［摘要］夸克－胶子等离子体是当今粒子物理领域的重要研究课题，它不仅能揭示微观粒子的物理性质，还能帮助人们认识宇宙的演化过程。本文对夸克－胶子等离子体的研究现状进行了概述。［关键词］夸克－胶子等离子体；高能重离子碰撞浅谈现代粒子物理前沿问题———夸克－胶子等离子体 傅永平 郗勤 （临沧师范高等专科学校数理系，云南临沧 ６７７０００） 1研究夸克-胶子等离子体的科学意义 按照目前的实验观测结果，已知的物质最小构成单元是夸克和轻子，比如质子和中子就是由上夸克和下夸克组成的三夸克色禁闭束缚态，而介子则是双夸克色禁闭束缚态。我们熟知的电子就是轻子的一种。如果用质量来标度，夸克和轻子可以分为三代，每一代有２种夸克和轻子，其中夸克包括上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、顶夸克和低夸克，轻子包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子。 夸克－胶子等离子体是区别于强子的一种新的物质形态，夸克不再是以强子型的双夸克或三夸克色禁闭束缚态形式存在，夸克－胶子等离子体中的夸克是色相互作用渐近自由的，夸克与夸克之间，夸克与多夸克之间存在自由的色相互作用，这是一种多体夸克凝聚的新物质形态。 宇宙大爆炸初期宇宙的温度约为１０２８ ｅＶ，按照标准模型，当时可 能存在的物质只有轻子和夸克，此时夸克的色自由度是解禁的，就会形成夸克－胶子等离子体。之后随着宇宙不断膨胀，温度下降到１００ＭｅＶ时，夸克物质发生对称性破缺，开始冻结成为质子和中子。从夸克物质演化的意义来讲，研究夸克－胶子等离子体不仅对基本粒子物理研究意义重大，而且对于宇宙演化的研究来讲也具有重要意义。 2实验概况 实验表明，高能重离子碰撞有可能产生核子的多重碰撞，使能量主要集中在质心附近。也即一个核的核子有可能和另一个核的不同核子发生多次碰撞，而不是仅发生一次碰撞便飞离质心区域，这样在一个很短的驰豫时间内，能量可以集中在质心附近，从而产生夸克－胶子等离子体。为更好地解释在高能重离子碰撞过程中，能量如何主要聚集在质心附近，引入核阻塞能力的概念，它表征重离子碰撞过程中一个入射核子与另一个核碰撞时所受到核物质的阻塞程度，如果多重碰撞程度越高，阻塞能力也就越大，出射核子所携带的能量就越小，那么聚集在质心附近的能量就越高，也就越容易产生夸克－胶子等离子体。多重碰撞及核阻塞能力的研究，在高能重离子碰撞产生夸克－胶子等离子体方面具有重要作用。 实验物理学家们正在尝试着利用高能重离子碰撞实验装置，把物质的温度和密度在一个很小的时空区域内提升到大爆炸的初始阶段，即把“历史”退回到存在自由夸克物质的宇宙初期。美国布鲁海文国家实验室（ＢＮＬ）的相对论重离子对撞机（ＲＨＩＣ）能够将金原子核加速到每核子１００ＧｅＶ，碰撞的质心系能量可达３９．４ＴｅＶ。 此外，欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的大型强子对撞机（ＬＨＣ）可以把铅原子核加速到每核子２．７６ＴｅＶ的质心系能量。那么碰撞的质心系能量可达到５７４．０８ＴｅＶ。未来ＬＨＣ的质心系能量还将提升到每核子５．５ＴｅＶ，碰撞的质心系能量将达到１１４４ＴｅＶ。ＲＨＩＣ能将金原子核加速到光速的９９．９５％，核粒子束迎头相撞时，每秒钟将会出现上千次的碰撞，每一次碰撞都能在相撞点上产生很高的温度，大约能产生超过１０１２Ｋ的温度，这相当于太阳温度的１万倍。 3探测夸克-胶子等离子体 夸克－胶子等离子体一旦产生就会迅速冷却膨胀，所以其寿命是很短暂的。对于实验物理学家而言，观察其冷却过程中的粒子产生才是观测夸克－胶子等离子体的有效途径。夸克－胶子等离子体在冷却过程中将有大量新粒子产生，其中包括光子、轻子和夸克碎裂产生的强 子。标准模型预言，夸克－胶子等离子体的粒子产生多重数将远大于核子－核子深度非弹性散射的粒子产生，所以通过比较实验结果和理论预言将成为又一检验标准模型正确与否的关键。 如何观测夸克－胶子等离子体不仅是实验关心的问题，也是理论研究的热点。比如研究夸克－胶子等离子体的动力学特征。而要了解它，就必须依赖于从中心区域出射的、且未被其损坏的粒子。这些粒子的最佳候选者就是光子和轻子，因为光子和轻子只参与电磁相互作用和弱相互作用，它们都不会与夸克物质发生强相互作用，对于以强相互作用为主导的过程而言，它们几乎可以不受阻碍地从碰撞中心区域出射并被探测器捕捉到，所以光子和轻子都可以携带中心区域夸克物质的动力学信息，通过研究它们便可以了解自由夸克物质的动力学特征及规律。 在高能重离子碰撞过程中有以下三种主要的光子产生源，首先是初始冷组分部分子碰撞产生的快光子，它们包括夸克、胶子之间的湮灭和康普顿过程产生的直接光子，还包括由末态部分子在真空中碎裂产生的光子。还有喷注通过热媒介时，与热部分子相互作用也会产生光子。由于初始部分子碰撞过程中的转移动量很高，强相互作用跑动耦合常数小于１，这些光子的产生机制可以利用微扰量子色动力学和量子电动力学来处理。此外，在热夸克物质的平衡相中，热光子将由热夸克和热胶子的湮灭和康普顿过程产生，由于夸克－胶子等离子体的热光子主要集中在低横动量区域，所以微扰论很难处理。 