14MeV中子穿透船238U板状样品评价中子核数据的基准检验

U作为一种重要的核材料,其评价中子核数据的基准检验极其重要。在中国原予能科学研究院的600kV高压倍加器上,通过T（d,n）反应提供的14MeV单能脉冲中子源,利用飞行时间法,测量了板状238U样品的40°和50°泄漏中子能谱,得到的实验结果与模拟结果进行了初步比较。     

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。     

MeV中子穿透~9Be板状样品评价中子核数据的基准检验

为检验次级中子泄漏谱及其角分布,利用飞行时间法测量了出射角为90°的板状9Be样品的泄漏中子谱。同时,以CENDL3.0、ENDF/B-6、JENDL3.3、JEF3.0/3.1等库作为中子输运计算的数据库,采用MCNP程序对实验装置及条件进行了精确模拟。在3～14MeV能量区间,将实验结果与模拟结果进行了     

积分实验系统的标准样品法检验

积分实验是检验评价中子核数据准确性的重要手段,利用标准样品法,对中国原子能科学研究院的积分实验系统进行了检验。标准样品分别采用聚乙烯(10 cm×10 cm×5 cm)和水(?10 cm×5 cm),通过中子飞行时间技术,获得了14 MeV氘氚脉冲中子与聚乙烯作用后47°方向泄漏中子谱,与水作用后30°方向泄漏中子谱。利用MCNP5程序获得相应的模拟,对模拟谱(C)与实验谱(E)中的中子与氢弹性散射峰(n-p散射峰)面积进行了比较。结果表明,两个样品的n-p散射峰面积C/E值均在2%内一致。实验证明系统获得的测量数据是可靠的。     

准直D-T中子束穿过大块板状聚乙烯样品积分实验

本文介绍了中国原子能科学研究院建立的准直中子束积分实验装置。该装置利用T(d,n)⁴He反应产生14.8 MeV脉冲中子束,经1.1 m厚重水泥屏蔽墙上的准直孔道后与样品作用,用飞行时间法测量样品不同方向的泄漏中子谱。首次测量了样品厚度分别为4.5、9、18和27 cm的大块板状聚乙烯样品在30°和50°方向的泄漏中子谱;考虑靶结构、源中子能谱和角分布、脉冲束宽度及探测器效率,利用MCNP程序模拟计算了相同实验条件下的泄漏中子飞行时间谱。实验结果与模拟结果符合较好。     

镓样品泄漏中子谱的测量与分析

基于中国原子能科学研究院的中子学积分实验装置,利用BC501A液体闪烁体探测器,结合飞行时间法（TOF）测量了镓样品的泄漏中子谱。采用MCNP 4C程序进行了模拟并与实验泄漏中子谱进行了比较,对ENDF/B-Ⅶ.1、JEFF-3.2、TENDL-2015数据库中镓核中子评价数据进行了宏观基准检验分析,并与TALYS程序计算结果作对比。研究结果显示：在9 MeV以下能区,TENDL-2015库与实验结果符合很好;在弹性散射能区,JEFF-3.2和TENDL-2015库与实验结果符合较好;对于12 MeV左右的非弹性散射峰,JEFF-3.2库与实验结果符合较好,TALYS计算结果显示该部分主要来自镓核分离能级的贡献。     

CENDL-3.1铜的检验和改进

介绍了利用屏蔽基准实验OKTAVIAN以及核临界安全手册(ICSBEP)中的临界基准实验对CENDL-3.1铜的伞套中子评价数据进行的宏观检验.在屏蔽基准检验中,除了中子和γ泄漏谱上发现了由非弹性散射截面造成的与实验测量结果的分歧,计算结果与实验符合相当好.在快中子谱临界基准检验中,装置HMF072、HMF073和PMF013的keff的计算结果高出实验值大约2%,严重偏离实验结果.针对HMF072装置的灵敏度分析显示,该分歧的产生主要是由于全截面在0.1～1.3 MeV能区的评价不当引起的.在对0.1～1.3 MeV的全截面进行修正后,临界检验的结果获得了明显改善.     

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.     

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。     

板状Bi样品泄漏中子和γ谱实验测量与模拟计算

通过飞行时间法,测量了氘氘脉冲中子与不同厚度209Bi样品作用后61°和119°方向的泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱,样品尺寸分别为30 cm×30 cm×5 cm、30 cm×30 cm×10 cm和30 cm×30 cm×15 cm。采用BC501A液体闪烁体探测器测量0.8～3.2 MeV能区的泄漏中子飞行时间谱,钾冰晶石探测器（CLYC）测量0.2～0.8 MeV的泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱。用MCNP-4C程序对泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱进行了模拟计算,²⁰⁹Bi的评价中子核数据分别采用了CENDL-3.1库、ENDF/B-Ⅷ.0库、JENDL-4.0库以及JEFF-3.3库中的数据,模拟结果分别与实验结果进行比较分析,研究结果表明,泄漏中子谱CENDL-3.1库的模拟结果在119°方向弹性峰位置有较严重的低估现象,JENDL-4.0库在1.5 MeV附近（第二非弹能区）有一定高估,而在低能区有明显低估;泄漏γ能谱JENDL-4.0库和JEFF-3.3库的模拟结果与实验结果偏差明显,而CENDL-3.1库符合较好。     

