采用量子分子动力学模型研究低能核融合反应的动力学机制

论文摘要

量子分子动力学模型在研究中高能重离子碰撞中已经取得了很大的成功。我们的目的是把这个模型推广到重离子融合反应,为此对模型本身进行了一系列改进和发展。我所在的课题组在这方面已经做了很多工作。首先我对模型本身进行了很多检验工作,主要集中在相空间占有数约束、表面能项和ρT修正项以及对称能项的引入,经过这些细致的检验工作得到的结论是:经采用相空间占有数约束后,提高了体系的稳定性.经引入了表面能项和ρT修正项后,进一步改善了体系的密度分布与内部核子的动量分布。对称能项考虑了同位旋效应,改善了中子与质子的密度与动量分布,增强了丰中子核反应过程中的中子流效应。通过上述改进,初态核（特别是丰中子核）的稳定性得到了很大的提高,稳定时间可以维持在相当长的时间（达1000fm/c,甚至更长的时间）。稳定的初态核可以避免不合理的核子出射,提供融合过程中完整的动力学机制。因此可以确定改进的分子动力学模型为本文的研究提供了比较完备的理论模型。 在量子分子动力学模型的基础上,我们认真研究了融合反应的机制,特别是丰中子融合反应机制,研究以四个反应40,48Ca+90,96Zr为例进行。我们首先抽取出结合能和方均根半径与实验值符合,并能在2000fm/c时间内保持稳定的初始核。然后在动力学模型中,模拟了四个反应体系在近垒及垒上多个入射能量和多个碰撞参数下的融合过程。其融合事件的判断条件是:两核质心距离小于大核的半径之后,再演化500fm/c（即相对于体系转动一周或振动几个周期）,使两核质心重合,若过程中出射核子数少于或等于6个,则称此事件为融合事件。这样算出融合反应的融合截面,得到四种反应的激发曲线与实验值符合很好。我们发现丰中子核反应40Ca+96Zr的垒下融合截面与非丰中子反应46Ca+90Zr相比明显增强,这是由于过剩中子的存在,加速了颈部的形成,从而使融合的实际位垒（动力学位垒）明显下降,导致垒下融合截面增强。但对于丰中子核48Ca参与的融合反应48Ca+90,96Zr并没有观察到像丰中子反应40Ca+90Zr一样的垒下融合截面的增强。为了弄清楚其中的原因,我们进一步研究了在以上四个反应中存在的丰中子效应和壳结构效应对融合过程的影响。从动力学角度而言,丰中子造成的中子流有利于颈部的形成,从而导致真实位垒的下降,有利于融合。 但是,中子转移的方向不同（即从靶到弹或从弹到靶）会引起反应体系位垒的下降或升高。例如在反应40Ca+96Zr中,中子由96Zr向40Ca的转移占有优

论文目录

• 第一章 引言
• 第二章 理论模型
• 2.1 核融合反应过程简介
• 2.2 量子分子动力学模型简介
• 2.3 相互作用势
• 2.4 表面能项
• 2.5 ρτ修正项
• 2.6 对称能项
• 2.7 两体碰撞项与相空间占有数约束
• 第三章 低能融合过程中反应体系的状态描述
• 3.1 形变参数
• 3.2 单粒子平均势
• 3.3 颈部的动力学行为
• 3.4 质量参数
• 40,48Ca+^90,96Zr的动力学研究'>第四章 融合反应^40,48Ca+^90,96Zr的动力学研究
• 4.1 引言
• 4.2 原子核的初始化
• 4.3 融合判据与融合截面的计算
• 4.4 动力学融合位垒与核子转移
• 4.5 核子转移反应与Q值的关系
• 第五章 总结与展望
• 附录一 基本表达式
• 附录二 模型中的相互作用势能
• 附录三 相互作用势能对（?）的微分