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γ全吸收型BaF2装置及(n,γ) 反应截面在线实验技术进展
报告人:贺国珠 中国原子能科学研究院.CIAE 东莞
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背景 (n,γ)反应截面测量技术简介 GTAF及(n,γ)反应实验技术进展 展望
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背景
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(n,γ)反应截面的需求 实验能力需要发展 理论需求:
核天体物理认为比56Fe重的核素多是通过(n,γ)反应生成,因此 对(n,γ)反应截面数据精度提出了很高要求。 应用需求: 工程设计与核测试 快堆 放射性核素嬗变 对中子共振能区的数据提 出了要求,对錒系核素的数据 提出了要求。 实验能力需要发展
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(n,γ)反应实验技术简介
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(n,γ)反应实验技术包括 中子活化法 特点:技术简单,受剩余核半衰期长短影响,主要在热能点进行实验,不能满足研究形势发展的需要。
瞬发γ射线法 特点:可在连续中子能区开展实验,技术复杂,在不断发展。 主要经历:Moxon和Rae方法,C6D6探测器方法, 4πNaI(Tl)球,4πBaF2测量装置。
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γ全吸收型探测器的测量原理: 原理:通过全吸收测量瞬发γ射线级联的总能量谱,实现俘获反应事件的计数。 原理优势:测量效率接近100%。 Iγ
background capture events Bn Eγ 原理优势:测量效率接近100%。
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选用BaF2的原因: 响应最快的无机晶体(0.6ns) 良好的能量分辨(10-15% 662keV ) 中子灵敏度较低
高的发光效率(24%) 响应最快的无机晶体(0.6ns) 良好的能量分辨(10-15% 662keV ) 中子灵敏度较低 BaF2晶体的不足之处:α粒子本底计数率较高。
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国际上的4pi BaF2装置 USA, LANSCE,DANCE EU, CERN,n_TOF, TAC GEMANY, Karlsruhe
CHINA,CIAE,GTAF
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GTAF及(n,γ)反应研究进展
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GTAF建设: 核心:12块五棱和30块六棱BaF2晶体组成的晶体球壳,内腔半径10cm,晶体厚度15cm。
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主要包括:40个探测器单元,高压系统,电子学,脉冲波形测量和数据获取系统,机械系统,等。
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GTAF的性能 探测器单元的时间分辨:~ 660ps。 探测器单元的能量分辨:10-18%。
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60Co,multiplicity≥1,energy spectrum, DANCE
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粒子的波形甄别
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本底的抑制技术
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试测量
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问题和进一步措施 需要补充6LiH中子吸收体
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需要提高数据获取速率 需要优化机械设计 需要替换性能较差的少数几个探测器单元 需要进一步完善实验技术
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展望: CSNS上新的4piBaF2装置已经列入计划,并开展了新装置的电子学(科大报告),机械设计等预先研究(高能所报告),项目得以支持,有望建设一套性能更加优越的实验装置。 经费概算:2500万
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GTAF得以完善,有望及早开展相关物理工作。
经费需求: 序号 项目 单位 数量 经费(万) 1 中子吸收体 套 250 2 机械系统改造 70 3 补充探测器单元 75 4 数据获取系统升级 10 合计 405万元
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任务是艰巨的
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counts/channel Thanks!
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Participants: 周祖英 中国原子能科学研究院 仲启平 中国原子能科学研究院 贺国珠 兰州大学博士 陈晓亮 兰州大学硕士
周祖英 中国原子能科学研究院 仲启平 中国原子能科学研究院 贺国珠 兰州大学博士 陈晓亮 兰州大学硕士 马肖云 兰州大学硕士 袁继龙 兰州大学硕士 郭维新 兰州大学硕士 苏 明 兰州大学硕士 张奇玮 中国院子能科学研究院
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李 强 兰州大学硕士 程品晶 南华大学博士 原子能院博士后 赵 健 南华大学硕士 黄 兴 南华大学硕士 彭 猛 兰州大学硕士 石 斌 硕士
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