New experimental measurement of natSe(n, γ) cross section between 1 eV to 1 keV at the CSNS Back-n facility

The ⁷⁴Se is one of 35 p-nuclei, and ⁸²Se is a r-process only nucleus, and their (n, γ) cross sections are vital input parameters for nuclear astrophysics reaction network calculations. The neutron capture cross section in the resonance range of isotopes and even natural selenium samples has not been measured. Prompt γ-rays originating from neutron-induced capture events were detected by four C₆D₆ liquid scintillator detectors at the Back-n facility of China Spallation Neutron Source (CSNS). The pulse height weighting technique (PHWT) was used to analyze the data in the 1 eV to 100 keV region. The deduced neutron capture cross section was compared with ENDF/B-VIII.0, JEFF-3.2, and JENDL-4.0, and some differences were found. Resonance parameters were extracted by the R-matrix code SAMMY in the 1 eV-1 keV region. All the cross sections of ^natSe and resonance parameters are given in the datasets. The datasets are openly available at http://www.doi.org/10.11922/sciencedb.j00113.00019.     

光中子源上吸收片功能研究

15 MeV电子直线加速器驱动的光中子源装置,将用于中国科学院战略性先导科技专项“钍基熔盐堆”中的核数据初步测量工作、中子探测器的研制和反应堆相关材料的辐照研究等。光中子源的中子能谱是连续的,中子能量通过中子飞行时间法测量得到,需要利用吸收片确认中子吸收峰,刻度飞行时间,计算等效飞行距离,扣除实验本底等,而实验本底的扣除对最终总截面计算有很大的影响。因此通过Geant4蒙特卡罗模拟软件构建了包括中子源、吸收片在内的模拟实验环境;研究了不同吸收片的吸收谱和吸收片厚度的关系,同理论计算值进行了比较,给出了推荐的吸收片厚度值;模拟计算了中子飞行时间谱,并和实验测量结果比较,确定中子等效飞行距离为5.70 m。Geant4的理论计算也可以模拟出多吸收片本底函数曲线,可用于实验数据的本底扣除和误差分析。实验测量、模拟分析以及理论公式计算的吸收片厚度和中子飞行时间参数得到了完全一致的结果,验证了实验测量的可靠性。A photo-neutron source driven by a 15 MeV electron LINAC is built for the "Strategic Priority Research Program" of the Chinese Academy of Sciences-the "thorium-based molten salt reactor" project to conduct the nuclear data measurement work,develop neutron detector and carry out reactor material irradiation studies.Since the neutron energy spectrum is continuous,the neutron energy is measured by the time of flight (TOF) method,and neutron filters are needed to confirm absorption peaks,calibrate the TOF,calculate the equivalent flight distance,and remove the experimental background which has great influence on the calculation accuracy of the total cross section.Based on the Monte Carlo simulation tool,Geant4 a simulation environment is set up,including neutron source and neutron filters,to study the energy absorption spectra and thickness of different filters and recommended data for the thickness are provided.The neutron TOF spectra are simulated and compared with experimental measurement,deciding the equivalent TOF distance to be 5.7 m.Geant4 can also simulate the background curve of multiple filters and be used to remove background and analyze errors for the experimental data.All the experiments,simulation and theoretical calculation show consistent results on filter thickness and neutron TOF parameters,indicating the accuracy of the measurement.     

Study of Borromean halo nuclei by the neutron wall with simulation

The model of three-body Borromean halo nuclei breakup was described by using standard phase space distributions and the Monte Carlo simulation method was established to resolve the detection problem of two neutrons produced from breakup reaction on the neutron wall detector. For ⁶He case,overall resolution σE_k for the Gaussian part of the detector response and the detection efficiency including solid angle acceptance with regard to the excitation energy E_k are obtained by the simulation of two neutrons from ⁶He breakup into the neutron wall. The effects of the algorithm on the angular and energy correlations of the fragments are briefly discussed.     

Study of the data analysis process of the neutron wall with simulation

We study the response function of the neutron wall for 300 MeV neutrons with GEANT4 simulations. The methods to find the correct neutron incident position and time are discussed, and the neutron emission angle and energy are reconstructed and compared with the simulation.     

不同厚度镥样品中子俘获反应实验研究

C₆D₆闪烁体探测系统结合脉冲权重技术被广泛应用于中子俘获反应截面测量研究.实验中采用的样品厚度直接影响中子束流时间,同时也影响实验数据的可靠性.本文基于中国散裂中子源反角白光束线(CSNS Back-n)C₆D₆探测系统,对比研究了不同厚度的镥(Lu)样品中子俘获反应截面的实验测量.利用GEANT4蒙特卡罗程序模拟了考虑样品厚度的探测系统光响应,计算出精确的脉冲权重函数.实验中,通过采用较长中子飞行距离和本底测量,得到了高精度的共振区产额分布.通过R矩阵理论分析产额分布,得到了相应的实验共振参数.结果发现,较厚Lu样品因其厚度效应导致共振曲线发生变化,实验共振参数与ENDF/B-Ⅷ.0评价数据库差距较大;然而,较薄Lu样品实验结果能够很好地再现ENDF/B-Ⅷ.0评价数据.     

