以核能为中心的中子工作

本文简要地介绍并评述了中国原子能科学研究院现在正在进行的和将要进行的与核能相关的、特别是与聚变能相关的中子实验工作． Neutron expertrients related to the development of nuclear energy, especially fusion energy,in CIAE at Ptesent and in the near future are briefly introduced and reviewed.     

与核能有关的中子数据和核反应研究

介绍开展了中子核反应研究和数据测量的重要性，并扼要介绍了在北京大学重离子物理研究所４．５ＭＶ静电加速器单色中子源开展的中子实验工作。     

用中子球测量重离子碰撞中单举中子我重性

本文介绍用中子球探测器测量重离子核反应中的单举中子多重性分布.给出在27、35、44和77MeV/u四个轰击能量下⁴⁰Ar+¹⁹⁷Au,⁴⁰Ar+²³²Th两个反应体系的实验结果.单举中子多重性分布反映了在反应过程中不同耗散程度的碰撞的相对贡献.     

中子活化分析原理及应用简介

介绍了中子活化分析的基本原理,详细给出中子活化方程的推导过程．概述其主要特点．通过实例对其应用进行了说明。     

气体放电装置中的中子能谱测量

通过气体放电法研究常温核聚变现象时，用ＮＥ－２１３有机液体闪烁中子谱仪测量了气体放电装置中的中子能谱。验证了气体放电装置中中子的存在。在不同高压下，中子能谱中的峰能量均为２．３８ＭｅＶ。没有能量大于３ＭｅＶ的中子。并与加速器Ｄ—Ｄ中子源的中子能谱进行了比较。中子能谱的测量误差为±６％。     

中能区丰中子核反应总截面与中子过剩自由度的关系研究

发展了一个适用于计算中能区核反应总截面的修正微观模型,讨论了中子皮厚度,基态形变及与中子过剩自由度有关的核物质弥散度对核反应总截面的影响.计算结果和现有实验数据的比较表明,与中子过剩自由度有关的核物质弥散度是反应总截面随中子过剩增加而迅速增加的一个重要因素.     

双中子集团结构研究进展

回顾了晕核发现以来双中子集团结构的研究进展,分析了可能的发展方向。系统的理论研究表明, 在原子核的表面和低密度核物质中, 空间紧密关联的2n集团的出现是一个普遍的现象。 但在较重原子核表面出现2n集团的机制与核物质或轻晕核中的机制很不一样, 前者是由有限核的平均场造成的尺度效应（size effect）,而后者主要是由低密度下对相互作用（或对能隙）的增强造成的。另外,在轻晕核或有限核表面,2n集团的均方根半径与它们到核芯的距离（或背景密度）有关,最小值普遍可以达到2～3 fm,然而在核物质中2n集团最小只能到～5 fm。 实验方面,在重靶上的库仑激发强度, 能够比较准确地给出2n系统到核芯的平均距离。 但到目前为止尚没有有效的实验方法给出基态中两个中子之间的间距, 主要原因是中子发射过程中末态相互作用（共振态或虚粒子态）造成的两步过程的干扰, 这个问题在库仑激发破碎（重靶）或核作用破碎（轻靶）中都出现。“拖出”反应和敲出核芯反应是下一步可以考虑的路径。 双中子的关联测量通常效率比较低,尤其是需要有效排除中子串扰(CT)事件。为此, 需要发展特殊设计的中子关联测量装置, 在提高探测效率的同时,能够通过运动学关系以及其他方法有效排除中子CT信号。 在数据处理阶段,通过反复迭代给出的双中子关联函数, 经验证明是比较有效的关联状态表达方式, 从中可以直接提取出双中子分布均方根半径。 This article outlines the progress in the study of the di neutron structure in various systems. Systematic theoretical investigations reveal that di neutron structure is a general phenomenon appeared at nucleus surface and in low density nuclear matter. But the underline mechanism of forming di neutron clusters at the surface of heavier nuclei is quite different to that for light halo nuclei or at the low density nuclear matter, with the former being basically due to the so called “size effect” and the latter due to the enhanced pairing interaction. It is also realized that the RMS radii of the di neutron cluster at the surface of light halo nuclei or heavier finite nuclei varies with the distance from the center of nuclei (or background density) and may attain a minimum of about 2～3 fm, whereas that in the low density nuclear matter may only attain about 5 fm. From experimental side, Coulomb excitation caused by heavy targets provides a good way to extract the mean distance from the center of the neutron pair to the center of nucleus. But up to now it is still difficult to experimentally determine the distance between the two valence neutrons, due primarily to the final state interactions which lead to two step emission of neutrons via resonances or virtual intermediate states. This problem happens in both Coulomb and nuclear breakup processes. Possible ways to avoid this problem might come from experiments based on “towing mode” or core knockout reactions. Detection of two neutrons in coincidence often suffers from low efficiencies and the need to reject the cross talk events. Therefore it is important to develop specially designed multi neutron detection array to achieve high efficiency as well as good cross talk rejection performance using kinematics conditions. For data analysis, it was found that two neutron correlation function generated by iteration method is a good expression of the correlation situation, from which the RMS radii of the two neutron distribution may be deduced.     

