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《p-~(11)b 三体级联衰变连续能谱测量与干净聚变核能源》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第32卷第2期原子能科学技术Vol.32,No.21998年3月AtomicEnergyScienceandTechnologyMar.199811p-B三体级联衰变连续能谱测量与3干净聚变核能源袁 坚 刘晓东 许国基 宋鸿陟 孟秋英 孙祖训(中国原子能科学研究院核物理研究所,北京,102413)林尔康 王建万 余岳仲 刘东元(中研院物理研究所,台北,11529)114借助PIPS新型探测器和$E穿透型探测器,首次得到B(p,2A)He级联衰变连续能谱,为准11确获得p2B截面测量提供了实验依据。同时利用系统能量分辨率达1319keV的带电粒子谱仪对另一影响截面精确度的因素——靶成份进行了
2、实验分析。关键词干净核能源 反应能谱 级联衰变中图法分类号O5711422目前正在开发的核能,其强放射性污染是环境问题专家高度警惕的对象,而最受人们关注的D+T受控聚变热核反应,仍有放射性污染的危险。另外,由于1411MeV强中子对材料的破坏,工程上困难不小,以致人们不得不重新研究商业实用性。从长远看,探索干净新核燃料势[1—4]在必行。氢硼聚变是干净聚变核能源的理想选择。它的优点是有较大的核能释放,有较大的核反应率,不产生强流中子,是1种新型的不致造成环境污染的干净核能。氢硼聚变功率密度设计的关键参数是热核反应率,它是核反应截面对两种离子相对速度分布的平均值。由于它与核性质密切
3、相关,至今仅p2p质子核反应率可以从理论上严格计算,其它核反应率都需由实验在一定能量范围内的截面测量得到。在热核反应能区,氢硼核反应一般包括以下核反应道:11p+B→A+A+A+8.7MeV(1)8→A01+Be+8.6MeV(2)û→A02+A03+0.093MeV(3)83→A1+Be+(8,6-3.04)MeV(4)û→A2+A3+0.093MeV(5)3国家自然科学基金、核工业基金和中华发展基金(台湾)省资助项目袁 坚:男,58岁,核物理专业,研究员收稿日期:1997204230 收到修改稿日期:199720921511第2期 袁 坚等:p2B三体级联衰变连续能谱测量与干净聚变核
4、能源1411111p+B→p+B(6)p+X→p+X(7)式(1)是直接三体崩裂核反应道,它导致1个连续A粒子能谱。现有实验数据表明:直接三体崩118裂反应道截面只占全部A出射道截面的5%。另一方面,p2B反应通过Be核级联衰变进行,88由于角动量守恒,通过Be第一激发态的截面比通过Be基态截面约大2个数量级。所谓与干8净聚变核能源相关核反应,主要指通过Be第一激发态的三体级联衰变核反应道。该反应道截[5—11]面数据已有许多报道,然而这些截面数据存在较大的系统偏差,不确定性在30%至30011%。计算表明,只有真值落在较高数值上的反应截面,p2B聚变才有商业核能源的前景,因而氢硼聚变截面
5、的重新测量是本工作的研究目的。1 实验原理及装置11p2B聚变微分截面R(8)与实验上可直接测量的物理量有如下关系:R(8)=NAö(5pNt8)其中:5p为入射质子束流注量,Nt为靶面密度,8为带电粒子产物探测器对束流靶点所张的立体角,NA为感兴趣核反应道的产额,它可以从核反应能谱得到。与干净聚变核能源相关的氢硼核反应能谱是一全同粒子的、能量彼此重叠并延伸到零的级联衰变连续谱。低能区连续谱的测量通常是1个棘手问题,排除弹性散射及其他辐射的严重干扰、降低本底、弄清反应机制,是获得准确截面的关键。实验是在中研院物理研究所3×2MV2NEC9SDH22串列加速器上进行的。加速器引出质子束流经可
6、变孔径的双准直系统进入靶室,在靶上形成的束斑控制在1mm×2mm范围内,束流强度控制在30nA左右,以便在弹性散射粒子与感兴趣的反应产物A粒子的测量中死时间<3%。束流通过靶后由115m远的法拉第筒收集,1个负压环用于抑制次级电子。通常位于靶室中心的靶面与束流方向成45°或135°夹角,以便在角分布测量中保持最佳几何条件。浓112缩度为9919%的B和天然硼靶由电子轰击技术制备成约74Lgöcm厚度的自撑薄靶。带电粒子核反应产物分别为PIPS硅探测器和$E穿透型探测器组成的带电粒子谱仪探测。两类探测器分别安装在靶室中可转动盘上和90°的固定盲板上,转动盘上的探测器可以绕靶中心在0—174°
7、范围内转动,与作为监督器的固定探测器一起完成角分布测量。通常,探测器前放置直径为3mm的准直孔。PIPS探测器是1种新型硅探测器,在常温下有极好的能量分辨率及低噪声水平,是靶样品各种成份和核反应谱形细致分析的最有效的工具。$E探测器主要用来实现质子与A粒子的鉴别。-8-9该谱仪电子学线路的特点是:1)由于PIPS的漏电流工作在10—10A,ORTEC2142A前置放大器工作在高阻偏置状态,噪声水平低;2)采用ORTEC2
