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。     

~(176)Hf(n,2n)~(175)Hf反应截面测量

采用相对测量技术,以活化法对13.4～14.8MeV范围内的176Hf(n,2n)175Hf反应截面进行了测量。样品固定在距离D-T中子源20cm处的圆环的不同位置上进行中子辐照,采用93Nb(n,2n)92Nbm作为监测反应,活化产物采用高纯锗探测器进行了测量,所得14MeV附近的176Hf(n,2n)175Hf反应截面实验值为(2100±85)mb,对实验结果与公开文献值和ENDF/B6.8评价库数据进行了比对。     

35MeV以下56Fe(n,p)56Mn反应截面及协方差评价

56Fe(n,p)56Mn通常作为标准反应来监测中子场通量,该反应截面数据的准确性直接影响到活化法测量结果的精确度,进而影响到实验待测物理量的精度。本文开展了56Fe(n,p)56Mn反应截面实验测量数据评价工作与协方差计算工作,首先系统分析EXFOR中现有的56Fe(n,p)56Mn反应截面实验测量数据,对实验数据进行了归纳总结分析,并从中子源、测量方法、探测器类型等方面对56Fe(n,p)56Mn直接测量实验数据进行评价。然后,拟合给出适用入射中子能量区间为295～35 MeV的激发曲线。随后,针对评价中重点推荐的实验数据开展了关联协方差矩阵的计算工作。最后,使用核反应计算程序TALYS对56Fe(n,p)56Mn激发曲线进行了调参计算并和评价数据进行了比较分析。该工作拓展了现有的中子活化反应截面实验数据的评价方法,结果提高了35 MeV以下中子诱发56Fe(n,p)56Mn反应的评价数据精度。     

快中子64Zn(n,α)61Ni反应微分截面实验测量

由于64Zn(n,α)61Ni反应的剩余核是稳定的,不能用通常的活化法来测量,致使该反应截面实验数据缺乏.利用双屏栅电离室作为带电粒子探测器,在En=2.54,4.00,5.03,5.50与5.95MeV 5个能点,对64Zn(n,α)61Ni反应的微分截面进行了实验测量,并通过微分截面对角度的积分得到了反应截面.实验在北京大学4.5MV静电加速器上进行.2.54MeV的单能中子采用固体氚-钛靶T(p,n)3He反应产生,其余四种能量的准单能中子通过氘气体靶D(d,n)3He反应获得.绝对中子通量采用238U(n,f)反应来确定,实验过程中用BF3长中子计数器进行相对中子通量监测.测量结果与已有的实验与评价数据进行了比较.     

^204Pb（n,2n）^203Pb和^206Pb（n,α）^203Hg反应截面的测量

用活化法进行了13.50—14.81MeV中子能区~(204)Pb(n,2n)~(203)Pb和~(206)Pb(n,α)~(203)Hg反应截面的测量。用~(27)Al(n,α)~(24)Na反应作为中子注量标准。中子能量用锆、铌截面比测定。所得结果和有关文献的结果作了比较。     

14 MeV能区中子引起的58 Ni(n,P)58m+gCo 反应截面测量

用活化法以^27Al(n，α)^24Na反应截面为中子通量标准，对14McV能区中子引起的^58Ni(n,p)^58m gCo反应截面进行了测量。中子能量是用金硅面垒半导体探测器测定的。     

基于神经网络和决策树算法的裂变产物核(n,2n)反应截面研究

为了大规模预言缺少实验测量的裂变产物核反应截面数据，在整理现有(n, 2n)反应截面5 294个实验数据的基础上，分析相关的物理特征建立实验数据集，分别构建和训练反向传播神经网络和极致梯度提升树模型学习数据。神经网络的隐藏层包含两个子网络，分别由2层各128个神经元构成。极致梯度提升树模型集成了16棵决策树。结果表明，虽然(n, 2n)反应截面实验测量数据大多集中分布在中子入射能量14 MeV附近，且相互之间存在分歧，本工作机器学习模型均可较好描述反应截面的实验测量数据，具有较好的预言能力，对于缺少实验数据的情况同样与评价数据库基本符合。人工神经网络模型在测试集中预测结果与实验数据平均相对偏差小于10%的数据占比超过85%。机器学习方法能为核数据评价研究提供参考。     

~(89)Y(n,2n)~(88)Y反应截面测量

利用活化法的基本原理和相对测量方法,测量得到13.5～14.8MeV的D-T中子作用下的89Y(n,2n)88Y反应截面。89Y(n,2n)88Y反应截面为629～1053mb,相对不确定度为1.7%。并与采用大液闪测量的实验结果和ENDF/B-6库的截面数据进行了比较,当中子能量为14.1MeV处ENDF/B-6数据与实验值的比值为0.99。     

活化法测量197Au等核素的14MeV中子反应截面

采用活化法测量了197Au等核素的14MeV中子反应截面.当入射中子能量为14.75MeV时,197Au(n,2n)196Au反应截面测量结果为(2175±76)×10-31m2,并与其他测量结果和ENDF/B-6评价数据库数据进行了比较.对于结果的一些不确定度因素,采用MCNP程序进行了分析.     