低能中子探测的GEANT4模拟研究

研究了GEANT4蒙特卡罗模拟程序在低能中子核反应中应用的可行性, 新版的GEANT(4.9.4版本)升级了老版本在模拟6Li(n, α)3H核反应道的不足, 并且加入了最新截面数据库。 对多个核反应道进行了研究, 模拟结果显示核反应截面、 次级粒子能量和反应的分支比等是正确的; 比较了掺6Li材料热中子探测效率的实验结果与MCNP和GEANT4模拟结果, 它们基本一致。 研究表明, 利用GEANT4研究6Li(n, α)3H是可行的, 这为进一步研究闪烁体中子探测器的位置分辨率模拟提供了有力支持。 The feasible study of Monte Carlo simulation of low energy nuclear reaction was performed based on GEANT4. The reaction channel 6Li(n, α)3H, simulated insufficiently in the old version Geant4, can be given correct results in the new version (version 4.9.4). New cross section library was added into the program. The study of several nuclear reaction channels shows that the cross sections, the secondary particle energies and the branching ratios are consistent with the experimental values. For doped 6Li materials, the comparison of thermal neutrons detection efficiencies of experimental results, MCNP and GEANT4 simulations, shows that the simulations are reasonable. From the studies above, it is feasible to simulate the 6Li(n, α)3H reaction with GEANT4. It will provide helpful information for the further study of the position resolution of scintillation neutron detector.     

Taleyarkhan等人是否测到了热核中子

对声致发光这一尚不清楚的非平衡态复杂过程，以平衡态近似作为上限，通过对Taleyarkhan等人实验数据的分析和氘氘聚变反应的反应率的计算，指出Taleyarkhan等人实验中测得的中子不是热核中子，今后实验中如能测到大于－10^8n/s的有效中子产生率才能显示“气泡核聚变”的反应温度达到了10^6-10^7K。     

核能和物理学

本文分别讨论了实现裂变和聚变核能的利用与物理学各学科（核物理、中子物理、等离子体物理、磁流体力学、材料物理、热物理、剂量防护、堆物理）研究工作的相互促进关系。     

14MeV中子(n,T)与(n,3He)反应截面的系统学研究

本文研究14MeV中子(n,T)和(n,³He)反应截面的系统学特性。在考虑奇偶效应的基础上,给出了截面的系统学公式,σ_u,q=(A^1/3+1)²aexp[β(N-Z+δ)/A]。用最小二乘法拟合得到奇偶核的经验参数对(n,T)反应,α,β分别为327.602,9.592和-24.495,-14.038。对(n,³He)反应,α,β分别为0.918和-11.340。利用这套参数计算的截面与实验值符合较好。此外,文中还讨论了反应的Ω值效应以及可能的反应机制。 关键词：     

46.7MeV/u 12C诱发核反应中非稳态产物的布居及核温度的提取

本文报道了在46.7MeV/u ¹²C诱发的核反应实验中,利用测量轻带电粒子关联函数,来研究非稳定核及低激发核的粒子衰变方式的实验结果.在假定统计平衡的条件下提取了有关核温度参量,并研究了不同反应机制及靶核对提取的核温度的影响.     

漫谈核能的历史

 1942年12月,第一座原子能反应堆在美国诞生,其输出功率只有0.5瓦,但它开启了原子能时代的新纪元。原子能,即核能的开发和利用,将是人们解决目前能源危机的一个重要途径。然而,人们对于核能的认识和利用却走过了一个漫长的道路。开启原子世界之门--放射性及电子的发现19世纪,科学家们一般都认为构成物质的最小单位是原子。     

利用BUU模型研究11Li的核反应总截面和双中子剥去截面

发展了BUU模型,能够同时研究双中子晕结构核¹¹Li引起反应的核反应总截面和双中子剥去截面,计算中使用软的核物质状态方程和0.8倍的核子–核子碰撞截面,同时还用相对论平均场模型计算的中子和质子密度代替通常使用的方密度分布,计算结果可以很好地拟合不同反应系统的实验数据,假定对于晕核及其核芯核,彼此的核反应总截面与相互作用截面之间的差别相同,那么¹¹Li的双中子剥去截面可以表示成”Li及其核芯核⁹Li引起反应的核反应总截面之差,研究结果表明这一假定可以适用于高能,对于中能核反应需要更多的实验数据来检验.     

