D-T中子诱发部分镧系元素核反应截面的相对测量研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:lkjh321
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镧系元素对于提高ODS钢的抗氧化性能和冲击韧性有着积极的意义,而氧化物弥散强化钢(ODS)作为聚变反应堆的结构材料处于14 MeV中子场中。同时部分镧系元素的同位素(如141Ce,144Ce,147Nd等)是乏燃料中裂变产物的主要成分,对其反应截面的分析在核裂变理论研究、中子活化分析、闪烁晶体研制和其他核能利用方面具有很高的研究价值。到目前为止,部分国内外研究团队对于14 MeV能区中子诱发镧系元素核反应截面进行了测量和报道,但是大多研究工作在1990年前展开,其数据精度受到D-T中子束流强度和缓发γ谱测量探测手段等因素的限制使得这些数据存在有较大差异。基于以上原因,本工作针对14 MeV能区中子诱发部分镧系元素发生核反应截面进行了重新测量。本工作利用中国工程物理研究院二所的K-400强流中子发生器和日本大阪大学工学部的中子发生器平台开展中子辐照,辐照过程中用伴随α粒子对T(d,n)4He反应产生的中子产额进行在线监测,并以此作为中子通量波动的修正依据,同时中子能量由90Zr(n,2n)89Zr与93Nb(n,2n)92mNb反应的截面之比给出。利用低本底的高纯锗(HPGe)探测器对活化样品的缓发γ进行测量,测量过程中根据待测核素及其干扰核素的活度和半衰期合理安排了测量时间。利用成熟的相对法进行活化截面的测量,测量过程中针对中子注量率波动、样品自吸收、样品几何尺寸、级联符合效应以及探测效率随距离的变化进行了相应的修正,并讨论了各项误差的来源。本工作得到了175Lu(n,2n)174mLu、175Lu(n,2n)174gLu、175Lu(n,2n)174m+gLu、175Lu(n,p)175m+gYb、175Lu(n,α)172Tm、169Tm(n,2n)168Tm、136Ce(n,2n)135m+gCe、138Ce(n,2n)137mCe、140Ce(n,2n)139m+gCe、142Ce(n,2n)141Ce、140Ce(n,p)140La、142Ce(n,p)142gLa、142Nd(n,2n)141gNd、148Nd(n,2n)147Nd、150Nd(n,2n)149Nd、146Nd(n,α)143Ce、160Gd(n,2n)159gGd、158Dy(n,2n)157gDy、173Yb(n,p)173Tm、174Yb(n,α)171Er和176Yb(n,2n)175gYb共计21个反应在14 MeV能区的反应截面数据。同时,本工作获得的截面数据与其他研究团队的截面数据、部分评价据库(如CENDL-3.1,ENDF/B-VII.1,JEFF-3.2,JENDL-4.0)的评价值以及由Talys-1.8计算出的理论值进行了比较和讨论。其中:对于(n,2n)反应,本工作获得的截面数据与其他研究团队的截面数据在误差范围内符合较好;对于(n,p)和(n,α)反应,数据精度受到D-T中子束流强度和缓发γ谱测量探测手段等因素的限制使得几乎所有截面数据都存在差异,而本工作使用了相对较高的束流强度和具有较高的探测效率的高纯锗探测器(HPGe)。
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