keV能区中子俘获反应截面测量方法研究

In order to accurately measure the neutron capture cross section in the energy range of keV, gamma total absorption BaF2 facility(GTAF) has been constructed at China Institute of Atomic Energy (CIAE). In this project, the method of measurement for neutron capture cross section in the energy range of keV will be accomplished by developing GTAF, and the cross section of 197Au(n, γ)198Au reaction will be measured by using the existing tandem accelerator, which will verify the reliability of this method. The higher precision of measurement data will be obtained on the Chinese spallation neutron source in future.

为了精确测量keV能区的中子俘获截面，中国原子能科学研究院建造了一台γ全吸收型BaF2探测装置(GTAF)。本项目拟通过完善GTAF装置，建立keV能区的(n,γ)反应截面测量方法，并利用现有串列加速器的条件，测量197Au(n, γ)198Au反应截面，验证测量方法的可靠性。此方法将来可用于中国散裂中子源，得到精度更高的测量数据。

中子俘获反应截面数据在核天体物理研究、核能开发利用、反应堆设计、核物理理论研究中是非常重要的。由于受中子源和探测器等条件的限制，目前我国测量中子俘获反应截面的实验方法主要使用活化法。活化法要求剩余核具有可测量的放射性且半衰期合适，测量结果依赖于半衰期和衰变分支比等数据的精度，且不能在连续中子能区开展实验。为了填补这一空白，中国原子能科学研究院建造了我国第一套γ全吸收型BaF2探测装置(Gamma Total Absorption Facility, GTAF)，目标是应用瞬发γ测量法，精确测量中子俘获反应截面。. 本项目利用HI-13串列加速器，建立50keV~1MeV的白光中子源，并设计加工中子源屏蔽准直系统；完善GTAF装置，包括探测器单元、电子学与触发判选系统、数字化全波形数据获取系统等，建立了keV能区的(n,γ)反应截面测量方法；测量197Au(n, γ)198Au反应截面，得到了截面数据与标准截面吻合较好，从而验证了测量方法的可靠性。. 本项目以197Au样品为例，建立的在线测量俘获截面的实验方法，将来通过使用注量率更高的中子源（例如中国散裂中子源），可以测量更宽能区其它重要核素的中子俘获反应截面数据，得到精度更高的测量结果，填补国内数据库的空白。