热中子反应堆与核电

一、 前言
1939 年德国科学家哈恩发现了重核的自发裂变,从此开始了原子能时代的新纪元。这个发现证实了核裂变伴随着大量能量释放的预言,此后又发现每个原子核裂变会放出几个中子。使得自持链式反应成为可能。如²³⁵U 吸收一个中子后,铀核的激发能增高而变得极不稳定,很快裂变成几个碎片,以碎片动能的方式放出能量。核裂变除放出碎片外,还放出2～3 个中子,例如²³⁵U 平均放出2.43 个中子,²³⁹Pu 平均放出2.92 个中子。如果这些中子中至少有一个中子去轰击铀核或钚核,就实现了所谓的自持链式反应。     

热中子散射及其应用

本文介绍热中子散射的一般原理及其在物理等科学研究中的应用,对于近年来出现的新技术与新方法也作了简要叙述．一、引言随着原子核反应堆的建立而发展起来的热中子散射研究工作,从１９４５年到现在已有三十多年的历史．三十多年来,实验技术的发展,特别是高通量反应堆、电子直线加速器和电子计算机的建立与发展,大大推动了热中子散射的研究与应用,使它成为研究物质结构的重要工具,它与Ｘ射线、电子衍射以及各种能谱技术?...     

热中子散射技术在应用研究方面的前景

热中子散射的研究是从五十年代初期开始的．起初主要是为了反应堆设计的需要,后来人们渐渐地认识到了用中子作为研究凝聚态物质的探针是很有用的．随着核反应堆通量的提高、电子直线加速器束流的增大和测量方法的不断完善,热中子散射的研究与应用得到了发展．迄今中子散射工作大部分属于基础研究。只有一些国家开始了能源和环境保护等的应用研究．１９７６年年底在卢布尔雅那举行的关于中子散射应用研究的会议上,专门讨论了?...     

分子束技术及其应用

介绍了分子束源,对超音速分子束的物理性能进行了描述,在此基础上介绍了分子不技术在气－固界面散动力学、分子反应动力学和分子束与激光相互作用等方面的应用现状及前景。     

钯氢的热中子非弹性散射

在铍过滤探测器谱仪上,对含氢量为x=0.17和0.67的两种钯氢(PdH_x)样品分别测定了定域模(或光学支),观察到x=0.67的定域模峰位置相对于x=0.17的峰位置向低能移动约5毫电子伏,定性地讨论了定域模软化与超导性的关系。 关键词：     

热中子星r-mode 不稳定性的研究

理论上,不稳定的中子星r-mode 能辐射可探测的引力波。采用具有超软对称能的非对称核物质物态方程,并考虑非牛顿引力效应影响,数值计算了由于CFS(Chandrasekhar-Friedmann-Schutz) 不稳定性引起的年轻热中子星的r-mode 不稳定窗口,给出了引力辐射时标和耗散时标随温度的变化关系。利用中子星观测对非牛顿引力参数的约束,给出了热中子星在高温区不稳定窗口边界的约束,并发现较大的非牛顿引力参数对应着较宽的r-mode 不稳定窗口。研究结果可为地面引力辐射探测提供有意义的参考。Theoritically, instable r-mode in neutron star may radiate detectable gravitational waves. In this work,considering the non-Newtonian gravity proposed in the grand unification theories, we numerically calculate the CFS instabilities of r-mode s in the hot neutron stars by using an equation of state with super-soft symmetry energies. The changes of the gravitational radiation time scales and the viscous time scales versus the stellar temperatures are obtained.And according to the constraint of the neutron star observation on the parameter of non-Newtonian gravity, the constraint on the boundary of the instability window is also given. It is found that a stronger non-Newtonian gravity corresponds with a wider r-mode instability window. These results may provide interesting reference for the gravitational wave detection.     

气体离化团束技术

由数个至数千个气体原子构成且被电离为单电荷的气体离化团束与表面相互作用产生新的效应、涉及新的机理并显示许多新的应用。例如非常浅的浅层注入（Ｓｉ注入深度小于０．１μｍ）、极高的溅射产额（比单体离子高两个数量级）、侧向溅射效应、原子量级的表面加工（平均表面粗糙度小于１ｎｍ）、低基片温度下形成高质量薄膜等。     

