中国工程物理研究院核物理与化学研究所

1
0.9999756
0.99998
0.9997804
0.999897
0.9998408
0.999941
0.9926779
0.997202
0.9720321
0.926111
1
1
1
1
1
1
U238 0.999987 0.999993 0.999997 0.999933 0.999972
\ \ \ \ \
7
束流时间
>10d
脉冲宽度
<50ns@20MeV
全截面实验 1eV-20MeV >1E5cm-2s-1 单束团 波动<10% 2cm<φ<6cm@ES1 >15d <50ns@20MeV
此为对束流的最低要求，期望在强度和脉宽上尽量提 高性能参数，以期得到更好的实验结果。
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样品选择和准备
样品核素 样品形态 样品准备
期望通过测量重点观察：
U-236裂变截面
1.25keV附近的三共振峰
2-50keV共振峰情况
裂变阈值以下截面
2
对探测器的要求
类型 能区范围 能量确定方法 响应时间 可安装样品数
采集信号 最大计数率
裂变截面实验 多层裂变室 1eV-20MeV 飞行时间法 <30ns >3
幅度谱+波形 大于500Hz/通道
圆柱
采用纯度99.999%以上的铝 和99.99%以上的高纯石墨 进行加工，形成直径7cm， 厚度2-10cm的多套样品
交付中
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数据处理准备——探测器计数预估
裂变计数预估@105cm-2s-1注量率
U235 U236 U238
能区 1eV-1keV 1keV-100keV 100keV-1MeV 1MeV-10MeV 10MeV-100MeV
57.554% 0.213% 0.107%
估算表明：U-236样品在1eV-100keV范围内统计误差高达10-20%，100keV 以上能区统计误差较小，普遍1%以下，但能量分辨率较差；U-235标样 的统计误差较低，预计实验结果较为可靠。
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数据处理准备——本底影响预评估
探测器测量到的信号中，将含有本底信号，其部分无法通过 技术办法消除，因此进行了模拟计算预估。
1000ns能点数 6.E+03 2.E+02 1.E+01 4.E+00 1.E+00
1000ns能点数 6.E+03 2.E+02 1.E+01 4.E+00 1.E+00
10天累计计数 6.76E+06 2.86E+06 1.89E+06 1.74E+06 1.10E+06
10天累计计数 1.35E+05 1.14E+04 9.43E+03 1.39E+06 5.49E+05
每能点计数 2.42E-04 3.47E-02 3.02E+00 2.21E+05 8.79E+05
统计误差 2.876% 0.759% 0.257% 0.151% 0.107%
统计误差 20.340% 11.999% 3.640% 0.168% 0.151%
统计误差 6431.947% 536.628%
分析了主要不确定度来源，总不确定度会因束流强度而不 同，在流强保证的情况下，裂变截面不确定度<3.5%，全 截面不确定度<2%(有的能区约1%)
不确定度来源 本底消除 样品质量 探测效率 死时间 标准截面 统计误差
裂变截面测量 高能忽略，低能5% ~1.5% ~2% 首批实验忽略
1% 1MeV以上小于1%，其 他较高
能区 1eV-1keV 1keV-100keV 100keV-1MeV 1MeV-10MeV 10MeV-100MeV
能区 1eV-1keV 1keV-100keV 100keV-1MeV 1MeV-10MeV 10MeV-100MeV
1000ns能点数 6.E+03 2.E+02 1.E+01 4.E+00 1.E+00
全截面测量 高能忽略，低能0.1% 忽略 忽略 首批实验忽略 无 1MeV以上小于1%，其 他较高
10天累计计数 1.35E+00 5.71E+00 3.77E+01 8.72E+05 1.10E+06
每能点计数 1.21E+03 1.74E+04 1.51E+05 4.41E+05 8.79E+05
每能点计数 2.42E+01 6.95E+01 7.55E+02 3.53E+05 4.39E+05
目录
科学目标 对探测器及束流的要求 样品选择和准备 数据处理准备 实验计划安排 实验预期成果 存在的问题
1
科学目标
首批实验物理目标：
n 校验基于WNS的裂变截面及全截面测量谱仪性能 n 校对U-235与U-238相对裂变截面值 n 获取U-236或Th-232在1eV-20MeV上相对裂变截面测量值 n 获取铝和石墨在1eV-20MeV上全截面测量值
中子捕集器反照中子影响 结果显示通过添加镉片后在0.01MeV能点得到的数值需要修正
energy 20MeV 15MeV 10MeV 5MeV 1MeV 0.1MeV 0.01MeV 0.001MeV 1E-4MeV 1E-5MeV
不同核素有效信号比例
U235
U236
0.9999651
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.9999752
数据处理准备——其他本底影响
其他本底影响
U-235同位素影响 U-235裂变截面大约为U-236 的一万倍，其影响对校正裂 变阈以下的截面至关重要， 且可能是造成先前各实验数 据差异大的主要原因； α 粒子影响 •衰变α 粒子 •考虑核素(n,α )截面,有中 子束及无裂变核素实时测得
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数据处理准备——不确定度预估
全截面实验 多层裂变室 1eV-20MeV 飞行时间法 <30ns 无要求
幅度谱+波形 大于500Hz/通道
裂变截面及全截面谱仪能够满足以上要求
3
对束流的要求
裂变截面实验
中子能区范围
1eV-20MeV
探测器处中子注量率 >1E5cm-2s-1
束流模式
单束团
束流稳定性
波动<20%
束流截面直径
6cm<φ<9cm@ES2
样品状态
裂变截面实验
U-235/U-238； U-236或Th-232
镀片
用铀及钍同位素电镀工艺 将高纯核素电镀至100μm 厚度铝底衬上，再进行精 确定量和均匀性检测
U-236同位素采购中，电镀 工艺基本定型。 Th-232首批电镀完成，定 量完成，数据分析中。
全截面实验
Al-27或高纯石墨（C12&13）