只能依靠有限温度场论以及有效热质量截断等技术来解释夸克－胶子等离子体的热光子产生。最近，有的学者提出了一种新的理论来解释热光子的产生机制，称为共形反常。在夸克－胶子等离子体中存在共形不变对称性的破缺，这种破缺机制直接导致了色单态热部分子之间的相互作用产生热光子。光子产生的最后一个主要来源是碰撞演化末态的强子物质，热强子气体之间主要通过介子相互作用产生热光子，其中介子主要是轻介子，目前关于强子气体模型已经把奇异介子也包含进来了。来自ＲＨＩＣ的ＰＨＥＮＩＸ实验组和ＬＨＣ的ＣＭＳ实验组得到的光子实验数据能较好地与理论计算结果相吻合。 对于高能重离子碰撞中双轻子的产生机制，与光子产生过程完全类似，只需要将实光子变换为虚光子即可，因为双轻子主要由虚光子衰变而来。理论表明来自于夸克－胶子等离子体的热双轻子在低不变质量区域产率最大，但是热双轻子在这个区域的贡献被众多的强子衰变谱所掩盖，热双轻子唯一占主导的区域是在中间不变质量区域。但中间不变质量区域的双轻子数据同样能用粲粒子衰变来解释。不过来自ＮＡ６０实验组的数据表明较之粲粒子衰变谱，中间不变质量区域的双轻子数据有一个抬高，这个抬高有可能是来自热双轻子的贡献。 除此之外，对于ＲＨＩＣ的双轻子实验而言，仍存在着不少公开问题。其中之一就是低横动量双轻子数据在低不变质量区域较之强子衰变的理论预言有一个２到３倍的抬高现象。这种抬高现象可以通过热媒介中矢量介子由于手征部分恢复而发生质量移动来部分地得到解释，但仍无法完全解释抬高现象。最近，ＰＨＥＮＩＸ实验组得到的高横动量双轻子不变质量谱也存在实验值高于现有理论预言的抬高现象。来自热双轻子的贡献仍无法解释现有数据。 4小节 本文就目前粒子物理的前沿热点，夸克－胶子等离子体，进行了概述。现有的夸克－胶子等离子体的光子产生实验数据能够与理论计算结果较好地吻合，但是双轻子产生的实验数据在理（下转第４２页）
反应堆材料辐照损伤概述 【摘要】随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。反应堆材料的辐照损伤问题直接关系到反应堆的安全性和经济性。本文对反应堆燃料芯块、包壳、压力容器的辐照损伤机理进行了概述，并提出一些减小辐照效应的措施。 【关键字】辐照损伤燃料芯块包壳压力容器材料 一、引言 随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。其中，反应堆材料的辐照损伤问题尤为重要。材料的辐照损伤问题与反应堆的安全性和经济性有密切的关系。甚至直接关系到未来反应堆能否安全稳定运行。 关于反应堆的材料辐照损伤问题，主要包括三个方面：燃料芯块的辐照损伤，包壳的辐照损伤，压力容器的辐照损伤。深入认识和了解这三方面的问题，并讨论有关缓解措施具有极大地研究价值。 二、水冷堆燃料芯块的辐照损伤 1.燃料芯块的结构与辐照损伤 水冷堆燃料芯块为实心圆柱体，由低富集度UO2粉末经混合、压制、烧结、磨削等工序制成。为了减小轴向膨胀和PCI（芯块-包壳相互作用），芯块两端做成浅碟形并倒角。芯块制造工艺必须稳定，以保证成品芯块的化学成分、密度、尺寸、热稳定性及显微组织等满足要求。 燃料芯块中的铀在辐照过程中会发生肿胀，造成尺寸的不稳定性和导热性能的下降。随着燃耗的增加，铀的力学性能和物理性能将发生变化，铀将变得更硬、更脆，热导率减小，燃料包壳的腐蚀作用也在加剧。对燃料芯块辐照损伤的认识和研究，一方面有助于了解在役燃料元件的运行状态和使用寿命，及时地发现并解决问题；另一方面根据辐照特性，可以采取适当的措施增强燃料元件的性能，进一步提高核电的经济效益。 2.辐照条件下燃料芯块微观结构的演化 燃料芯块在辐照过程中，辐射与物质相互作用的方式可以分为原子过程和电子过程两大类。原子过程主要产生位移效应，位移效应的主要产物是间隙-空位对。而电子过程主要产生电离效应，其主要产物是电子-离子对。 燃料芯块在辐照过程中，将产生能量很高的裂变碎片，造成严重的辐照损伤，并伴有大量的原子重新分布，尤其是裂变产物中的氙和氪，产额高，又不溶于固体，在辐照缺陷的协同作用下形成气泡，造成肿胀。另外，固体裂变产物具有很强侵蚀作用，将使芯块发生应力腐蚀而开裂。 3.燃料芯块辐照损伤机理和宏观性能变化 （1）辐照肿胀 辐照会引起体膨胀，称辐照肿胀。燃料芯块中所使用的重要金属铀，其单晶体会显示出特殊的辐照生长现象。在辐照过程中，铀的晶体线度发生异常变化。引起燃料辐照肿胀的根本原因是裂变产物的积累。发生肿胀一方面是由于铀原子的固体裂变产物以金属、氧化物、盐类等形态与燃料相形成固溶体或作为夹杂物存在于燃料相中，裂变产物的总体积超过了裂变前裂变原子所占的体积（一般在2-3%），另一方面是由于在金属中形成了大量的裂变气泡
