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中子核数据测量进展及展望

中国科学：物理学、力学、天文学 2020年第5期50卷 2-14页

作者：阮锡超中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413

中子核数据是核物理基础研究、核能开发与利用以及核技术发展的基础数据,其质量直接关系到核装置等与核相关的产品的有效性、安全性与经济性.因此自中子发现以来,对中子核数据的研究已进行了80多年,各发达国家仍然不断地投入大量的人力... 详细信息

中子核数据是核物理基础研究、核能开发与利用以及核技术发展的基础数据,其质量直接关系到核装置等与核相关的产品的有效性、安全性与经济性.因此自中子发现以来,对中子核数据的研究已进行了80多年,各发达国家仍然不断地投入大量的人力物力进行研究,不断提高各数据库的质量,为基础研究、国防科技和国民经济服务.中子核数据研究包括实验测量、理论评价与宏观检验三部分,本文介绍了中子核数据测量方面的进展,主要包括测量平台与方法、中子反应数据和裂变数据实验测量方面的进展,最后进行了展望.

关键词：中子核数据测量中子反应数据裂变数据

10.26 MeV中子引起51V的次级中子双微分截面测量

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10.26 MeV中子引起51V的次级中子双微分截面测量

作者：阮锡超中国原子能科学研究院

学位级别：硕士

用中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上的常规和非常规快中子飞行时间谱仪，测量了10.26 MeV中子引起V的次级中子双微分截面，成功解决了D(d，n)中子源中破裂中子对次级谱的影响。次级中子双微分截面是核工程设计中重要的核数... 详细信息

用中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上的常规和非常规快中子飞行时间谱仪，测量了10.26 MeV中子引起V的次级中子双微分截面，成功解决了D(d，n)中子源中破裂中子对次级谱的影响。次级中子双微分截面是核工程设计中重要的核数据之一，随着对核工程设计要求的日益提高，对核数据的要求也越来越高，不仅要求有精确的核反应截面数据，还要有精确的能谱和角分布数据。国际聚变实验堆ITER就对一系列核的次级中子双微分截面提出了要求。另外，精确测量一些重点核的次级中子双微分截面，对发展和完善理论模型，改进理论计算也有重大意义。到目前为止，在14 MeV附近，由于有很好的T(d,n)He单能中子源，所以次级中子双微分截面的测量数据较多，在8 MeV以下，也可以得到很好的单能中子源，所以也有一些测量数据。但在8—13 MeV这一能区，由于没有合适的单能中子源(因为在这一能区，对于常规中子源如T(p,n)He和D(d,n)He中子源，除了单能中子以外，还有破裂中子成份，这部分源破裂中子在样品上引起的次级中子，将严重影响测量结果)，所以至今在8—13 MeV能区这方面的测量数据极少。因此在这一能区精确测量一些重点核的次级中子双微分截面，检验现有评价数据，是很有意义的。 V是ITER工程中第一壁材料的候选核素，在强的14 MeV中子辐照下长寿命剩余放射性较少，是重要的结构材料，因此它的一些中子核数据是必须的。10.26 MeV中子引起V次级中子双微分截面的实验研究课题就是在聚变装置研究的需求牵引下参加国际原子能机构(IAEA)组织的国际合作项目。本论文利用CIAE发展起来的常规和非常规快中子飞行时间谱仪，利用D(d,n)He中子源，测量了10.26 MeV中子引起的V的次级中子双微分截面，成功解决了源破裂中子对次级谱的影响。在数据处理中，采用Monte—Carlo方法来直接模拟飞行时间谱，并与测量的飞行时间谱进行直接比较，用这种方法对测量的数据进行了必要的和严格的修正(主要是源中子和次级中子在样品中的注量率衰减，多次散射和包括中子源、样品和探测器在内的有限几何修正)。这种数据处理方法提高了实验数据的质量。最后本论文给出了测量结果，并与ENDF／B-VI的评价数据和德国物理技术研究院(PTB)的测量数据进行了比较。

关键词：次级中子双微分截面常规谱仪非常规谱仪 Monte-Carlo方法破裂中子

氘氚源中子穿过聚乙烯样品泄漏中子谱的测量与模拟

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原子核物理评论 2012年第3期29卷 310-315页

作者：聂阳波鲍杰阮锡超周祖英中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413 西北核技术研究所陕西西安710024

