锦屏深地核天体物理实验室屏蔽计算

锦屏深地核天体物理实验室（JUNA）为核天体物理关键反应的研究提供了极低本底环境,加之400 kV强流高稳定加速器的使用,使核天体物理感兴趣能区（伽莫夫窗口）的直接测量成为可能。而同时为避免加速器产生本底破坏锦屏深地实验室的超低本底环境,需估算加速器运行本底,进而对核天体物理实验室进行整体屏蔽。以屏蔽系统的初步设计方案为基础,基于中国核数据中心推荐的综合评价核数据库CENDL-NP,采用MCNP方法对其进行了模拟计算。计算过程采取了权重窗技巧与改变几何条件相结合等方法来减小方差,以提高MCNP方法在计算深穿透问题时的准确性。计算结果表明,该实验室的屏蔽系统对加速器引起的本底进行了有效的屏蔽。     

锦屏深地核天体物理实验室公用平台建设

正共用平台建设致力于利用锦屏山隧道打造世界上条件最好的核天体物理深地实验室(JUNA),平台将为JUNA物理课题的开展提供有力的支撑并为后续实验研究打下坚实的基础。2017年平台建设在以下各方面都取得了重要的进展,包括强流加速器的研制、锦屏实验室本底的测量、JUNA屏蔽系统的设计和大功率固体靶的研制。1 400kV加速器研制作为JUNA的关键设备,400kV强流加速器(图1)成功研制并在地面进行了离子源和加速器的联合调试。2017年5月加速器首次出束,引出     

锦屏深地核天体物理实验核心设备建造完成

<正>锦屏深地核天体物理实验的核心设备ECR离子源和400 kV高压加速器主体建造完成,性能指标达国际先进水平。该加速器运行后将是国际地下实验室中流强最高加速器。3月1日,锦屏深地核天体物理实验室(JUNA)的现场建设在四川省西昌市中国锦屏地下实验室(CJPL)正式启动。此次JUNA项目启动,意味着锦屏二期正式开展相关科学研究。开展关键天体物     

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)进展

<正>1项目总体情况在深地实验室开展关键天体核反应的直接精确测量是国际公认的核天体物理前沿课题,目前国内外竞争异常激烈。中国锦屏深地实验室(CJPL)岩层覆盖深度世界居首,对宇宙线的屏蔽效果较国际上唯一的意大利地下核天体实验室(LUNA)高出约100倍。关键天体核反应的直接测量向伽莫夫窗口推进,对准确了解恒星演化规律,获得基准数据、约束理论模型     

锦屏深地核天体物理实验共用平台建设研究进展

<正>锦屏深地核天体物理实验共用平台建设是国家自然基金重大项目——基于锦屏深地实验室的核天体物理关键科学问题研究的课题之一,研究目标是依托中国锦屏山实验室(Ⅱ期)建设我国首个超低本底的深地核天体物理实验平台。研究内容主要包括:锦屏地下核天体物理实验室本底测量;优化低能强流高稳定性加速装置;建立实验测     

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)进展

锦屏深地核天体物理实验（JUNA）项目将利用中国锦屏深地实验室（CJPL）的良好条件,在天体物理伽莫夫能量窗口开展核天体关键反应²⁵Mg(p,γ)²⁶Al、¹⁹F(p,α)¹⁶O、¹³C(α,n)¹⁶O和¹²C(α,γ)¹⁶O的直接测量。目前已成功完成400 kV强流加速器和ECR离子源的研发,获得了400 keV、10 mA的质子束流和一价氦离子束流及800 keV、2 mA二价氦离子束流。大功率固体靶的研制及实验数据获取系统的建立也已成功完成。超低本底快中子探测器、4π BGO探测器阵列以及大立体角带电粒子探测器阵列已研制组装完成,并测量了地面和锦屏地下实验室的本底水平。总体来说,JUNA项目整体进展顺利,完成了中期设立的目标并通过了基金委评估（A级）和国际评估。     

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)进展

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)项目将利用中国锦屏深地实验室(CJPL)的良好条件,在天体物理伽莫夫能量窗口开展核天体关键反应~(25)Mg(p,γ)~(26)Al、~(19)F(p,α)~(16)O、~(13)C(α,n)~(16)O和~(12)C(α,γ)~(16)O的直接测量。目前已成功完成400 kV强流加速器和ECR离子源的研发,获得了400 keV、10 mA的质子束流和一价氦离子束流及800 keV、2 mA二价氦离子束流。大功率固体靶的研制及实验数据获取系统的建立也已成功完成。超低本底快中子探测器、4πBGO探测器阵列以及大立体角带电粒子探测器阵列已研制组装完成,并测量了地面和锦屏地下实验室的本底水平。总体来说,JUNA项目整体进展顺利,完成了中期设立的目标并通过了基金委评估(A级)和国际评估。     

