环形燃料

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 值班长下达插燃料棒、提调节棒指令，堆芯功率慢慢上涨，大约几分钟过后，操作员再次调节，功率表指针稳定，堆芯达到临界状态。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 近日，国际首次环形燃料元件零功率物理实验在中核集团中国原子能科学研究院（以下简称“原子能院”）核临界安全中心顺利完成，标志着我国压水堆环形燃料研究进入工程化实验验证阶段。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 可同时提升核电经济性和安全性 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 燃料元件被称为反应堆的“心脏”。长期以来，科研人员试图通过材料的革新来延长“心脏”的寿命。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 与关注材料研究的方向不同，环形燃料主要是通过改变结构形式提升燃料元件的整体性能，从而同时提升核电的经济性和安全性。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “环形燃料是一种结构上完全革新的先进燃料元件。”原子能院堆工部主任杨红义告诉《中国科学报》记者，环形燃料是将燃料芯块制成环状，在芯块内、外表面加装包壳管，使得冷却剂可以从内、外两个流道同时对元件进行冷却，增加了传热面积、提高了换热效率。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 与现有压水堆相比，采用环形燃料组件代替传统燃料组件，若保持堆芯输出功率不变，燃料芯块和包壳的峰值温度更低，将显著提升堆芯的安全性；若维持现有的安全裕度不变，堆芯输出功率可以提升20%-50%，从而大幅提高了核电的经济性。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 由于环形燃料经济性和安全性的明显优势，美、韩等国相继开展了环形燃料的研发工作。只是，它们都因为种种原因而未能按计划推进。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 十年磨一剑 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 我国环形燃料的研发始于2008年。作为总体技术单位，原子能院制定了我国压水堆环形燃料组件研发的技术路线图，并负责环形堆芯设计、组件设计及堆内外性能试验验证；中核北方核燃料元件有限公司（以下简称“中核北方”）负责环形燃料组件制造、组装和检测工艺研究，上海交通大学、哈尔滨工业大学等国内著名高校参与了环形燃料组件的研发工作。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 目前，原子能院已经基本建立了压水堆环形燃料堆芯和组件的设计能力，初步完成了先导组件考验堆芯以及先导组件的设计；联合中核北方掌握了环形燃料组件制造、组装和检测工艺，已研制出多套关键结构试验部件，环形燃料全尺寸试验组件完成交付；已成功实现环形燃料小组件在49-2堆的辐照考验，累积已考验6个辐照周期。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “环形燃料从未在堆内应用，并且其堆芯物理计算分析方法与棒状燃料存在显著差别，原有堆芯物理计算程序需要验证。”原子能院堆工部副主任季松涛说，“国内和国际都没有环形燃料堆芯物理实验数据。只做了程序与程序之间的对比验证，其有效性和可靠性不能得到充分验证。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 环形燃料零功率物理实验数据还将为计算程序检验提供最直接证明。季松涛告诉记者，环形燃料零功率实验采用96根环形燃料元件与136根棒状燃料元件构建混合装载堆芯，将陆续开展临界参数测量、功率分布测量、等温温度效应、控制棒微积分价值测量以及含钆棒反应性效应测量等一系列临界实验研究。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 只是第一步 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 10年自主研发，环形燃料组件的整体研发工作已进入先导组件入堆前的关键技术攻关阶段。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “目前研发工作进展顺利，未出现不可逾越的难题。但环形燃料在结构上完全革新，需不断解决研发中出现的关键技术问题，夯实基础。”季松涛说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 后续，研发团队将开展环形燃料先导组件入堆设计，环形燃料、棒状燃料混合装载堆芯物理分析，百万千瓦级环形燃料堆芯设计，环形燃料模块化小堆堆芯设计，低温供热、海洋核动力等特殊用途环形燃料堆芯设计，环形燃料其他工程应用的模拟实验研究等。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在中国工程院院士徐銤看来，作为一种结构上完全革新的先进燃料元件，环形燃料已成为压水堆先进燃料组件的重要发展趋势之一，但“最终还是要看应用得怎么样”。