本文關(guān)鍵詞：ADS散裂靶相關(guān)核數(shù)據(jù)測量裝置的建立及鎢評價中子核數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)檢驗(yàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核數(shù)據(jù)是核科學(xué)與工程應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(ADS)散裂靶相關(guān)核數(shù)據(jù)主要包括質(zhì)子、中子及輕帶電粒子與散裂靶裝置相關(guān)材料的反應(yīng)總截面、出射中子及輕帶電粒子的產(chǎn)額、能譜和角分布、反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)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(guān)的核數(shù)據(jù)具有重要的意義。ADS散裂靶相關(guān)核數(shù)據(jù)需求精度高、核素種類多、能量范圍寬,不可能全能量范圍內(nèi)進(jìn)行散裂反應(yīng)實(shí)驗(yàn)測量。然而,可靠的理論計(jì)算在核數(shù)據(jù)評價工作中起著非常重要的作用。國際上很多實(shí)驗(yàn)室開展了散裂反應(yīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)測量工作,為改進(jìn)理論模型提供了寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本工作中,通過比較現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和散裂反應(yīng)理論模型計(jì)算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)不同理論模型計(jì)算結(jié)果之間,以及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間仍存在著很大的分歧。需要更多的實(shí)驗(yàn)測量來檢驗(yàn)、改進(jìn)和完善散裂反應(yīng)相關(guān)理論模型。本論文基于我國大科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR),設(shè)計(jì)和搭建了ADS散裂靶相關(guān)核數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)測量裝置,并且完成了首輪束流實(shí)驗(yàn)。該裝置主要包括高真空金屬薄膜束窗、遠(yuǎn)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(xué)與數(shù)據(jù)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(guān)鍵材料Pb、W靶的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行出射中子、伽瑪及輕帶電粒子測量。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)細(xì)致地處理和分析,得到了中子及輕帶電粒子的能譜、產(chǎn)額及角分布等相關(guān)物理量。利用GEANT4蒙特卡羅模擬程序及QMD理論模型進(jìn)行理論計(jì)算,與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,符合良好。結(jié)果表明,該實(shí)驗(yàn)裝置正常運(yùn)行,實(shí)驗(yàn)方案準(zhǔn)確可靠,在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了加速器驅(qū)動的幾Me V至幾百M(fèi)e V寬能量范圍的白光中子能譜測量。鎢具有高熔點(diǎn)(3410?C)、高熱導(dǎo)率及良好的中子學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為聚變混合堆、散裂中子源及ADS系統(tǒng)等核裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵材料。本論文開展了利用14.8 Me V中子基準(zhǔn)檢驗(yàn)ADS散裂靶關(guān)鍵材料鎢的評價中子核數(shù)據(jù)的研究方法。實(shí)驗(yàn)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(yīng)產(chǎn)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(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù),模擬得到了相同實(shí)驗(yàn)條件下的泄漏中子譜。通過比較實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果,檢驗(yàn)了各個評價數(shù)據(jù)庫的鎢相關(guān)核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明,ADS-2.0和ENDF/B-VII.1能夠很好的再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),而ENDF/B-VII.0,JENDL-4.0和CENDL-3.1庫模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作正常,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法正確可靠。為ADS散裂靶設(shè)計(jì)提供了寶貴的鎢中子評價核數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：ADS散裂靶 散裂反應(yīng) 核數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)測量裝置 基準(zhǔn)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)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(shù)據(jù)13-14
• 1.3 ADS散裂靶相關(guān)核數(shù)據(jù)需求14-15
• 1.4 本論文研究目標(biāo)、內(nèi)容與結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 散裂反應(yīng)核模型17-31
• 2.1 散裂反應(yīng)機(jī)制17-19
• 2.2 散裂反應(yīng)理論模型19-21
• 2.2.1 核內(nèi)級聯(lián)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(jì)算21-22
• 2.3.2 FLUKA模擬計(jì)算22-23
• 2.4 理論模型驗(yàn)證23-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 ADS散裂靶相關(guān)核數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)測量裝置31-62
• 3.1 國際上散裂反應(yīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)調(diào)研31-36
• 3.2 蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)及PISA實(shí)驗(yàn)終端36-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)37-38
• 3.4 電子學(xué)與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)38-40
• 3.4.1 硬件搭建38-39
• 3.4.2 軟件設(shè)計(jì)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(shù)54-61
• 3.6 本章小結(jié)61-62
• 第四章 400 Me V/u 16O + natPb, natW實(shí)驗(yàn)62-86
• 4.1 實(shí)驗(yàn)測量62-66
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)布局62-63
• 4.1.2 電子學(xué)與數(shù)據(jù)獲取63-66
• 4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(chǎn)額及角分布81-84
• 4.3 本章小結(jié)84-86
• 第五章 ADS散裂鎢靶中子評價數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)86-107
• 5.1 鎢中子評價微觀數(shù)據(jù)的比較和分析86-88
• 5.2 鎢中子評價數(shù)據(jù)的積分實(shí)驗(yàn)調(diào)研88-91
• 5.3 ADS散裂鎢靶積分實(shí)驗(yàn)91-93
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)布局91-92
• 5.3.2 電子學(xué)與數(shù)據(jù)獲取92-93
• 5.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理93-105
• 5.4.1 源中子產(chǎn)額計(jì)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(jié)105-107
• 第六章 總結(jié)與展望107-109
• 6.1 總結(jié)107-108
• 6.2 展望108-109
• 附錄A MCNP輸入文件109-111
• 參考文獻(xiàn)111-120
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果120-121

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本文編號：390294