中国核数据研究进展及未来展望
发布时间：2021-09-06 04:40
核数据作为核基础研究与核工程及核技术应用之间的桥梁,是核能开发、核技术应用的重要基础。经过60多年的发展,我国建立了包括实验测量、微观评价、理论计算、建库及宏观检验在内"小规模、高水平、有特点"的核数据研究体系,取得了大量高水平的研究成果,完成了多期核数据研究任务,为我国核科技的发展提供了高质量的核数据支撑,同时也为我国的核能开发、核技术发展提供大量的基础核数据服务。本文简要介绍了我国核数据工作的历史贡献以及近年来取得的进展,并对我国核数据的未来发展进行了展望。
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
核数据产生及应用流程示意图[15]
在实验测量方面,目前国内从事核数据测量的单位主要包括:中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院核物理与化学研究所、西北核技术研究院、北京大学、兰州大学、四川大学、内蒙古民族大学、中国科学院近代物理研究所、中国科学院上海应用物理研究所、中国科学院高能物理研究所等。其中,中国原子能科学研究院利用各种反应堆、HI-13串列加速器、高压倍加器、小串列、100 MeV质子回旋加速器等形成了国内能区最宽、种类最齐全的中子源平台。依托这些中子源平台,建立了用于次级中子微分及双微分截面测量的快中子飞行时间谱仪[19]、用于伽马产生截面测量的高纯锗探测器阵列[20]、用于短寿命核素衰变数据测量的在线同位素分离器(CARR-ISOL)、用于激发函数及裂变产额测量的离线测量谱仪、用于(n,2n)反应截面测量的3He球形中子探测器阵列(图2)[21]和用于积分实验的聚变中子泄漏谱测量系统[22]等一系列核数据测量装置。此外,依托中国散裂中子源反角白光中子源装置,建立了用于(n,γ)反应截面测量的C6D6探测系统及伽马全吸收型氟化钡探测器阵列(GTAF-Ⅱ)(图3)[23-24]。核数据重点实验室成为国内专业最齐全、水平最高的核数据实验研究团队,完成了大量激发函数、裂变产额、衰变数据、次级中子双微分截面、伽马产生截面、积分数据等实验测量,为我国的核数据事业做出了突出贡献。其中,卢涵林研究员带领的团队,完成了70多个核素的激发函数测量,澄清了许多数据的分歧,得到了国际同行的高度认可[25]。撒骏、唐洪庆、祁步嘉、周祖英等研究员在国际上首创的非常规多探测器快中子飞行时间谱仪,解决了8～13 MeV能区次级中子能谱测量的国际难题,完成了10 MeV中子与238U、9Be、Fe、6,7Li、51V等核作用的次级中子微分截面和双微分截面的测量[26]。中国工程物理研究院核物理与化学研究所历史上完成了大量积分实验工作,为核数据检验做出了重要贡献,近年来也正在发展裂变产额、激发函数等微观核数据测量技术。西北核技术研究院则在激发函数、裂变产额及衰变数据方面做了不少有特色的工作。北京大学长期从事(n,α)反应截面实验研究,取得了许多高水平的成果[27]。兰州大学、四川大学、内蒙古民族大学则主要在激发函数方面做了一些工作,如四川大学依托其新建的2×3 MV串列加速器,开展了238U、232Th等的(n,γ)反应截面测量工作[28],兰州大学及内蒙古民族大学与中国原子能科学研究院合作,开展裂变产额、裂变截面、(n,γ)反应截面、积分数据等方面的测量[29]。中国科学院近代物理研究所出于CiADS项目的需要,开展了加速器驱动嬗变研究装置(ADS)相关的核数据工作[30]。中国科学院上海应用物理研究所由于钍基熔盐堆(TMSR)项目的需求,开展了TMSR相关的核数据研究工作。中国科学院高能物理研究所是中国散裂中子源反角白光中子源(CSNS Back-n)的牵头建设单位,近年来也与国内同行一起,开展了基于白光中子源的核数据测量技术研究,尤其是(n,x)反应截面及出射粒子角分布及能谱的测量工作[27]。图3 用于(n,2n)反应截面测量的
图2 中国散裂中子源上的GTAF-Ⅱ装置在核数据理论模型与评价方面,中国核数据中心是我国核数据理论及评价建库研究的核心单位,协作单位包括北京应用物理与计算数学研究所、北京大学、吉林大学、湖州师范学院、西北大学、北京航空航天大学、西南大学、郑州大学等。自中国核数据中心成立以来,我国在核数据的基础理论研究方面取得了许多重要的研究成果,特别是在核反应统计模型、轻核反应理论模型、核反应微观光学势等方面做出了具有特色的工作。如利用两体分离势和S波近似解三体Faddeev方程、考虑Pauli原理与Fermi运动的推广激子(Exciton)模型研究、带宽度涨落修正的Hauser-Feshbach统计理论、角动量和宇称有关的预平衡轻核理论研究等,均得到了国际同行的认可,为研制具有我国特色的核反应程序UNF系列奠定了理论基础[31]。近年来,我国在核裂变理论研究中也取得了较大的进展。