高能重离子碰撞中的相变和热力学性质 【摘要】：研究QCD相变、高温高密的夸克物质是相对论性重离子碰撞(RHIC)的主要目标,也是刚开始运行的大型强子对撞机(LHC)的重要研究内容。RHIC上形成的夸克物质表现出了极低的切向粘性,性质近似于理想流体,而不是之前所预测的弱耦合气体。本文通过研究系统在相变临界点附近的热力学性质、输运性质和末态粒子的椭圆流、横动量分布等,讨论重离子碰撞中物质演化的过程。在Cornwall-Jackiw-Tomboulis(CJT)框架下,分析了强耦合、弱耦合O(N)模型在手征对称性自发破缺时,”sunset”真空图对相变、熵、粒子宽度的影响。结果表明,”sunset”真空图对宽度影响较大,对相变、熵的贡献相对较小,不考虑宽度时可以略去。采用Z(2)、O(4)模型系统研究了一级相变、二级相变、平滑过渡、对称相时体系的热力学性质、输运性质以及它们之间的关联。强耦合、弱耦合时,在相变临界点,体粘滞系数与熵密度比值曲线二级相变时都存在相变峰,一级相变时相应的峰更加尖锐,平滑过渡时相应的峰光滑或消失。我们发现,重离子碰撞中生成的强耦合物质在经历平滑过渡和一级相变时,体粘滞系数的行为有很明显的区别；和切向粘滞系数与熵密度的比值相比,体粘滞系数与熵密度的比值更适合用来确定相变临界点(CEP)的位置。在多源理想气体模型中,研究了RHIC能区Cu-Cu碰撞产生的末态粒子椭圆流。引入发射源间的相互作用,模型能够很好地描述末态粒子椭圆流,源间的相互作用可以通过发射源的膨胀程度反映出来。还研究了
RHIC能区Cu-Cu、Au-Au碰撞产生的奇异粒子的横动量谱。模型中将激发度在热化柱内量化,计算结果与实验中得到的横动量谱符合较好,且可以得到激发度的相关信息。从这些统计性质中,分析了碰撞过程中的热力学性质。【关键词】：QCD相变相对论性重离子碰撞强耦合QGP体粘滞椭圆流 【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2011 【分类号】：O572.24;O414.1 【目录】：摘要9-11ABSTRACT11-14第一章引言14-22第二章研究背景和理论基础22-382.1QCD相变22-242.2相对论性重离子碰撞24-332.2.1相对论性重离子碰撞中的时空演化26-272.2.2末态粒子27-292.2.3椭圆流29-302.2.4输运系数30-332.3有限温度场论33-38第三章CJT框架下的O(N)模型及其热力学性质38-583.1Cornwall-Jackiw-Tomboulis(CJT)方法38-413.2O(N)模型中的有效势41-483.3熵48-493.4弱耦合O(N)模型中的热力学性质49-543.5强耦合O(N)模型中的热力学性质54-573.6小结57-58第四章相变临界温度附近的热力学性质与体粘滞系数58-844.1CJT框架下的Z(2)模型60-634.2CJT框架下的O(4)模型63-644.3有限温度下的状态方程、
RHIC中Au—Au碰撞末态带电粒子快度分布的研究 通过研究高能碰撞中产生的带电粒子的快度分布有助于人们研究和理解粒子的产生及相互作用的物理机制、宇宙形成时早期物质的性质、微观世界中的物理规律和物质的本性。研究Khalatnikov势相关的1+1维流体动力学中金-金碰撞带电粒子的快度分布。理论结果与实验数据符合得很好。 标签：1+1维流体动力学；快度分布；研究 引言 近年来椭圆流现象在实验中被发现，由于这些椭圆流的运动具有集体性，所以研究集体流对了解高能重离子碰撞演化发展过程中所产生的核物质性质有很大的作用。已有的实验显示高能重离子碰撞中产生的物质以近乎理想流体的形式扩张。椭圆流是集体流中较重要和最受人们关注的一种各向异性流之一。而流体力学研究的正是集体运动并且理想流体动力学可以很好的解释方位各向异性，因此越来越多的人致力于用流体动力学来研究高能重离子碰撞中产生的粒子的运动。流体力学模型描述高能重离子碰撞有一定的优势，最重要的优点是一旦指定状态公式与物质的初始条件，系统演化也随之确定。 核-核初始碰撞阶段理想流体动力学不起作用，当两碰撞原子核互相渗透，它们最初动能一部分用来创造新物质。对于碰撞最后阶段流体动力学也不适用，此时扩张物质变得如此稀疏，相互作用成分少，局域不平衡，平衡状态被打破了。流体动力学模型需要初始条件（早期的量子动力学演化的结果导致的初始热化）和最终条件（系统冻结时从流体局域热化过渡到无相互作用的强子的自由流的系统的描述）。 我们从高能重离子碰撞中的实验数据中可以发现带电粒子的快度分布呈现的是一近似高斯分布形状。朗道流体力学模型[8]与实验结果符合地很好。理想流体动力学假定瞬时局域热平衡，系统始终保持理想化状态。液体的状态完全由能量密度ε、重子密度n、流速uu和状态公式p描述。RHIC的相关实验数据提供了关于流体力学的有效性，人们通过定量研究最终获得了成功。流体动力学不适应低能状态，流体动力学机制可以分为纵向扩张和横向扩张两部分。由于横向扩张远弱于纵向扩张，我们只考虑流体在纵向方向上的扩张，可把流体作为1+1维流体处理。因此我们研究的是1+1维流体动力学。 1 Khalatnikov势相关的流体动力学末态带电粒子的快度分布 2 结束语 文章中的流体被作为1+1维流体处理。熵流是关于1+1维相对论流体动力学的温度函数，且熵的快度分布由流体动力学演化决定并不由重离子碰撞初始条件决定。我们由熵的快度分布得到了高能重离子碰撞中带电粒子数密度的快度分
