本文關鍵詞：ADS散裂靶相關核數據測量裝置的建立及鎢評價中子核數據的基準檢驗，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核數據是核科學與工程應用的基礎數據。加速器驅動次臨界系統(tǒng)(ADS)散裂靶相關核數據主要包括質子、中子及輕帶電粒子與散裂靶裝置相關材料的反應總截面、出射中子及輕帶電粒子的產額、能譜和角分布、反應產物質量和電荷分布等。散裂靶裝置作為ADS系統(tǒng)的重要組成部分,研究與其相關的核數據具有重要的意義。ADS散裂靶相關核數據需求精度高、核素種類多、能量范圍寬,不可能全能量范圍內進行散裂反應實驗測量。然而,可靠的理論計算在核數據評價工作中起著非常重要的作用。國際上很多實驗室開展了散裂反應相關實驗測量工作,為改進理論模型提供了寶貴的實驗數據。本工作中,通過比較現有實驗數據和散裂反應理論模型計算結果,發(fā)現不同理論模型計算結果之間,以及與實驗數據之間仍存在著很大的分歧。需要更多的實驗測量來檢驗、改進和完善散裂反應相關理論模型。本論文基于我國大科學實驗裝置蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR),設計和搭建了ADS散裂靶相關核數據實驗測量裝置,并且完成了首輪束流實驗。該裝置主要包括高真空金屬薄膜束窗、遠程控制換靶系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)(束流監(jiān)測探測器、中子飛行時間譜儀、輕帶電粒子譜儀及伽瑪探測器等)及電子學與數據獲取系統(tǒng)。利用HIRFL-CSR提供的400 Me V/u的16O束流開展了ADS散裂靶關鍵材料Pb、W靶的實驗,進行出射中子、伽瑪及輕帶電粒子測量。通過對實驗數據細致地處理和分析,得到了中子及輕帶電粒子的能譜、產額及角分布等相關物理量。利用GEANT4蒙特卡羅模擬程序及QMD理論模型進行理論計算,與實驗數據進行了比較,符合良好。結果表明,該實驗裝置正常運行,實驗方案準確可靠,在國內首次實現了加速器驅動的幾Me V至幾百Me V寬能量范圍的白光中子能譜測量。鎢具有高熔點(3410?C)、高熱導率及良好的中子學性能等優(yōu)點,被認為聚變混合堆、散裂中子源及ADS系統(tǒng)等核裝置設計的關鍵材料。本論文開展了利用14.8 Me V中子基準檢驗ADS散裂靶關鍵材料鎢的評價中子核數據的研究方法。實驗上采用飛行時間法利用BC501A液體閃爍體中子探測器,測量了氘氚(D-T)聚變反應產生的14.8 Me V中子與鎢相互作用后60?和120?方向的泄漏中子譜。利用MCNP程序輸入國際各家中子評價核數據庫的數據,模擬得到了相同實驗條件下的泄漏中子譜。通過比較實驗與模擬結果,檢驗了各個評價數據庫的鎢相關核數據的準確性。結果表明,ADS-2.0和ENDF/B-VII.1能夠很好的再現實驗數據,而ENDF/B-VII.0,JENDL-4.0和CENDL-3.1庫模擬的結果與實驗結果有一定的差別,尤其是8.5-13.5 Me V中子能區(qū)。該研究工作證明了D-T中子源積分實驗系統(tǒng)工作正常,實驗數據分析方法正確可靠。為ADS散裂靶設計提供了寶貴的鎢中子評價核數據。
【關鍵詞】：ADS散裂靶 散裂反應 核數據 實驗測量裝置 基準檢驗實驗
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（近代物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O571.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 引言12-13
• 1.2 核數據13-14
• 1.3 ADS散裂靶相關核數據需求14-15
• 1.4 本論文研究目標、內容與結構15-17
• 第二章 散裂反應核模型17-31
• 2.1 散裂反應機制17-19
• 2.2 散裂反應理論模型19-21
• 2.2.1 核內級聯過程的模擬19-20
• 2.2.2 余核退激過程的模擬20-21
• 2.3 蒙特卡羅模擬程序21-23
• 2.3.1 GEANT4模擬計算21-22
• 2.3.2 FLUKA模擬計算22-23
• 2.4 理論模型驗證23-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第三章 ADS散裂靶相關核數據實驗測量裝置31-62
• 3.1 國際上散裂反應相關實驗調研31-36
• 3.2 蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)及PISA實驗終端36-37
• 3.3 實驗裝置設計與結構37-38
• 3.4 電子學與數據獲取系統(tǒng)38-40
• 3.4.1 硬件搭建38-39
• 3.4.2 軟件設計39
• 3.4.3 性能測試39-40
• 3.5 中子飛行時間譜儀40-61
• 3.5.1 中子探測器性能測試與模擬41-54
• 3.5.2 中子探測技術54-61
• 3.6 本章小結61-62
• 第四章 400 Me V/u 16O + natPb, natW實驗62-86
• 4.1 實驗測量62-66
• 4.1.1 實驗布局62-63
• 4.1.2 電子學與數據獲取63-66
• 4.2 實驗數據處理66-84
• 4.2.1 束流拾取探測器的測量66-68
• 4.2.2 中子飛行時間譜儀的測量68-75
• 4.2.3 次級中子雙微分截面75-77
• 4.2.4 輕帶電粒子譜儀的測量77-81
• 4.2.5 次級帶電粒子產額及角分布81-84
• 4.3 本章小結84-86
• 第五章 ADS散裂鎢靶中子評價數據的檢驗86-107
• 5.1 鎢中子評價微觀數據的比較和分析86-88
• 5.2 鎢中子評價數據的積分實驗調研88-91
• 5.3 ADS散裂鎢靶積分實驗91-93
• 5.3.1 實驗布局91-92
• 5.3.2 電子學與數據獲取92-93
• 5.4 實驗數據處理93-105
• 5.4.1 源中子產額計算93-94
• 5.4.2 中子探測器能量刻度及效率曲線94-95
• 5.4.3 中子飛行時間譜95-98
• 5.4.4 蒙特卡羅模擬98-100
• 5.4.5 中子能譜的比較及討論100-105
• 5.5 本章小結105-107
• 第六章 總結與展望107-109
• 6.1 總結107-108
• 6.2 展望108-109
• 附錄A MCNP輸入文件109-111
• 參考文獻111-120
• 作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果120-121

【參考文獻】

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本文編號：390294