利用瞬发γ射线法测量209Bi的中子非弹性散射截面

在铅铋快堆、空间堆等先进反应堆中,铋作为冷却剂和慢化剂材料被大量使用,其中子核反应截面,尤其是中子非弹性散射截面的准确性对这些核装置的安全性和经济性等具有重要的影响。基于中国原子能科学研究院HI 13串列加速器瞬发γ射线实验平台,通过瞬发γ射线法测量了209Bi在90、105和120 MeV 3个能点的中子非弹性散射截面。在相对于中子束30°、70°、110°和150°方向放置4个Clover探测器测量中子与样品相互作用产生的γ射线。实验采用相对测量,通过测量中子与48Ti发生非弹性散射发射的9835 keV γ射线的产生截面来确定209Bi的截面。209Bi金属样品的尺寸为50 mm×4 mm,参考样品为1块50 mm×1 mm的天然钛金属样品。将实验测量结果与已发表的实验数据、ENDF/B Ⅷ.0、JEFF 33、JENDL 40、ROSFOND 2010和CENDL 31等评价库数据以及Talys 195程序默认参数的计算结果进行对比,发现趋势一致,90、105 MeV能点的测量结果与Talys 195程序的计算结果符合得更好,120 MeV能点的测量结果与ROSFOND 2010评价库数据符合得更好。     

基于D-T中子源的板状铋样品宏观基准检验实验

<正>为检验Bi核素评价数据的可靠性,利用中国原子能科学研究院板状样品中子核数据宏观基准检验系统(图1),开展了Bi样品的基准实验测量和模拟计算。实验测量采用飞行时间法测量了14.5 MeV脉冲氘氚中子源与板状样品作用后在60°和120°方向的泄漏中子谱,样品厚度为5、10、15cm,所测量中子能量区间为0.8～16 MeV;     

天然铜中子全截面实验编译

编评了天然铜元素从1keV到20MeV能区的中子全截面实验测量工作,收集评价了1979年以前各家的实验测量。全能区分三个能段择优推荐:1keV到100keV系共振结构绸密区,推荐J.B.Garg和Rainwater的独家测量;100keV到1MeV是不可分辨的共振区,择优推荐J.F.Whalen和J.W.Meadows的独家测量;1MeV～20MeV基本上是无结构的光滑区,评选9家测量值作正交拟合,拟合结果作为该能段的推荐值。同时给出了与推荐数据相应的全能区(1keV～20MeV)铜中子全截面激发函数曲线,显示了该反应道的物理行为。此外还特意讨论了实验测量截面值的统计误差与白光源中子谱的相关性。     

天然铜中子全截面实验编评

编评了天然铜元素从1keV到20MeV能区的中子全截面实验测量工作,收集评价了1979年以前各家的实验测量。全能区分三个能段择优推荐:1keV到100keV系共振结构绸密区,推荐J.B.Garg和J.Rainwater的独家测量;100keV到1MeV是不可分辨的共振区,择优推荐J.F.Whalen和J.W.Meadows的独家测量;1MeV～20MeV基本上是无结构的光滑区,评选9家测量值作正交拟合,拟合结果作为该能段的推荐值。同时给出了与推荐数据相应的全能区(1keV～20MeV)铜中子全截面激发函数曲线,显示了该反应道的物理行为。此外还特意讨论了实验测量截面值的统计误差与白光源中子谱的相关性。     

用屏栅电离室测量~6Li(n,t)~4He反应微分截面

用屏栅电离室对 3.6 7MeV与 4 .4 2MeV中子6Li(n ,t) 4He反应微分截面进行了测量。利用氘气体靶通过D(d ,n) 3 He反应产生中子 ,用BF3 和液闪探测器 (NE2 13)进行相对中子通量监测 ,绝对中子通量用2 3 8U(n ,f)与H(n ,p)反应来刻度。测量结果表明 ,氚的质心系微分截面在中子能量为 3.6 7MeV时很接近 90°对称 ,而到 4 .4 2MeV时则明显前倾     

基于实验与模拟相结合的气体样品(n,α)反应截面测量方法研究

建立了一套利用屏栅电离室测量快中子诱发气体样品(n,α)反应截面的方法。针对气体样品测量中存在的样品核数确定、中子注量测量、待测事件挑选等问题,本方法首先利用模拟计算结果选择合适的气体样品有效区域,使得事件区尽量无本底覆盖且易于统计;再利用中子准直器和阴极、阳极信号时间信息,分离并统计样品有效区域产生的事件数;最后利用实验测量的238U(n,f)裂变计数和SuperMC模拟结果,得到有效区域内的中子注量。利用该方法在中子能量为471、487、500、512、529和545 MeV的能点系统地测量了14N(n,α0)反应的相对截面,结果与ENDF/B Ⅷ0符合良好。     

