基于白光中子源的197Au中子辐射俘获截面测量及共振参数分析

中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用. 4πBaF₂探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility, GTAF),该装置用28块六棱BaF₂晶体和12块五棱BaF₂晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n, γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^natC及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了¹⁹⁷Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可...     

基于HI-13串列加速器的中子俘获反应截面测量方法

利用BaF₂晶体对γ射线探测效率高、时间分辨率好的特点,研制了国内首套由40个BaF₂探测器单元组成的γ全吸收型探测装置,用于在线测量中子俘获反应截面。在HI-13串列加速器上建立250～850 keV的中子源,其0°角的源强约为5.09×106 n/（Sr·s）,使用γ全吸收型探测装置,通过瞬发γ射线法测量了93Nb、197Au、natC和空样品的实验数据。根据BaF₂探测器信号的特征,采用了基线补偿、软件阈值设置、时间窗限定、脉冲幅度积分增长率设置和快慢成分比设置等多种数字化波形分析方法,剔除噪声信号以提高效应本底比。以197Au样品数据为标准,natC样品数据为样品相关性本底,空样品数据为样品无关性本底,采用相对测量法得到了93Nb的中子俘获反应截面实验数据。通过与ENDF评价库数据的比较,验证了测量装置和技术方法的可行性。     

蒙卡程序计算临界基准题测试检验ENDF/B-Ⅷ.0核数据库

采用MCNP程序和ENDF/B-Ⅶ.1,ENDF/B-Ⅷ.0核数据库,对119个模型构成的临界基准题进行了临界计算测试检验。此临界基准题模型包含²³³U、高浓铀、中浓铀、低浓铀和钚材料的临界实验系统,中子能量覆盖了快中子、中能中子和热中子能谱。采用ENDF/B-Ⅷ.0核数据库的计算有效增殖因子keff结果与基准实验结果相对偏差的均值和标准差分别为-68.98×10^-5和407.88×10^-5,检验计算keff结果与基准实验结果的偏差与基准实验不确定度比值在1σ（σ为标准不确定度）以内、1σ～3σ区间和大于3σ的数量分别为107,9和3个;将此结果与相同条件下ENDF/B-Ⅶ.1核数据库的计算结果进行了比较,表明ENDF/B-Ⅷ.0核数据库对临界计算更准确,与实验模型结果符合更好。     

Gamma全吸收型BaF2探测装置中子屏蔽体与吸收体的研究

中国原子能科学研究院已经建造完成了我国第一套全吸收型BaF₂探测装置，采用瞬发γ测量法，精确测量中子俘获反应截面。中子源是利用HI-13串列加速器产生的脉冲化质子束，通过7Li(p, n)7Be反应建立。为了有效降低周围环境材料和探测器产生的散射中子本底，约束中子束流的形状，使用MCNP程序模拟设计了屏蔽体，采用含硼聚乙烯(B₄C质量分数为5%)包裹5 cm铅的方案，以及准直器采用平行孔的方案。该设计使样品处的中子束斑平整均匀，直径约为2 cm，束斑外的中子注量降低5个数量级，γ注量降低3个数量级。同时设计了中子吸收体(外半径为10 cm，厚度为7 cm)用于吸收待测样品产生的散射中子。MCNP和GEANT4程序的模拟结果表明:选择含硼聚乙烯(10B₄C质量分数为10%)作为中子吸收体的加工材料，其中子吸收率达到了80%，并设置1 MeV的能量加和阈，能够满足在线测量中子俘获反应截面的实验要求。     

一维贫铀/聚乙烯交替系统中D-T中子诱发的~(232)Th(n,γ)反应率的测定与分析

开展了钍样品装置内钍核参数的积分中子学基础研究.参考混合堆概念设计搭建了内部放置了钍样品的一维贫铀/聚乙烯交替系统装置,采用加速器D-T中子源模拟聚变堆芯,利用前期开发的离线伽马测量方法测定了不同位置、不同中子谱情况下的232Th(n,γ)反应率,不确定度约为5%.结果显示,聚乙烯对14.1 MeV中子的慢化作用可有效提升钍俘获率,且贫铀对钍俘获率也有显著提升作用.实验结果与主流核数据库计算结果的对比显示,ENDF/B-VI.6和JENDL-3.3数据库的计算值比实验值平均约大6%,而较新的ENDF/B-VII.0数据库的计算值比实验值平均约大4%.因此,相比于之前数据库的钍核数据,ENDF/B-VII.0的计算值与实验结果匹配得较好,可作为相关概念设计的推荐核数据库.     

