加速器驅動先進核能係統（ADANES，Accelerator Driven Advanced Nuclear Energy System）是中國科學院近代物理研究所在“未來先進核裂變能——ADS嬗變係統”戰略性先導科技專(zhuan) 項實施過程中原創提出的一種先進核能係統。在ADANES係統的運行中，采用激光誘導擊穿光譜（LIBS，Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）技術實現各功能環節核燃料的原位實時定量檢測，對各機組的實時控製和優(you) 化運行尤其重要。LIBS技術拓展應用到ADANES係統，由於(yu) 麵對的核燃料是以微顆粒鬆散堆積的形態存在，勢必會(hui) 引入與(yu) 粒徑相關(guan) 的未知基體(ti) 效應。

近日，近代物理所與(yu) 合作者利用自主搭建的顆粒LIBS實驗裝置，以銅微顆材料為(wei) 例，開展了微顆粒材料的LIBS信號隨粒徑和激光通量的變化趨勢研究。研究發現，粒徑對LIBS信號質量的影響（簡稱粒徑效應）充分依賴於(yu) 激光通量，且在限定的激光通量範圍內(nei) 可忽略；存在一臨(lin) 界粒徑，當粒徑超過和低於(yu) 該臨(lin) 界值時，粒徑效應遵循了不同的行為(wei) 。科研人員將微顆粒材料看作具有非牛頓流體(ti) 性質的一類軟物質，較好地解釋了上述實驗觀察。

該研究識別了一類源於(yu) 粒徑依賴的材料力學性質的新基體(ti) 效應，刷新了人們(men) 對顆粒材料LIBS分析技術的認識；該研究為(wei) 下一步構建原位分析顆粒材料的LIBS樣機提供了重要的參考數據和科學依據。相關(guan) 成果發表在Journal of Analytical Atomic Spectrometry、Physical Review Applied上。研究工作得到先進能源科學與(yu) 技術廣東(dong) 省實驗室、國家重點研發計劃的支持。

圖1.銅原子的發射譜線強度隨激光通量的演化關(guan) 係（李亞(ya) 舉(ju) /圖）

圖2.銅原子的發射譜線強度隨顆粒粒徑的演化關(guan) 係（李小龍/圖）