蒙特卡羅方法在中子俘獲反應(yīng)截面測量中的修正應(yīng)用.pdf

1、中子俘獲反應(yīng)即(n，γ)反應(yīng)，是一種重要的中子核反應(yīng)。俘獲反應(yīng)截面是反應(yīng)堆設(shè)計、屏蔽材料選擇及核反應(yīng)研究中需要的重要核數(shù)據(jù)。因此，中子俘獲反應(yīng)截面數(shù)據(jù)的精確測量具有重要意義。 釤(Samarium)是一種重要的聚變堆包層材料。在聚變產(chǎn)生中子的照射下，<'152>Sm通過(n，γ)核反應(yīng)生成半衰期長達46.7個小時的放射性核素<'153>Sm。因此，在反應(yīng)堆的檢修維護中必須考慮其影響。而在lkeV-lMeV能段的<'152>Sm中

2、子俘獲反應(yīng)截面數(shù)據(jù)比較缺乏，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)偏差較大，在1993年美國召開的聚變堆用核數(shù)據(jù)專家討論會上，<'152>Sm(n,γ)<'153>Sm反應(yīng)被作為數(shù)據(jù)需求的一個重要反應(yīng)道列出。為此，我們對<'152>Sm在22-1019keV能段的中子俘獲反應(yīng)截面進行了測量。 實驗在北京大學(xué)4.5MeV靜電加速器上進行，利用<'7>Li(p，n)<'7>Be和T(p,n)<'3>He反應(yīng)產(chǎn)生中子源，以<'197>Au的中子俘獲截面為標準采用

3、相對法對<'152>中子俘獲反應(yīng)截面進行測量。在實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理中，我們對主要誤差來源做了必要修正。而在實驗測量中由靶頭材料，冷卻水層和樣品上的包層材料等引起的多次散射效應(yīng)，以及中子打入樣品后由于中子注量率衰減造成的自屏蔽效應(yīng)難以在實驗中進行修正。因此，我們采用蒙特卡羅程序MCNP4B對上述兩種效應(yīng)進行了模擬，計算得到其修正量。為了了解靶頭冷卻水層及靶管厚度引起的多次散射效應(yīng)對實驗測量的影響，采用同樣的計算模型，我們對這兩個影響因素分

4、別做了模擬計算。根據(jù)程序模擬得到的計數(shù)值，對各角度上的樣品，分別做了樣品中生成的<'153>Sm計數(shù)隨靶管厚度變化曲線及樣品中生成的<'153>Sm計數(shù)隨水層厚度變化的曲線。 根據(jù)我們模擬計算的結(jié)果，修正因子的波動范圍在0.934-1.047之間，修正值與實驗值的最大偏差可達13.3mb，可見在中子俘獲截面測量中多次散射和自屏蔽效應(yīng)不可忽略。從樣品生成的<'153>Sm隨靶頭冷卻水層厚度變化或靶管厚度變化的曲線看,90°角上的樣