQDs纳米颗粒也改善了辐照前后环氧树脂的力学性能和热学稳定性。因此，GQDs纳米颗粒可以作为自由基清除剂，有效地提高环氧树脂的辐照稳定性。GQDs清除自由基机制与sp2碳域和表面的官能团有密切相关。本研究为提高环氧树脂在γ射线辐照下的稳定性提供了新的思路和方法。  
        关键词：环氧树脂;纳米颗粒;抗辐照性能   
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        发布时间：2024-03-12
      • ”
        王道喜,石海婷,刘胜凯,邵瑞琪,王硕,曾鸣,徐志伟
        2024, 42(1): 10206. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0077
        摘要：通过固相反应法制备出室温下高离子电导率Ta掺杂的锂镧锆钽氧（Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12，LLZTO）固体电解质，详细研究了电子束辐照对LLZTO固体电解质结构和性能的影响。结果表明：电子束（250 kGy、500 kGy）辐照后并未产生其他杂相，且晶格间距随着剂量的增加逐渐变大，这有利于降低离子在晶格中的扩散能垒。第一性原理的计算发现，低剂量电子束辐照样的Li+扩散能垒比未辐照样降低了0.07 eV，说明辐照产生的缺陷能促进Li+扩散。辐照前后的电解质交流阻抗测试进一步证实了低剂量的电子束辐照有利于提升电解质的离子电导率。利用电子束辐照探究其对LLZTO氧化物固体电解质结构和电导率的影响对固体电解质的研究具有重要意义。  
        关键词：电子束辐照;固体电解质;氧化物;第一性原理;离子传输   
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        发布时间：2024-03-12

        辐射生物学与医学

      • ”
        唐朝,王婷,王雪瑞,陈明晖,蔡长龙
        2024, 42(1): 10301. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0084
        摘要：为了探究低能N+注入对大肠杆菌16S rRNA遗传进化与耐药表征的作用，本研究利用低能N+注入诱变筛选耐药大肠杆菌，通过基因组de novo测序获得其16S rRNA基因序列，通过K-B法检测诱变菌株的耐药特征。结果共诱变获得了25株耐药菌株，其中5株诱变菌16S rRNA基因分别出现片段缺失，点突变（A257C），GC%含量增高，二级结构变异，并获得多药耐药特性。结果提示：低能N+注入可以驱动大肠杆菌16S rRNA基因的随机突变和进化，进而调节耐药基因从头合成或变异，使大肠杆菌耐药性改变。  
        关键词：低能N+注入;大肠杆菌;16S rRNA;耐药性   
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        发布时间：2024-03-12

        辐射技术的应用

      • ”
        冷雪健,金福宝,马山刚,陈科元
        2024, 42(1): 10401. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0091
        摘要：地膜为农业发展带来了极大的便利，但由于其稳定的理化性质，在自然条件下极难进行处理，若处理不当极易对环境造成严重威胁。为了探究低温等离子体降解技术中不同实验因素对农业地膜降解效果的影响，本研究采用自制针板电极结构，通过施加高频交流电压对聚乙烯地膜进行了等离子体处理。分析了输入功率、放电时间、电极数量以及空气流通等因素对地膜降解率的影响。通过地膜质量、拉曼光谱图、扫描电子显微镜以及相对分子质量等参数对比了处理前后地膜的变化。结果表明：当输入功率由 26 W 上升至 80 W，地膜降解率提升了约 2.6倍，提高输入功率可以增加反应空间内的高能电子和活性物质，但能量效率并未随降解率而升高，当输入功率为 51 W 时，能量效率最高为 58.82 μg/（W·h）；针尖数量会影响等离子体的均匀性和输入功率，随着针电极数量增加，地膜降解率由 3.49% 下降至 2.1% 后又上升到 3.57%；延长放电时间会导致分子链结构更容易受到等离子体攻击，发生断裂；此外，空气流动性会影响反应器内的臭氧浓度，当输入功率较低时，密闭环境下臭氧浓度更高，当输入功率提升至 80 W，具有良好空气流动性情况下臭氧浓度更高，有助于提升地膜降解率。  
        关键词：针板电极;聚乙烯地膜;高频交流;等离子体   
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        发布时间：2024-03-12
      • ”
        王曼,刘霄,杜艳,康桂森,丁佳宁,隆静,王圆梦,杨明俊,周利斌
        2024, 42(1): 71-84. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0079
        摘要：西蓝花（Brassica oleracea var. italica）是我国重要的蔬菜作物之一，其种子主要源于进口，亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应，本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子，检测其幼苗期的生长指标、抗氧化酶活性、光合指标和叶绿素荧光等参数。结果表明：100~500 Gy的辐照对种子的萌发没有显著影响，600 Gy显著抑制其萌发。100~600 Gy辐照后根长、芽长、苗高、叶面积总体上随剂量增加而降低。碳离子束辐照西蓝花的半致死剂量（Median lethal dose， LD50）为415.89 Gy，使根长减半的剂量为495.12 Gy。辐照后幼苗的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase， SOD）和过氧化物酶（Peroxidase， POD）活性均高于对照，过氧化氢酶（Catalase，CAT）的活性低于对照，400 Gy辐照后丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量显著升高。随吸收剂量的增加光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）呈现先升高再降低的趋势，最高值出现在300 Gy处。净光合作用、蒸腾速率和气孔导度均与吸收剂量负相关，辐照后非光合淬灭系数显著升高。结果表明，重离子束辐照抑制了西蓝花植株的生长，影响了抗氧化酶活性和光合作用。本研究为西蓝花的重离子束辐照诱变育种提供了基础数据。  
        关键词：西蓝花;重离子束;辐照;诱变育种;生理响应   
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        发布时间：2024-03-12