中国核数据中心建立了n+235U等裂变系统的半经验模型,在唯象模型研究方面做了有益尝试,在裂变产额与入射中子能量关系方面取得了较好的进展[32]。北京大学基于宏观和微观方法实现了五维集体变形坐标下的位能曲面的真实计算,用“灌水法”获取了位能面上的所有鞍点、位能极小点、位能谷线和脊线[33]。中国核数据中心发展了描述核裂变的双中心壳模型理论,研制了三维和四维朗之万方程计算裂变碎片质量分布和动能分布的程序,取得了与实验符合很好的结果[34]。西南大学发展了基于协变密度泛函的含时生成坐标方法系统研究了226Th以及240Pu裂变动力学性质[35]。北京大学发展了贝叶斯神经网络用于裂变产额数据评价,为裂变产额评价方法开辟了一个新的方向[36]。此外,中国核数据中心基于约束Hartree-Fock-Bogoliubov平均场和与时间有关的生成坐标方法描述铀、钚等重核裂变过程的研究也正在起步。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中子诱发轻带电粒子出射核反应实验研究进展[J]. 张国辉. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2020(05)
[2]ADS相关核数据实验研究进展[J]. 陈志强,韩瑞,田国玉,石福栋. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2020(05)
[3]群常数制作软件Ruler研发[J]. 刘萍,吴小飞,李松阳,吴海成,温丽丽,王文明,张环宇. 原子能科学技术. 2018(07)
[4]Determination of neutron capture cross sections of 232That 14.1 MeV and 14.8 MeV using the neutron activation method[J]. 兰长林,张毅,吕韬,解保林,彭猛,姚泽恩,陈金根,孔祥忠. Chinese Physics C. 2017(04)
[5]一种测量次级中子能谱的新方法[J]. 祁步嘉,唐洪庆,周祖英. 物理. 2002(01)
[6]中国评价核数据库第二版（CENDL-2）[J]. 蔡敦九,梁祺昌,刘廷进,周德邻,张竞上,苏宗涤,于保生,赵志祥,申庆彪,庄友祥,袁汉,储连元,王书暖,刘桂生,王耀清. 核科学与工程. 1997(03)
[7]7－12MeV活化截面测量和低能中子影响的校正[J]. 赵文荣,于伟翔,卢涵林. 原子能科学技术. 1995(04)
[8]多探测器快中子飞行时间谱仪[J]. 撒骏,唐洪庆,周祖英,隋庆长,祁步嘉,李仲芳,于春英,沈冠仁. 原子能科学技术. 1992(06)
本文编号：3386765
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
核数据产生及应用流程示意图[15]
在实验测量方面,目前国内从事核数据测量的单位主要包括:中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院核物理与化学研究所、西北核技术研究院、北京大学、兰州大学、四川大学、内蒙古民族大学、中国科学院近代物理研究所、中国科学院上海应用物理研究所、中国科学院高能物理研究所等。其中,中国原子能科学研究院利用各种反应堆、HI-13串列加速器、高压倍加器、小串列、100 MeV质子回旋加速器等形成了国内能区最宽、种类最齐全的中子源平台。依托这些中子源平台,建立了用于次级中子微分及双微分截面测量的快中子飞行时间谱仪[19]、用于伽马产生截面测量的高纯锗探测器阵列[20]、用于短寿命核素衰变数据测量的在线同位素分离器(CARR-ISOL)、用于激发函数及裂变产额测量的离线测量谱仪、用于(n,2n)反应截面测量的3He球形中子探测器阵列(图2)[21]和用于积分实验的聚变中子泄漏谱测量系统[22]等一系列核数据测量装置。此外,依托中国散裂中子源反角白光中子源装置,建立了用于(n,γ)反应截面测量的C6D6探测系统及伽马全吸收型氟化钡探测器阵列(GTAF-Ⅱ)(图3)[23-24]。核数据重点实验室成为国内专业最齐全、水平最高的核数据实验研究团队,完成了大量激发函数、裂变产额、衰变数据、次级中子双微分截面、伽马产生截面、积分数据等实验测量,为我国的核数据事业做出了突出贡献。其中,卢涵林研究员带领的团队,完成了70多个核素的激发函数测量,澄清了许多数据的分歧,得到了国际同行的高度认可[25]。撒骏、唐洪庆、祁步嘉、周祖英等研究员在国际上首创的非常规多探测器快中子飞行时间谱仪,解决了8～13 MeV能区次级中子能谱测量的国际难题,完成了10 MeV中子与238U、9Be、Fe、6,7Li、51V等核作用的次级中子微分截面和双微分截面的测量[26]。中国工程物理研究院核物理与化学研究所历史上完成了大量积分实验工作,为核数据检验做出了重要贡献,近年来也正在发展裂变产额、激发函数等微观核数据测量技术。