中子核作用截面的實(shí)驗(yàn)測量

核數(shù)據(jù)分類核反應(yīng)數(shù)據(jù)如：中子核數(shù)據(jù)，帶電粒子核反應(yīng)數(shù)據(jù)核結(jié)構(gòu)和放射性衰變數(shù)據(jù)應(yīng)用裂變、聚變裝置的設(shè)計(jì)加速器設(shè)計(jì)活化分析屏蔽與輻射防護(hù)醫(yī)學(xué)放射治療環(huán)境監(jiān)測同位素的生產(chǎn)與應(yīng)用輻射損傷研究地質(zhì)工作炸藥和毒品的檢測...........................當(dāng)前第1頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)核數(shù)據(jù)來源實(shí)驗(yàn)測量主要的、測量重要的...理論計(jì)算無法實(shí)驗(yàn)的、次要的...評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫相輔相成原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)編纂（收集、整理、存儲(chǔ)等）評(píng)價(jià)（分析、比較、鑒定、理論處理等）評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫當(dāng)前第2頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)核數(shù)據(jù)核數(shù)據(jù)中心核數(shù)據(jù)中心中子評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫最新更新時(shí)間IAEA-NDSFENDL/E-2.02014中國CNDCCENDL-3.12009歐洲OECDJEFF-3.22014美國NNDCENDF/B-VII.12013日本JANDCJENDL-4.02012俄羅斯CJDBROND-2.22010當(dāng)前第3頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)當(dāng)前第5頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)測量中子截面透射法飛行時(shí)間法活化法........................................當(dāng)前第6頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)透射法

通過直接測量入射粒子經(jīng)過一定厚度的靶后的透射粒子的數(shù)目可以得到粒子的反應(yīng)總截面。簡介當(dāng)前第7頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)中子源探測器工作原理積分透射率即總截面當(dāng)前第8頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)透射法優(yōu)點(diǎn)好幾何條件中子源、樣品和探測器同軸，且樣品陰影正好遮住探測器的前端面。中子源樣品探測器L1L2當(dāng)前第9頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)透射法優(yōu)點(diǎn)修正內(nèi)散射探測到的中子來自兩部分，一是透射的中子，主要的；二是源中子與樣品核發(fā)生彈性碰撞并在零度角附近散射的中子，影響了中子透射率。估算修正：中子源樣品探測器L1L2當(dāng)前第10頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)透射法優(yōu)點(diǎn)修正內(nèi)散射