采用飞行时间技术测量了氘氚(D-T)源中子穿过不同厚度板状聚乙烯样品后40°方向的泄漏中子时间到达谱,样品的长和宽均为100cm,厚度分别为4.5,9,18和27cm。本底谱测量采用了无样本底测量和无样堵孔本底测量2种方案,利用MCNP-4C程序模拟... 详细信息

采用飞行时间技术测量了氘氚(D-T)源中子穿过不同厚度板状聚乙烯样品后40°方向的泄漏中子时间到达谱,样品的长和宽均为100cm,厚度分别为4.5,9,18和27cm。本底谱测量采用了无样本底测量和无样堵孔本底测量2种方案,利用MCNP-4C程序模拟了相同实验条件下的泄漏中子时间到达谱,模拟过程中考虑了源中子的能谱与角分布、脉冲中子束宽度、探测器的效率以及样品的有效面积。通过比较发现,采用无样测量谱作为本底时,计算值/实验值(C/E)值大于1,并且随着样品厚度的增加而偏离1;而本底谱采用无样堵孔测量谱时,C/E小于1,并且随着样品厚度的增加而接近1。通过对两套本底谱的分析,并结合蒙特卡罗模拟,计算求得了相应样品厚度下比较接近实际的本底谱,采用该模拟计算本底谱后,C/E值有了明显的改善。

关键词：飞行时间法聚乙烯泄漏中子谱 MCNP-4C程序有效面积

γ全吸收型探测装置中子束流监视器的Geant4模拟

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原子能科学技术 2009年第10期43卷 946-950页

作者：苏明仲启平郑玉来张奇玮阮锡超周祖英孔祥忠兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000 中国原子能科学研究院北京102413

利用Geant4模拟了γ全吸收型探测装置中用于中子束流监视的锂玻璃探测器的相对探测效率,给出了锂玻璃探测器在10 keV^1 MeV区间的中子探测效率,并对影响探测效率的相关因素进行了分析,讨论了弹性散射引起的时间滞后对TOF(time-of-flight... 详细信息

利用Geant4模拟了γ全吸收型探测装置中用于中子束流监视的锂玻璃探测器的相对探测效率,给出了锂玻璃探测器在10 keV^1 MeV区间的中子探测效率,并对影响探测效率的相关因素进行了分析,讨论了弹性散射引起的时间滞后对TOF(time-of-flight)测量的影响和不同厚度锂玻璃探测器的n-γ分辨效果。在未来使用锂玻璃探测器作为keV中子源监视器时,这项工作将为更好地理解相关中子飞行时间谱和能谱提供依据。

关键词： γ全吸收型探测装置中子监视器 Geant4

准直D-T中子束穿过大块板状聚乙烯样品积分实验

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原子能科学技术 2012年第12期46卷 1486-1491页

作者：聂阳波鲍杰阮锡超任杰周祖英中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413 西北核技术研究所陕西西安710024

本文介绍了中国原子能科学研究院建立的准直中子束积分实验装置。该装置利用T(d,n)4 He反应产生14.8MeV脉冲中子束,经1.1m厚重水泥屏蔽墙上的准直孔道后与样品作用,用飞行时间法测量样品不同方向的泄漏中子谱。首次测量了样品厚度分别为... 详细信息

本文介绍了中国原子能科学研究院建立的准直中子束积分实验装置。该装置利用T(d,n)4 He反应产生14.8MeV脉冲中子束,经1.1m厚重水泥屏蔽墙上的准直孔道后与样品作用,用飞行时间法测量样品不同方向的泄漏中子谱。首次测量了样品厚度分别为4.5、9、18和27cm的大块板状聚乙烯样品在30°和50°方向的泄漏中子谱;考虑靶结构、源中子能谱和角分布、脉冲束宽度及探测器效率,利用MCNP程序模拟计算了相同实验条件下的泄漏中子飞行时间谱。实验结果与模拟结果符合较好。

关键词：积分实验泄漏中子谱飞行时间法聚乙烯样品 MCNP

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基于高压倍加器的快中子照相技术研究

原子能科学技术 2015年第6期49卷 1117-1121页

作者：郑小海聂阳波阮锡超鲍杰侯龙中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413

本文详述了所建立快中子照相系统的性能和实验测试。依托中国原子能科学研究院的600kV高压倍加器,设计加工了线中子源和高L/D复合屏蔽准直器,开展了14 MeV快中子照相系统对聚乙烯、铝、铁和铅材料的空间分辨能力的实验研究。实验中分别... 详细信息

