CSNS白光中子源首批试验初步安排IndicoIHEP高能物理研究所课件.ppt

1、C6D6系统进展阮锡超，任杰阮锡超，任杰中国原子能科学研究院 核数据重点实验室CSNS白光中子源中期检查会议，白光中子源中期检查会议，2016.6.27-282016.6.27-28，中科院高能物理研究所东莞分部，广东东莞，中科院高能物理研究所东莞分部，广东东莞报告内容1/30/20231.目的意义与任务要求2.设计方案与指标3.技术方案4.研制计划与进展情况5.人员安排1.目的意义与任务要求1/30/2023中子俘获截面的意义1/30/20231.核能：中子消失的主要反应（中子学），次锕系核生成的主要途径（核废料），长寿命产物废料嬗变的主要途径；2.基础研究：核反应理论、核天体物理研究中的重

2、要数据；3.国防应用：重要指示剂核，强中子场中的串级反应。先进核能系统研发需要精确的锕系核及次锕系先进核能系统研发需要精确的锕系核及次锕系核的中子俘获及裂变截面核的中子俘获及裂变截面(n,f)(n,g)长寿命产物核的嬗变需要精确的中子俘获截面长寿命产物核的嬗变需要精确的中子俘获截面 Nuclear data needs for the main s-processWe need to measure(n,g)cross sections between 0.1 and 500 keV.Better uncertainties(1-3%)S-only nucleiNuclei with smal

3、l neutron cross section(around neutron magic numbers)Nr=Nsolar-Nsp 裂变产物等非稳定核的中子反应截面裂变产物等非稳定核的中子反应截面核试验样品中147Nd的影响因素：（1）裂变直接产生独立产额；（2）同一质量链上前驱母体的衰变；（3）中子核反应消失和其它核素通过核反应生成。147Ce和147La独立产额大，若其中子反应截面也大，则在核爆超强中子场中147Ce和147La燃烧掉导致147Nd生成量的变化就需要认真考虑。任务要求 针对开展首批物理实验的需求，研发一套中子俘获截面测量装置；原则：投资较少，系统相对简单，尽快出成果；测量

4、能区范围：1 eV-1 MeV；核素：稳定同位素核：169Tm和93Nb。1/30/20232.设计方案与指标1/30/2023俘获截面测量方法俘获截面测量方法1/30/2023瞬发伽马射线法瞬发伽马射线法1/30/2023n Moxon Moxon和和RaeRae方法方法n C C6 6D D6 6探测器方法探测器方法n 4NaI 4NaI（TlTl）球）球n 4BaF4BaF2 2测量装置测量装置n Labr Labr3 3和高纯锗探测器和高纯锗探测器1/30/2023C6D6：只测其中一条伽马两种方法的比较两种方法的比较BaF2：量能器1/30/2023C6D6与BaF2系统的优缺点比较

5、优点缺点C6D6系统简单，方法成熟效率较低，数据处理需要引进权重函数BaF2效率高，无需各种修正（伽马全吸收型）系统复杂，对本底要求极高，数据量大，数据处理复杂设计方案考虑近期：C6D6探测器系统（系统简单、投资小、效率较低）主要用于稳定核、反应截面较大的核素及能区的中子俘获截面测量中子束中子束样品样品中期：BaF2阵列探测器系统（系统复杂、投资大、效率高）用于不稳定核、稀有核素及反应截面较小的核素及能区的中子俘获截面测量主要指标1/30/2023 测量的中子能区：1eV-1 MeV 数据精度：约5%，反应截面下限约1mb 飞行时间测量精度：约1-2 ns（对能量分辨的贡献可以忽略）3.技术路

6、线1/30/2023C6D6探测系统原理示意图探测系统原理示意图中子束中子束样品样品探测器：4个EJ-315液体闪烁体探测器（氘代液闪，对低能中子不灵敏）1/30/2023系统组成HVFADCHVAnodeAnodeDAQT0 trigger探测器：已购买电子学与FADC：科大DAQ：高能所时序图1/30/2023TOF1TOF2TOF3质子打靶从质子打靶开始，记录随后从质子打靶开始，记录随后10 ms（0.4 eV中子（镉中子（镉上中子）飞行上中子）飞行80米所需的时间）内的所有信号的时间米所需的时间）内的所有信号的时间和波形信息。和波形信息。4.研制计划与进展情况1/30/20231/30/2023进度安排 探测器：已订购4个探测器（EJ公司）；电子学与数据获取：科大正按计划研制，进展顺利；样品购买：正在进行中；实验测量与数据分析方法：已基本发展完善；探测器支架：已设计完毕，正在加工。目前进展情况总体进展顺利，能够按时完成并投入使用！5.人员安排1/30/2023 原子能院3人 任杰：博士论文课题 阮锡超：任务负责 黄翰雄：参与谢谢1/30/2023请批评指正！