离线测量钍快中子裂变反应率方法

钍快中子裂变反应率是钍铀燃料循环中的重要数据.为了测量基于聚变-裂变混合能源堆包层概念设计的钍样品在宏观中子学装置中的钍快中子裂变数据,发展了钍快中子裂变率的离线活化γ测量方法.通过测量232Th裂变碎片85mKr的β衰变产物85Rb发射的151.16 keV特征γ射线,并结合钍裂变产额数据,获得了钍样品装置中232Th裂变反应率的分布.详细介绍了此方法的原理和影响因素,并利用14 MeV的D-T中子源在贫铀球壳中开展了校验实验,实验不确定度为5.3%—5.5%.采用MCNP5程序和ENDF/B-VI及ENDF/B-VII数据库模拟计算的结果与实验结果在实验不确定度内基本符合,这证明该方法能够有效地模拟装置中232Th裂变反应率.     

一维贫铀/聚乙烯交替系统中D-T中子诱发的~(232)Th(n,γ)反应率的测定与分析

开展了钍样品装置内钍核参数的积分中子学基础研究.参考混合堆概念设计搭建了内部放置了钍样品的一维贫铀/聚乙烯交替系统装置,采用加速器D-T中子源模拟聚变堆芯,利用前期开发的离线伽马测量方法测定了不同位置、不同中子谱情况下的232Th(n,γ)反应率,不确定度约为5%.结果显示,聚乙烯对14.1 MeV中子的慢化作用可有效提升钍俘获率,且贫铀对钍俘获率也有显著提升作用.实验结果与主流核数据库计算结果的对比显示,ENDF/B-VI.6和JENDL-3.3数据库的计算值比实验值平均约大6%,而较新的ENDF/B-VII.0数据库的计算值比实验值平均约大4%.因此,相比于之前数据库的钍核数据,ENDF/B-VII.0的计算值与实验结果匹配得较好,可作为相关概念设计的推荐核数据库.     

天体演化过程中CNO核子辐射俘获反应

C和N核的质子辐射俘获反应对恒星平稳H燃烧阶段的能量产生和元素核合成起重要作用, C, N和O 核的中子辐射俘获是原初核合成和AGB星核合成的关键反应, 精确测定它们天体物理反应率有重要意义。 除13N(p, γ)14O和16N(n, γ)17N等不稳定核的核子辐射俘获反应外, 国际上已完成了其中若干反应的直接测量工作。 但12C(p, γ)13N, 13C(p, γ)14N和15N(p, γ)16O等CNO循环关键反应的实验测量还没有达到天体物理感兴趣的能区。 13C(n, γ)14C,15N(n, γ)16N和18O(n, γ)19O等中子辐射俘获反应测量的能量跨度较大, 截面仍存在较大的不确定性。 介绍了这些反应的研究进展, 并讨论了间接测量这些反应的方法和可行性。 The proton radiative capture reactions of C and N nuclei are important for the energy production and nucleosynthesis in the CNO cycle, and the neutron radiative capture reactions of C, N and O nuclei are key reactions for the inhomogeneous Big Bang nucleosynthesis as well as for the neutron induced CNO cycle in AGB stars. So far, most of these reactions have been measured except some reactions of the unstable nuclei, such as 13N(p, γ)14O and 16N(n, γ)17N. While the direct measured reactions, such as the  12C(p, γ)13N, 13C(p, γ)14N and 15N(p, γ)16O key reactions in CNO cycle, have not reached down to the stellar energies. In addition, the large uncertainties still exist in the measured neutron capture reactions such as 13C(n, γ)14C,15N(n, γ)16N and 18O(n, γ)19O. Thus it is significant to determine their astrophysical reaction rates via the indirect measurements. In this paper, the research status and feasibility of the indirect measurements for these reactions are discussed.     

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。     

用于中子测量的俘获探测器研究

为了在弱中子场和有限小空间内测量绝对裂变率, 制作了俘获探测器, 研究了俘获探测器的性能。 介绍了用于中子测量的俘获探测器和铅屏蔽室, 以及该探测器系统在特定条件下测量裂变反应率的结果, 并与裂变室测量结果进行了比较。 探讨了铅屏蔽室大小对测量结果的影响。 To detect the absolute neutron flux in a weak neutron field and restricted space, the fission fragment trapping detector was fabricated and the properties of the detector were studied. In this paper, the detector and shielding chamber used in neutron detection were described and the experimental measurements of the fission rate in specific condition were performed with the detection system and the result has been compared with that obtained by fission chamber. The influence of the shielding chamber on the measured results was analyzed.     

不良导体热导率与热体散热率测量方法研究

利用直接测量散热率方法，舍去不必要的复杂控温过程，进一步减小了测量误差．     

锶原子Doppler冷却中再抽运光对原子俘获影响的理论和实验研究

本文主要研究锶原子光钟Doppler冷却过程中再抽运光对俘获冷原子参数的影响,实验上测得再抽运光光强和失谐跟所俘获原子数目的关系,并且测得了在同时注入再抽运光707 nm和679 nm后使俘获冷原子的数目提高了17倍,分析了再抽运光的失谐对俘获原子数目的影响,测得了再抽运光707 nm在失谐5 MHz的情况下俘获原子数目的波动小于3‰. 关键词： 光频标 激光冷却与俘获 原子俘获率     