辐照效应（radiation effects） 固体材料在中子，离子或电子以及γ射线辐照下所产生的一切现象。辐照会改变材料的微观结构，导致宏观尺寸和多种性质的变化，对核能技术或空间技术中使用的材料是个重要问题。在晶体中，辐照产生的各种缺陷一般称为辐照损伤。对于多数材料而言，主要是离位损伤。入射离子与材料中的原子核碰撞，一部分能量转换为靶原子的反冲动能，当此动能超过点阵位置的束缚能时，原子便可离位。最简单的辐照缺陷是孤立的点缺陷，如在金属中的弗仑克尔缺陷对（由一个点阵空位和一个间隙原子组成）。级联碰撞条件下，在约10 nm 直径的体积内产生数百个空位和数百个间隙原子。若温度许可，间隙原子和空位可以彼此复合，或扩散到位错、晶界或表面等处而湮没，也可聚集成团或形成位错环。 一般地说，电子或质子照射产生孤立的点缺陷。而中等能量 (10-100KeV)的重离子容易形成空位团及位错环，而中子产生的是两种缺陷兼有。当材料在较高温度受大剂量辐照时，离位损伤导致肿胀，长大等宏观变化。肿胀是由于体内均匀产生的空位和间隙原子流向某些漏（如位错）处的量不平衡所致，位错吸收间隙原子比空位多，过剩的空位聚成微孔洞，造成体积胀大而密度降低。辐照长大只有尺寸改变而无体积变化，仅在各向异性显著的材料中，由于形成位错环的择优取向而造成。离位损伤造成的种种微观缺陷显然会导致材料力学性能变化，如辐照硬化、脆化以及辐照蠕变等。辐照缺陷还引起增强扩散，并促使一系列由扩散控制或影响的过程加速进行，诸如溶解，
沉淀，偏聚等，并往往导致非平衡态的实现。对于某些材料如高分子聚合物，陶瓷或硅酸盐等，另一类损伤，即电离损伤也很重要。入射粒子的另一部分能量转移给材料中的电子，使之激发或电离。这部分能量可导致健的断裂和辐照分解，相应的引起材料强度丧失，介电击穿强度下降等现象。 结构材料中子辐照后主要产生的效应 ·1）电离效应：指反应堆中产生的带电粒子和快中子与材料中的原子相碰撞，产生高能离位原子，高能的离位原子与靶原子轨道上的电子发生碰撞，使电子跳离轨道，产生电离的现象。从金属键特征可知，电离时原子外层轨道上丢失的电子，很快就会被金属中共有的电子所补充，因此电离效应对金属材料的性能影响不大。但对高分子材料会产生较大影响，因为电离破坏了它的分子键。 2）离位效应：中子与材料中的原子相碰撞，碰撞时如果传递给阵点原子的能量超过某一最低阈能，这个原子就可能离开它在点阵中的正常位置，在点阵中留下空位。当这个原子的能量在多次碰撞中降到不能再引起另一个阵点原子位移时，该原子会停留在间隙中成为一个间隙原子。这就是辐照产生的缺陷。 3）嬗变：即受撞的原子核吸收一个中子，变成一个异质原子的核反应。中子与材料产生的核反应（n，α），（n，p）生成的氦气会迁移到缺陷里，促使形成空洞，造成氦脆。 4）离位峰中的相变：有序合金在辐照时转变为无序相或非晶态。这是在高能中子辐照下，产生离位峰，随后又快速冷却的结果。无序
理论物理是华中师大的传统优势学科。1979年，以刘连寿教授在上世纪六十年代参加北京层子模型集体研究的学术根底，在华中师范大学组建了粒子物理研究室，并在国家恢复学位制后于1981年成为首批获理论物理硕士学位授予权的单位之一。1986年获理论物理博士学位授予权，同年建立粒子物理研究所。1994年获准设立物理学博士后流动站。1998年被批准为湖北省重点学科，同年获教育部和国家自然科学基金委批准设立了“国家理科（物理学）基础科学研究和教学人才培养基地”。1999年经教育部批准作为“211”重点学科立项建设。以本学科点为核心，2003年获物理学一级学科博士学位授予权。2006年获教育部“长江学者创新团队”。2007年获“理论物理”国家重点学科。 本学科点开始的研究方向是强子结构模型理论。曾于1981年、1983年两次在武汉举办了强子结构研讨会，这是当时历史环境下的全国性大会。到上世纪八十年代中后期，本学科点有两个关键性的发展：其一，刘连寿教授和柏林自由大学孟大中教授合作在研究高能多粒子产生方面提出了著名的“三火球模型”，得到国际公认，产生了广泛的国际影响，这标志着本科学点的研究进入国际前沿。其二，刘连寿教授洞察到李政道先生在国际上倡导的通过重离子碰撞改变物理真空，探索解除夸克禁闭生成夸克胶子等离子体（QGP，亦称夸克物质），是正兴起的大学科，于1983年主持召开了全国第一次“相对论重离子碰撞研讨会”，邀请了这一方向的领军学者L.Mclerran来武汉讲学，倡导本学科点从实验和理论两方向开展高能重离子碰撞与夸克物质物理研究。随后，本学科的理论组在国内率先进入了夸克物质理论研究的前沿，实验组先后加入了SPS、RHIC和LHC的有关国际合作组，为理论工作提供了有力支撑。从而，本学科点形成了两个主体性的研究方向，即高能多粒子动力学和夸克物质理论。另一方面，通过专业的交叉和重组，在本学科点形成了新的研究方向，如光与物质相互作用理论、非平衡统计物理和核天体物理等，构成了理论物理研究群体。在开放性、前瞻性地发展学科的思想指导下，到新的世纪之交，本学科点进入了以年轻学者为学术带头人和主体的蓬勃发展时期。主要标志是在Physical Review Letters上发表了十多篇有较大国际影响的科学论文，做出了若干个受到国际大型实验检验的国际领先成果，同时完成了一批国际先进水平的成果，形成了一个活跃在国际前沿的研究团队，为我国在夸克物质这个国际重大研究领域内取得有重要学术地位和发现QGP这一重大事件中占有一席之地作出了贡献。 总之，本学科点抓住了改革开放提供的历史机遇，把握住了重大学科（重离子碰撞和夸克物质理论）兴起的大好时期，充分发挥了夸克物质研究具有理论与实验相结合以及与量子色动力学、统计物理、宇宙学和天体物理相交叉的特点，从而在开放性、前瞻性和开拓性的发展理念推动下，形成了在国内有鲜明特色并活跃在国际学术前沿的理论物理研究群体。 2005年中科院文献情报中心科学前沿分析中心在《科学观察》上发表题为《科
