物理学报2024,Vol.73Issue(7) :104-113.DOI:10.7498/aps.73.20231957

基于白光中子源的197Au中子辐射俘获截面测量及共振参数分析

Neutron capture reaction cross-section data processing and resonance parameter analysis of197Au based on white light neutron source

罗淏天 张奇玮 栾广源 王晓宇 邹翀 任杰 阮锡超 贺国珠 鲍杰 孙琪 黄翰雄 王朝辉 吴鸿毅 顾旻皓 余滔 解立坤 陈永浩 安琪 白怀勇 鲍煜 曹平 陈昊磊 陈琪萍 陈裕凯 陈朕 崔增琪 樊瑞睿 封常青 高可庆 韩长材 韩子杰 何泳成 洪杨 黄蔚玲 黄锡汝 季筱璐 吉旭阳 蒋伟 江浩雨 姜智杰 敬罕涛 康玲 康明涛 李波 李超 李嘉雯 李论 李强 李晓 李样 刘荣 刘树彬 刘星言 穆奇丽 宁常军 齐斌斌 任智洲 宋英鹏 宋朝晖 孙虹 孙康 孙晓阳 孙志嘉 谭志新 唐洪庆 唐靖宇 唐新懿 田斌斌 王丽娇 王鹏程 王琦 王涛峰 文杰 温中伟 吴青彪 吴晓光 吴煊 羊奕伟 易晗 于莉 于永积 张国辉 张林浩 张显鹏 张玉亮 张志永 赵豫斌 周路平 周祖英 朱丹阳 朱科军 朱鹏 朱兴华
物理学报2024,Vol.73Issue(7) :104-113.DOI:10.7498/aps.73.20231957

基于白光中子源的197Au中子辐射俘获截面测量及共振参数分析

Neutron capture reaction cross-section data processing and resonance parameter analysis of197Au based on white light neutron source

罗淏天 1张奇玮 1栾广源 2王晓宇 1邹翀 1任杰 1阮锡超 1贺国珠 1鲍杰 1孙琪 1黄翰雄 1王朝辉 1吴鸿毅 1顾旻皓 3余滔 4解立坤 4陈永浩 5安琪 4白怀勇 6鲍煜 5曹平 4陈昊磊 4陈琪萍 7陈裕凯 5陈朕 4崔增琪 6樊瑞睿 8封常青 4高可庆 5韩长材 9韩子杰 7何泳成 5洪杨 10黄蔚玲 5黄锡汝 4季筱璐 3吉旭阳 11蒋伟 5江浩雨 6姜智杰 4敬罕涛 5康玲 5康明涛 5李波 5李超 4李嘉雯 4李论 5李强 5李晓 5李样 5刘荣 7刘树彬 4刘星言 7穆奇丽 5宁常军 5齐斌斌 4任智洲 7宋英鹏 5宋朝晖 9孙虹 5孙康 10孙晓阳 10孙志嘉 8谭志新 5唐洪庆 1唐靖宇 5唐新懿 4田斌斌 5王丽娇 10王鹏程 5王琦 1王涛峰 12文杰 7温中伟 7吴青彪 5吴晓光 1吴煊 5羊奕伟 7易晗 5于莉 5于永积 5张国辉 6张林浩 10张显鹏 9张玉亮 5张志永 4赵豫斌 5周路平 10周祖英 1朱丹阳 4朱科军 13朱鹏 5朱兴华14
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作者信息

