辐射俘获反应截面的质量、壳层和奇偶效应

本文研究中子辐射俘获截面中非统计与统计过程的质量效应、壳效应和奇偶效应。对~(23)Na、~(208)Ph 等33个偶中子核素在中子能量为0.1至3MeV区间内,计算了它们的总辐射俘获截面、统计及非统计俘获截面和非统计俘获部分比。并将总俘获截面与实验值进行了比较。结果表明,非统计俘获截面本身并不随质量数改变有明显的变化,显示出弱的壳效应。统计俘获截面由于强烈地依赖于核能级密度而表现出明显的质量、壳层和奇偶效应。非统计部分比随着质量数的增加其总的趋势是减小的,并表现出显著的壳层效应。     

描述中子辐射俘获截面非统计效应的统一表象

基于对俘获态及终态波函数的自洽描述,建立了计算核子辐射俘获反应非统计效应的统一表象.应用这一模型对²⁷Al、⁵⁵Mn、⁸⁹Y和²⁰⁸Pb等四个核素在中子能量为0。1—20MeV能区计算了中子辐射俘获截面,并与实验值进行了比较.     

中子辐射俘获反应机制的质量能量相关性研究

对A?<10?0核质量区内的核素,研究中子辐射俘获反应中不同反应机制对辐射俘获截面的贡献随靶核质量数和中子入射能量变化的规律.所考虑的反应机制有复合核统计过程和复合核弹性散射道中的辐射俘获及形状弹性散射道中的直接–半直接辐射俘获两种非统计过程.在中子入射能量0.1—20MeV区间,给出了²⁷Al,⁴⁰Ca,⁶³Cu和⁹³Nb的理论计算结果及与实验数据的比较,并对呈现的变化规律进行了分析讨论     

在轻核区核反应中的强非统计效应

本文研究²⁷Al(n,γ)和²⁸Si(n,γ)反应的非统计效应.考察的中子能量范围为热能至2MeV.所研究的非统计过程在低能区(热中子至第一共振前)包括位阱俘获、价俘获、以及两者的干涉;在高能区(共振区、研究对能量平均的截面)包括直接-半直接俘获,复弹性散射道及复非弹性散射道的俘获.计算结果表明,与中重质量核相比,这两个核的非统计效应在总的(n,γ)截面中所占的比例特别高:在热中子能量范围约为50%;在共振区区80%.本文指出,这一现象是与实验上观测到的关联系数相一致的.     

直接俘获截面中的核晕效应

恒星能量下俘获截面非常难于直接测量.因此,通常借助于非直接方法或从最低能量下的实验数据外推到天体物理感兴趣能区.首先证明了用渐近归一化常数方法得到的结果近似与模型无关.因此,转移反应的渐近归一化常数方法处理提供了一可靠的途径用以确定恒星能量下的俘获截面. 鉴于此优点, 用渐近归一化常数方法计算了¹⁰Be(n,γ)¹¹Be反应的俘获截面. ¹¹Be是一个众所周知的具有两弱束缚态的晕核.作为一个典型的例子,演示了俘获到晕态的辐射俘获截面明显增大, 证明了入射中子波函数与晕的伸展尾部有较大重叠是俘获截面异常增大的原因.     

180≤A≤210核区快中子诱发γ产生机制的巨偶极共振模型研究

在180≤A≤210核质量区研究快中子诱发γ射线产生机制中与巨偶极共振模型相关的问题,包括(n,γ)反应与(n?,n′γ)反应中级联γ退激过程γ射线强度函数的差异和(n,γ)反应中直接–半直接辐射俘获与复合核统计过程反应截面之比随入射能量、核质量数和核壳层的变化规律.据此,中子入射能量选在1—20MeV,给出了¹⁸¹Ta及¹⁹⁷Au和²⁰⁸Pb的理论计算结果及与实验数据的比较,并对结果进行了分析和讨论.     