精心整理 射频辐射有哪些危害 什么是射频辐射 射频辐射即无线电波，是频率在100kHz～300GHz，波长在1mm～3km的电磁波，属于电磁辐射中能量较小，波长较长的频段。射频辐射按照波长分为高频电磁 率由 当人接近和使用上述应用射频辐射工作的仪器时就可能接触到射频辐射。 射频辐射的对人体的影响 射频辐射对人体的影响主要是热效应和非热效应两方面。
热效应是指，一定强度的辐射照射生物体组织达到一定时间，会导致人体组织局部或全身体温升高，其结果可能损伤人体的器官和组织。这是射频辐射可能导致比较严重辐射伤害的效应，可能造成男性性功能减退，精子质量下降或死精。 非热效应是指，不足以引起人体产热而产生的健康效应，包括辐射对人体神经系统和内分泌系统的作用，辐射对生物膜直接作用。非热效应可能造成人感觉乏力，睡 射频辐射的急性危害是防辐射比较少提及的一种辐射危害。如上一段所述，普通大众受到急性危害的机会不大，有可能遇到高强度电磁辐射的人主要是从事相关职业的专门工作人员。射频辐射的急性危害主要是短时间内过量接触辐射引起的，
受到辐射伤害症状明显且严重。受到急性辐射危害的症状除了有严重的神经衰弱，心血管系统和植物神经功能紊乱以外，还可能出现可复性视力减退等。 受到射频辐射的急性危害的人不在少数，国内外都有这样的病例。比如国内有一名从事经常可能接触射频辐射工作的专业人员，在发射机旁边连续工作10小时，工作结束时感到头昏、口干舌燥、心跳加快、全身无力，当晚失眠，之后又出现耳鸣、 2.尽可能远离辐射源。在屏蔽有困难时，操作人员可采用自动或半自动的远距离操作；在辐射源周围设置明显标志，禁止无关人员靠近；并根据微波发射有方向性的特点，接近辐射源的人员应选择辐射强度最小的部位，避免从辐射正前方接近。
第五章辐照效应
辐照损伤是指材料受载能粒子轰击后产生的点缺陷和缺陷团及其演化的离位峰、层错、位错环、贫原子区和微空洞以及析出的新相等。这些缺陷引起材料性能的宏观变化，称为辐照效应。 辐照效应因危及反应堆安全，深受反应堆设计、制造和运行人员的关注，并是反应堆材料研究的重要内容。辐照效应包含了冶金与辐照的双重影响，即在原有的成分、组织和工艺对材料性能影响的基础上又增加了辐照产生的缺陷影响，所以是一个涉及面比较广的多学科问题。其理论比较复杂、模型和假设也比较多。其中有的已得到证实，有的尚处于假设、推论和研究阶段。虽然试验表明，辐照对材料性能的影响至今还没有确切的定量规律，但辐照效应与辐照损伤间存在的定性趋势对实践仍有较大的指导意义。
5.1 辐照损伤 1. 反应堆结构材料的辐照损伤类型 反应堆中射线的种类很多，也很强，但对金属材料而言，主要影响来自快中子，而α，β，和γ的影响则较小。结构材料在反应堆内受中子辐照后主要产生以下几种效应： 1) 电离效应：这是指反应堆内产生的带电粒子和快中子撞出的高能离位原子与靶原子轨道上的电子发生碰撞，而使其跳离轨道的电离现象。从金属键特征可知，电离时原子外层轨道上丢失的电子，很快被金属中共有的电子所补充，所以电离效应对金属性能影响不大。但对高分子材料，电离破坏了它的分子键，故对其性能变化的影响较大。
2) 嬗变：受撞原子核吸收一个中子变成异质原子的核 反应。即中子被靶核吸收后，生成一个新核并放出质子或α带电粒子。例如： 嬗变反应对含硼控制材料有影响，其它材料因热中子或在低注量下引起的嬗变反应较少，对性能影响不大。高注量（如：>1023 n/m 2）的快中子对不锈钢影响明显，其组成元素大多都通过（n,α)和（n,p）反应产生He 和H ，产生辐照脆性。 He Li n B 42731010 5+→+H N n O 1116 7168 +→+
失效分析 机电工程学院 何敏 U n R e g i s t e r e d
“失效分析”课程简介 对广大同学而言，失效和失效分析也许是一个陌生的概念。然而在我们的周围，大到各种机械零件，工程设备，运输机械，锅炉、压力容器等，小到生活、学习、娱乐场所的各类设施，我们手头的各种电子器件等等，不管你意识到没有，失效却总是在发生着。 失效——各类机电产品的机械零部件、微电子元件和仪器仪表等以及各种金属及其它材料形成的构件（工程上习惯地统称为零件，以下简称零件）都具有一定的功能，承担各种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的动作等。当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效。失效给我们造成巨大的甚至是无法挽回的损失；而失效分析则可以有效地避免或减少这些损失。 U n R e g i s t e r e d