热中子散射及其在生命科学中的应用

本文简单地介绍了热中子散射的功能、基本原理、特点（优越性）及其在生物学和医学方面的应用。     

应用于热中子的nTHGEM探测器性能研究

随着脉冲强流中子源的发展,对高性能中子探测器提出了更大的挑战,3He气体资源严重短缺和高计数率中子探测器的迫切需求,已开始制约着中子源应用技术的发展。中国科学院高能物理研究所针对中子的特殊性,专门研发了一种陶瓷基材的nTHGEM（neutron Thick Gaseous Electron Multiplier）探测器用于中子探测。基于nTHGEM的中子探测器具有高计数率、高位置与时间分辨能力、增益大、制作工艺简单,且便于大面积制作的特点,是目前国际上发展替代3He探测技术的重要方向之一。为了详细研究nTHGEM探测器的本身性能,本工作使用55Fe放射源研究了nTHGEM探测器的增益、计数率稳定性、能量分辨率等关键参数与nTHGEM膜间电压、收集场强、漂移场强之间的关系,优化了nTHGEM探测器在不同工作气体中的工作参数,为后续进一步优化nTHGEM探测器设计和工艺奠定了基础。实验结果表明,单层nTHGEM探测器在Ar（90%）+CO₂（10%）混合气体中增益能达到103,探测器计数率稳定性良好。另外,还在中国原子能科学研究院的CARR反应堆（China Advanced Research Reactor）上进行了中子束流实验,通过狭缝测量到探测器位置分辨率为（3.01±0.03）mm（FWHM）,已经接近高气压3He MWPC中子探测器水平。With the development of pulsed intense neutron source, the high-performance neutron detector poses more challenges. The severe shortage of 3He gas resources and the urgent need of neutron detector with high counting rate have begun to restrict the neutron source application technology development. In response to the particularity of neutrons, the Institute of High Energy Physics of CAS developed a nTHGEM(neutron Thick Gaseous Electron Multiplier)of ceramic substrate for neutron detection. The neutron detector based on nTHGEM is one of the most important directions for the development of alternative 3He detection technology in the world at present because of its high counting rate, high position and time resolution, large gain, simple fabrication process and large area production. In order to study the properties of nTHGEM detector in detail, this paper studied the relationship between nTHGEM detector's gain, counting rate stability, energy resolution and other key parameters and nTHGEM film voltage, collection field strength and drift field strength using 55Fe radioactive source, Optimized the working parameters of nTHGEM detector in different working gases, which laid the foundation for further optimization of nTHGEM detector design and process. The experimental results show that the single-layer nTHGEM detector has a gain of 103 in a Ar(90%)+CO₂(10%) mixed gas with good counting rate stability. In addition, a neutron beam experiment was performed on the China Advanced Research Reactor at the China Institute of Atomic Energy, and the position resolution of the detector was (3.01±0.03) mm (FWHM) measured by slits. Its performance is close to the high pressure 3He MWPC neutron detector level.     

反应堆上的热中子散射研究展望

 新中国的核物理研究几乎从一张白纸起步,经历了几代科学家近半个世纪的奋斗,才发展成今天的规模和水平．在这一发展历程中,“一堆一器”的建成是一个里程碑事件．１９５８年在原子能研究所建成的重水反应堆和回旋加速器以及以后陆续建成的各类研究性反应堆及加速器（特别是１３ＭＶ串列式静电加速器）为中国核物理事业的发展和辉煌创造了基本的条件．展望２１世纪,世界将进入知识经济的时代,作为国家创新体系的一个组成部分,中国的核物理研究将进入一个新的发展时期,核物理工作者将面临着与４０年前不同的任务．４０年前老的“一堆一器”为解决核武器研制及核电站的发展提供了技术条件,应该说当时的研究目标“科学上已经解决了.     

化学束外延（CBE）技术

化学束外延是最近几年发展起来的一种新的外延技术．本文在把化学束外延与分子束外延和金属有机物化学气相淀积比较的基础上，介绍了化学束外延的基本原理、生长动力学过程和它的突出优点，同时总结了该技术在半导体材料和光电器件制备方面的应用，最后简要指出了目前它存在的不足之处．     

有机分子束外延技术与研究进展

本文介绍了超高真空分子束外延生长有机薄膜的技术及其研究进展 ,讨论了外延材料的纯化过程和杂质对外延薄膜结构的影响 ;从理论和实验观点评论了薄膜的生长性质和膜的有序结构。超高真空有机分子束外延技术是一种多用途的高技术 ,可以生长有机、无机、有机 /无机混和的薄膜结构。这种薄膜结构是未来光学和电子器件有希望应用的新一类工程材料。     

非线性光学激光合束技术研究进展

回顾了非线性光学激光合束技术的发展历程,阐述了基于光学相位共轭和基于非线性放大过程的合束思想和基本原理,梳理了重叠耦合、种子注入和布里渊四波混频增强相位锁定激光合束方式的标志性成果,总结了等离子体交叉光束能量转移、金刚石拉曼放大和液体布里渊放大激光合束技术的优势和瓶颈。面向高峰值功率、高平均功率、高重复频率激光输出的实现需求,基于布里渊放大激光合束技术具备系统结构简单、功率负载高且散热效率高的优点,提出了实现单脉冲能量100 J、脉冲宽度10 ns、重复频率10 Hz合束激光输出的可行性方案。     

中国分子束外延技术发展历程

1前言 分子束外延(以下简称MBE)是一种化合物半导体多层薄膜的物理淀积技术.其基本原理是在超高真空条件下,将组成薄膜的各元素在各自的分子束炉中加热成定向分子束入射到加热的衬底上进行薄膜生长(图1).由于每一台分子束炉的炉口装有一个能快速开闭的快门,因而生长时能快速改变所生长材料的成分及掺杂种类.MBE技术是在20世纪...     