  • 1. 中国原子能科学研究院,核数据重点实验室,北京 102413
  • 2. 中国原子能科学研究院,核数据重点实验室,北京 102413;中国科学院高能物理研究所,北京 100049;散裂中子源科学中心,东莞 523803
  • 3. 中国科学院高能物理研究所,北京 100049;核探测与核电子学国家重点实验室,北京 100049
  • 4. 核探测与核电子学国家重点实验室,北京 100049;中国科学技术大学近代物理系,核探测与核电子学国家重点实验室,合肥 230026
  • 5. 中国科学院高能物理研究所,北京 100049;散裂中子源科学中心,东莞 523803
  • 6. 北京大学物理学院,核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871
  • 7. 中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳 621900
  • 8. 中国科学院高能物理研究所,北京 100049;散裂中子源科学中心,东莞 523803;核探测与核电子学国家重点实验室,北京 100049
  • 9. 西北核技术研究院,西安 710024
  • 10. 中国科学院高能物理研究所,北京 100049;散裂中子源科学中心,东莞 523803;中国科学院大学,北京 100049
  • 11. 核探测与核电子学国家重点实验室,北京 100049;中国科学技术大学工程与应用物理系,合肥 230026
  • 12. 北京航空航天大学物理学院,北京 100083
  • 13. 中国科学院高能物理研究所,北京 100049;核探测与核电子学国家重点实验室,北京 100049;中国科学院大学,北京 100049
  • 14. 华能山东石岛湾核电有限公司,荣成 264312
  • 折叠

摘要

中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4π BaF2探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF2晶体和12块五棱BaF2晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了 95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了 197Au(n,7)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对natC及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了 197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了 197Au在1-100 eV的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-Ⅷ.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.

Abstract

Neutron capture reaction is one of the neutron reactions and plays an important role in using reactor control rods and shell materials,designing nuclear device structures,and studying nuclear astrophysics S processes and element origins.The 4π BaF2 detection device has advantages such as high time resolution,low neutron sensitivity,and high detection efficiency,thus making it suitable for measuring neutron radiation capture reaction cross-section data.In order to fill the gap in our neutron capture reaction data in the keV energy range and improve their accuracy,the Key Laboratory of Nuclear Data at the Chinese Institute of Atomic Energy(CIAE)has established a Gamma Total Absorption Facility(GTAF),which consists of 28 hexagonal BaF2 crystals and 12 pentagonal BaF2 crystals to form a spherical shell with an external diameter of 25 cm and an internal diameter of 10 cm,covering 95.2%of the solid angles.The Back-n beam line of the Chinese Spallation Neutron Source(CSNS)is a back-streaming white beam line that covers neutron energy ranging from a few eV to several hundred MeV,making it suitable for measuring neutron capture cross-sections.The reaction cross-section data of 197Au is measured by using GTAF on the Back-n beam line.The measurement data are preliminarily background deducted through energy screening,PSD method,and crystal multiplicity screening.Subsequently,the background is analyzed and deducted based on the measurement data of natC and empty samples,and the yield of 197Au capture reaction is obtained.Resonance parameters are a set of parameters extracted from experimental data to describe the resonance curve,which can eliminate the influence of experimental conditions on resonance data and are more important than the cross-section obtained from experiments.The resonance energy,neutron resonance width,and gamma resonance width parameters of197 Au at 1-100 eV are fitted by using the SAMMY program.From the comparison between the resonance curves obtained from experimental measurements and the resonance parameters obtained from fitting with the ENDF/B-Ⅷ.0 database,it can follow that the experimental measurement results are in good agreement with the database,nevertheless,there exist some differences in the resonance parameter,which may be due to the GTAF energy resolution,Back-n neutron spectrum measurement accuracy,and the experimental background deduction method.Our next work is to identify the sources of difference.

关键词

中子辐射俘获截面/共振参数/白光中子源/伽马全吸收装置

Key words

neutron capture cross section/resonance parameters/white neutron source/gamma-ray total absorption facility

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基金项目

国家自然科学基金(11975317)

国家自然科学基金(11975318)

国家自然科学基金(12275363)

核数据重点实验室项目(JCKY2022201C158)

稳定支持基础科研计划(BJ010261223282)

出版年

2024
物理学报
中国物理学会,中国科学院物理研究所

物理学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.038
ISSN:1000-3290
参考文献量29
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