gtaf系统的前端电子学设计与性能测试以及靶切换系统的研制

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1、兰州大学硕士学位论文1．1中子辐射俘获核反应概述第一章绪论中子与原子核的相互作用，其作用过程包括弹性散射、非弹性散射和辐射俘获等。其中辐射俘获反应使中子被吸收，在核工程和测试中具有重要意义。辐射俘获反应即(n'丫)反应，是中子被核吸收后核退激产生Y辐射。核俘获中子后形成的复合核处于很高的激发态，当(n，丫)反应发生时，M(彳)+膨(加+互≯=M(么+1)+E。其dflM(A)是核子数为A的静质量能，M(1N9是中子的静质量能，M(A+1)是(n，丫)反应后所得复合核的静质量能，翠为中子的动能。此时复合核(A+1)处在高激发态，

2、其激发能为层’。‘：’E。=Q+掣Q为复合核的中子结合能，其值为正值，通常在6—8MeV之间。处在高激发态的复合核随即通过发射丫射线退激。发射丫射线的方式多种多样，但不管有多少种1，射线级联发射，其丫射线的能量总和E应为激发能E’=Q+翠。通过测量来自于同一事件的所有级联丫射线并将其相加，如果同一时间所测得的丫射线的能量总和为E’=Q+掣，便能确认为是一次俘获中子的事件。1．2中子辐射俘获反应截面测量的意义中子俘获截面是重要的核参数，其中keV能区的中子俘获截面，是核反应理论、核素合成研究和核反应堆设计的重要参数，目前其重要意

3、义主要表现在以下两个应用领域：(1)在核天体物理学中，定量研究核合成过程中的所谓慢中子俘获过程(s．过程)，需要相关同位素中子俘获截面的精确数据。核天体物理学普遍接受的观点是只有最轻的核素是在大爆炸中形成的，比如氢、氦1兰州大学硕士学位论文和少量的锂。所有其它元素在星体中形成。比铁轻的元素(Z<26)在融合反应中产生，所有较重的元素从锌到铀绝大部分通过连续的中子俘获反应来合成。可以根据中子俘获的时间尺度来区分两个核合成过程。慢中子俘获过程(s．过程)发生在中子密度为108cm"3的地方，两次连续俘获事件的时间间隔为l到10年。

4、快中子俘获过程(r_过程)在中子密度高得多的区域实现(大于1020cm-3)，其俘获时间在毫秒量级。对任何定量的s．过程模型，相关的同位素的中子俘获截面是最重要的输入数据。由于s．过程发生在星体氦燃烧过程中(比如在恒星演化的后阶段)，其典型温度在2"--'3亿K，相应的中子能谱代表温度约KT=25keV的Maxwell-Boltzmann分布。因此，相关俘获截面的实验测量必须覆盖的能量范围达到200keV才能满足S-过程模型的研究。(2)在实际应用中，keV能区中子俘获截面的精确数据在设计反应堆时是必需的。由于反应堆依靠中子和

5、核能燃料的自持链式裂变反应来释放能量，所以对于中子在堆中的行为和所遇到的种种物理过程，必须在实验方面进行深入细致的研究，例如：必须预先测量不同能量的中子同各种原子核产生各种相互作用(裂变、辐射俘获等等)的截面，必须研究中子在堆中的运动，以及中子散射后的角分布和能量损失，并根据这些实验数据和反应堆中各种材料的性质、用量和配置方式，计算出中子能量的空间分布和能量分布，再通过实测加以验证。可见，精确截面数据的获得，对于反应堆设计过程中子计算的精确度是相当重要的，比如快增殖反应堆就特别关心10．300kcV能区的中子俘获截面。．然而，

6、想要通过单支丫射线而不依赖于退激纲图来精确记录一个中子俘获事件是比较困难的，因为俘获过程中产生一个瞬发丫射线级联，多重性和单个谢线的能量是由跃迁到一系列可能到达的核能级的几率确定的。级联的平均1，射线多重性为3"--'4，最大达到10。唯一固定的量是级联1，的总能量，它对应于俘获中子的结合能(对s．过程研究有意义的大多数同位素，其结合能为6～8MeV)，和中子动能。1．3中子辐射俘获截面测量方法概述历史上对于中子(n爿)辐射俘获截面的测量有过很多种测量方法，大致分为直接和间接的测量方法，直接的方法有离线和在线的方法，间接的方法

7、有库仑分裂“，n)方法等。2兰州大学硕士学位论文通常所指的离线方法即活化法：该法是用一定能量和流强的中子轰击待测样品，然后测定(一般用HPGe)由核反应生成的放射性核素衰变时放出的缓发丫射线。在测量中子俘获截面时，一般用相对于Au的中子俘获截面，测量某能区核素的俘获截面。这种方法有很大的局限性，首先要求其剩余核具有放射性并且剩余核的半衰期不能太短或太长，相比之下，直接测量瞬发的退激丫的在线方法具有更好的普适性，因此建立了多种装置，比较有代表性的有以下几种：(1)用大的液体闪烁体来探测俘获的丫射线测中子俘获截面的方法。厂、6《》

8、c)ocK)o雾—■■r糟●●■嘲U●—●㈣』0m‰⋯一一以

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