用多路望远镜系统测量~9Be(n,xα)反应的双微分截面

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快中子引起反应出射中子或带电粒子的双微分截面数据是核工程设计中所需的重要核数据,也是核反应机制研究中不可缺少的核数据。本论文涉及的研究内容是利用多路望远镜系统试测量En=14.8MeV的9Be(n,xα)反应的双微分截面。论文详细介绍了多路望远镜系统、实验测量中的问题、解决办法以及实验测量数据的处理过程,论文最后给出了实验测量数据的初步结果,并试着对相关问题进行分析解释。在核工程中设计中,由于快中子引起的(n,α)反应中,出射的α粒子能够在结构材料中形成气泡和肿胀,使材料的性能变差,同时(n,p)反应中出射的质子会使结构材料变脆,因此对快中子引起反应出射带电粒子的能谱和角分布进行研究,有着重要的实际应用价值。在核反应理论研究中,人们在激子态密度公式基础上严格考虑Pauli效应并引入Jπ量子数后,使预平衡激子模型与平衡态统计Hauser—Feshbach模型理论可在同时考虑角动量和宇称守恒情况下得以自洽统一地描述核反应过程成为可能,从而可以考虑预平衡发射粒子到分立能级态,用于描述轻核低能中子反应。目前,该理论还处于发展和完善阶段,因而需要大量实验数据进行检验。由于中子引起发射带电粒子的核反应截面比较小,研究比较困难,因此到目前为止,中子引起反应出射带电粒子的双微分截面的实验数据还十分缺乏,所得到的测量结果还很少,且已有的一些数据分歧也较大,大量核素的中子引起反应出射带电粒子的双微分截面还有待实验去测量。目前,快中子引起反应出射带电粒子的截面测量方法通常有活化法和直接测量法两种。活化法测量的优点是装置简单方便,但要求剩余核的放射性半衰期要适当,太长太短都不行,而且这种方法只能测量总截面,无法获得出射粒子的能谱和角分布数据。直接测量法可以克服以上缺点,但测量难度较大。本论文采用圆柱型多丝正比室构成的多路望远镜探测系统进行直接测量,利用这套系统主要是考虑到该探测器系统有以下优点:(1)可同时进行多个反应角的测量。同时测量的反应角在31°~161°,平均角分辨约为13°,中心能量探测器对靶所张的平均立体角为13.6msr;(2)可同时进行反应谱和本底谱的测量,从而可以缩短测量时间;(3)利用E探测器的脉冲形状分辨特性来鉴别粒子,利用E和△E的二重或三重符合可以尽可能地减少本底;(4)采用厚靶测量可以增加反应事件率,从而使测量同样的反应事件所需时间减少。在数据处理中,大量采用了Monte—Carlo方法,分别对望远镜系统的几何和中子相对通量沿靶环分布等进行了模拟计算。在厚靶数据处理中也采用了Monte—Carlo方法直接模拟实验,获得模拟谱,从而可以直观地比较模拟谱与测量谱。另外,论文也对如何改进输入数据的迭代方法进行了研究,并给出了一种较为可行的迭代收敛的方法,这对今后类似的厚靶实验数据处理具有一定的参考价值。
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