～（235）U裂变产额随入射中子能量变化的实验研究

论文题目: ～（235）U裂变产额随入射中子能量变化的实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 粒子物理与核物理

作者: 杨毅

导师: 周祖英

关键词: 裂变产额,中子发射,模型计算

文献来源: 中国原子能科学研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 裂变产额是反应堆元件燃耗测量、核武器当量测定以及核查等方面广泛应用的数据,由于在裂变产物生成环境中,中子能量并非单一能量,因此中子诱发235U等可裂变核素之裂变产物的产额随中子能量的变化关系是值得研究的重要课题。中国原子能科学研究院核物理所裂变产额组多年来从事裂变产额测量工作,最近两个五年计划主要测量不同能量中子诱发235U裂变后95Zr,140Ba,147Nd等重要产物的产额。 自从1938-1939年Harn和Strassman发现和确认裂变现象以来,裂变产额测量工作一直没有停息过,由于探测手段的制约,起初人们必须依赖于放射化学分离方法,以便得到比较单纯的产物并进行测量,所以测量的主要是寿命比较长的产物的产额。电磁分离装置可以在线分离裂变产物,可以按质量对产物核素进行分离,所以寿命较短的大量丰中子核素的性质得到了研究,但由于不同产物核素的传输效率并不相同且难以确定,产额测量还是难以进行。70年代具有高分辨率的Ge（Li）探测器出现以后,人们开始对裂变产额随中子能量的关系进行系统性研究,测量得到了大量的产额数据,但由于中能段（3-14MeV）难以得到较高注量率的单能中子源,以及测量目的的限制,在这个能区各家测量数据的不确定度都较大,彼此间存在较大分歧,特别需要针对95Zr、140Ba、147Nd等重要产额与中子能量的关系进行实验测量以澄清数据分歧。 我们在研究中采用直接γ能谱法,选择了热中子、3、5、8、14MeV等单能中子源进行产额测量。样品为直径16毫米,235U丰度为90.2%的铀金属片,质量为0.7～1.6克,用质量厚度54mg/cm2的纯铝箔紧密包裹待辐照的样品;热中子实验在101堆的0#孔道热柱进行,其他能点采用加速器中子源,在距离中子源约5厘米位置辐照样品,采用双裂变电离室监测裂变率,用甄别阈外推法得到阈下裂变事件数（约占3%）。铀片辐照完毕后采用HPGe谱仪测量其γ能谱,对每个样品跟踪测量约2个月,谱仪的效率刻度采用与样品几何一致的滤纸源进行高低位过渡;样品对γ射线的自吸收修正通过测量穿透率进行;根据中子源的能谱,对低能中子的影响进行了修正,对铀同位素效应以及衰变链在所测核之后的独立产额也进行了修正,得到了比较准确可靠的测

论文目录:

摘要

第一章 原子核裂变和裂变产额

1.1 原子核裂变简史

1.2 裂变过程及有关概念

1.3 裂变产物的产额

1.3.1 裂变产物的质量分布

1.3.2 裂变产物的电荷分布

1.4 裂变产额的应用

1.5 裂变产额的测量方法

1.5.1 放化法(RC)

1.5.2 质谱法(MS)

1.5.3 直接γ能谱法

1.5.4 在线同位素分离器(ISOL)配合4πβ计数法

1.5.5 双动能法

1.6 ~(235)U裂变产额的实验数据

第二章 ~(235)U裂变产额随入射中子能量变化的实验研究

2.1.实验过程描述

2.1.1 中子源

2.1.2 样品描述

2.1.3 双裂变室描述

2.1.4 样品辐照与裂变率监测

2.1.4.1 热中子裂变率监测

2.1.4.2 快中子裂变率监测

2.1.5 离线γ测量

2.1.6 HPGe探测器效率刻度

2.1.6.1 高位效率刻度

2.1.6.2 低位效率过渡

2.1.6.3 标准源低位直接测量及修正

2.2 数据处理

2.2.1 样品中裂变率的确定

2.2.1.1 标准靶中碎片自吸收修正

2.2.1.2 裂变率测量漏计率修正

2.2.1.3 甄别阈外推修正

2.2.1.4 热中子穿透率修正

2.2.1.5 热中子偏离e指数修正

2.2.2 谱文件处理

2.2.3 关于产额计算

2.2.3.1 FYAutoLS的核心思想

2.2.3.2 用FYNorm归类产额

2.2.3.3 铀样品对产物γ射线的自吸收修正

2.2.3.4 探测几何修正

2.2.3.5 级联修正

2.2.3.6 堆垒损失修正

2.3 其他重要的修正量

2.3.1 低能中子修正

2.3.2 铀样品同位素对产额的影响修正

2.3.3 低能中子与铀同位素产额修正的整合

2.3.4 链产额修正

2.4 不确定度分析

第三章 实验结果与讨论

3.1 所用衰变参数

3.2 产额结果

3.3 系统学参数计算

3.4 产额-能量关系初探

第四章 用系统学方法研究产额—能量关系

4.1 参数拟合

4.2 计算各中子能量的链产额

4.3 计算结果与讨论

结束语

作者在攻读博士学位期间从事的工作

参考文献

附录

1.产额计算公式之推导过程

2.裂变产额计算程序FYAUTOLS.f

3.裂变率计算程序FisRatTY，FISRATFY

4.γ自吸收修正公式推导

5.热中子在铀样品中的分布偏离e指数修正公式推导

6.裂变产额系统学研究程序FisSimu简介

7.14.64MeV中子能谱模拟之输入文件

8.气体裂变产物逸出比例研究

9.一个实例：~(147)Nd产额处理详细过程

致谢

发布时间: 2005-12-05

参考文献

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