0．5～3．0MeV^71Ga和^180Hf相对^197Au的中子俘获截面比值的测量

在5SDH-2串列加速器和600 kV高压倍加器上完成了71Ga和180Hf相对197Au的中子俘获截面比值的测量。0.5～2.0 MeV中子在5SDH-2串列加速器上用T(p,n)反应产生,3.0 MeV中子在600 kV高压倍加器上用D(d,n)反应产生。本工作采用活化技术。 样品为金属圆片或将压实粉末放在薄壁的塑料盒     

1-2 MeV能区6Li(n,t)4He反应微分截面与截面的实验测量

利用屏栅电离室对1.05、1.54及2.25 MeV中子6Li(n,t)4He反应的微分截面与截面进行了实验测量.采用氚固体靶的T(p,n)3He反应产生准单能中子,用相对效率已知的BF3长中子管和238U裂变片相结合来测定绝对中子通量.将测量结果与已有数据进行了比较,1-2 MeV能区6Li(n,t)4He反应截面的分歧在一定程度上得到了澄清.     

1―2MeV能区~6Li(n,t)~4He反应微分截面与截面的实验测量

利用屏栅电离室对1.05、1.54及2.25MeV中子6Li(n,t)4He反应的微分截面与截面进行了实验测量。采用氚固体靶的T(p,n)3He反应产生准单能中子,用相对效率已知的BF3长中子管和238U裂变片相结合来测定绝对中子通量。将测量结果与已有数据进行了比较,1―2MeV能区6Li(n,t)4He反应截面的分歧在一定程度上得到了澄清。     

电子直线加速器驱动的光中子源装置的研制

核反应堆的安全运行、新一代反应堆设计以及核废料处理等需要精确的中子核数据。光中子源联用飞行时间谱(Time of Flight,TOF)测量是最精确的中子能量测量技术,在热中子和共振中子能区的截面测量中发挥了非常重要的作用。钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)项目中15 MeV电子加速器驱动的光中子源装置(TMSR Photo-Neutron Source Phase 1,TPNS1)是专为钍-铀循环核数据测量设计和建造的,它位于中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区内。第一阶段采用15 MeV电子直线加速器(LINAC)驱动,第二阶段拟建造电子能量约100 MeV(TPNS2)驱动的光中子源。前者建成后可提供飞行路径5 m、通量约104 n·s-1·cm-2的连续能量中子束(白光中子)及约1 MeV低能伽马射线,它们分别用于测量中子反应截面和伽马辐照研究,这是国内首台用于核数据测量的白光中子源。     

14MeV中子穿过组合材料后反射中子效应的实验测量

为了校核碳核对反射中子效应的理论计算结果,用俘获探测器测定了14MeV中子穿过三种不同形式的组合材料后的反射中子效应。实验测量结果误差小于10％。实验结果     

14MeV中子引发SRAM器件单粒子效应实验研究

在中国原子能科学研究院的高压倍加器装置上开展了SRAM器件的14 MeV中子单粒子效应实验研究。介绍了中子的产生、中子注量率的测量和调节以及中子单粒子效应的测试等的实验方法,获得了HM628512BLP型和R1LV1616HSA型SRAM器件的14 MeV中子单粒子效应截面。前者与文献的单粒子效应截面在误差范围内一致,验证了实验方法的科学性和可行性。后者与由效应机制出发获得的理论分析结果在量级上一致,对实验结果给出了定性的解释。     

8.17 MeV中子与天然铁作用的次级中子双微分截面测量

测量了8.17 MeV中子与天然铁作用的次级中子双微分截面,测量角度为30°～150°,共11个角度,采用n-p散射作为标准截面进行归一.测量数据用Monte-Carlo方法进行了模拟,以进行中子注量衰减、多次散射和有限几何修正.将测量结果与评价数据及其它测量数据进行了比较与分析.实验测量结果对数据评价、理论模型检验及实际应用等具有重要的意义.     

用于单粒子效应辐照实验的CYCIAE-100白光中子源研究

中子诱发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。基于质子加速器打靶产生的白光中子束是研究电子器件中子单粒子效应的重要中子源。通过开展辐照实验获取器件中子单粒子效应截面或阈值等信息,能够预测器件在中子辐射环境中的失效率,并为有针对性抗辐射加固提供数据支撑。中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器(CYCIAE-100)通过质子轰击W靶发生散裂反应可以产生具有连续能量的白光中子。本文基于核反应理论,采用蒙特卡罗方法模拟了100 MeV质子与W靶相互作用产生的中子的产额、能谱和角分布,模拟结果表明,平均1个100 MeV质子可以产生0.33个中子;中子能量范围为0～100 MeV,且随着能量的增加中子注量先增加后减小,峰值在1 MeV附近;沿质子束方向中子角分布具有轴对称性,且随着出射角的增加,中子注量先减小后增加,在90°时,中子注量最小。选取0°出射方向的中子束开展单粒子效应实验,采用基于双液闪探测器的中子飞行时间法测量白光中子能谱,获得了能量范围为3～100 MeV的中子能谱,且当质子束为100 MeV/1μA时,在距离W靶15 m处的中子注量率为3.3×10...     