锦屏深地核天体物理实验室~(12)C(α，γ)~(16)O直接测量进展

<正>锦屏实验室是目前世界上最深的地下实验室,其表面2 400m的岩层覆盖很好地屏蔽了宇宙线带来的本底。锦屏深地核天体物理实验室(JUNA)计划依托锦屏实验室的低本底条件,对具有重要的核天体物理意义的带电粒子辐射俘获反应进行测量。本工作该年度完成了~(12)C(α,γ)~(16)O间接测量并给出天体物理SE2因子,建立了C注入靶的结构和制备分析方法,并基于实验设计对整个实验系统进行了蒙特卡罗模拟,验证了实验的可     

锦屏深地核天体实验探究AGB星氟超丰问题

氟是核天体物理学中最感兴趣的元素之一。长期以来,渐近巨星分支(Asymptotic Giant Branch,AGB)中的氟超丰问题一直难以用天体物理标准模型来解释。基于锦屏深地核天体物理实验装置(Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics,JUNA),利用强流加速器和高效的4πBGO探测器直接测量了AGB星中氟破坏反应¹⁹F(p,αγ)¹⁶O。将¹⁹F(p,αγ)¹⁶O反应的测量推进到有史以来最低的72.4 keV,测量结果覆盖了整个天体物理感兴趣的伽莫夫能区,与之前的理论外推差异很大,且不确定度得到了极大降低,为天体物理模型计算提供了可靠的核物理输入量。     

用于锦屏深地核天体物理研究的强流加速装置的设计与试验进展

对揭示元素形成及天体起源具有重要作用的关键低能核反应由于反应截面较小,同时受宇生高能射线影响,在地面环境难以进行直接测量。在极低本底的深地环境中,利用强流离子加速器打靶,进一步提高关心核反应的发生率,就可在地球开展接近伽莫夫能区低能核反应截面直接测量。锦屏深地实验室（CJPL）具有优越的地理环境,可有效屏蔽宇生高能射线。依托CJPL的有利条件,中国原子能科学研究院正在开展核天体物理关注能区核反应直接测量的研究。作为开展实验研究的必要条件,一台低能强流加速装置也在建设当中。该加速装置可产生低能强流的质子束和氦束,最高加速电压400 kV,设计最大束流强度10 mA。本文介绍了用于锦屏深地核天体物理实验（JUNA）的强流加速装置的基本情况,包括加速装置的物理要求、布局及主要设计考虑、束流光学及地面试验进展等。     

锦屏深地核天体物理加速器首次地面出束

正5月27日,锦屏深地核天体物理实验项目(JUNA)的强流加速平台在我院首次地面出束,在靶上获得260 ke V、3 m A的质子束流,系统稳定工作40分钟,为后续达到使用指标打下基础。该装置运行后将成为国际地下实验室中束流强度最高的加速器。JUNA项目依托中国锦屏山深地实验室,将向核天体物理研究领域最关键的"圣杯"反应发起冲击,将取得核天体物理领域的原创性研究成果,使我国的核天体物理研究跨入国际先进行列。     

低本底γ谱仪的本底参数测量

反符合屏蔽NaI(TI)γ谱仪是进行低本底γ能谱测量的重要仪器,中国科学院原子能研究所建造的一台谱仪已在文[1]中报导。为了进一步了解这台谱仪中本底的来源,我们测量了不同工条件下的本底计数,包括改变谱仪中脉冲幅度选择条件和符合反符合逻辑组合,以及在谱仪内加入吸收片等。实验测量装置如图1所示,通过开关K_1可以使上晶体(φ80×80mm)处于符合或反符合、用或不用的状态;通过K_2使环晶体(φ外200,φ内100,h300mm)处于反符合或不用的状态,而由主晶体(φ75×75mm)进行γ射线的分     

低水平γ射线测量中的本底问题

讨论了低水平γ射线测量中所面临的本底问题.涉及屏蔽材料的选择、屏蔽体的结构以及主动屏蔽与被动屏蔽的方法和技术.对宇宙射线、环境本底、射线的能量发散等方面的影响都做了尽可能详尽的探讨.     

