蒙特卡罗方法在中子俘获反应截面测量中的修正应用

摘要

中子俘获反应即(n，γ)反应，是一种重要的中子核反应。俘获反应截面是反应堆设计、屏蔽材料选择及核反应研究中需要的重要核数据。因此，中子俘获反应截面数据的精确测量具有重要意义。 钐(Samarium)是一种重要的聚变堆包层材料。在聚变产生中子的照射下，<'152>Sm通过(n，γ)核反应生成半衰期长达46.7个小时的放射性核素<'153>Sm。因此，在反应堆的检修维护中必须考虑其影响。而在lkeV-lMeV能段的<'152>Sm中子俘获反应截面数据比较缺乏，现有的数据偏差较大，在1993年美国召开的聚变堆用核数据专家讨论会上，<'152>Sm(n,γ)<'153>Sm反应被作为数据需求的一个重要反应道列出。为此，我们对<'152>Sm在22-1019keV能段的中子俘获反应截面进行了测量。 实验在北京大学4.5MeV静电加速器上进行，利用<'7>Li(p，n)<'7>Be和T(p,n)<'3>He反应产生中子源，以<'197>Au的中子俘获截面为标准采用相对法对<'152>中子俘获反应截面进行测量。在实验设计及数据处理中，我们对主要误差来源做了必要修正。而在实验测量中由靶头材料，冷却水层和样品上的包层材料等引起的多次散射效应，以及中子打入样品后由于中子注量率衰减造成的自屏蔽效应难以在实验中进行修正。因此，我们采用蒙特卡罗程序MCNP4B对上述两种效应进行了模拟，计算得到其修正量。为了了解靶头冷却水层及靶管厚度引起的多次散射效应对实验测量的影响，采用同样的计算模型，我们对这两个影响因素分别做了模拟计算。根据程序模拟得到的计数值，对各角度上的样品，分别做了样品中生成的<'153>Sm计数随靶管厚度变化曲线及样品中生成的<'153>Sm计数随水层厚度变化的曲线。 根据我们模拟计算的结果，修正因子的波动范围在0.934-1.047之间，修正值与实验值的最大偏差可达13.3mb，可见在中子俘获截面测量中多次散射和自屏蔽效应不可忽略。从样品生成的<'153>Sm随靶头冷却水层厚度变化或靶管厚度变化的曲线看,90°角上的样品受靶管厚度及靶头冷却水层的影响较其他角度上的样品小。水层对0°角上样品的散射影响较大，水层厚度每增加0.2cm，散射效应引起的核素计数增加3％。因此，本论文的结论对水层厚度的选取及靶管厚度的选取有一定参考价值，在加速器上进行中子俘获反应截面测量时，对优化实验条件有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章、引言

第二章、蒙特卡罗方法概述

第三章、MCNP程序

第四章、152Sm在22-1019keV能区中子俘获反应截面的测量

第五章、利用MCNP4B程序对多次散射效应和自屏蔽效应等进行模拟计算

第六章、结果讨论及后续工作

参考文献

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