一种用于描述光致裂变产物特性的通用框架构建及初步验证

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光致裂变产物特性的合理预测对于理解光致裂变的相关裂变过程以及指导其在短寿命同位素生产、核废料处理和核安全保障中的应用研究具有重要作用。然而,由于光致裂变观测实验数据非常有限,现有的裂变模型和程序主要是针对中子诱导的裂变过程,并不适用于描述光致裂变过程。因此论文基于波尔假说,构建了一个描述巨共振能区内光致裂变产物特征的通用框架,包括裂变碎片的质量分布、电荷分布以及瞬发中子和瞬发发射线的多重性分布和能量分布。采用现有的实验数据对通用框架的预测能力进行了初步验证。首先,基于波尔假说对三种描述中子诱发裂变质量分布的系统学模型进行了改进,以用来描述和预测光致裂变碎片的质量分布。利用改进后的模型计算了232Th(γ,f)、235、238U(γ,f)和240Pu(γ,f)在巨共振能区的碎片质量分布,并于实验数据进行对比。研究发现,基于玻尔假说的Gorodisskiy模型很好地再现了实验数据,建议将其作为计算质量分布的最优选项。其次,采用了两种最有可能电荷模型来描述光致裂变碎片的电荷分布,即液滴模型和系统模型。利用这两个模型计算了232Th(γ,f)和238U(γ,f)反应的相对产额、元素产额和238U(γ,f)反应的独立产额。将计算结果同实验数据进行了对比。基准结果表明,液滴模型和系统模型分别适合描述锕系元素光致裂变的轻碎片和重碎片的最可能电荷数。此外,结合质量分布模型和电荷分布模型计算了232Th(γ,f)和238U(γ,f)反应的部分丰中子核(例如80-82Ge、85-87Se、132Sn和134Te等)的产生截面。计算结果表明238U的光致裂变反应具有生产丰中子核素的潜力。最后,基于波尔假说对中子诱发裂变经验模型进行了改进。计算了232Th(γ,f)、235、238U(γ,f)和240Pu(γ,f)的平均中子数和235U(γ,f)在16Me V入射光能量下的瞬发中子多重性分布和能量分布。计算结果同实验数据的对比结果显示出一致性,验证了瞬发中子发射模型的可靠性。瞬发γ射线多重性分布的模型是由中子诱发裂变的模型改进得到,瞬发γ射线能量分布模型是经验模型。计算了240Pu(γ,f)瞬发γ射线多重性分布并于239Pu(n,f)的实验数据进行比较,结果显示计算结果和实验数据一致。瞬发γ射线能量分布的计算结果也很好地再现了实验能谱。验证了瞬发γ射线发射模型的的可靠性。
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