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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

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1 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

2 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

3 背景

4 (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

5 (n,γ)反应实验技术简介

6 (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。

7 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 原理优势:测量效率接近100%。

8 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。

9 国际上的4pi BaF2装置 USA, LANSCE,DANCE EU, CERN,n_TOF, TAC GEMANY, Karlsruhe
CHINA,CIAE,GTAF

10 GTAF及(n,γ)反应研究进展

11 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。

12 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。

13

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15 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%。

16 60Co,multiplicity≥1,energy spectrum, DANCE

17 粒子的波形甄别

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19 本底的抑制技术

20 试测量

21 问题和进一步措施 需要补充6LiH中子吸收体

22 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

23 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

24 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 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

25 任务是艰巨的

26 counts/channel Thanks!

27 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     

28 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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