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 对此，杨红义表示，当前研发的环形燃料组件所有结构部件均为自主设计和制造，全部技术完全自主可控，制造及后处理工艺与现有燃料循环体系完全相容，因此，该燃料组件具有较高的工业技术成熟度，易于快速实现产业化。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 他表示，未来的工作将瞄准基于环形燃料组件的先进压水堆发展方向，开展新一代压水堆环形燃料堆芯的方案设计，以期早日建成世界领先水平的先进环形燃料压水堆。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: left " “靠燃料自主研发和技术提升来牵引堆型的发展，这种核电发展的转变也是一种创新。”徐銤说。 /p

环形RNA是一类在真核细胞中广泛存在的内源性非编码RNA分子，在生物体发育过程中发挥重要作用。之前研究已在不同物种中鉴定出数百万个环形RNA分子，并产生了大量用于揭示生物体组织表达模式的环形RNA数据资源。然而，由于大多数环形RNA表达量较低，传统的转录组测序方法无法表征单个细胞环形RNA表达谱系特征及异质性。近年来，随着单细胞全长转录组测序技术的发展，已可对单个细胞中环形RNA进行捕获测定。尽管效率较低，仍可部分揭示单细胞分辨率下环形RNA的表达模式。因此，单细胞水平的环形RNA表达及功能研究已成为该领域重点关注的问题。 中国科学院北京生命科学研究院研究员赵方庆团队致力于环形RNA方面的研究。6月10日，该团队在《自然-通讯》（Nature Communications）上，发表了题为Exploring the cellular landscape of circular RNAs using full-length single-cell RNA sequencing的研究论文。该研究基于海量单细胞全长转录组测序数据集，实现了单细胞分辨率下环形RNA的高效识别及深度挖掘，基于大规模时空组学数据的整合分析，探索了环形RNA的细胞异质性，揭示了环形RNA作为细胞类型标志物的应用潜力。该研究将目前环形RNA研究从传统组织水平提升至单细胞水平，为探究不同细胞类型中环形RNA的生物学功能提供了重要的数据资源和分析技术。 科研人员收集整理了171个已发表的单细胞全长转录组数据集（图1），包含人和小鼠中58种组织和细胞类型，共计172,137个细胞。同时，研究建立了基于单细胞转录组数据的环形RNA识别和整合分析方法，在人和小鼠中共识别出40,604和131,533个高度可靠的环形RNA分子。基于以上数据所生成的单细胞环形RNA综合表达图谱，为环形RNA的研究提供了有力的数据支持，并为揭示环形RNA在不同细胞类型及发育阶段的动态变化提供了重要资源。 该研究深度剖析了单细胞数据中环形RNA的表达模式，发现它们在不同细胞类型上具有高度特异性。研究对小鼠大脑不同细胞类型中环形RNA的表达的分析表明，抑制性和兴奋性神经元的差异性表达与RNA结合蛋白的表达具有高度相关性。此外，研究观察到胚胎发育不同阶段的特征性环形RNA，阐释了环形RNA从母体来源至合子表达发生的动态转变过程。 进一步地，基于单细胞测序技术可有效的揭示肿瘤发展和转移过程中细胞水平的异质性，研究建立了20名乳腺癌患者的单细胞数据集，分析发现环形RNA在正常和肿瘤细胞的上皮间质转换过程中的表达规律和潜在功能。研究筛选出人和小鼠中细胞类型特异性环形RNA，并验证了其可作为生物标志物在解析肿瘤浸润性免疫细胞中的适用性。最后，研究构建了目前首个单细胞环形RNA数据分析和资源平台——circSC（http://circatlas.biols.ac.cn）（图2），为环形RNA研究奠定了独特而重要的数据和技术基础。 研究工作得到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金基金重点项目和国家重点研发计划的支持。赵方庆团队致力于建立高效的算法模型和实验技术，探索人体微生物与非编码RNA的结构组成与变化规律，解析它们与人类健康和疾病的关系。近年来，相关成果先后发表在Cell（2020）、Gut（2022/2020/2018）、Nature Biotechnology（2021）、Nature Computational Science（2022）、Nature Communications （2022a/2022b/2021/2020/2017/2016）、Genome Biology（2021/2020/2016）、Molecular Biology and Evolution（2022）、ISME J（2019）等上，这些研究丰富了科学家对人体微生物与非编码RNA多样性、结构组成与功能的认识，并为相关数据挖掘及功能机制研究提供了重要方法学工具。 　　论文链接 图1.基于单细胞全长转录组的环形RNA识别和整合分析 图2.环形RNA单细胞表达图谱及数据平台——circSC 精彩会议预告：点击图片免费报名参加“第五届基因测序网络大会”

