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与国防安全和核能技术相关的核数据是核工程、核技术和核科学研究的重要基础数据,特别是为解决核废料嬗变问题和开发新型核能源,裂变碎片质量分布,动能分布和瞬发中子能谱等核数据需要更加精确的计算和深入的探索性研究。
本工作用多模式的方法计算了中子诱发轻锕系元素裂变的碎片质量分布,动能分布,瞬发中子能谱,瞬发中子多重性,瞬发γ等裂变后现象。论文涉及的主要工作如下:
从理论和实验数据的多模式分析两方面,计算了低能中子诱发轻锕系元素232Th,235U,237Np裂变的碎片质量分布。一方面是用多模式无规颈断裂模型,将裂变系统的断前形状的几个主要参量与裂变后现象的物理量和分布相联系,获得裂变核断前形状,计算裂变碎片的质量分布和动能分布:另一方面用多模式的方法分析了232Th(n,f),235U(n,f),237Np(n,f)的碎片质量分布,通过拟合获得各模式的高斯函数参数。计算结果表明,多模式分析的结果与实验测量符合的更好。本工作对原有的多模式分析的拟合程序,进行改进,引入一缩减因子,极大的降低了对高斯函数初值的要求。
用系统学的方法计算了8MeV中子诱发238U裂变的碎片质量分布。传统的系统学方法是对碎片质量分布用三个或几个高斯拟合,虽然与实验测量可以符合,但由于级次裂变效应,这样的拟合缺乏理论根据。本工作计算中采用的系统学方法,是对每次机会裂变的碎片质量分布采用考虑核温度和壳效应的放中子后系统学参数,然后进行放中子后到放中子前的换算,同时考虑了多次机会裂变的修正。即用6个高斯函数计算了8MeV中子诱发238U裂变的碎片质量分布,其拟合结果与TALYS和ALICE程序的计算相比,与实验测量符合的更好。多次机会裂变修正的引入,优化了原有的系统学计算结果,也给拟合方式提供了理论根据。
用多模式的Los Alamos(LA)模型计算了低能中子诱发轻锕系元素232Th,235U,23Np的裂变瞬发中子谱和瞬发中子多重性。LA模型是计算裂变瞬发中子的常用模型,本工作首先对它做了两方面的改进,一是考虑了裂变瞬发中子多重性与瞬发γ平均能量的关系,减少了一个模型参数;二是考虑了模型涉及的能量参数包括裂变释放的平均能量,裂变碎片的平均总动能,裂变碎片的平均中子分离能等与入射中子能量的关系。其次,本工作将多模式的思想用于LA模型的计算,其本质就是对LA模型的能量参数多模式化。计算表明,与原始LA模型相比,多模式LA模型计算的裂变瞬发中子谱和瞬发中子多重性与实验测量符合的更好。将多模式的思想与裂变瞬发中子谱的LA模型计算相结合,使理论计算结果可以更好地再现实验测量,提高了计算的精度。
用多模式的LA模型计算8 MeV中子诱发238U的裂变中子谱。受多次机会裂变的影响,6 MeV以上中子诱发裂变的中子谱的计算更为复杂。本工作首次考虑了在此能量下的238U的两次机会裂变,及每次机会裂变的三种裂变模式。目前,此工作处尝试阶段,只给出了初步计算结果。尽管如此,仍为高能中子谱的精确计算提供了新的工作思路。