Th232与U238中子俘获截面的计算

本文采用复合核机制,计算了裂变道开放前Th²³²,U²³⁸中子俘获截面。探索了光学模型、辐射宽度、统计涨落因子等因素的影响。     

道辐射俘获截面的相干增强现象

⁴⁰Ca的热中子辐射俘获截面实验值远较统计理论及Lane-Lynn直接俘获理论预言的截面值大. 本文指出, 这是一个位阱俘获与价俘获的干涉增强效应的例子. 使用普适的光学模型位阱并考虑了这一干涉效应, 计算了⁴⁰Ca的热中子辐射俘获截面、散射截面和⁴¹Ca的p_3/2中子束缚能, 并与实验值进行了比较.     

重系统全熔合截面和中子蒸发截面的计算

用额外助推模型拟合了³⁵Cl,^40,43Ca+²³⁸U俘获截面和全熔合截面的实验数据.考虑到裂变与蒸发中子的竞争,计算了⁴⁰Ar+^233,235,238U系统的俘获截面,全熔合截面和中子蒸发截面的激发函数.     

铕的快中子俘获截面

使用大液体闪烁探测器,相对于金的俘获截面测量了铕(Eu)六个能量点的中子俘获截面值;用光学模型和统计理论计算了¹⁵¹Eu和¹⁵³Eu在0.1—2.0MeV能区的中子俘获截面;对实验测量和理论计算结果进行了分析和讨论.     

恒星能量下核子俘获反应率的晕核效应

恒星能量下俘获截面很难直接测量。¹⁰Be（n，γ）¹¹Be俘获反应涉及到非均匀宇宙大爆炸核合成，无直接测量实验截面数据。利用转移反应¹⁰Be（d，p）¹¹Be的渐近归一化系数（ANC）方法，计算了¹⁰Be（n，γ）¹¹Be俘获反应截面和反应率。¹¹Be是中子晕核。研究表明，在恒星能量下俘获到晕态的截面和反应率显著增大。     

断前粒子发射的壳效应

用推广的裂变扩散模型研究了裂变前壳效应对粒子发射的影响.双幻核²⁰⁸Pb和¹³²Sn被用作例子来展示这个壳效应.计算结果表明壳效应对这两个复合系统断前发射的粒子有影响.对中子,壳的影响非常明显.我们发现壳对中子发射的影响随着裂变系统激发能的增加而逐渐变弱.     

光子穿透系数及同质异能态俘获截面的研究

合理地给出了复合核反应光子穿透系数及同质异能态俘获截面的计算公式,其中包括统计和非统计过程.通过求解级联γ退激过程计算光子穿透系数,既合理地扣除(n,γn)过程,又包括首次γ跃迁至中子分离能B_n以上能级的贡献.以4MeV以下中子和⁵⁹Co及¹⁰³Rh的反应为例,比较用不同方法计算的光子穿透系数,计算同质异能态俘获截面并和实验数据进行比较,最后对结果进行了分析和讨论.     

轻丰中子核反应中子集团产生截面的理论研究

采用Boltzmann-Langevin方程研究了能量为35MeV/u的¹⁴Be, ⁸He,⁶He,¹¹Li,¹⁷B,¹¹Be,¹⁹C与¹²C靶的反应,计算了产生中子集团的截面, 发现^14,Be与¹²C靶反应产生⁴n的截面与实验值符合得很好. 通过这几个入射核与¹²C靶形成中子集团截面的对比, 发现核的晕中子越多产生中子集团的截面越大, 晕中子数相同时, 质量数越大产生中子集团的截面越大.中子集团可能主要来自晕核子.     

用QMD模型研究晕核11Be+208Pb的熔合机制

通过用QMD模型研究晕核¹¹Be+²⁰⁸Pb的近垒熔合反应,发现晕核引起的熔合反应中,并存着两种相互竞争的机制:一方面当入射晕核¹¹Be靠近靶核时,由于¹¹Be是弱束缚体系,与靶核的相互作用可使其很容易破裂或少数核子被靶核俘获形成核子转移反应,从而对于熔合表现出压制;另一方面当¹¹Be的少数中子进入靶核并与靶核相互作用而使得靶核有些激发,而使局部半径增大,导致熔合势垒降低,熔合截面增强.用QMD模型计算出的熔合截面与实验值基本符合,垒附近表现出增强效应.     

