14MeV中子活化截面与冷中子的叫4和GD4的全截面研究

摘要

核反应，是核物理研究的重要课题之一，它能揭示入射粒子与靶原子核之间的相互作用。中子核反应是一个很重要的研究手段，通过它，可以获知原子核内部的结构与核力的信息，也是检验核模型理论的依据。而中子核反应数据对于核模型的建立和检验，反应堆设计与安全，辐射屏蔽与防护都有重要的意义。　　本工作对14MeV能区快中子，完成了(n，2n)，(n，a)，(n，p)的截面测量工作并进行了计算过程和修正参数的详细论述。此工作在中国工程物理研究院TD-300加速器上所做，反应道为生成物半衰期为几分钟的短寿命产物。所用方法为中子活化法，测量γ射线，所用探测器为美国生产的GEM-60P同轴型高纯锗探测器，其相对效率为68%。　　低能中子的截面和散射是一种探索微观世界强有力的工具，低能中子的产生现在主要是加速器和反应堆中子源。甲烷是低能中子源慢化器广泛采用的材料。如中国散裂中子源选用液态甲烷作为低能中子的慢化器材料之一。中子在慢化器中碰撞冷却的过程，同时也存在中子的吸收作用。在低能区，中子吸收截面遵循1/V关系。随着中子能量的降低，慢化器材料对中子的吸收作用也就越强，尤其是在冷中子能区，这种效应限制着冷中子产额的增加。通过简单地降低慢化器温度无法增加冷中子份额。这其中，起主要作用的是散射截面与吸收截面的比值，所以选择吸收截面相对小，而散射截面相对大的物质。慢中子源中，要得到更多冷中子。在物质决定的基础上进一步通过某种手段，增大中子的散射截面，就可能使得被此材料慢化后的中子能谱向更低能方向延伸。　　本论文研究了0.1meV-100meV之间的低能中子对9K-30K的低温CH4靶的全截面测量，并对CH4和CD4在禁锢在载体中的截面也进行了测量研究。由于多孔介质MCM-41的影响，使得分子低温下的热力学性质和激发能级发生改变，如果这个效应足够大，则可能影响中子的散射截面，低能非弹性散射的变化，就可能为低能中子慢化提供了一种新的思路，可改进低能中子慢化效果。由于分子表面效应，它们的截面表现出了差异，并且表现出依赖于靶温度和中子能量而变化的现象。这个结果对冷中子源的慢化器设计具有指导作用。此工作是在印第安纳大学低能中子源LENS上所做。中子能量用飞行时间法测量所得，样品采用高纯度CH4与CD4，分别测量了在自由状态与禁锢在多孔介质中MCM-41中的中子全截面。MCM-41是一种被广泛应用的多孔材料，它具有很大的内表面积，并且孔径大小统一。

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