d-t中子与聚乙烯材料相互作用的次级中子角度谱实验研究

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1、的次级中子角度谱实验研究作者姓名：言杰学科专业：粒子物理与原子核物理导师姓名：李澄教授刘荣研究员完成时间：二0一零年十月二六日mJIIllIllllIIIIIIIIIY1816787UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeExperimentalstudyofAngularNeutronFluxSpectraEmittedfrOmPolytheneSlabwithD-TNeutronSourceAuthor’SName：JieYanSpeci

2、ality：NuclearandParticlePhysicsSupervisor：Prof．ChengLiProf．RongLiuFinishedtime：August2聃，2010中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学

3、技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(——年)作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：摘要摘要在热核武器和聚变能源研究中，D-T反应是主要的反应模式。因此，由D—T反应产生的中子和次级中子与物质的作用机制和测量方法是中子输运学研究的重要课题

4、。中子角度谱，即中子能量分布与角度分布，是理解与核工程有关的大体积系统中中子行为的最基本的物理量之一。在聚变反应堆或聚变一裂变混合堆包层中子学设计中，次级中子的角分布在中子输运计算中起重要的作用，与裂变反应堆中的中子行为相比，由于经大体积轻核材料作用后D—T聚变中子的各向异性散射比较强，在中子输运计算中必须考虑次级中子的角度分布。这种宏观物体的次级中子角分布与微观物体的有所不同，这是因为在宏观物体中高能中子会被多次散射，对评价截面数据更加敏感。此外，角分布不仅与散射核素、中子能量有关，还与物体的宏观尺寸和几何结构有关。因此，无论是对于核工

5、程设计，检验核数据库，中子学设计的计算方法还是物理建模的积分检验，相关材料中子角度谱的测量都具有极其重要的意义。这就迫切要求我们建立一套合适的中子能谱测量系统和数据处理方法，以满足对相关材料的中子学基准检验的要求。聚乙烯是中子物理中重要的一种屏蔽和慢化材料，它主要由C、H元素组成，其核反应截面等数据已经相当完善，利用大体积的聚乙烯样品进行中子学积分实验不但可以用于检验中子学输运理论、计算方法、核数据库以及模拟程序，还可用于对建立的中子学基准实验测量系统作实验检验。本论文主要研究了利用反冲质子法，测量D-T中子与聚乙烯材料作用的次级中子角度

6、谱的实验方法。在测量技术和数据分析处理方面分别开展了如下研究工作。测量技术上：(1)利用丌符合技术，实验上测定液闪探测器(①5．08crux5．08cm的BC501A型)的康普顿反冲电子谱的康普顿边的准确位置(0．90±0．05处)，并获得了探测器的能量分辨函数。同时，对利用康普顿反冲电子谱的不同位置(峰值处、半高度处和康普顿边的准确位置处)作能量刻度的能量线性结果进行了分析比较，确认了以康普顿边的准确位置做能量刻度得到最好的能量线性，减少了在能谱测量过程中对中子有效测量阈值设置和能量刻度的不确定性，提高了实验精度。(2)利用含252Cf

7、自发裂变中子源的快裂变室，采用飞行时间技术和离线数据分析方法对液闪探测器的相对探测效率和响应函数进行了细致的研究，对以等效电子能量为单位的脉冲幅度谱转换为反冲质子能谱的探测器响应函数数据在0．5MeV～5MeV能段进行了实验确定。(3)对基于上升时间法和过零法的两套n1脉冲形状甄别电子学单元的n1甄别性能进行了实验比较研究，其中上升时间法n1甄别单元由商品化的脉冲形状甄别器ORTEC一552实摘要现，过零法n—Y甄别单元由一系列ORTEC电子学插件搭建而成。经过比较，过零法n--y弧JJJ单元具有更好的n—Y甄别性能，为选择合适的n-y垩

8、瓦另tJ方法建立中子能谱测量系统提供了实验依据。此外，利用闪烁探测器中光电子发射过程的时间统计模型获得了基于脉冲形状粒子甄别的本征n-7甄别性能，为进一步开展n1甄别研究提供了理论指导。(4)