锕系原子核裂变动力学的系统研究

发布时间：2020-03-31 18:15

【摘要】：从1938年12月17日,德国放射化学家和物理学家Otto Hahn和他的助手Fritz Strassmann发现重元素核裂变算起,原子核裂变发现至今已近八十余年.其被发现伊始,就受到了广泛的关注,它打开了一扇全新物理学研究领域的大门.裂变的研究在很短的时间内吸引了大批优秀科学家参与其中,相关的成果和应用快速深入到人们生产生活中的各个方面,在工程、医学、农业、国防、能源等领域得到广泛应用.同时,原子核裂变的研究也具有重大理论和实际意义.原子核裂变为研究原子核大形变集体运动和处理量子多体问题提供了很好的物理平台.在基础研究方面,裂变是决定超重元素稳定性的主要因素之一.裂变还决定着星系演化中重元素核合成的关键过程快速中子俘获过程(r process,r过程)的终点以及所合成的核素丰度.此外,裂变也是产生短寿命奇特原子核的重要途径.因此,对原子核裂变进行深入研究是当前核物理研究的一个重要课题.本论文基于协变密度泛函理论,采用描述原子核裂变动力学的微观模型,探讨核裂变微观机制.具体开展研究工作内容如下:从形变谐振子基出发,发展适用于描述大形变的协变密度泛函理论,计算裂变静态学性质相关物理量;采用多维空间含时生成坐标方法(Time-Dependent Generator Coordinate Method,TDGCM),描述诱发裂变动力学,并计算裂变动力学性质相关物理量.具体过程及处理方法上,平均场程序采用PC-PK1点耦合密度泛函,计算得到裂变静态学性质相关物理量;使用FELIX程序求解局域的、含时的类Schr?dinger方程,模拟原子核裂变动力学过程.使用Galerkin有限元方法进行空间离散化,Crank-Nicolson方案用来在时间上对方程进行离散化.通过以上方法,本文计算得到了锕系Th同位素链偶偶核原子核(~(222~228)Th)的裂变多维位能曲面和裂变位垒、质量参数、剪裂线等裂变静态学性质物理量,以及裂变碎片的电荷和质量分布、总动能等裂变动力学性质物理量.揭示了锕系Th同位素链原子核随着核子数A增加,原子核位能曲面的位垒相对高度会发生明显变化,最终裂变产物电荷及质量产出分布从对称裂变占主导到非对称裂变占主导进行演化的规律.实现了对裂实验变观测量的再现,进一步深化了对核裂变微观机制的理解和认识,为后续进行锕系其它原子核裂变动力学系统研究打下坚实的基础.
【图文】：

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图 1.1235U 中子诱发裂变示意图已经解释了衰变，而且通过半衰期相当长. 如果 Meitner 从基态就能发生自发裂变，大多衰变长得多的半衰期. 其实彼得堡的 Flerov 和 Petrzhak 文章[20]发表之后，相关的基本们理解核裂变的基础 . Fee证明，当静电能 ECoul与两倍电液滴会发生自发的形变而裂参量. 在 Niels Bohr 和 Joh分地发展了将位能曲面表示为U 衰变成超过两个碎片时的 Q衰变会发生，而是在以形变参量

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图 1.2 液滴模型裂变位垒示意图因此加入这种壳效应之后，由液滴模型理论计算得度同时也会改变，双峰裂变位垒可以通过其成功精度给出原子核的能量，，使原理和结合能的理论10MeV 降低为±1MeV，它的主要缺点是参数量较赖性. 因此需要更加微观的模型来研究原子核裂度泛函理论(DFT)，或它的实际应用版本即自洽平面显示出巨大潜力[33, 34]. 这种方法同时考虑了间相互作用，并且自洽地包含了壳效应和量子多的裂变位垒. 于是，能量密度泛函理论在核裂变研前，成功的能量密度泛函版本包括：零程的 Skry泛函、以及协变能量密度泛函也称为相对论能量们基于能量密度泛函理论对原子核裂变位能曲面究工作. 代表性工作有：2008 年，Dubray
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O571.43

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