11 零件失效即失去其原有功能的含义包括三种情况： 失效failure “失效”与“事故” 要区分“失效”与“事故”，这是两个不同的概念。事故是一种 结果，其原因可能是失效引起的，也可能不是失效引起的。同样，失效可能导致事故的发生，但也不一定就导致事故。 （1）零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等而完全丧失其功能； （2）零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等； （3）零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。如经过长期高温运行的压力容器及其管道，其内部组织已经发生变化，当达到一定的运行时间，继续使用就存在开裂的可能。 U n R e g i s t e r e d
全国核技术及应用研究学术研讨会院青年科协专题分会场 燃料元件的辐照特性 刘晓1,2 , 卢铁城2 ,钱达志1 （1.中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳 621900） 2.四川大学物理科学与技术学院，四川成都610064） 摘要：燃料元件的辐照特性与反应堆的安全性和经济性有着密切的关系。文章介绍了燃料元件在辐照过程中的微观结构变化，分析了辐照过程中燃料元件的宏观特性变化的机理和影响因素，以及宏观性能的变化对反应堆安全的影响，并对研究燃料元件辐照特性的方法作了比较，指出利用计算机模拟的方法来研究燃料元件辐照过程的宏观特性变化是可能的。 关键词：燃料元件、辐照肿胀、辐照蠕变、辐照硬化、辐照脆化、计算机模拟 The Irradiation Properties of Fuel Elements LIU Xiao1,2, Lu Tie-cheng2 ,QIAN Da-zhi1 1 China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900,China; 2 College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610065, China Abstract: The irradiation properties of fuel elements have a close connection with a safe and economic reactor. In this paper we introduce the microstructural evolution of fuel elements and analyse the mechanisms and factors of fuel elements in a radiation environment. We compare the investigated methods for fuel elements and point out it is possible to predict the macroscopical properties by computer modeling in an intense radiation field. Key words: fuel elements , irradiation swelling, irradiation creeping, irradiation hardening , irradiation embrittlement, computer simulation. 引言 能源是人类生存和发展的重要资源，也是人类生产和生活的物质基础。随着传统的不再生资源的消耗，核能的地位显得越来越重要，而燃料元件在辐照过程中宏观性能的变化直接影响着核电的安全性和经济性。在美国首先建造第一个反应堆时，金属铀、石墨各向异性的辐照生长，直接威胁到反应堆的安全和生产堆的成败。Fermi在1946年指出“核技术的成败取决于材料在反应堆中强辐照场下的行为”。在其后几十年中，核动力堆、核电站、快堆和聚变堆的发展，都证实了Fermi的断言。在核电站发展过程中，元件破损造成放射性泄漏，导致几次发展核电站的起伏。早期由于Zr合金包壳结构、氢化和针形腐蚀造成大量放射性泄漏，阻碍了核电站的发展，当改进Zr合金成分和组织时，氢化和针形腐蚀获得解决，核电站得到了长足发展；可是1970年左右， 为了减少UO 2芯块肿胀和裂变气体释放，增加了芯块的空隙率，结果造成了UO 2 燃料 芯块辐照密实，导致元件坍塌、弯曲和破损，不得不暂停中止已建成的核电站的启用，直至问题的解决[1]。 现在的核电反应堆主要燃料是天然235U，由于天然铀资源有限，只能满足核电几十年的需要[2]。目前的热中子反应堆只利用了铀资源的1%左右[3]，造成铀资源利用低的一个重要原因是燃料元件的燃耗不能太深。因为铀在辐照过程中会发生肿胀，造成尺寸的不稳定性和导热性能的下降。随着燃耗的增加，铀的力学性能和物理性能将发生变化，铀将变得更硬、更脆，热导率减小，燃料包壳的腐蚀作用也在加剧。对燃料元件辐照特性的认识和研究，一方面有助于了解在役燃料元件的运行状态和使用寿命，