核ANC的激发态中子晕

利用转移反应^11B(d,p)^12 B和^12C(d,p)^13C 抽取^12B→^11B n和^13C←^12C n重叠函数的核渐归一化常数，计算了^12Ｂ和^13C核中子密度分布的均方根半径及其在核外的几率。实验结果表明，^12B的第二（J^π=2^-），第三（J^π=1^-）激发态和^13C的第一（J^π=1/2^ ）激发态为中子晕态，而^13C的第三（J^ π=5/2^ )激发态是中子皮态。考察了库仑势和角动量对晕形成的阻碍效应.提出了均方根半径对于有效核子分离的统一的标度定律。     

基于核数据的中子诱发原子离位损伤截面评估方法

中子辐照损伤是核能系统面临的重要挑战之一。中子辐照损伤是由中子核反应诱发的,通常通过离位损伤(用平均每原子离位数DPA计)量化。离位损伤的过程为中子核反应产生的反冲核,在辐照损伤中称为初级碰撞原子(Primary Knock-on Atom,PKA),引发材料中原子级联碰撞产生,因此其评估需要基于中子核反应理论或相关核数据。由于现有评价核数据库中未包含全部反冲能谱分布,中子辐照导致的离位损伤截面需要基于已有微分截面与守恒方程计算。本工作回顾了中子辐照诱发离位损伤的两种计算思路、系统地归纳了不同核反应类型(包括离散与连续的两体反应、中子俘获反应以及多体反应)导致的离位损伤截面计算理论方法、并指出了现有方法的不足。最后,以事故容错包壳材料FeCrAl为例,基于ENDF/B-Ⅷ.0数据库计算了多组不同Cr与Al含量的离位损伤截面。初步研究结果表明FeCrAl的中子辐照离位损伤评估对其中Cr与Al含量的敏感性较低且高出Fe单质的DPA截面约3%～4%,因此DPA评估中可暂不考虑不同Cr与Al含量的影响。但Cr与Al的含量可能会影响离位阈能与损伤能量。     

14 nm FinFET和65 nm平面工艺静态随机存取存储器中子单粒子翻转对比

使用中国散裂中子源提供的宽能谱中子束流,开展14 nm FinFET工艺和65 nm平面工艺静态随机存取存储器中子单粒子翻转对比研究,发现相比于65 nm器件,14 nm FinFET器件的大气中子单粒子翻转截面下降至约1/40,而多位翻转比例从2.2%增大至7.6%,源于14 nm FinFET器件灵敏区尺寸(80 nm×30 nm×45 nm)、间距和临界电荷(0.05 fC)的减小.不同于65 nm器件对热中子免疫的现象,14 nm FinFET器件中M0附近10B元素的使用导致其表现出一定的热中子敏感性.进一步的中子输运仿真结果表明,高能中子在器件灵敏区中产生的大量的射程长、LET值大的高Z二次粒子是多位翻转的产生诱因,而单粒子翻转主要来自于p,He,Si等轻离子的贡献.     

一个用于(中子,带电粒子)核反应测量的多路望远镜系统

设计了一个用于快中子引起的(中子,带电粒子)核反应双微分截面测量的多路望远镜系统.该系统由内外两个ΔE多路正比室和一个中心能量探测器CsI(Tl)闪烁体组成.系统采用快慢三重符合,对所有信号进行筛选.建立了一套用于研究(中子、带电粒子)核反应电子学五参数获取系统.利用该系统,可以测量从30°—160°的16个反应角,并可同时测量反应产物谱和本底谱.     

用58Ni(n,p)58m+gCo和58Ni(n,2n)57Ni反应的截面比定平均中子能量

本文叙述了用两个硅半导体探测器和⁵⁸Ni(n,p)^58m+gCo与⁵⁸Ni(n,2n)⁵⁷Ni反应截面比定D-T中子的平均能量的方法,得到了该截面比与中子能量的关系曲线并与所引文献中的结果进行了比较.