基于白光中子源的γ全吸收型探測裝置的性能測試

張奇瑋，欒廣源，郭明偉,2，賀國珠，阮錫超，鄒 翀，朱興華

(1. 中國原子能科學(xué)研究院 核數(shù)據(jù)重點實驗室，北京102413；2. 蘭州大學(xué) 核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，蘭州730000； 3. 華能山東石島灣核電有限公司，榮成264312)

中子俘獲反應(yīng)，即(n, γ)反應(yīng)。在核天體物理研究中，利用(n, γ)反應(yīng)截面計算宇宙中通過慢中子俘獲過程(s過程)合成的核素豐度；(n, γ)反應(yīng)截面也是先進(jìn)核能研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度直接影響快中子反應(yīng)堆、釷-鈾混合燃料反應(yīng)堆和加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)等大科學(xué)裝置的設(shè)計與建造。測量(n, γ)反應(yīng)截面的方法分為瞬發(fā)γ測量法和緩發(fā)γ測量法(活化法)2種。目前，國內(nèi)常用的是緩發(fā)γ測量法[1]，只適用于俘獲反應(yīng)的基態(tài)核具有合適半衰期的核素，實驗條件相對簡單且數(shù)據(jù)精度高，但不能區(qū)分入射中子的能量，很難鑒別產(chǎn)物核相同而反應(yīng)道不同的情況。20世紀(jì)60年代以來，國外發(fā)展出了基于飛行時間技術(shù)( time-of-flight method，TOF)的瞬發(fā)γ測量法，先后使用大體積液閃、Moxon-Rae、NaI(Tl)、BGO及C6D6等不同類型的探測器在白光中子源上測量(n, γ)反應(yīng)截面。目前的主流技術(shù)分為2類，一類是KURRI，GELINA，CERN和ORELA[2-5]等實驗室建造的C6D6探測系統(tǒng)，中國散裂中子源(CSNS)反角白光中子源(Back-n)也建造了一套C6D6探測系統(tǒng)[6]，測量穩(wěn)定核素的(n, γ)反應(yīng)截面；另一類是使用BaF2探測陣列，測量可裂變核素、放射性核素、微量樣品核素和小截面核素的(n, γ)反應(yīng)截面，例如德國FZK Karlsruhe的4πBaF2[7]、歐洲CERN 的TAC[8]和美國LANL的DANCE[9]都取得了一系列的高水平成果。

由于缺乏合適的白光中子源和探測裝置，國內(nèi)在千電子伏能區(qū)(n, γ)反應(yīng)截面的實驗數(shù)據(jù)方面幾乎是空白，核數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀已成為制約我國核能發(fā)展研究的重要因素。……