Applied Physics 应用物理, 2018, 8(2), 141-150 Published Online February 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/714985397.html,/journal/app https://https://www.doczj.com/doc/714985397.html,/10.12677/app.2018.82017 Research Progress of Irradiation Damage for GaAs Materials and Devices Bingkun Chen, Huimin Jia*, Xue Chen, Dengkui Wang, Xuan Fang, Jilong Tang, Dan Fang, Xinwei Wang, Xiaohua Wang, Zhipeng Wei State Key Laboratory of High Power Semiconductor Laser, Changchun University of Science and Technology, Changchun Jilin Received: Feb. 8th, 2018; accepted: Feb. 21st, 2018; published: Feb. 28th, 2018 Abstract As a kind of III-V semiconductor materials, GaAs, with direct band gap and high carrier mobility, has a good anti-radiation ability, and makes an important candidate for the preparation of space devices. However, when the semiconductor devices were working in space, they will be affected by the radiation of the complex space particles, resulting in the degradation of the device perfor-mance, the decrease of the reliability and the limitation of the lifetime. Therefore, it is of great sig-nificance to analyze the irradiation effect damage of the GaAs material. This paper reviews the re-search progress on the damage effect of different particle materials on GaAs materials and devices, and expounds the influence of different particle irradiation sources on the structure and lumines-cent properties of GaAs. This paper has practical significance for the further application of GaAs materials in space environment. Keywords GaAs, Irradiation Damage, Electron Irradiation, Proton Irradiation, Ion Irradiation GaAs材料及器件的辐照损伤研究进展 陈炳坤，贾慧民*，陈雪，王登魁，方铉，唐吉龙，房丹，王新伟，王晓华， 魏志鹏 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林长春 收稿日期：2018年2月8日；录用日期：2018年2月21日；发布日期：2018年2月28日 *通讯作者。