板状铁样品泄漏中子飞行时间谱测量与模拟研究

正中子学积分实验是检验评价中子核数据库质量的一种重要手段,是核数据库建设工作的一项重要内容。铁是核装置的重要结构材料,其快中子截面数据的精确度对新型核装置设计具有重要意义。通过飞行时间法,完成了氘氚聚变快中子在大体积板状铁样品上60°和120°方向出射的泄漏中子的实验测量,并采用MCNP模拟程序开展了相关的模拟计算,结果如图1、2所示。通过模拟结果和实验结果的比较(C/E值,如图3、4所示)表明:在弹性散射中子能区,ENDF/B-Ⅶ.1库     

不同体积聚乙烯样品泄漏中子飞行时间谱测量与模拟研究

采用T(d,n)~4 He脉冲中子源和中子飞行时间法测量了3种不同尺寸聚乙烯样品在60°方向的泄漏中子飞行时间谱。通过3种模拟模型(点探测器简化模型、点探测器复杂模型和环探测器复杂模型),应用MCNP程序分别模拟得到了泄漏中子飞行时间谱,并与实验数据进行比较。结果显示:对于小体积样品(?13cm×6cm),3种模型的模拟数据和实验结果在n-p散射峰符合均很好;对于大体积样品(30cm×30cm×6cm,40cm×40cm×6cm),采用环探测器复杂模型的计算结果更加接近实验值。该研究工作为将来开展大体积样品基准检验奠定了基础。     

8.0 MeV中子与天然镓作用的弹性散射微分截面实验研究

基于镓中子反应截面实验数据的匮乏和评价数据的分歧,利用中国原子能科学研究院串列加速器上的多探测器快中子飞行时间谱仪,开展了8.0 MeV中子与天然镓样品的弹性散射微分截面实验研究。实验测量了21个角度的弹性散射微分截面数据,使用n-p散射作为标准截面进行归一。采用Monte-Carlo方法,对中子在样品中的中子注量率衰减、多次散射及实验的有限几何进行了修正,通过模拟得到次级中子飞行时间谱(Time-offlight,TOF)与实验测量的TOF谱进行直接比较的方法获得中子与镓作用的弹性散射微分截面。实验测量结果与评价数据的对比分析结果表明:当前几大数据库中,CENDL-3.2数据库的结果更贴近实验测量结果。本实验为8.0 MeV中子能区的首次实验测量,澄清了几个评价库数据之间的分歧,为核数据评价、理论模型改进提供了实验数据支撑。     

聚乙烯样品泄漏中子谱的测量

聚乙烯（CH2）n只含有C、H两种元素,是理想的中子慢化材料。C、H的评价数据比较精确,因此,通过实验测量聚乙烯样品的泄漏中子谱,不仅可以验证对应的中子输运程序,还可以建立起对泄漏谱实验测量系统的检验方法。在中国原子能科学研究院600kV高压倍加器上,利用D．T反应产生的14MeV单能脉冲中子源,通过飞行时间法,测量了中子通过尺寸为1m×1m,厚度为I／2自由程、1个自由程、2个自由程和3个自由程的大块聚乙烯样品的泄漏中子谱,实验安排由图1所示。     

厚铍靶9Be(d,n)反应中子产额测量

能量在3MeV以下厚靶D-Be反应的中子产额实验数据至关重要,但较为缺乏。本工作在北京大学4.5MV静电加速器上对氘束轰击厚铍靶的中子产额进行测量。对入射氘核能量在0.35~2MeV之间的若干能量点用长中子计数管进行了0°方向中子产额、中子角分布及中子总产额的测量。与已有的测量结果和经验公式进行了比较,并拟合出氘束轰击厚铍靶中子总产额的经验公式。     

钒球14 MeV中子的泄漏能谱测量

建立了厚度为 1 0 5cm的金属钒球基准实验装置。钒的纯度为 99 9%。用NE 2 1 3谱仪测量了d T中子的 0 75～ 1 5MeV泄漏中子能谱 ,能量大于 0 75MeV的中子的穿透率为 0 84± 0 0 3 ,中子能谱实验误差为 5 %～ 7%。用MCNP/ 4AMonte Carlo程序和FENDL 2库核数据进行了模拟计算 ,并与实验结果进行了比较     

252Cf裂变γ射线伴随飞行时间法刻度液体闪烁体中子探测效率

宏观检验实验是检验核数据正确性的重要实验方法之一。液体闪烁体中子探测器是中子核数据宏观检验实验中快中子能谱测量的主要探测器,其探测效率曲线的准确性关系到实验结果的精度。本文采用²⁵²Cf中子源的伴随γ射线和飞行时间法测得了液体闪烁体对2.0～10.0 MeV中子的相对探测效率曲线,同时利用飞行时间法和400 kV脉冲中子发生器的d-D反应中子源测得了2.9 MeV单能中子的绝对探测效率。将相对探测效率曲线归一到单能点的绝对效率,得到探测器在这一能区的绝对探测效率曲线。使用蒙特卡罗程序NEFF模拟相同参数的液体闪烁体探测器对10.0 MeV以下中子的探测效率曲线。最后将实验结果与模拟结果对比,结果表明实验得到的探测效率曲线合理、准确。     

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...     

0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发235U裂变的99Mo产额绝对测量

用HPGe γ能谱法绝对测量了0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发²³⁵U裂变产物⁹⁹Mo的产额,使用双裂变室测量了样品辐照过程中的裂变率,应用MCNP ⅣB模拟了铀样品中的中子能谱,并讨论了非主中子的各种来源对产额数据的影响。得到⁹⁹Mo在0.57、1.0和1.5 MeV的产额分别为6.61%、6.62%和6.28%。本工作与美国阿贡实验室的结果有15%以上的相对偏差,主要是由引用的衰变数据不同引起。对阿贡实验室数据进行校正后,本工作与阿贡实验室数据的相对偏差处于实验不确定度范围内。     

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。