中子全截面是核數(shù)據(jù)的基本量,它是中子與原子核相互作用概率的總和。中子全截面測量提供了關于原子核及其成分的內(nèi)部結構的基本信息,在核科學和技術的相關發(fā)展和應用中起著重要的作用�；谥袊⒘阎凶釉矗–SNS）反角白光中子源（Back-n）,建立了中子全截面測量譜儀樣機（NTOX）。NTOX以Back-n作為中子源,中子源中子能量從1eV到200MeV,中子飛行距離約為76m。中子源的打靶質(zhì)子束流模式為時間間隔410ns的雙束團模式,每個束團寬度為41ns。NTOX以多層快裂變室作為探測器,探測器主要以235U和238U作為探測單元。NTOX還包含了電子學系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和換樣裝置。本論文利用NTOX在Back-n上通過多層快裂變室開展了碳和鋁的全截面測量技術研究,了解了核反應堆設計常用核素的全截面數(shù)據(jù)評估現(xiàn)狀,驗證了 NTOX的可靠性,并且獲得了相應的裂變計數(shù)-中子能譜、透射率及全截面值。本論文通過CERN開發(fā)的數(shù)據(jù)處理程序ROOT進行了數(shù)據(jù)處理與分析。利用飛行時間法通過235U（n,f）共振峰擬合標定了飛行距離,進行能量刻度獲得了 1eV-200MeV能量區(qū)間的有樣/無樣裂變計數(shù)-中子能... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１反角白光中子源及實驗終端的布局—??

?基于ＣＳＮＳ白光中子源的全截面測量技術研宄???石墨和鋁的全截面測量。石墨和鋁樣品的厚度分別為９．２６１ｃｍ和２０．５２７ｃｍ，原子面密度??分別為?ｌ．〇４４８ａｔ／ｂ?和?１．２３４９ａｔ／ｂ。??圖１．２是Ｆｉｎｌａｙ等人測量全截面的實驗幾何布局。其中，Ｃ１，＇Ｃ７是準直器，ＳＭ??是偏轉(zhuǎn)磁鐵（使束線中的帶電粒子偏轉(zhuǎn)），Ｍ是中子束流監(jiān)測器，Ｓ是樣品位置，Ｄ是??中子探測器，Ｄ前面有個帶電粒子計數(shù)器Ｖ。準直器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３的直徑都是６．３５ｃｍ，Ｃ６??的直徑是８．９ｃｍ。Ｃ４的直徑為１．９ｃｍ，長度是２ｍ，用來定義打在樣品上的中子束斑大??校Ｃ５的直徑為１．９ｃｍ，Ｃ７的直徑是６．３５ｃｍ。Ｃ５和Ｃ７被９１ｃｍ長的鋼管套在一起。??換樣裝置前后的偏轉(zhuǎn)磁鐵將帶電粒子從中子飛行路徑中移出，杜絕了帶電粒子對實驗的??影響。在樣品后的飛行路徑上產(chǎn)生的帶電粒子會被帶電粒子計數(shù)器Ｖ探測，測量結果??會被作為束內(nèi)時間相關本底的衡量依據(jù)之一。Ｍ作為中子束流檢測器被用來對測量的中??子能譜進行歸一。換樣裝置Ｓ可以在幾秒內(nèi)改變樣品位置，測量時換樣裝置被設置為２０ｓ??更換一次樣品。測量所用探測器為閃爍體探測器ＢＣ４０４。：Ｆｍｌａｙ等人先利用蒙特卡洛模??擬計算預測了在３７ｍ處中子束斑為７．４?ｃｍｘ７．?４?ｃｍ，在３８．５ｍ處的束斑大小為７．５４?ｃｍ??ｘ７．６７ｃｍ。因此，ＢＣ４０４的尺寸被定為長寬８．９ｃｍｘ８．９ｃｍ，厚１．２７ｃｍ。中子能譜由飛??行時間法得到，并且利用碳的共振峰標定了飛行距離，為３８．１４ｍ左右。??！?孤???Ｊ?????Ｍ＿＿????２０Ｏ？ｉ？ｉ???［＃？０■?￣??．

?基于ＣＳＮＳ白光中子源的全截面測量技術研究???Ｌ?Ｉ?？?ｔＡＷＬ、??２?０?１?Ｉ?？?Ｆｒａｎｘ?？ｌ??？?１??？?Ｉ：??１??ｔＴ?，?？?Ｍ??＇Ｔｙ?＼??！?Ｘ??０６?ｈ?Ｘ．?－４??００?ｒ?，?ａ?ｉ?１?ｔ?‘?‘?‘」??１０?Ｖ｝?１００?ｓｏｏ??Ｅｎｅｒｇｙ?（ＭｅＶ）??圖１．３碳全截面實驗結果Ｍ??圖１．４是鋁及其它核素的全截面測量結果。對于鋁樣品，密度測量的不確定度小于??５％，部分能點的全截面不確定度為０．２％？０．５％，整體不確定度都小于１％。另外，從圖??中可以看出，全截面曲線最突出的特征是峰和谷作為是中子能量Ｅ和核素質(zhì)量數(shù)Ａ的??函數(shù)的系統(tǒng)行為，這有時被稱作冉紹爾－湯森效應。另一個明顯的特征是隨著Ｅ和Ａ的??增加，尖銳的核共振消失。另外，很明顯的是，在介子產(chǎn)生閾值附近的全截面沒有任何??大的變化。所有核素的全橫截面在３００?ＭｅＶ附近都緩慢增加，這是因為產(chǎn)生了介子。??對于原子核中子數(shù)Ｎ＞質(zhì)子數(shù)Ｚ的核素，會増加得更快一些。??圖１．４鋁等核素全截面實驗結果丨９丨??２０００年，Ｗ．?Ｐ．?Ａｂｆａｌｔｅｒｅｒ等人＿也在ＷＮＲ靶－４實驗區(qū)４ＦＰ３０Ｌ中子束線上完成了??天然碳及其它核素的全截面測量。兩種尺寸的石墨樣品直徑分別為２．５４０ｃｍ和２．５４２ｃｍ，??１／ｎｌ分別為２．５４８ｂ／ｍｏｌ和１．２７３ｂ／ｍｏｌ。中子探測器是ＮＥ２１３液閃探測器。圖１．５是碳全??截面測量結果。將其與Ｌｉｓｏｗｓｋｉ等人的結果進行比較，發(fā)現(xiàn)共振區(qū)吻合良好，說明他們??的測量方式是可靠的。整個能區(qū)的中子統(tǒng)計不確定度都好于２％。??５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]CSNS反角白光中子實驗終端本底及中子準直系統(tǒng)模擬計算[J]. 任杰,阮錫超,唐洪慶,葛智剛,黃翰雄,敬罕濤,唐靖宇,黃蔚玲.  核技術. 2014(10)
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本文編號：3074115