辐射损伤机理 辐射对机体损伤效应的影响因素 辐射因素 ★辐射量大小 ★辐射类型 ★照射方式 ★受照部位和面积 机体因素 ★辐射敏感性与细胞增值率正比，与分化程度成反比 ★细胞周期不同辐射敏感性也不同，DNA合成期敏感性高 一般照射情况 ★内照射时：α＞β＞γ ★外照射时：γ＞β＞α ★外照射情况下：人体剂量分布受入射辐射角分布、空间分布以及辐射能谱影响，并与人体受照射姿势及在辐射场内的取向有关； ★内照射情况下：取决于进入人体内的放射性核素种类、数量、核素理化性质、在体内沉积的部位以及在相关部位滞留的时间等物理因素有关。 钚、碘案例 长崎案例调查 辐射致癌？ ★癌症有一定潜伏期，实体瘤潜伏期为20-30年，甲状腺瘤潜伏期为十几年，白血病是5-8年。过了这些年再得癌症基本和辐射无关。 ★实践中，辐射致癌也只能采用流行病学的统计方法来研究特定人群特定异常的发生率。职业性放射性疾病目录 外照射急性放射病（acute radiation sickness from external exposure）是指人体一次或短时间(数日)内受到多次全身照射，吸收剂量(absorbed dose)达到1Gy以上外照射所引起的全身性疾病。
急性放射病的诊断（GBZ104-2002标准） 1）根据明确的大剂量照射史； 2）初期表现、血象检查结果； 3）估算受照剂量：准确地估算患者接受的剂量的大小，如能确定剂量的大小，放射病的诊断即可成立，并可对预后进行评估。 急性放射病的治疗 针对病程的各期特点，采用中、西医结合对症综合治疗。主要包括： 1）防感染、防治出血； 2）改善微循环； 3）造血干细胞移植和应用细胞因子； 4）维持水、电解质平衡。 外照射亚急性放射病（subacute radiation sickness from external exposure ） 是指人体在较长时间(数周到数月)内受电离辐射连续或间断较大剂量外照射，累积剂量大于1Gy时所引起的一组全身性疾病 外照射慢性放射性病(chronic radiation sickness from external exposure) 指放射性工作人员在较长时间内连续或间断受到超当量剂量(dose equivalent) 限值（0.05Sv）的外照射，累积剂量超过1.5Sv以上，引起的以造血组织损伤为主并伴有其他系统改变的全身性疾病 内照射放射性(internal radiation sickness) 是指大量放射性核素进入体内，作为放射源对机体照射而引起的全身性疾病。 内照射放射病比较少见，临床工作中见到的多为放射性核素内污染，即指体内放射性核素累积超过其自然存量 内照射对机体的辐射作用 特点： 1）放射性核素在体内持续作用； 2）新旧反应与损伤和修复并存； 3）临床上无典型的分期表现； 4）靶器官的损伤明显； 5）可以造成远期效应。 放射性复合伤(combined radiation injury) 指在战时核武器爆炸和平时核事故发生时，人体同时或相继发生以放射损伤为主的复合烧伤、冲击伤等的一类复合伤。辐射损伤常与机械、热或化学损伤一起发生，这种复合作用可使预后不好，死亡率明显增加。 根据受照剂量和其它因素，可将辐射复合损伤分类如下： 1）放烧(热)复合伤：外照射和（或）内照射复合热烧伤； 2）辐射机械复合伤：外照射和（或）内照射复合外伤、骨折，或出血； 3）辐射化学复合伤：外照射和（或）内照射复合化学灼伤或化学中毒 TIPS： 1）迅速撤离污染区； 2）急救：包括止血、包扎、骨折固定、防休克、防窒息； 3）早期预防感染； 4）保护和改善造血系统防止出血；
金属材料的组织与性能10μm 组织是指用金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶体或晶粒大小、方向、形状排列状况等组成关系的组成20钢退火态组织照片304不锈钢SEM照片变形304钢TEM照片AFM/MFM图像 250nm α'γ 纳米晶粒与重原子探针团簇 100 nm 纳米复合铁素体合金 三叉晶界 10 晶界
1 2 3孪晶结构 1. 70%Cu-30%Zn合金孪晶结构 2. 奥氏体不锈钢的孪晶结构 3. 奥氏体不锈 钢的孪晶结构 位错结构 1. TEM下观察到316L不锈钢(00Cr17Ni14Mo2)的位错线与位错缠结 2. 马氏体钢固溶处理后急冷残余奥氏体中的位错 011 g 200 nm 3. Fe-40at%Al(B2)单晶体室温变形后的位错结构。 塑性应变ε= 13 %, 位错密度ρ= 2.4×1010cm-2. 镍中的位错共析钢-珠光体 球化珠光体 低碳钢-珠光体 1.4% carbon steel 铁素体Ferrite
含部分残余奥氏体的马氏体Fe-30Ni-0.31C钢的马氏体 针状马氏体 以德国科学家Adolph Martens命名的
Fe-0.43C-2Si-3Mn钢部分转变形成的上贝氏体组织 (a) 光学显微照片(b,c) 明场和暗场像(d) 羽毛状组织(a)光学显微照片(b) TEM照片 普通碳钢的下贝氏体组织 A类，碳化物在晶界析出B类，重结晶后，碳化物 在原始晶界网状析出B类，重结晶后，碳化物在 晶内和原始晶界网状析出非晶体
纯铁的显微组织晶界、晶粒、取向 空间点阵、晶格 β≠90° 空间点阵几何规律的基本空间单元， 一般取最小平行六面体。 面心立方(fcc) 体心立方(b cc)密排六方(h cp a(c/a=1.63 4 3 4 a 2 34 a c + 2 6 2 8 12 0.74 0.68 0.74 1212 0.2 0.291R0.225R 6 6 0.40.154R<10 0.633R<1100.414R 面缺陷