厚靶T(d, n)4He反应加速器中子源的中子产额、能谱和角分布

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' " ## <# !! 每一薄层中微 分 中 子 产 额 可 由 式 " 和" # 计算得到 ! 每层中产生的且从 方向 发射 B 的中子的能 量 .1! 计 算 得 到 $计 算 D# E可 用 式 " 一直持续 ! 直 到 .8! 可得到与中子 )$ 这 样 ! E5 能量 .1! 对应的微分中子产额 E 和中子发射角
@! 计算结果
基于上述计算方法开发了计算机模拟计算 程序 $ 该 程 序 能 够 计 算 氘 束 流 能 量 小 于
! ! = A ); 2 $厚靶 9" 8 1# Y 2反 应 加 速 器 中 子 源
的 产 额' 能 谱 和 角 分 布$ 氚 钛 靶 " 是 9 . 9 6#
! ! # 9" 8 1 Y 2反 应 加 速 器 中 子 源 最 常 用 的 一 种
! ! [+XJ 2 C 2 1! [] 0E 2 . C . 1 H ]XW 2 1 9+( c . 1 C . 7 1! F] Y % 1 C T . 1!( I 0[ 7 1 C ? % 4 4 h 4 4
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为氘 离 子 在 靶 中 的 阻 止 本 领 ( B" .8# 8 .8 为 氘 离子在靶中的能量损失 $
! 中子的能量可由 9" ! 8 1# Y 2 反应 的 O 方
程来计算 ! 有*
! " " " # O D 8= # 其中 * 是 能 量 为 .8 的 氘 离 子 与 靶 中 .1 " .8# ! 的氚发生反应在 出射角方向发射的中子 的能
! 关键词 ! # 产额 ( 能谱 ( 角分布 9" 8 1 Y 2反应 (
中图分类号 " # X # B =' # D!!! 文献标志码 +!!! 文章编号 = ) ) ) C < > D = " ) ) * ) # C ) ! ) ) C ) !
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截面和微 分 截 面 数 据 $ 关 于 氘 离 子 在 9 . 9 6靶 中的 阻 止 本 领 的 研 究 很 少 ! 目前还无完整的评
! ) " 价和 推 荐 数 据 ! 仅查到一组氘束能量低于
-). ! 但此数据的可靠性没 = < )\ 2 $的 实 验 数 据 = -". 有被评价 $ 本 研 究 使 用 6 对 Z I ; C " ) ) D程序 =
* 9 ; 4 . % ( ' . 7 , : 2 7 , . / 7 &2 , : % 87 1 87/ % M , 2 3P 3 % 3 7 -R 2 3 28 2 N 2 & % 2 8, %/ 7 & / M & 7 , 2 !+ P 4 P ! ! ! , : 25 . 2 & 8 2 1 2 3 2 / , 3 M -7 1 87 1 M & 7 38 . O , 3 . ? M , . % 1% Q1 2 M , 3 % 1 OQ 3 % -, : 29" 8 1#Y 2 4 5O P 4 3 2 7 / , . % 1 . 17, : . / \, 3 . , . M C , . , 7 1 . M -" 9 . 9 , 7 3 2 ,Q % 3. 1 / . 8 2 1 ,8 2 M , 2 3 % 1? 2 7 -2 1 2 3 . 2 O 4 4 6# ! & % R 2 3, : 7 1= A ) ; 2 $'6 % 2/ 7 & / M & 7 , 2 83 2 O M & , OM O . 1 : . O2 , : % 87 3 2P 3 2 O 2 1 , 2 8 4, ! . 1 / & M 8 . 1 . 1 , 2 3 7 , 2 81 2 M , 3 % 15 . 2 & 8 O 1 2 M , 3 % 12 1 2 3 2 / , 3 77 1 87 1 M & 7 38 . O , 3 . ? M , . % 1 O ' 4 4 4 5O P 4 9 : 23 2 & . 7 ? . & . , Q , : 23 2 O M & , OR 7 O7 1 7 & G 2 8 ' 5% 5 ! *9" ! #Y ( < $ + % 1 4 8 1 23 2 7 / , . % 1( . 2 & 8 2 1 2 3 2 / , 3 M -( 7 1 M & 7 38 . O , 3 . ? M , . % 1 5 4 5O P 4 =>
" C <. 究$
将F C 9 中子源近似 看成 为= !; 2 $单 能各向 同
收稿日期 修回日期 " ) ) B C ) = C D =( " ) ) B C ) ! C = ! 基金项目 甘肃省自然科学基金资助项目 " ( 国家经贸委高技术开发资助项目 " # J 6 ) ) = C + " # C ) ) # C J# > < ` _ C ! B ! 作者简介 姚泽恩 " ! 男! 甘肃清水人 ! 教授 ! 博士 ! 粒子物理与原子核物理专业 = > < <)#
姚泽恩 岳伟明 罗!鹏 谭新健 杜洪新 聂阳波
" 兰州大学 核科学与技术学院 ! 甘肃 兰州 !B # D ) ) ) )
摘要 本文给出一种氚钛厚靶氘氚反应加速器中子 源 的 中 子 产 额 ' 能 谱 和 角 分 布 的 计 算 方 法! 并开发了 相应的计算模拟程序 $ 用自行开发的计算程 序 计 算 了 入 射 氘 束 流 能 量 低 于 = A ); 2 $ 时加速器中子源 的中子产额 ' 能谱和角分布 ! 给出了氚钛厚靶的一些典型计算结果 ! 并对结果的可靠性进行分析 $
! D ! # " 和 F" ! " 反 8 1 Y 2 F C 9# 8 1# Y 2 F C F# !!9" 应加 速 器 中 子 源 可 广 泛 应 用 于 核 数 据 测 量' 聚
在利用 F C 9 中子发生器开展基础研究和 应用研究过程中 ! 中子源的能谱 ' 角分布数据是 十分 重 要 的 基 础 数 据 ! 这些数据的实验测量是 一项 十 分 繁 杂 的 工 作! 很多实验室只测量了某
固体吸附靶 ! 本工作仅对 9 . 9 6 靶进行研 究 $ 在 计算 中 ! 假定 9 且靶中氚 . 9 6 靶 中 氚 分 布 均 匀! 钛原子比 最 大 取 为 " 根据文献已给 A )! * C = ). 这 种 假 定 是 合 理 的$ 计 算 出的实验研 究 结 果 !
