利用光学模型研究中子和γ诱发中等质量原子核的反应

摘要

中子诱发原子核的反应在核物理和材料掺杂中有着广泛的应用，γ诱发原子核的反应在生物学和医学中有着重要的意义。本文主要用光学模型研究中子和γ诱发原子核的反应，所采用的程序为TALYS1.4工具包。本文中的所有原子核反应的理论数据都是用TALYS工具包计算出来的。主要内容分为三个部分:
　　第一部分，中子诱发原子核反应的研究。利用TALYS1.4工具包的默认参数研究了碳、氮、氧稳定同位素的中子诱发反应。中子入射能量范围是从0.20MeV到85.00MeV。结果表明12C和14N的TALYS1.4计算数值与实验值相符，然而16O需要调整参数才能符合实验值。通过比较n+ C/N/O诱发反应的主要反应道，给出了这些反应道的能量阈值(Eth)。在th以上可以使特定的C/N/O核素转化为其它元素的同位素。在中子活化技术中，这些得到的结果将有助于有机材料的掺杂和改性的研究。
　　第二部分，中子诱发原子核反应的研究。利用TALYS1.4工具包的默认参数研究了19F和27Al的中子诱发反应。中子入射能量范围是从0.10keV到30.00MeV。计算的主要反应道包括:(n,np），(n，p)，(n，α)，(n，2n)，（n，γ）和(n, tot)。结果表明，除了因19F是中等质量且处于统计模型有效性过渡带的原子核，需要特殊详细计算之外，整体来说计算结果与实验结果符合的很好。根据n+27Al和n+19F反应截面分布的计算结果，预测出了n+27Al19F反应截面分布。这些结果可应用于钍基熔盐反应堆和中子活化分析技术中。
　　第三部分，γ诱发原子核反应的研究。分析了人体中重要元素的γ诱发反应。在放射治疗中，使用的γ射线的能量可能大于10.00MeV，它们有可能诱发稳定原子核变为放射性原子核。人体内一些重要元素的γ诱发反应的探究可分析出核转变的概率。研究的反应包括Na, Mg，Cl，Ca, Fe和Zn稳定同位素的γ诱发反应，反应道有(γ，n）和(γ，p)。γ射线的入射能量范围为从1.00MeV到30.00MeV。研究发现这些反应的截面值很小，最大的截面值不超过100.00mb。通过考虑反应道的能量阈值、剩余核的半衰期、元素占人体体重的比例以及对人体的重要性，建议了治疗后一些可被用于追踪的放射性的核22Na42，43K，41Ca和55Fe等。此结果有助于医学诊断和疾病治疗。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 中子诱发稳定核反应简介

1．2 中子诱发轻核反应的动力学机制

1．3 光核反应简介

1．4 本论文的研究内容、意义和方法

第二章 核反应过程、模型及应用程序介绍

2．1 核反应过程的描述

2．2 光学模型

2．3 TALYS程序介绍

2．3．1 光学势

2．3．2 反应截面

第三章 中子诱发原子核反应研究

3．1 中子诱发C／N／O稳定同位素的反应

3．2 中子诱发碳同位素的反应

3．2．1 n+12C反应

3．2．2 n+13C反应

3．3 中子诱发氮同位素的反应

3．3．1 n+14N反应

3．3．2 n+15N反应

3．4 中子诱发氧同位素的反应

3．4．1 n+16O反应

3．4．2 n+18O反应

3．5 n+C／N／O同位素反应之间主要反应道的比较

3．6 中子诱发AlF3反应的研究

3．6．1 n+19F反应

3．6．2 n+27Al反应

3．6．3 n+27Al19F3反应

第四章 人体内重要元素的γ诱发反应研究

4．1 23Na(γ，n)22Na反应

4．2 25Mg(γ，p)24Na反应

4．3 42Ca(γ，n)41Ca，43Ca(γ，p)42K及44Ca(γ，p)43K反应

4．4 56Fe(γ，n)55Fe和66Zn(γ，n)65Zn反应

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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