估算修正：中子源樣品探測器L1L2當(dāng)前第11頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)透射法優(yōu)點(diǎn)修正本底環(huán)境本底常用方法是利用中子截面大的材料制成一錐體，放在中子源和探測器之間，錐體的長度的確定要使得它本身的透射率幾乎為零，此時(shí)探測到僅是來自于周圍物質(zhì)的散射中子。中子源樣品探測器L1L2當(dāng)前第12頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)透射法優(yōu)點(diǎn)修正多普勒效應(yīng)靶核的熱運(yùn)動(dòng)隨著溫度的增加而增強(qiáng)，所以共振峰的寬度將隨著溫度的上升而增加，同時(shí)峰值截面也逐漸減小。當(dāng)前第13頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)飛行時(shí)間法 設(shè)單位時(shí)間出射到和間的立體角內(nèi)的粒子數(shù)為，則微分截面單位面積靶核數(shù)微分截面當(dāng)前第14頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)飛行時(shí)間法實(shí)驗(yàn)測量微分截面歸結(jié)為準(zhǔn)確得到出射中子的能量、角度、數(shù)目。飛行時(shí)間法測量參數(shù)30MeV以下當(dāng)前第15頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)飛行時(shí)間法起飛時(shí)間：加速器脈沖調(diào)制法、伴隨粒子法、雙閃爍體法到達(dá)時(shí)間：中子探測器給出測量時(shí)間當(dāng)前第16頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)飛行時(shí)間法影響因素飛行距離不確定度飛行時(shí)間不確定度產(chǎn)生源中子反應(yīng)的入射帶電粒子能量以及中子能量的不確定度當(dāng)前第17頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)中子活化法原理A(n,x)B截面測量直接測量出射粒子x或者產(chǎn)物核B測量產(chǎn)物核B活度得其數(shù)目從而知道截面數(shù)值第二種方法就是活化法活化截面的測量歸結(jié)為中子注量的精確的測量和產(chǎn)物核的絕對(duì)活度的測量。當(dāng)前第18頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)中子活化法修正樣品方面樣品的大小和厚度引起中子注量率在樣品中衰減、多次反應(yīng)所以要修正。此項(xiàng)修正與樣品、幾何尺寸、中子能量有關(guān)，目前普遍采用的是M-C模擬計(jì)算修正。當(dāng)前第19頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)中子活化法源中子被靶材料以及周圍物質(zhì)散射，有可能打到輻照樣品上；帶電粒子與靶的阻止層或者氣體靶的窗發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生中子反應(yīng)；在用反應(yīng)中子源時(shí)，為反應(yīng)的氘會(huì)與沉積在靶的阻止層不同深度的氚核發(fā)生作用產(chǎn)生中子，這些中子能量比較低；在8-13Mev中子能區(qū)，目前常用的中子源都伴隨有來自破裂反應(yīng)的低能中子。中子源方面M-C計(jì)算修正采用不含產(chǎn)生中子物質(zhì)的靶，其他條件不變，作為本底值實(shí)驗(yàn)測量修正當(dāng)前第20頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面常用方法活化法瞬發(fā)γ射線法全吸收技術(shù)總能量探測器技術(shù)當(dāng)前第21頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面衰變鏈當(dāng)前第22頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面活化法241Am俘獲中子生成242g,mAm后，在較短的時(shí)間內(nèi)，242gAm很快衰變成242Cm，而242mAm幾乎不衰變。這時(shí)稱取部分樣品，經(jīng)放化流程分離提純出242Cm(鋦)，并用α能譜法測得242Cm的含量，再根據(jù)242gAm的衰變分支比推算出242gAm的生成量。將剩余樣品保存數(shù)年，此時(shí)由242gAm生成的242Cm已全部衰變成238Pu，而242mAm通過遞次衰變生成242Cm，該衰變鏈處于長期平衡，此時(shí)，樣品中的242Cm基本是來自于242mAm，這時(shí)再經(jīng)放化分離提純并測量樣品的242Cm含量，即可推算出輻照結(jié)束時(shí)刻242mAm的生成量。由先后兩次分別測得的結(jié)果可計(jì)算反應(yīng)分支比。當(dāng)前第23頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面活化法中子能量大于1Mev的截面測量幾乎都是采用活化法，但是其測量時(shí)間長、要求中子源強(qiáng)度大、樣品用量多、依賴半衰期和衰變分支比的精確性。當(dāng)樣品用量較多時(shí)，會(huì)給樣品制備和處理帶來一些問題，所以除了熱中子能點(diǎn)以外，在其它能點(diǎn)，由于中子源弱，難以采用活化法進(jìn)行。當(dāng)前第24頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面瞬發(fā)γ法全吸收法技術(shù)特點(diǎn)是所使用的探測器幾乎能100%吸收俘獲所輻射出的伽馬射線。適用于高放射性但樣品量少情況下?？偰芰刻綔y器技術(shù)特點(diǎn)是探測器對(duì)γ射線的探測效率與射線能量成正比。當(dāng)前第25頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面實(shí)驗(yàn)情況當(dāng)前第26頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)當(dāng)前第27頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面活化法當(dāng)前第28頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——截面BaF2優(yōu)點(diǎn)：BaF2晶體對(duì)γ射線探測效率高，不怕潮解，使用保存方便等。BaF2scintillatorisitsfasttimingwhichleadstoagoodγ-γcoincidencetimingandaprecisedeterminationoftheneutrontime-of-flight.當(dāng)前第29頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)例——

截面全吸收型4πBaF2晶體探測器:DANCE(LosAlamos洛斯阿拉莫斯中子散射中心)Karlsruhe4πBaF2晶體探測器TAC(歐洲核子研究中心n_TOF上的)GTAF(原子能院在建)當(dāng)前第30頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)DANCE160個(gè)晶體，每個(gè)晶體深15cm，體積約734cm3,2ns獲取一個(gè)信號(hào)靶核241Am質(zhì)量219μg，直徑6.35mm當(dāng)前第31頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)中子源LujanCenterEn<500keV90L15R30R60R90RTarget2120LWeaponsNeutronResearchFacility0.1MeV<En<600MeVLineBNRAD,Ultra-ColdNeutronsProtonRadiographyAreaA(futureMTS)ER-1Target1345867ER-291011A/B121312141516H+SourceH-SourceIsotopeProductionFacilityDriftTubeLinearAcceleratorLineDSide-CoupledLinearAcceleratorPSR15L30LLSDSGEANIEFIGARON,ZDANCEProtonFissionLujanCenterEn<500keV當(dāng)前第32頁\共有35頁\編于星期二\0點(diǎn)pulsed800MeVprotonbeamtungstentargetcollimationshuttergammaraysfasterneutronsslowerneutrons15metersneutronsReactionanddetectorareaWNR

TOF設(shè)備當(dāng)前第33頁\共有35頁\編