核子诱发散裂反应中表面结团发射机制的研究

摘要

散裂反应在材料科学、生物学、空间科学、外科学等领域有非常广泛的应用，因此实验和理论都对散裂反应进行了深入广泛的研究。特别是近来高通量中子源的需求及核废料转化和清洁核能源开放促发了新一轮散裂反应研究及散裂中子源的建设热潮。这些应用及研究需要大量而全面的散裂核数据，仅仅依靠实验是不可能完成的，因此需要理论工具对核数据库进行补充和完善。目前各种散裂反应模型对散裂核数据的描述各有优劣，特别是现有的大多数模型无法很好地描述轻带电粒子产物的发射。因此亟需一个能全面描述现有核数据并且具有很好预言能力的理论模型。
　　在我们小组之前的工作中，采用改进的量子分子动力学ImQMD05模型结合统计衰变模型来研究散裂反应。对产物电荷分布、质量分布、同位素以及单核子发射的能谱及双微分截面等已经能够很好地再现了实验数据，但是对预平衡阶段发射的轻带电粒子如2H、3H、3He、4He等依然描述得不是很好。本论文的工作目的是对现有的ImQMD模型进行改进和发展，使其能够给出与实验相符的轻带电粒子的各种核数据。
　　根据核结构和核反应知识，轻带电粒子是在核表面形成的。因此，我们在ImQMD05模型加入了一个唯象的表面结团发射机制:在核子入射到靶核中形成复合核后，可以根据几何空间划分出一个复合核表面附近密度很低的区域，此区域是一个以复合核质心为球心，内径为R0厚度为D0的薄球壳。经历核子-核子碰撞后的高能核子逃逸到这个球壳内成为引导核子，当引导核子附近核子间的雅克比坐标和动量满足Rim×Pim≤h0、Rim≥1fm时，这些核子就结团形成轻带电粒子，若轻带电粒子能克服与母核的库仑位垒则逃离母核发射出来。考虑了表面结团发射机制后，模型对散裂反应出射的轻带电粒子的描述有了很大的改进。通过理论计算与部分实验数据的比较，确定了表面结团发射机制中的模型参数。随后利用确定好的参数系统计算了能量在62-1200MeV的核子打靶16O、27Al、56Fe、58Ni、63Cu、120Sn、197Au、208Pb、209Bi等反应体系。得到的轻带电粒子的能谱和双微分截面与实验数据符合得很好。这说明我们的模型具有很强的预言能力。
　　考虑了表面结团发射机制的ImQMD模型对散裂反应的描述取得了一定的成功。接着我们将改进后的模型应用到重离子反应中，希望能解决之前模型给出重离子反应氢元素产额偏高而氦元素产额偏低的问题。首先由于重离子反应存在多重碎裂，通过几何空间来确定引导核子的方法不再适用，我们改用核子所在位置的局域密度来确定引导核子。通过散裂反应计算的验证，得知当核子所处位置密度小于0.167ρ0时才能成为引导核子。通过理论计算发现，考虑了表面结团发射机制后，理论计算得到的氢元素产额略有降低，而氦元素产额增加比较明显，但仍未能很好地再现实验数据，需要进一步的研究改进。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 研究现状

第二章 ImQMD05模型

第三章 中高能散裂反应中的表面结团发射机制研究

3．1 中高能散裂反应中的表面结团发射机制

3．1．1 表面结团发射机制的研究现状

3．1．2 中高能散裂反应的表面结团发射机制

3．2 中能散裂反应的计算分析

3．2．1 表面结团发射机制的计算结果分析

3．2．2 表面结团发射机制的改进

第四章 表面结团发射机制在重离子反应中的应用

第五章 总结及展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及待发表论文

攻读硕士学位期间参与课题

致谢

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