超重核266Hs形成截面的入射道依赖

计算和比较了²⁶Mg+²⁴⁴Cm, ²⁷Al+²⁴³Am和³²S+²³⁸U3个反应系统的俘获截面和复合核²⁷⁰Hs形成截面. 在俘获截面计算中, 考虑了靶核形变效应. 穿越库仑势垒后, 反应系统由熔合谷进入不对称裂变谷. 只有越过不对称裂变谷中的条件鞍点的事件才进入复合核组态. 我们用考虑中子流动和径向运动的二参量Smoluchowski扩散方程来处理中间阶段的动力学过程. 此外, 还计算了经4n蒸发形成超重核²⁶⁶Hs的截面. 研究表明, 入射道的势垒分布, 中间阶段的条件鞍点高度对俘获截面, 复合核形成几率, 以及最终的超重核形成截面有显著影响.     

Skyrme–Hartree–Fock方法对Ca同位素基态性质的研究(Ⅰ)结合能、壳结构、半径与密度分布

用Skyrme Hartree Fock模型系统地研究了⁴⁰Ca到⁷⁰Ca到Ca同位素偶偶核的基态性质及其同位旋依赖性.讨论了结合能、均方根半径、密度分布随同位旋的变化,研究了壳效应对结合能、双中子分离能S2n及和表面弥散厚度的影响.结果表明壳效应在S2n、表面弥散厚度中表现得非常明显.质子均方根半径R_rms随相对中子数I=(N-Z)/A的变化满足R_rms=3/5(1+αI+βI²)r_pZ^1/3.离心位垒对核表面以外的密度分布有很大影响.     

40,48Ca+90,96Zr融合反应的动力学模型研究

应用改进的量子分子动力学模型,在严格挑选初始核考虑弹靶结构效应的基础上,研究了近垒和垒上融合反应^40,48Ca+^90,96Zr. 研究表明: 4个反应的理论计算截面与实验值很好符合; 丰中子反应⁴⁰Ca+⁹⁶Zr的垒下融合截面比其他3个反应有明显增强的现象.为了理解丰中子反应⁴⁰Ca+⁹⁶Zr与⁴⁰Ca+⁹⁰Zr相比垒下融合截面增强,而Ca+⁹⁶Zr垒下融合截面没有明显增强的原因, 进一步分析了484个反应的融合位垒,中子转移与融合位垒的关系、中子转移与Q值的关系,结果表明: 正反应Q值会引起核子(特别是中子)转移的增强,从而导致动力学融合位垒的下降和垒下融合截面增强.     

挤出流的同位旋效应

在同位旋相关的量子分子动力学模型框架下,研究了碰撞系统¹²⁴Sn¹²⁴+Sn和¹²⁴Ba+¹²⁴Ba的挤出流及其同位旋效应.发现丰中子系统¹²⁴Sn+¹²⁴Sn表现出较小的挤出流,挤出流的这种同位旋相关性主要是由核子–核子碰撞截面的同位旋相关性所决定的,只与对称能微弱相关.     

热熔合反应合成超重核产生截面的同位素依赖性

通过在形成超重核的重离子俘获和熔合过程中引入位垒分布函数的方法对双核模型做了进一步发展. 超重核形成过程中的俘获、熔合和蒸发3个阶段分别采用了半经验的耦合道模型、数值求解主方程和统计蒸发模型的方法来描述. 计算了近年来Dubna小组利用热熔合反应⁴⁸Ca(²⁴³Am, 3n—5n)^288—286115和⁴⁸Ca(²⁴⁸Cm, 3n—5n)^293—291116合成超重新核素的蒸发余核激发函数. 系统分析了⁴⁸Ca轰击锕系元素U,Np,Pu,Am,Cm合成超重核Z=112—116产生截面的同位素依赖性. 给出了合成超重新核素最佳的弹靶组合和入射能量, 即有最大的超重核产生截面. 计算说明, 壳修正能和中子分离能是影响超重核生成截面产生同位素依赖性的主要因素.