CS2在Ｃ6H6中的弱费米共振特性及对Bertran公式修正

通过测量CS₂在C₆H₆中不同浓度的拉曼光谱,观察到了纯CS₂与溶液中的v₁—2v₂费米共振明显不同.用Bertran方程,计算了费米共振特性参数.结果表明,随着CS₂浓度降低,两光谱强度比R=I_v1/I_2v2减小,耦合系数W增加,其他参数 关键词： 拉曼光谱 费米共振 溶剂效应 二硫化碳     

CMR波谱的最短测定时间

本文研究了CMR在定性分析和定量分析中最佳仪器参数和样品配制方法。试验了弛豫试剂的效果,C₂D₂Cl₄/Fe(acac)₃比其他溶剂系统都好。样品测定时间对定性和定量分析可分别降低到1个小时和4个小时之内。     

中子反应总截面测量系统关联不确定度的模拟

在15 MeV电子加速器驱动的白光中子源装置上进行了铍材料的中子总反应截面测量,测量结果与已有实验数据和ENDF/VII.1数据库的评价数据基本符合。为了得到由于加速器束流波动、飞行路径测量、靶厚度测量以及获取系统死时间等引起的测量系统的关联不确定度,利用Geant4模拟软件对整个实验装置、实验过程进行了模拟,经过对模拟中使用的中子反应总截面与模拟计算得到截面的比较分析,得到了实验系统关联不确定度的估计值。在模拟中采用了局部区域增加权重的方法来降低模拟运算时间。对模拟得到的中子飞行时间谱与实验测量得到的飞行时间谱进行了比较,并且对探测器处的中子产额也进行了比较,以此来验证模拟程序的可靠性。     

A3C60超导体的研究

 1991年5月,Bell实验室的A.F.Hebard等人首次在掺钾的C₆₀中观察到高达18K的超导电性.于是,这项研究结果在全世界掀起广泛的研究热潮,成为近年高温超导研究领域中又一热点.本文扼要介绍C₆₀掺杂实验的物性测量结果,引起C₆₀超导的几种可能机制及对C₆₀掺杂研究的意义.一、A_xC₆₀的掺杂实验及物性测量结果Hebard等人发现掺钾的C₆₀高达18K的超导电性是在9GHz频率下,用微波损耗测量样品的电阻率随温度的变化时观察到的.当样品冷却到约20K时,电阻率略有增加,后又降低,直到5K时电阻率降为零.超导转变宽度为4.6K,4K时临界电流密度为40A/cm².用SQUID磁强计测量证明了它的超导转变为18K.     

选用新介质的双池受激布里渊散射系统的研究

从介质化学结构与吸收系数的关系入手，寻找出系列吸收系数小，适合作为放大池介质的新介质，例如四氯乙烯(C₂Cl₄)，1，3-六氯丁二烯(C₄Cl₆)和六氟化苯(C₆F₆)等，并计算或测量了入射光波长为1.064μm时的新介质受激布里渊散射(SBS)参数.在双池SBS系统的放大池中分别选用C₂Cl₄和C₄Cl₆，振荡池中均选用光学击穿阈值高，并且布里渊频移与C₂Cl₄和C₄Cl₆的布里渊频移非常接近的乙醇(C₂H₅OH)，并利用Nd:YAG调Q激光器研究了该系统的性能.实验结果表明，该系统具有高负载能力，高相位共轭保真度和高能量反射率稳定度等性能. 关键词： 受激布里渊散射 双池SBS系统 新介质     

辐射俘获反应中门态过程的干涉现象

主要计算中子能量为5—25MeV ¹²C(n,γ)反应截面,计算结果表明,在Ex=13MeV处有矮共振存在,同时,也计算了质子能量为8—35MeV ¹²C(p,γ)反应截面.计算表明对应13N激发能量为11.74MeV和14.06MeV处反应截面有谷点存在.这是因为半直接俘获与门态过程中的共振俘获之间有相消干涉效应,计算结果与实验值符合较好.     

旋声晶体NaBrO3与NaClO3的弹性研究

用中子相干非弹性散射、沿三个主晶轴方向测量了同构异质晶体NaBrO₃和NaClO₃的声子色散关系。从小波矢区的实验结果获得了沿晶体这些方向的弹性波速及三个独立的弹性常数C₁₁,C₁₂,C₄₄。实验结果表明,尽管这两种晶体在旋声方面表现出十分不同的特性,但是,它们的左旋和右旋圆偏振声子的声速都是在一个特定的平均速度v_(TD)上下均衡的分布,这个平均速度可由 关键词：     

超冷铯分子0u+(6P3/2)长程态的高灵敏光缔合光谱研究

利用发展的调制俘获损耗荧光光谱技术实验测量了超冷铯分子0_u⁺(6P_3/2)长程态的高灵敏光缔合光谱. 光谱探测范围较国际已有报道扩大了60 cm^-1, 观察到25个长程区域新的振动能级. 通过LeRoy-Bernstein公式对振动束缚能数据进行拟合, 获得了超冷铯分子0_u⁺(6P_3/2)态的长程系数C₃ 为16.103±0.010. 构建了超冷铯分子0_u⁺(6P_3/2)态长程区域的势能曲线.     

组合闪烁探测系统的中子能量响应研究

组合闪烁探测系统由"Pb过滤片加塑料闪烁探测器"组成. 采用直流标定方法,实验研究了ST401、ST1422、ST1423组合探测系统对0.565MeV-14.16MeV能量范围的6个能点的中子灵敏度,得到了探测系统的中子灵敏度随Pb过滤片厚度的变化、随闪烁体厚度的变化和随中子能量的变化关系. 利用理论计算和实验测量结果相结合,获得了3种组合闪烁探测系统的中子灵敏度能量响应曲线.     