        辐射防护

      • ”
        罗昭锦,刘程峰,贾文宝,单卿,史潮,张建东,黑大千,张晓军,凌永生
        2024, 42(1): 10601. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0093
        摘要：核辐射场区全覆盖路径规划对于辐射环境下区域作业者的辐射安全有重要意义。本研究基于生物启发神经网络算法，提出一种进行辐射剂量最优控制的全覆盖路径规划算法。首先，利用福岛核电站部分地形以及蒙特卡罗粒子输运程序分别构建模拟核辐射场区的障碍物分布和辐射剂量场，然后，采用Python语言进行算法仿真试验，模拟核辐射场区的每一个栅格定义为一个神经元，建立起生物启发神经网络，将栅格剂量率与神经元活性耦合实现路径规划的辐射剂量最优控制，分别采用单个、4个和8个移动单元进行仿真试验。结果表明：单个移动单元的规划路径在实现100%覆盖率，4%覆盖重复率的同时，能够优先覆盖低剂量区，延后覆盖高剂量区，实现了过程剂量和累积剂量的最优控制。为提高全覆盖的时间效率和获得更低的单体累积剂量，对算法进行多单元协同搜索的改进，结果表明：4单元和8单元仿真的覆盖重复率分别为5.72%和6.29%，1单元、4单元和8单元仿真完成全覆盖时间分别为30 min、9 min和4 min，时间效率成倍提高；最大单体累积剂量分别为4.11×10-3 mSv、1.28×10-3 mSv和0.85×10-3 mSv，也在显著降低。本文提出的算法能实现过程剂量和累积剂量最优控制的全覆盖路径规划，另外算法可以协同规划多单元路径，显著降低单体累积剂量，对辐射环境下区域作业的辐射防护有重要意义。  
        关键词：生物启发神经网络;核辐射场区;全覆盖路径规划;多单元协同;剂量控制   
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        发布时间：2024-03-12
      • ”
        宋辉,张勇,郭峰,邓超,李文革
        2024, 42(1): 10602. DOI: 10.11889/j.1000-3436.2023-0080
        摘要：开展辐射监测是保障核技术利用装置安全稳定可靠运行的重要手段。本研究对湖南辐照中心60Co辐照装置近5 a运行期间的工作场所、个人职业照射和贮源水井的辐射水平状况开展了监测与分析。结果表明：各场所及人员接受的辐射水平远低于国家的规定限值，贮源水井各项指标符合要求，未出现放射性活度超标的情况。引入用灰色GM（1，1）预测模型以5 a历史辐射监测数据为基础开展预测分析，结果显示，未来3 a的辐射水平变化较为稳定，且远低于规定限值，不会对周边环境与人员身体造成辐射危害。  
        关键词：辐照装置;辐射监测;辐射水平;GM（1，1）模型   
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        发布时间：2024-03-12
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