21.65mev中子引起_%279_be反应的次级中子双微分截面测量与分析

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1、兰州大学博士学位论文21.65MeV中子引起<'9>Be反应的次级中子双微分截面测量与分析姓名：兰长林申请学位级别：博士专业：粒子物理与原子核物理指导教师：孔祥忠;周祖英20090501兰州大学博士学位论文摘要次级中子双微分截面是核工程设计中所必需的重要的核数据，也是核反应机制研究中不可缺少的核数据。本论文叙述了21．65MeV中子引起9Be的次级中子双微分截面实验测量及数据处理过程，并采用新的轻核核反应理论模型对实验结果进行了理论分析。近年来，随着加速器驱动洁净核能源的发展和中子科学的广泛应用特别是高空飞行器的辐射防护和放射性治疗方面的进展等，中能中子核反应数据

2、的需求也越来越大。同时，随着对核工程设计要求的日益提高，对核数据的要求也越来越高，不仅要求有精确的核反应截面数据，还要有精确的能谱和角分布数据。然而现有的实验测量和评价的次级中子双微分截面数据十分缺乏。在核反应理论研究中，利用不同轻核核反应理论模型得到的结果相互之间并不一致，因此，需要更多的不同能区的双微分截面实验测量数据来检验和改进理论模型与评价数据。目前发展较为成熟的核反应理论主要适用于中重核和重核，在模型程序中有关核反应过程只是有序的粒子发射过程，不能用于对中子入射轻核核反应过程的描述。因此，建立和发展用于描述轻核核反应过程的新的理论模型是非常有意义的。在2

3、0MeV以上能区，选择一些重点核精确测量次级中子双微分截面并进行理论分析，对于填补数据的空白，检验和改进理论模型是很有意义的，也是很有必要的。铍具有低质量和低中子俘获截面又能使中子倍增的特点，在聚变反应堆的设计中9Be已经被视作为控制安全运行的主要要素，同时在加速器中子源的设计中9Be一直被认为是重要的靶核材料。由于实验测量的复杂性，长期以来20MeV以上的中能中子与铍作用的相关实验数据几乎空白。对于像铍一样质量数在10左右的轻核一直没有合适的核反应理论来描述其反应过程。因此，无论从理论上还是实验测量上研究9Be的次级中子双微分截面都具有非常重要的意义。在中国原子

4、能科学研究院的HI．13串列加速器上，利用T(d，n)4He脉冲中子源和多探测器快中子飞行时间谱仪，对21．65MeV中子测量了150到1450之间25个角度的次级中子飞行时间谱。在数据处理过程中，采用Monte．Carlo方法来直接模拟飞行时间谱，并与测量的飞行时间谱进行比较，用这种方法对测量的数据进行了必要的和严格的修正(主要是源中子和次级中子在样品中的注量率衰减，多次散射和包括中子源、样品以及探测器在内的有限几何修正)，从而有效地提高了实验数据的质量。得兰州大学博士学位论文到了次级中子双微分截面数据。理论分析上应用原子能科学研究院张竞上等人基于统一的Haus

5、er-Feshbach和激子模型理论发展提出的中子轻核反应理论和编制的LUNF程序，计算得到了中子入射9Be的反应截面和次级中子双微分截面。对n+9Be核反应行为的描述，尤其是复合核通过预平衡粒子发射到剩余核的分立能级的过程，在核反应模型中采用与角动量相关联的激子模型。该模型中充分考虑了角动量耦合效应、核反冲效应以及所有的核反应过程中准确的运动学来得到出射粒子能谱。如果存在二级粒子发射，那么都是通过分立能级到分立能级的发射过程、两体崩裂过程(5He’_n+历)以及三体崩裂过程(6He’一n+n+∥)等也包括在理论模型程序之中。由新的理论模型计算得到n+9Be双微分

6、截面与实验测量数据符合的较好，并对实验测量数据进行理论分析和解释。取得了一些有意义的成果。关键词：次级中子，双微分截面，多探测器快中子飞行时间谱仪，Monte．Carlo方法，预平衡反应机制，三体崩裂过程，角动量耦合效应U兰州大学博士学位论文AbstractTheneutronemissiondouble-differentialcrosssections(DDXs)isoneofthemostimportantnucleardatausedinnuclearengineeringdesignandinthestudyofnuclearreactionsmecha

7、nism．InthisthesisthemeasurementoftheDDXsoftheneutronemissioncrosssectionshavebeendescribedindetailfor9Beattheincidentneutronenergyof21．65MeVandthemeasurementresultshavebeenanalyzedwithanewlightnuclearreactionmodel．Specialattentionhasbeenpaidtotheneutrondatabetween20to200MeVduetothedev

8、elopm