12C快中子辐射俘获反应中的共振现象

主要研究中子辐射俘获反应中的共振现象,利用DSD模型计算激发能量在5—25MeV能区的¹²C(n,γ0)反应截面与E_n=9MeV时的角分布.所考虑的反应机制包括复合核俘获、直接和半直接俘获、复弹性和非弹性散射道的辐射俘获.计算表明,矮共振的峰值在激发能量为13MeV处;巨共振的峰值位置在激发能量21MeV处.计算结果与实验符合较好.     

荧光捕获效应对Yb3+磷酸盐玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和不同厚度下Yb³⁺磷酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧 光寿命，计算了积分吸收截面、吸收截面、受激发射截面、自发辐射寿命以及荧光有效线宽等光谱参数，讨论了荧光俘获效应对Yb³⁺磷酸盐玻璃光谱性质的影响.结果表明荧光俘 获效应随样品厚度和掺杂浓度的增加而增大.由于荧光俘获效应的存在使得测量的Yb^{3+磷酸盐玻璃荧光寿命明显长于计算的荧光寿命，在0.2mol%Yb₂O₃低掺 杂浓度下 关键词： 荧光俘获 掺镱磷酸盐玻璃 荧光光谱}     

狭缝式高灵敏裂变中子探测系统

研制了狭缝-外延式高灵敏大面积PIN裂变中子探测系统. 其对14MeV，2.5MeV中子灵敏度可达10^-16C·cm²，比原有典型的脉冲裂变中子探测系统高4个量级. 采用外延式铅狭缝准直结构，研制灵敏区尺寸为60mm，厚度为200μm—300μm的大面积PIN半导体探测器、以Be膜为衬底，有效直径为60的²³⁵U裂变靶，解决了该探测器研制中的高灵敏度和n/γ分辨难题. 该系统已在实践中获得成功应用. 关键词： 裂变中子探测系统 大面积PIN探测器 大面积裂变靶 高灵敏探测系统     

西安脉冲堆127I嬗变计算方法与实验验证

为了开展129I的热中子嬗变的研究,在西安脉冲堆上开展了127I靶件辐照实验。以探索实验条件,对127I靶件的嬗变率进行了蒙特卡罗计算,并与实验测量值进行了比对。利用NJOY程序,以ENDF/B VII.0库为基础,制作了127I在西安脉冲堆堆芯辐照温度下的MCNP格式截面库,与MCNP自带库(ENDF/B VI.2)同温度下截面库进行了比较,在不可分辨共振区做了改进,使用新制的截面库,利用MCNP程序对ORIGEN2数据库中的127I辐射俘获截面进行了修正,结合ORIGEN2程序分析了127I靶件在西安脉冲堆实际辐照后的嬗变率和核素的变化,研究了中子能谱和辐照时间对靶件嬗变计算的影响。使用MCNPX自带的燃耗模块CINDER90对127I靶件的嬗变情况进行模拟,结果与ORIGEN2基本一致,与实验数值有2%~3%的偏差,主要原因是MCNP计算中子通量密度存在误差。     

荧光俘获效应对掺饵氧化物玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和样品厚度下掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿 命，计算了Er³⁺离子在1.53 μm处的吸收截面(σ_a)、发射截面(σ _e)、自发辐射跃迁概率(A_rad)、辐射跃迁寿命(τ_rad) 、以及辐射跃迁量子效率(η)等光谱参数.讨论了荧光俘获效应对掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃 光谱性质及光谱参数的影响.结果表明即使在铒离子低掺杂浓度(0.1 mol% Er₂O ₃)下，荧光俘获效应也普遍存在于掺铒玻璃材料中，使得荧光寿命(τ_{f)和荧光半高宽(FWHM)随样品的厚度和铒离子掺杂浓度增加而增大，导致碲酸盐和磷酸 盐玻璃中τf分别增加11%—37％和6%—17%，FWHM分别增加15%—64%和11%—55% ，使得掺铒玻璃材料的放大品性参数(σe×FWHM) 也相应被估高.由于铒离子在 碲酸盐玻璃中在1.53 μm处吸收和发射截面重叠面积较大，加之铒离子在前者基质中的发射 截面高于后者，使得掺铒碲酸盐玻璃中的荧光俘获效应高于磷酸盐玻璃. 关键词： 荧光俘获 铒离子 碲酸盐玻璃 磷酸盐玻璃}     

A=40—70偶中子核素光子穿透系数的关联现象

本文给出了在共振区光子穿透系数的表示式,这由三部份组成,分别对应复合核统计过程、复合核弹性散射道及非弹性散射道中的辐射退激过程.研究了在中子强度函数3s巨共振区13个偶中子核素的中子辐射俘获截面.中子能量范围为3MeV以下的共振区.结果表明,在同时考虑了统计和非统计过程后,可以解释实验测量的总俘获截面及γ能谱.