~(61,62,64)Ni 全套中子核反应数据的理论计算

马功桂:男,57岁,核物理专业,副研究员收稿日期:1997203231

　第32卷第5期原子能科学技术V o l

.32,N o .5　1998年9月

A tom ic Energy Science and T echno logy

Sep .

1998

61,62,64

N i 全套中子核反应数据的理论计算

马功桂　王世明

(四川联合大学原子核科学技术研究所,成都,610064)

用光学模型、核反应多步过程的半经典理论、双微分截面(DDCS )和Χ辐射的非统计过程及Χ产生数据理论,计算了入射能量在110keV —20M eV 的中子与61,62,64N i 相互作用的全套核反应数据。计算结果与评价实验数据符合较好。

关键词　中子核反应　双微分截面　Χ产生数据中图法分类号　O 5711421

61,62,64

N i 核素是重要的核材料之一,其中子核反应数据对核能开发和核工程建设具有重

要的意义。目前,实验测量数据尚不能满足实际需要,除了(n ,2n )、

(n ,p )和(n ,Α)等反应截面有一些实验数据外,其余反应截面以及各反应道的激发函数、角分布和能谱的测量数据甚少或

者没有。因此,需要进行理论计算来补充和完善。利用核反应多步过程的半经典理论和光学模型(O PM )进行理论计算,使用A POM 程序[1]自动调整光学模型势参数,采用U N F 程序[2]计算61,62,64N i 的截面、角分布、双微分截面和Χ产生数据文档的全套中子核反应数据。

1　物理模型

球形光学模型采用W oods 2Saxon 位势,自动调整光学势参数,计算出总截面、形状弹性散射截面及弹性角分布和吸收截面,计算出各反应道要使用的逆截面及穿透因子。

在核反应多步过程理论中,预平衡核反应过程使用与J Π有关的激子模型来描述;平衡过程采用带宽度涨落修正因子的H au ser 2Feshbach (H 2F )理论来描述。在H 2F 理论中,用T 因子表示反应道几率;而激子模型中,通常用发射率W b 来描述反应道b 的发射速率。

在核反应多步过程的半经典理论中,为了既考虑角动量、宇称守恒,又考虑预平衡效应,采用的理论计算能谱公式为

d Ρ

d Ε

=6n

6

J

Π

P

J

Π

(n )ΡJ Π

a

W

J Π

b

(n ,E ,Ε)W J

Π

T (n ,E )

(1)

其中,E 为激发能,Ε为出射能量,P J Π

(n )为由与J Π有关的激子模型主方程解出的n 激子态占

据几率且满足归一化条件,ΡJ Πa 为J Π道吸收截面,W J ΠT 及W J Π

b 分别为J Π道总发射速率及b 粒子发射谱速率,并有

W

J Π

b

(n ,E )=

∫

d ΕW J

Π

b

(n ,E ,Ε)

(2)6

b

W

J Π

b

(n ,E )=W

J

Π

T

(n ,E )

(3)

在能谱以及双微分截面计算中,第一次粒子发射采用主导粒子模型。为此,使用占据数理

论方法,按碰撞后的粒子占据几率进行计算。由于在质心系中复合核为静止的,反冲核为伴随过程,在第二次粒子发射过程中,因发射粒子的母核处于质心系且非静止,因此,必须考虑反冲核的运动转换。

在Χ辐射的非统计过程及Χ产生数据理论中,既考虑位阱俘获和复合核弹性散射道中的俘获辐射过程,同时也考虑直接2半直接的非统计俘获辐射过程[3]。

2　参数的选择和调整

在计算中,61,62,64N i 发射x (x 为n ,p ,t ,3H e ,d 和Α

)粒子后,必须给出各余核的能级参数。表1列出了在非弹性散射反应中剩余核的分立能级参数。

表1　61,62,64N i 在非弹性散射反应中剩余核的分立能级(丰度)

Table 1　D iscrete levels of residua l nucleus i n i nela stic sca tter i ng reaction for 61,62,64N i (abundance )

61

N i (1.13%)

U keV J Π

62

N i (3.59%)

U keV J Π

64

N i (0.91%)

U keV J Π

61

N i (1.13%)

U keV J Π

62

N i (3.59%)

U keV J Π

64

N i (0.91%)

U keV

J Π

0.03 2-0.00+0.00+0.90865 2-2.33644+0.06745 2-1.17292+1.34582+1.01527 2-2.89120+0.28301 2-2.04860+2.2772

2+

1.0996

3 2-

3.05852+0.6560

1 2-

2.3018

2+

3.1580

2+

在光学模型计算中,采用自动调整光学势参数的A POM 程序,X T 、X non 和X e 分别代表全截面、去弹性散射截面和弹性散射角分布对X 2的贡献。虽然要求X 2(X 2<Ε,Ε由人为给出)最

小,但还要根据实际情况选择X T 、X non 和X e ,使之能较好地与评价实验数据Ρto t 、Ρnon 和Ρn,n (Η

)相符合,最后调整出一套中子最佳光学势参数(表2)。

表2　中子道的光学模型势参数

Table 2　Optica l m odel poten ti a l param eters of neutron channel 深度 M eV

半径 fm

弥散宽度 fm

V 0=53.7339W 0=12,3702U 0=-2.0686X r =1.1818A r =0.7112V 1=-0.1395W 1=-0.1642U 1=0.2659X s =1.32A s =0.434V 2=-0.0155W 2=-1.2687U 2=0.0

X v =1.32A v =0.434V 3=-17.5984W

so =

3.1X

s o =

1.1818A

so =

0.7112

V 4=0.0

X c =1.1

注:V r (E )=V 0+V 1E +V 2E 2+V 3(A -2Z ) A +V 4Z A 1 3

;W s (E )=W 0+W 1E +W 2(A -2Z ) A ;U v (E )=U 0+U 1E +U 2E 2

5

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