本文详述了所建立快中子照相系统的性能和实验测试。依托中国原子能科学研究院的600kV高压倍加器,设计加工了线中子源和高L/D复合屏蔽准直器,开展了14 MeV快中子照相系统对聚乙烯、铝、铁和铅材料的空间分辨能力的实验研究。实验中分别采用了厚刀口法和狭缝指示器法,两种方法得到的实验数据相符合。研究结果表明,该快中子照相系统对单一材料能达到优于1mm的空间分辨能力,与理论计算结果相一致。

关键词：快中子照相中子源空间分辨

^(252)Cf裂变γ射线伴随飞行时间法刻度液体闪烁体中子探测效率

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原子能科学技术 2018年第2期52卷 215-220页

作者：任杰聂阳波阮锡超黄翰雄李霞张凯中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413

宏观检验实验是检验核数据正确性的重要实验方法之一。液体闪烁体中子探测器是中子核数据宏观检验实验中快中子能谱测量的主要探测器,其探测效率曲线的准确性关系到实验结果的精度。本文采用^(252)Cf中子源的伴随γ射线和飞行时间法测... 详细信息

宏观检验实验是检验核数据正确性的重要实验方法之一。液体闪烁体中子探测器是中子核数据宏观检验实验中快中子能谱测量的主要探测器,其探测效率曲线的准确性关系到实验结果的精度。本文采用^(252)Cf中子源的伴随γ射线和飞行时间法测得了液体闪烁体对2.0~10.0 MeV中子的相对探测效率曲线,同时利用飞行时间法和400kV脉冲中子发生器的d-D反应中子源测得了2.9 MeV单能中子的绝对探测效率。将相对探测效率曲线归一到单能点的绝对效率,得到探测器在这一能区的绝对探测效率曲线。使用蒙特卡罗程序NEFF模拟相同参数的液体闪烁体探测器对10.0 MeV以下中子的探测效率曲线。最后将实验结果与模拟结果对比,结果表明实验得到的探测效率曲线合理、准确。

关键词：探测效率液体闪烁体飞行时间法蒙特卡罗模拟

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中国核数据研究进展及未来展望

原子能科学技术 2020年第S01期54卷 65-74页

作者：刘世龙葛智刚阮锡超陈永静中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413

核数据作为核基础研究与核工程及核技术应用之间的桥梁,是核能开发、核技术应用的重要基础。经过60多年的发展,我国建立了包括实验测量、微观评价、理论计算、建库及宏观检验在内“小规模、高水平、有特点”的核数据研究体系,取得了大... 详细信息

核数据作为核基础研究与核工程及核技术应用之间的桥梁,是核能开发、核技术应用的重要基础。经过60多年的发展,我国建立了包括实验测量、微观评价、理论计算、建库及宏观检验在内“小规模、高水平、有特点”的核数据研究体系,取得了大量高水平的研究成果,完成了多期核数据研究任务,为我国核科技的发展提供了高质量的核数据支撑,同时也为我国的核能开发、核技术发展提供大量的基础核数据服务。本文简要介绍了我国核数据工作的历史贡献以及近年来取得的进展,并对我国核数据的未来发展进行了展望。

关键词：核数据核数据测量核数据评价核数据库宏观检验

基于MPD-4电子学插件的液体闪烁体中子光响应特性实验研究

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原子能科学技术 2020年第2期54卷 348-353页

作者：任杰阮锡超黄翰雄聂阳波鲍杰李霞中国原子能科学研究院核数据重点实验室

中子光响应函数是液体闪烁体探测器的重要参数,准确的光响应函数和探测阈值是精确确定中子探测效率的基础。近年来,专门用于液体闪烁体中子探测器的高集成度新型电子学插件(Mesytec公司的MPD-4)广泛应用于中子探测系统中,该电子学插件... 详细信息

中子光响应函数是液体闪烁体探测器的重要参数,准确的光响应函数和探测阈值是精确确定中子探测效率的基础。近年来,专门用于液体闪烁体中子探测器的高集成度新型电子学插件(Mesytec公司的MPD-4)广泛应用于中子探测系统中,该电子学插件集成了脉冲高度(PH)、脉冲形状甄别(PSD)和恒比定时(CFD)测量功能,且1个NIM插件即可实现4路探测器的同时测量。对于同一中子探测器,利用这一电子学系统与传统电子学系统对中子的光响应函数进行了实验比对,结果表明,两套系统得到的中子光响应函数具有明显的差异。因此,在使用MPD-4电子学系统进行中子探测的实验中,需对光响应函数进行重新标定。

关键词：中子光响应液体闪烁体放大器飞行时间法