中国锦屏地下实验室与稀有物理实验

中国锦屏地下实验室是目前世界上岩石覆盖最深的深地实验室,对宇宙线μ子具有良好的屏蔽作用,具有极低的宇宙线通量,因此适用于开展对稀有物理事例的探测实验。目前,包括中国暗物质实验（China Dark matter EXperiment,CDEX）、粒子和天体物理氙实验（Particle and Astrophysical Xenon Experiments,PandaX）、锦屏深地核天体物理实验装置（Jinping Underground Nuclear Astrophysics Experiment,JUNA）等实验组已经入驻锦屏实验室,对暗物质直接探测、无中微子双β衰变、天体核反应等一系列稀有物理事例进行实验探测,并给出了一系列国际先进水平的研究成果。本文总结了中国锦屏地下实验室自成立以来的发展过程和本底控制情况,并对实验室中各个实验组所开展实验的物理意义、实验原理、关键技术、物理成果等进行介绍,同时给出实验组接下来的实验计划。     

2H（d，γ）4He反应天体物理S因子测量

2H（d,γ）4He反应是原初核合成与星系核合成过程中的重要核反应。在质心系能量小于80kev处,该反应的天体物理因子双D明显偏离高能时的趋势,这意味着反应初态为5S2态,这将导致S（0）比以前在天体物理探究中采用的值要大32倍。     

用核乳胶在较强γ本底下测量快中子能谱

利用核乳胶测量快中子能谱在无γ射线或γ本底较低的情况下是比较容易的,但在强γ本底下,由于γ辐射会在乳胶中产生严重的本底灰雾,使中子在乳胶中产生的反冲质子径迹部分或全部被掩盖,使径迹测量无法进行。毕晓普(G.B.Bishop)等利用在显影液     

基于极低本底γ谱分析的海水直接测量研究

为实现便捷、灵敏的海水放射性测量,建立了基于中国锦屏地下实验室低本底高纯锗γ谱仪GeTHU的海水直接测量方法。使用GeTHU直接测量了分别来自西太平洋及上海、青岛、厦门近岸海域的4个体积均接近8.8 L的海水样品,约18小时的直接测量能够探测到⁴⁰K及来自²³⁸U、²³²Th天然放射系的一些关键放射性核素。基于GeTHU的直接测量方法对人工放射性核素同样具有较好的灵敏度,⁵⁷Co、¹³¹I、¹³⁴Cs、¹³⁷Cs的最小可探测活度浓度经过12小时的测量可以降低到25 mBq/L以下,其中¹³⁷Cs的最小可探测活度浓度在48小时的测量后可以达到约8.6 mBq/L。GeTHU将会被持续用于海水放射性的直接测量,尤其是用于需要测量大量样品的紧急监测任务。     

低本底实验室设计

低本底γ谱仪应用广泛,屏蔽性能良好的低本底实验室能有效降低室内本底值,减少本底对低本底γ谱仪测量结果的影响,目前关于低本底实验室设计的报道较少。本文研究设计了屏蔽性能良好的低本底实验室,有效地提高了仪器灵敏度。对各种影响因素(宇宙射线、氡及其子体、地球天然γ辐射、建筑材料)进行计算和分析后发现,氡及其子体对本底几乎没有影响,宇宙射线和建筑材料为主要影响因素。针对不同因素对本底的影响程度,采取了不同的屏蔽措施,设计了满足要求的低本底实验室。     

低本底γ闪烁谱仪

本文描述了用于低水平γ放射性分析的闪烁谱仪。碘化钠晶体尺寸为?4×3厘米,光电倍加管为ФЗУ-1C型。谱仪的能量分辨率<10%。在采用15厘米厚的钢加2厘米厚的铅作屏蔽时,积分本底为191脉冲/分。文中还分析了剩余本底来源,讨论了谱仪的长时间工作稳定性,介绍了简易的提高谱仪稳定性的监察方法,并列举了谱仪在辐射防护工作中的应用实例。本谱仪在与百道脉冲振幅分析器配合使用的情况下,可分析10~(-10)居里的小体积样品。     

TeO_2晶体材料的纯度和低本底γ测量

CUORE是测量中微子质量和性质的实验装置,本文介绍我们在其探测单元生长过程中,控制其放射性污染的测量方法和技术,为控制污染所采取的具体方法和技术,包括本底的γ射线测量,原料所含的微量元素的纯度测量,γ射线的检测,以及为γ射线检测所进行的探测器的探测效率的实验和模拟计算。