有机分子束外延技术与研究进展

本介绍了超高真空分子束外延生长有机薄膜的技术及基研究进展,讨论了外延材料的纯化过程和杂质对外延薄膜的影响;从理论和实验观点评论了薄膜的生长性质和膜的有序结构。超高真空有机分子束外延技术是一种多用途的高技术,可以生长有机、无机、有机／无机混和的薄膜结构。这种薄膜结构是示来光学和电子器件有希望应用的新一类工程材料。     

离子微束技术及其多学科应用

通过微米孔准直或电磁聚焦技术可将加速器产生的MeV离子束形成微米尺寸的离子束斑(微束), 从而用来研究固体和生物样品的微米空间分辨的材料信息和辐照响应。 结合MeV离子微束的发展历史综述了微束技术和跨学科应用, 包括利用微束开展具有空间分辨的离子束分析、 单粒子效应、 微纳加工和细胞辐射响应等研究。 介绍了中国科学院近代物理研究所的高能重离子微束辐照装置, 该装置成功地将总能量为1 GeV的C离子在大气中聚焦为1 μm×2 μm的微米束斑。 Beam of MeV ions from particle accelerators can be confined by collimators or focused by electrical/magnetic quadruples into micrometer size, and this microbeam can be used to obtain spatial information or radiation effect in solids and biological samples. This paper reviews the technical developments and the multi disciplinary applications of microbeam, including ion beam analysis, single event effect in semiconductor devices, proton beam writing and cellular response to targeted particle irradiations. Finally, the high energy heavy ion microbeam facility at the Institute of Modern Physics of Chinese Academy of Sciences is introduced, which has successfully focused 1 GeV Carbon ions into a beam spot of 1 μm×2 μm in air.     

自由曲面镜片波前像差扩束-缩束拼接技术

为解决波前传感器检测自由曲面镜片时测量口径不匹配,在拼接检测方法中测量过程及数据处理较为繁琐等问题,提出了一种测量自由曲面镜片的方法.该方法在扩大单次测量光束直径后对自由曲面镜片波前像差进行检测,再由波前传感器接收缩小后的带有扩束测量区域波前信息的光束.设计光路测量得到4个直径扩大10倍后的子孔径波前像差,完成扩束子孔径的波前重构及拼接.为验证实验的可靠性,对测得的扩束子孔径进行波前重构后与哈特曼传感器生成的子孔径像差峰谷值进行比较,并观察扩束子孔径拼接波面的平整性.实验结果表明:该方法能有效增大小口径波前传感器的测量范围,提高检测效率,可以用于大口径镜片的波前像差检测上.     

脉冲快热中子分析时序优化理论研究

源中子脉冲的脉宽和滞空是脉冲快热中子分析技术的两个关键时序参数,但目前国内外还没有针对上述参数的量化评估及设置方法的相关文献报道。针对这一现状,定义了时序优化的量化评估函数,进而建立了一种时序参数优化的理论解析模型,并通过将待测目标物与周边介质等效为线性时不变系统,简化了计算过程。从数学上证明了基于该模型获取的中子脉冲的最优脉宽和滞空应相等。以美国研制的脉冲中子元素分析仪应用于地雷探测时的场景为例,获取了该场景下的最优时序参数,并论证了该模型对环境介质、探测布局的适应性。结果表明,该理论模型能快速有效地获取特定应用场景下的最优时序参数,且对探测背景、探测布局均具有较强的适应性。提出的理论模型可为脉冲快热中子分析技术应用于物料分析、违禁品探测、地雷探测等领域提供参考。     

热中子散射——一门发展中的边缘学科

利用热中子散射研究物质结构（包括静态和动态）是一个具有一定特点的边缘学科．十多年来。它所研究的领域不断扩大,逐步涉及固体、液体、磁性、低温、化学等许多部门,对基础理论和实际应用方面都作出了一定的结果,是国际上在应用核物理方面一个值得注意的发展动向．本文按照“洋为中用”的原则,概略地介绍了这一新生部门,第一、二两节说明它的基本原理和与相邻学科之间的关系,第三、四两节重点介绍了非弹性散射测量方法和它在上述各个部门里的进展简况．