p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪在粉体、乳液、液体雾滴的测量中有着广泛的应用，样品池则是关键的零部件之一，对激光粒度仪的粒度检测能力有重要的影响。时随境迁，在如今的科研工作和工业生产中，测量亚微米颗粒的需求越来越多，提升亚微米颗粒的测量能力是激光粒度测试技术的重要研究方向。那么常见的激光粒度仪用样品池都有哪些种类？怎样的样品池最有助于激光粒度仪测量亚微米级颗粒呢？ /p p style=" text-indent: 2em " （1）传统样品池 /p p style=" text-indent: 2em " 传统样品池由两块互相平行的平板玻璃组成，待测颗粒悬浮于两块玻璃之间。其结构如下图所示： /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/47b9ccda-c182-4fd4-9143-b0cf03ab95db.jpg" title=" 1.png" / /p p /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " （传统样品池结构图） /p p style=" text-indent: 2em " 样品池垂直于入射光，由于悬浮介质多为液体，而液体的折射率大于空气，当散射角大于一定范围时，由于全反射的作用，散射光不能出射到空气中，从而限制了仪器对亚微米颗粒的测量能力。 /p p style=" text-indent: 2em " （2）梯形样品池 /p p style=" text-indent: 2em " 用一块梯形玻璃代替了传统样品池右侧的平板玻璃，其结构如下图所示： /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/149ae414-cd61-4974-a297-86a864eb9da7.jpg" title=" 2.png" / /p p /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " （梯形样品池结构图） /p p style=" text-indent: 2em " 这种样品池结构只需一束照明光，且小角度散射光从梯形玻璃的平面出射，大角度散射光则从玻璃的斜面出射，避免了全反射的发生。但是，从平面出射的小角度散射光与斜面出射的超大角度散射光在空间上部分叠加，相互干扰。 /p p style=" text-indent: 2em " （2）三角形样品池 /p p style=" text-indent: 2em " 用一块三角形玻璃代替了传统样品池右侧的平板玻璃，其结构如下图所示： /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/be92b18a-dfa0-4afb-bc7e-9a99d307e6b9.jpg" title=" 3.png" / /p p /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " （三角形样品池结构图） /p p style=" text-indent: 2em " 该方法突破全反射限制机理，与梯形样品池的散射机理相同，但是其玻璃厚度过大。 /p p style=" text-indent: 2em " （4）柱面镜样品池 /p p style=" text-indent: 2em " 入射光沿着两块玻璃之间的狭缝入射，散射光则从玻璃出射。其结构如下图所示： /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/20702fb4-dc04-4cb8-b91c-786f9ad31bbb.jpg" title=" 4.png" / /p p /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " （柱面镜样品池结构图） /p p style=" text-indent: 2em " 该方法使４５° ～１３５° 的散射光能够出射到空气中，胶合在右侧平板玻璃上的柱面镜对相同散射角的出射光起聚焦作用，但是这种方法在小角度散射光的接收方面存在一定困难。 /p p style=" text-indent: 2em " （5）环形样品池 /p p style=" text-indent: 2em " 环形样品池的透明池壁和池内的液体柱组成一个透镜组。针孔的中心和主探测器的中心对于该透镜组互为物像关系。由于该透镜组在平行于纸面的方向具有聚焦能力，而在垂直于纸面的方向不具有聚焦能力，因此在该透镜组的前面增加一个平凸柱面透镜，以实现垂直于纸面方向光线的聚焦，从而使针孔以及探测器中心相对于平凸柱面透镜也呈物像关系。其结构如下图所示： /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/3aac82b4-aa81-4526-94be-fd5a39e400d0.jpg" title=" 5.png" / /p p /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " （环形样品池结构图） /p p style=" text-indent: 2em " 环形样品池相比于传统样品池，具有更宽的散射角接收范围，理论上具有更小的测量下限与较高的小颗粒测量灵敏度。环形样品池法相比于其他扩展散射角的方法，理论上在０° ～１８０° 的范围内，散射光都能从池壁出射，巧妙地规避了传统方法中全反射的影响，不存在不同照明光束的数据拼接问题，也不存在不同出射面出射的散射光之间的相互干扰问题，且结构非常简单。与传统样品池测量结果的对比表明，环形样品池方法能够使仪器的测量下限接近静态光散射方法的理论极限。 /p p style=" text-indent: 2em " 环形样品池在激光粒度仪亚微米颗粒的粒度检测中，具有独到的优势，基于环形测量池的激光粒度测试方法对亚微米颗粒具有测量下限低、测量精度高、分辨率高和可靠性高的特点，堪称是亚微米粒度检测中的“环形天使”，这样的样品池，你的激光粒度仪拥有了吗？ /p