西北核技术研究院则在激发函数、裂变产额及衰变数据方面做了不少有特色的工作。北京大学长期从事(n,α)反应截面实验研究,取得了许多高水平的成果[27]。兰州大学、四川大学、内蒙古民族大学则主要在激发函数方面做了一些工作,如四川大学依托其新建的2×3 MV串列加速器,开展了238U、232Th等的(n,γ)反应截面测量工作[28],兰州大学及内蒙古民族大学与中国原子能科学研究院合作,开展裂变产额、裂变截面、(n,γ)反应截面、积分数据等方面的测量[29]。中国科学院近代物理研究所出于CiADS项目的需要,开展了加速器驱动嬗变研究装置(ADS)相关的核数据工作[30]。中国科学院上海应用物理研究所由于钍基熔盐堆(TMSR)项目的需求,开展了TMSR相关的核数据研究工作。中国科学院高能物理研究所是中国散裂中子源反角白光中子源(CSNS Back-n)的牵头建设单位,近年来也与国内同行一起,开展了基于白光中子源的核数据测量技术研究,尤其是(n,x)反应截面及出射粒子角分布及能谱的测量工作[27]。图3 用于(n,2n)反应截面测量的
图2 中国散裂中子源上的GTAF-Ⅱ装置在核数据理论模型与评价方面,中国核数据中心是我国核数据理论及评价建库研究的核心单位,协作单位包括北京应用物理与计算数学研究所、北京大学、吉林大学、湖州师范学院、西北大学、北京航空航天大学、西南大学、郑州大学等。自中国核数据中心成立以来,我国在核数据的基础理论研究方面取得了许多重要的研究成果,特别是在核反应统计模型、轻核反应理论模型、核反应微观光学势等方面做出了具有特色的工作。如利用两体分离势和S波近似解三体Faddeev方程、考虑Pauli原理与Fermi运动的推广激子(Exciton)模型研究、带宽度涨落修正的Hauser-Feshbach统计理论、角动量和宇称有关的预平衡轻核理论研究等,均得到了国际同行的认可,为研制具有我国特色的核反应程序UNF系列奠定了理论基础[31]。近年来,我国在核裂变理论研究中也取得了较大的进展。中国核数据中心建立了n+235U等裂变系统的半经验模型,在唯象模型研究方面做了有益尝试,在裂变产额与入射中子能量关系方面取得了较好的进展[32]。北京大学基于宏观和微观方法实现了五维集体变形坐标下的位能曲面的真实计算,用“灌水法”获取了位能面上的所有鞍点、位能极小点、位能谷线和脊线[33]。中国核数据中心发展了描述核裂变的双中心壳模型理论,研制了三维和四维朗之万方程计算裂变碎片质量分布和动能分布的程序,取得了与实验符合很好的结果[34]。西南大学发展了基于协变密度泛函的含时生成坐标方法系统研究了226Th以及240Pu裂变动力学性质[35]。北京大学发展了贝叶斯神经网络用于裂变产额数据评价,为裂变产额评价方法开辟了一个新的方向[36]。此外,中国核数据中心基于约束Hartree-Fock-Bogoliubov平均场和与时间有关的生成坐标方法描述铀、钚等重核裂变过程的研究也正在起步。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中子诱发轻带电粒子出射核反应实验研究进展[J]. 张国辉. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2020(05)
[2]ADS相关核数据实验研究进展[J]. 陈志强,韩瑞,田国玉,石福栋. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2020(05)
[3]群常数制作软件Ruler研发[J]. 刘萍,吴小飞,李松阳,吴海成,温丽丽,王文明,张环宇. 原子能科学技术. 2018(07)
[4]Determination of neutron capture cross sections of 232That 14.1 MeV and 14.8 MeV using the neutron activation method[J]. 兰长林,张毅,吕韬,解保林,彭猛,姚泽恩,陈金根,孔祥忠. Chinese Physics C. 2017(04)
[5]一种测量次级中子能谱的新方法[J]. 祁步嘉,唐洪庆,周祖英. 物理. 2002(01)
[6]中国评价核数据库第二版（CENDL-2）[J]. 蔡敦九,梁祺昌,刘廷进,周德邻,张竞上,苏宗涤,于保生,赵志祥,申庆彪,庄友祥,袁汉,储连元,王书暖,刘桂生,王耀清. 核科学与工程. 1997(03)
[7]7－12MeV活化截面测量和低能中子影响的校正[J]. 赵文荣,于伟翔,卢涵林. 原子能科学技术. 1995(04)
[8]多探测器快中子飞行时间谱仪[J]. 撒骏,唐洪庆,周祖英,隋庆长,祁步嘉,李仲芳,于春英,沈冠仁. 原子能科学技术. 1992(06)
本文编号：3386765
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