基于HI-13串列加速器的中子俘获反应截面测量方法

利用BaF₂晶体对γ射线探测效率高、时间分辨率好的特点,研制了国内首套由40个BaF₂探测器单元组成的γ全吸收型探测装置,用于在线测量中子俘获反应截面。在HI-13串列加速器上建立250～850 keV的中子源,其0°角的源强约为5.09×10⁶ n/（Sr·s）,使用γ全吸收型探测装置,通过瞬发γ射线法测量了⁹³Nb、¹⁹⁷Au、^natC和空样品的实验数据。根据BaF₂探测器信号的特征,采用了基线补偿、软件阈值设置、时间窗限定、脉冲幅度积分增长率设置和快慢成分比设置等多种数字化波形分析方法,剔除噪声信号以提高效应本底比。以¹⁹⁷Au样品数据为标准,^natC样品数据为样品相关性本底,空样品数据为样品无关性本底,采用相对测量法得到了⁹³Nb的中子俘获反应截面实验数据。通过与ENDF评价库数据的比较,验证了测量装置和技术方法的可行性。     

低温热电势率测量方法和装置的改进

一、引言金属和合金热电势率的测量对研究各种材料在不同状态下的电子输运特性及散射机制有重要的作用。特别是在低温下,更引起人们的浓厚兴趣。近年来,若干作者已介绍了这种测量所用的低温恒温装置的结构。其中[3]应用了浸泡在致冷液池中的高真空恒温器,达到了0.01K的控温精度。但是这种装置对实验条件要求较高,如需高真空泵、低温密封等,所用致     

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     

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.     

钍基熔盐堆核能系统

裂变核能是保障能源增长需求和促进节能减排的重要手段。钍基核能具有中子增殖性能好、产生高放废料少和储量丰富等特点;熔盐堆作为第四代先进反应堆的6个候选堆之一,具有钍高效利用、高温制氢、无水冷却、适合小型模块化设计等优势和潜力。发展钍基熔盐堆,对中国的核能战略发展具有重要意义,将会有助于解决中国的能源和环境双重挑战。2011 年1 月,中国科学院启动战略性先导科技专项——钍基熔盐堆核能系统(TMSR),采取液态熔盐堆和固态熔盐堆两种堆型研发同时部署和相继发展的技术路线,致力于实现基于熔盐堆的钍资源高效利用和核能综合利用,为我国核能发展赢得先机。     

一种局部相含率测量方法

在局部电导探针和单丝电容探针的基础上,提出一种新型局部电容探针,用于测量两相流的局部相含率。静态研究表明,局部电容探针能够测量空气水两相流的局部相含率,测量结果不受导电相电导率变化的影响。从工业蒸馏水变化到饱和食盐水(NaCl的质量分数0～5%),局部电容探针输出结果没有明显变化。电极距离在0～30 mm的范围内变化,测量结果变化小于1%。动态实验表明,局部电容探针测量的两相流的局部相含率,能够很好反映流动过程(以弹状流为例),和实验观察结果完全一致。只需要设置简单的阈值大小,就可以得到相含率的大小。     

液体介电体电容率的测量方法

介绍了用电磁波谐振法测量液体相对电容率的方法,解决了可变电容器的准确取值问题,液体相对电容率的实验测量结果与实际标准值符合较好。     

分子动力学模拟粒子在表面上的俘获过程

采用分子动力学方法研究了粒子在金属衬底上的俘获过程。发现粒子垂直入射时,俘获概率随入射能量的增加而减小,而45°入射时,俘获概率表现出非单调行为,这些结果与实验观察相一致。同时还研究了俘获概率对入射角的依赖。     

硼中子俘获治疗中的含硼-10药物分布及浓度在体测量方法研究进展

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)是一种结合含硼-10靶向药物和重离子肿瘤治疗的二元精确放射治疗方法,但经过近70年的发展,BNCT仍然未能真正进入临床应用.含硼-10药物在体内的浓度分布测量方法不能满足临床需求,影响治疗的效果和安全性,是目前BNCT亟待解决的核心问题之一.本文对目前含硼-10药物浓度分布测量方法进行综述,包括已经用于临床的有创估算方法及在研的单光子发射断层成像方法、正电子发射断层扫描方法及核磁共振方法等,分析各种方案的优势与局限性.并根据硼-10元素旋磁比低及磁共振横向弛豫时间极短的特点,从理论上简要分析了基于超短回波时间磁共振成像的硼-10体内分布定量测量方法的可行性.     

CSRm纵向束流绝热俘获研究

在研究重离子储存环纵向相振荡运动特性的基础上,对CSR主环CSRm内重离子的绝热俘获及加速过程进行了模拟,得出与CSR机器特性相适应的高频参数,并给出了高频参数在绝热俘获过程中随时间的变化曲线     

多极场的电子云俘获效应研究

电子云效应限制了几台加速器的高束流密度运行,例如SLAC和KEK的B工厂,CERN的SPS与PS.本文运用辛流形上的1-form李摄动法研究了2n多极场的电子云俘获效应,结果发现在多极磁铁(n>1)的绝热区存在电子俘获     

掺稀土离子的电子俘获材料

可利用不等价离子取代法或高能射线辐照法制备电子俘获材料,如长余辉发光材料znO-SiO₂-B₂O₃-MnO、CaS:Eu²⁺,Tm³⁺、CaGa₂S₄:Eu²⁺,Ho³⁺和固体剂量材料Zn_0.96(BO₂)₂:0.04Tb,Sr_0.93Dy_0.07B₄O₇等.利用俘获在缺陷中的电子-空穴对的复合,并把能量传递给Eu²⁺或Mn²⁺等激活离子而产生长余辉发光或热释光.它们将在弱光照明与显示,信息存储和辐射治疗与探测、监控等方面获得应用.     

贫金属星的中子俘获元素

利用分量系数公式并结合太阳系元素丰度的最新数据,计算了6?4颗贫金属星的中子俘获元素丰度.结果显示,快中子俘获过程(r过程)是贫金属星中子俘获元素的主要来源,且金属丰度小于–2.5的贫金属星的重中子俘获元素产量可能来自于纯r过程;重中子俘获元素与轻中子俘获元素来自于不同的天体物理场所