加速器中子源大厅内散射中子分布的模拟

本文针对加速器中子源可在较宽能量区间产生单能中子的特点,采用MCNP5对0.2～20 MeV的源中子在加速器中子源大厅内的散射情况进行模拟计算和分析。结果表明,直射中子通量随离源距离的增大呈平方反比衰减,散射中子通量则随离源距离的增大而几乎保持不变;大厅内的散射中子主要来自墙壁的贡献,离墙壁越近散射率越高。能量为0.4 MeV和1 MeV的源中子散射率最高,10 MeV和15 MeV的源中子散射率最低。用中子的宏观散射截面可较好解释散射率模拟结果,中子的弹性散射截面远大于非弹性散射截面,因此弹性散射起主导作用。中子能量大于1 MeV后,散射截面随中子能量增加而减小直至进入一段坪区,散射率也随之降低并进入坪区。结合待测位置处直射、散射中子通量和不同能量的散射中子份额的计算,能解释能量较高的源中子散射率较低的现象。通过在墙壁表面附上一层中子慢化吸收材料的方法可有效减弱中子散射,如5 cm的含硼聚乙烯(10%B_4C)可降低散射率约40%。     

加速器中子源大厅内散射中子分布的模拟

本文针对加速器中子源可在较宽能量区间产生单能中子的特点,采用MCNP5对0.2～20 MeV的源中子在加速器中子源大厅内的散射情况进行模拟计算和分析。结果表明,直射中子通量随离源距离的增大呈平方反比衰减,散射中子通量则随离源距离的增大而几乎保持不变;大厅内的散射中子主要来自墙壁的贡献,离墙壁越近散射率越高。能量为0.4 MeV和1 MeV的源中子散射率最高,10 MeV和15 MeV的源中子散射率最低。用中子的宏观散射截面可较好解释散射率模拟结果,中子的弹性散射截面远大于非弹性散射截面,因此弹性散射起主导作用。中子能量大于1 MeV后,散射截面随中子能量增加而减小直至进入一段坪区,散射率也随之降低并进入坪区。结合待测位置处直射、散射中子通量和不同能量的散射中子份额的计算,能解释能量较高的源中子散射率较低的现象。通过在墙壁表面附上一层中子慢化吸收材料的方法可有效减弱中子散射,如5 cm的含硼聚乙烯（10%B4C）可降低散射率约40%。     

20MeV以下n＋^11B反应双微分截面文档的建立

在统一的Hauser-Feshbach和激子模型理论基础上发展了新轻核反应理论，应用这种模型方法计算和分析了20MeV以下中子诱发^11B反应的全套中子数据，建立了20MeV以下^11B包含双微分截面文档的全套中子数据库。     

14MeV中子穿过组合材料后反射中子效应的实验测量

为了校核碳核对反射中子效应的理论计算结果,用俘获探测器测定了14MeV中子穿过三种不同形式的组合材料后的反射中子效应。实验测量结果误差小于10％。实验结果与理论(蒙特卡罗方法)计算值在实验误差范围内相符合。     

20MeV以下n＋^10B反应双微分截面文档的建立

轻核双微分截面数据在核工程设计以及中子辐射屏蔽设计中均有着重要的应用价值。然而，国际上各大中子评价数据库中都没有很成功的理论模型方法给出既能够保证能量平衡又包含全部出射粒子信息的双微分截面文档。新轻核反应理论采用统一的Hauser-Feshbach和激子模型很好地解决了这些问题。我们应用该理论模型计算和分析了20MeV以下中子诱发^10B反应的全套中子数据，建立了20MeV以下^10B包含双微分截面文档的全套中子数据库。     

用金活化法测定加速器中子源中子注量及MCNP4C修正

在四川大学720所2.5MeV静电质子加速器上,由核反应7Li(p,n)7Be,T(p,n)3He产生中子,对中国工程物理研究院研制的新型中子探测器进行效率刻度实验中,需要知道探测器位置处的中子绝对注量,为此我们测量了0.165、0.352、0.576、1.400MeV四个能点的中子注量。测量方法采用的是金活化法,在实验测量中,由靶头材料、冷却水层和样品的包层材料等引起的多次散射效应及中子在样品中的自屏蔽效应等均对实验结果产生影响。这些因素在实验中不可避免,也难以通过实验方法扣除,因此用Monte Carlo程序MCNP4C对上述效应进行了修正计算。