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摘要

中子俘获反应截面数据在核天体物理研究、先进核能开发中具有非常重要的应用, 由于缺乏合适的白光中子源和探测装置, 国内在keV能区(1 eV—100 keV)中子俘获反应截面的实验数据几乎是空白. 中国原子能科学研究院核数据重点实验室建造了国内第一台γ全吸收型探测装置, 由40块BaF ₂探测器单元组成厚度为15 cm, 内半径为10 cm的BaF ₂晶体球壳, 共覆盖了95.2%的立体角. 利用升级后的装置在中国散裂中子源的反角白光中子源上建立了中子俘获反应截面在线测量技术. 在不规则的 ϕ30 mm中子束斑的实验条件下, 完成首次 ¹⁹⁷Au中子俘获反应截面的在线测量, 利用加和能谱和多重数分布扣除本底, 反演飞行时间谱得到keV能区 ¹⁹⁷Au中子俘获反应截面的实验数据. 通过与ENDF评价数据库相关数据的比较, 共振峰位置能够很好地吻合, 从而验证了测量装置和测量技术的可靠性, 为下一步高精度截面数据的获取奠定基础.

关键词:

Abstract

The data of neutron capture cross section are very important for the research of nuclear astrophysics, advanced nuclear energy development. Owing to the limitation of neutron source and detector, the experimental data of neutron capture cross section in an energy range of 1 eV–10 keV were almost blank in China. The first Chinese gamma-ray total absorption facility has been constructed in the key laboratory of nuclear data at China institute of atomic energy, which consists of 40 BaF ₂detector units. The BaF ₂crystal shell with a thickness of 15 cm and an inner radius of 10 cm covers 95.2% of the solid angle. On-line measurement method of neutron capture reaction cross section is established on the back-streaming white neutron source of China spallation neutron source by using the upgraded facility. The cross section of ¹⁹⁷Au neutron capture reaction is measured for the first time under the experimental condition of irregular 30 mm neutron beam spot. The measured position of resonance peak is well consistent with the relevant data of ENDF evaluation database, which verifies the reliability of the measurement device and measurement technology, and thus laying the foundation for the acquisition of high precision cross section in future.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:栾广源,lgyciae@hotmail.com

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 11605294, 11675268, 11790321, 11975317)和国家重点研发计划((批准号: 2016YFA0401601) 资助的课题.

Authors and contacts

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Corresponding author:Luan Guang-Yuan,lgyciae@hotmail.com

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11605294, 11675268, 11790321, 11975317) and the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2016YFA0401601).

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中子束斑尺寸	中子开关孔径	准直器1# 孔径	准直器2# 孔径
ϕ30 mm	ϕ12 mm	ϕ15 mm	ϕ40 mm
ϕ60 mm	ϕ50 mm	ϕ50 mm	ϕ58 mm
90 mm × 90 mm	78 mm × 62 mm	76 mm × 76 mm	90 mm × 90 mm

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样品	密度/(g·cm^–3)	直径/mm	厚度/mm	纯度/%
¹⁹⁷Au	19.32	25	0.2	99.99
^natC	2.25	25	1	99.99

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