中子活化法测定~(232)Th裂变产物产额

采用中子活化法测量了~(232)Th的裂变产物及其累积产额。利用加速器T(d,n)~4He反应产生的14.9 MeV高注量中子长时间照射ThO_2样品,用高纯锗γ谱仪测量其特征γ谱,求得较长半衰期核素~(99)Mo、~(141)Ce、~(143)Ce、~(131)I、~(140)Ba等的裂变产额,实验结果的典型误差为4%。其中,利用MCNP程序对中子的多次散射效应和自屏蔽效应进行修正,同时考虑了中子注量波动及γ射线在样品中的自吸收影响。     

6Li(n,t)4He反应微分截面的实验测量

用屏栅电离室对1．85和2．67MeV中子^6Li(n,t)^4He反应的微分截面及截面进行了测量。使用氚固体靶通过T(p,n)^3He反应产生中子,利用BF3长中子管进行相对中子通量监测,绝对中子通量则用^238U(n,f)反应来刻度。测量结果与已有数据进行了比较。     

^92Mo（n,p）^92Nb^m反应截面的测量和低能中子的扣除

用活化法相对标准反应测量了＾９２Ｍｏ（ｎ,ｐ）＾９１２Ｎｂ＾ｍ反应截面,其能区为５－１９ＭｅＶ。测量中分析了低能中子的影响,采用恰当的方法有效地扣除他们的干扰。特别是在１７－１９ＭｅＶ能区,用空靶扣除了Ｄ－ｄ低能中子的影响,得到了合理的截面走向。     

Measurement of Average Cross Section for 233U(n, 2n)232U Reaction

Isotopically pure ²³³U samples, with only 3 × l0^?3 ppm²³²U content, were prepared by thermal neutron irradiation of thoria and subsequent chemical processing. The ²³³U sample thus obtained was reirradiated with a fission neutron spectrum in the core of the Kyoto University Reactor (KUR), and measurements were made of the fission spectrum average cross section for the ²³³U(n, 2n) ²³²U reaction. A value of 4.08±0.30 mb was obtained for this cross section, in agreement with the renormalized value of Halperin et al. within the limits of experimental error.

In order to assess the energy dependent cross section from the value of this integral measurement, the ²³³U (n, 2n) cross section was calculated assuming a Maxwellian-type fission spectrum and adopting the energy dependent evaluated cross sections of ENDF/B-III and other authors. The values of the cross section thus determined were found to be about 32 to 91% larger than the measured cross section given above. The result of Pearlstein's calculation of the ²³³U(n, 2n) cross section by the statistical model, again assuming the Maxwellian distribution, is smaller than the measured cross section by about 19%.     

HPGe测量气体裂变产物中微量77Kr的可行性分析

针对气体裂变产物中微量⁷⁷Kr的测量问题,利用MCNP模拟计算了气体裂变产物对⁷⁷Kr的影响。结果表明,HPGe不可能直接测量气体样品中的⁷⁷Kr,但可通过测量其子体⁷⁷Br来推算⁷⁷Kr。     

A critical survey of experimental cross section data, comparison with nuclear model calculations and estimation of production yields of Br and Kr in no-carrier-added form via various nuclear processes

Experimentally investigated nuclear reactions for production of no-carrier-added ⁷⁷Br and ⁷⁷Kr were critically surveyed. The survey covered nine reactions for the formation of ⁷⁷Br and six reactions for ⁷⁷Kr. Both radionuclides are simultaneously produced in many of the studied nuclear processes. The experimental data were compared with the results of nuclear model calculations based on the computer code ALICE-IPPE and the third version of TALYS-based Evaluated Nuclear Data Library, TENDL-2010. Good agreement was found over extended energy regions for the p-, ³He- and α-particle induced reactions on several target materials. In case of d-induced reactions, however, considerable discrepancies were noted between the experimental and theoretical data. The concordant sets of experimental cross section data for each reaction were fitted by a polynomial function to obtain a trend curve. From the thus obtained trend curves the yields of both ⁷⁷Br and ⁷⁷Kr were calculated. A discussion of suitable production routes is given.     

基于D-T中子源的板状铌样品的评价数据基准检验实验

利用中国原子能科学研究院核数据国家重点实验室的脉冲化氘氚聚变中子源产生的145 MeV单能中子,通过飞行时间法,测量了5、10、15 cm厚度板状铌（Nb）样品在与60°和120°两个方向上的泄漏中子飞行时间谱。利用蒙特卡罗模拟软件MCNP 4C进行了泄漏中子飞行时间谱的模拟计算,分别获得了CENDL 31、ENDF/B Ⅷ0和JENDL 40 3个数据库中Nb评价数据的模拟结果。通过各数据库不同能区的模拟结果与实验结果的比值（C/E）,对3个数据库中93Nb与145 MeV中子作用的角分布和双微分截面等相关评价数据进行了检验,重点分析了CENDL 31库的数据。结果表明,CENDL 31数据库的模拟结果在弹性散射能区、非弹性散射能区以及(n,2n)反应能区与实验结果均存在一定的偏差。而JENDL 40数据库除在120°弹性散射能区有高估现象,其他能区的模拟结果与实验结果均符合较好。ENDF/B Ⅷ0数据库的模拟结果除在60°方向弹性散射峰偏低外,其他能量范围的模拟结果均高于实验。     

Measurement of 76Se and 78Se (γ, n) Cross Sections

The (γ, n) cross sections of Se isotopes (⁷⁶Se,⁷⁸Se) were measured to supply fundamental data for estimating the inverse reaction cross section, i.e., the ⁷⁹Se(n, γ)⁸⁰Se cross section. The enriched samples and a reference ¹⁹⁷Au sample were irradiated with laser-Compton scattering (LCS) γ-rays. The excitation function of each (γ, n) cross section was determined for the energy range from each near neutron separation energy to the threshold energy of (γ, 2n) reaction. The energy point corresponding to each cross section was deduced using the accurately determined energy distribution of LCS γ-rays. Systematic (γ, n) cross sections for Se isotopes including ⁸⁰Se were compared with those calculated by using a statistical model calculation code TALYS.