中子反应总截面测量系统关联不确定度的模拟

在15 MeV电子加速器驱动的白光中子源装置上进行了铍材料的中子总反应截面测量，测量结果与已有实验数据和ENDF/VII.1数据库的评价数据基本符合。为了得到由于加速器束流波动、飞行路径测量、靶厚度测量以及获取系统死时间等引起的测量系统的关联不确定度，利用Geant4模拟软件对整个实验装置、实验过程进行了模拟，经过对模拟中使用的中子反应总截面与模拟计算得到截面的比较分析，得到了实验系统关联不确定度的估计值。在模拟中采用了局部区域增加权重的方法来降低模拟运算时间。对模拟得到的中子飞行时间谱与实验测量得到的飞行时间谱进行了比较，并且对探测器处的中子产额也进行了比较，以此来验证模拟程序的可靠性。     

上海激光康普顿散射伽马源的发展和展望

激光康普顿散射(Laser Campton Scattering, LCS)光源,是一种基于相对论电子束与激光光子相互作用的新型X-ray或Gamma-ray光源。它具有能量高、波长短、脉冲快和峰值亮度高的特性,已成为国际先进光源技术的重要选项之一。本文介绍了激光康普顿散射光源的产生原理、国内外发展现状以及目前国际上运行和在建的激光康普顿散射光源装置,其中重点介绍了上海光源二期正在建设的上海激光电子伽马源(Shanghai Laser Electron Gamma Source, SLEGS)装置,以及在这一光源装置上可以开展的核物理、核天体物理、核废料处理及核医学应用等研究。随着上海软X射线自由电子激光试验装置(Soft X-ray Free Electron Laser, SXFEL)升级为用户装置,以及未来十三五国家重大科技基础设施-硬X射线自由电子装置(Shanghai HIgh repetition rate XFEL aNd Extreme light facility,SHINE)的建设完成,基于直线电子加速器(LINear ACcelator, LINAC)的康普顿散射光源的伽马能量将会达到GeV量级的高能量。超短脉冲、高极化度、高通量的激光康普顿散射光源将迎来新的发展机遇,基于康普顿伽马光源的核物理、天体物理、粒子物理及应用基础研究也必将迈上一个新台阶。     

TMSR白光中子源关键核数据实验进展

钍铀燃料循环核数据的精度和可靠性直接关系着钍基熔盐堆的安全性和经济性。目前大多数核数据都是基于铀钚燃料循环进行开发，若直接用在钍基熔盐堆上将会出现核设计不确定度较高的问题。为了提高钍基熔盐堆物理设计所需核数据的适用性，中国科学院上海应用物理研究所自行设计并建造了紧凑型的15 MeV电子加速器驱动的白光中子源(Photoneutron Source，PNS)，用于开展钍铀燃料循环核数据的实验测量。该装置已通过技术验收，并进行了一系列关键核素的核数据测量，检验了现用核数据的可靠性，为相关核素的核数据评价与改进提供了基础实验数据。     

上海激光电子伽马源(SLEGS)核共振荧光谱仪设计及探测器性能分析

核共振荧光(NRF)实验可对光核反应低激发能级进行研究。上海激光电子伽马源(SLEGS)设计、建造了一组由2台大尺寸同轴高纯锗(HPGe,φ80 mm×70 mm)探测器和2台CLOVER HPGe(4×φ50 mm×70 mm)探测器组成的核共振荧光谱仪,大尺寸HPGe探测器获得了大于100%的相对效率和好于0.3%@1 332keV的能量分辨率。谱仪采用Mesytec MDPP-16数字脉冲处理器及MVME获取系统,以读取和记录HPGe前置放大器输出信号的幅度和时间信息。研究了CLOVER HPGe探测器在加和(Add-back)模式和去除(Reduction)模式下的性能提升,结果表明,Add-back重建可以显著提高全能峰效率和峰总比,在1 460 keV能量处,Addback重建后的全能峰效率可以提高21%以上。由于Add-back重建引入了多个晶体之间的耦合,导致探测器能量分辨稍有下降。而Reduction模式可以降低康普顿峰,提高峰总比,并保持和直接(Direct)工作模式同等水平的能量分辨,但是损失了一定的全能峰效率。     

TMSR白光中子源本底屏蔽设计

为了满足钍基熔盐堆对核数据的需求，中国科学院上海应用物理研究所自行设计并建造了紧凑型的15 MeV电子加速器驱动的白光中子源。电子直线加速器、中子产生靶以及探测器系统处于同一个实验大厅，中子/伽马射线本底较高，原有屏蔽并不能满足在低能区进行热中子物理实验测量的低中子本底需求。为了降低热中子本底，提高在热区的测量能力，需要对中子源进行局部屏蔽。根据调试运行经验以及模拟计算结果，分析了中子伽马射线本底的来源，利用MCNP5模拟计算了混凝土、铅、含硼聚乙烯对中子/伽马射线的屏蔽效果，优化设计了局部屏蔽方案。模拟计算结果显示，该屏蔽方案可将热中子本底降低三个量级，伽马本底降低两个量级。屏蔽后的实验测量结果表明，探测器处的有效热中子与本底热中子的比值达到约100:1，屏蔽效果显著，为后续在热中子能区顺利开展中子物理测量实验奠定了基础。