! 使用了文献 . 推 荐 的 9" ! = = 8 1# Y 2反 应 积 分
GE $ 根据式 " # 在 每 = 个 发 射 方 向 的 数据8 "! 8 所有薄靶的微分中子产额的和即是厚靶的中子
角分布数据 ! 即* 8 GE "! # 8 G "# " # > :& .8! E 8 8 E 和 .1! 分别为氘离子在第 !! 设 .1! # # E" Ed= " E 层和第Ed= 层上产生且从 方向发射的中子 的 能 量 !其 能 量 差 可 表 示 为 .1! #U E " 8 GE " ! .1! f.1! 6 # # 6! 因 .8! E" Ed= " E #是 8 中子能量区 间 内 的 中 子 产 额 ! 因 此! 可 .1! # E" 根据下式计算得到中子的能谱数据 * 8 GE "! # .8! E 8 GE "! # 8 .1! : E 8 8 .1 .1! E " # = )
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G "! # 其中 * 和8 G" .8 .8 I# I 分别为积分中子 产额 8 和微分中子产 额 ( .8 C I为 入 射 氘 束 能 量 ( ) 为入
射氘束强 度 ( >9 为 靶 中 氚 的 原 子 密 度 ( .8 # "
! 和" 分 别 为 9" ! .8# 8 1# Y 2反 应 的 积 分 截 ! 面 和 微 分 截 面( .8 为 氘 离 子 在 靶 中 的 能 量 (
"
3 " % O # . = / -"" # " #
.1" .8#: !
" .8 槡 / % O = #
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量( O 为= B A # * >D ; 2 $$ 为计算厚靶 中 产 生 的 中 子 积 分 产 额 ' 微分 假定将厚靶分割成许多足够薄的薄层 ! 每 产额 ! 一薄 层 可 被 看 成 是 = 个 薄 靶 ! 每一薄靶中产生 的中子积分和微分产额可分别由下式计算 * = GE" .8! .8! .8! :C " )>9 E# E# E B" .8! E# " # !
! 第#期 !! 姚泽恩等 * 厚靶 9" ! # 能谱和角分布 8 1 Y 2反应加速器中子源的中子产额 '
! ) =
!. 性中子源 ! 这必然给模拟计算结果带来 偏差 $
.8! E 可用下列递推公式进行计算 *
! .8! .8! 8 = ; = ; ; E :. E E .8! .8! 6 = : B" =# = ; ; ; E E E
"卷第#期 ! 第! ) ) *年#月 !"







$ % & ' ! "! ( % ' # ; 7 ) ) * 5"
+ , % . /0 1 2 3 / . 2 1 / 27 1 89 2 / : 1 % & % 4 56 4 5
B 厚靶 C 1 , P $反应加速器 中子源的中子产额 能谱和角分布
本工作给出 一 种 氚 钛 " 厚靶 F 9 . 9 C 9 反应加 6# 速器 中 子 源 的 中 子 产 额' 能谱和角分布的计算 方法 $
" # < " # B
其中 * 6 f= 层的厚度 $ Ef= 是第E 每一薄层中积 分 中 子 产 额 可 由 式 " ' " !# <# 和" # 计算得到 ! 根据式 " # ! 厚靶的积分产额应 B = 即* 是所有薄层中积分产额的和 !
?! 计算方法
对于厚靶 F 其积分 C 9 反应 加 速 器 中 子 源 !
G可分别由下式 中子产额 G 和 微 分 中 子 产 额8 8 计算 *
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G" .8 : I#
G" . &
E
! 8 E
#
" # *
.# " # 8 . B. "C > " 8 G"! # = ! .# " # 8 . . : C > 8 B. " "
B. 些特殊 角 度 的 中 子 能 谱 $在以往涉及 F C 9 中子 源 中 子 输 运 的 蒙 特 卡 罗 模 拟 研 究 中! 通常
变堆材料辐照损伤研究 ' 半导体抗辐射加固 ' 辐 照育种 ' 活化分析 ' 癌症治疗等方面
=.
$F C 9反
应中子源的 产 额 比 F C F 反应中子源高约两个 有更为重要的应用价值而被广泛研 数量级 !
8 G = E " ! " ! # ! ! ! . >9 . . # :C 8 ) 8 8 E# E# E " ! 8 B" . 8 E# 8 GE 分别为第 层中产生的中 子的 其中 * GE 和 E 8 积分产额和微分产额 ( .8! .8! E和 E 分别为氘 离 子在第E 层中 的 能 量 和 能 量 损 失 ! 对于每=个 薄靶 ! .8! E 层前的 E 可近似看成是氘离子穿越第 能量 ! 如果假 定 .8! ! 则 .8! .8! ) U. 8 I! ) U) E和
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