D-T中子引起ⅣB族同位素核反应激发曲线研究

The accurate and reliable cross-section data induced by D-T neutrons on the isotopes of Group ⅣB elements Ti ,Zr ,Hf (which have been widely used in atomic energy industry, aerospace industry and so on) are of important significance for the development of nuclear power and radiation resistance reinforcement. However, there are discrepancies in the experimental data of the cross sections obtained by various laboratories due to the differences in experimental methods, equipments and datum processing methods, and there is no experimental cross-section datum in the experimental nuclear reaction databases for some nuclear reactions so far. Making use of the neutron generator of the China Academy of Engineering Physics or Lanzhou University as an experimental platform, this project will systematically reserch the cross sections of nucler reactions induced by D-T neutrons on the isotopes of Group ⅣB elements Ti ,Zr, Hf by using activation technique. At the same time, the excitation function curves of these reactions will be calculated and evaluated on the basis of statistics and exciton theory model, and the conformity and the discrepancies between the obtained data and the existing data in the experimental nuclear reaction databases and the recommended values in the evaluated nuclear reaction libraries will be analyzed and found by comparing. For the nuclear reactions which there is no experimental cross-section datum in the experimental nuclear reaction databases will be measured and be given reliable cross-section data.

ⅣB族稀有金属元素钛、锆和铪被广泛应用于原子能工业和航天航空工业等，其精确可靠的D-T中子核反应截面实验数据对核能开发和抗辐射加固等都有重要意义。然而，由于不同实验室所用实验方法、仪器设备和数据处理方法等不同，获得的核反应截面实验数据之间往往存在很大分歧，有些核反应至今无截面实验数据。本项目以中国工程物理研究院、兰州大学的中子发生器为实验平台，用D-T中子活化ⅣB族钛、锆和铪的天然同位素，用高分辨率的高纯锗探测器对核反应生成核活度进行测量，从而对D-T中子引起的ⅣB族同位素核反应截面进行系统的实验研究，同时结合统计与激子理论模型对其激发曲线进行计算与评价，与核反应实验数据库中已有的实验数据和核反应评价数据库的推荐值进行对比，分析数据的符合性，找出数据分歧的原因并进行矫正；而对于在核反应实验数据库中尚无截面实验数据的核反应进行探索性的测量，并给出可靠的核反应截面实验结果。

D-T中子引起ⅣB族稀有金属元素——钛、锆、铪同位素精确可靠的核反应截面实验数据，是核能开发和核技术应用的重要数据，也是检验核反应理论模型的基础数据。本项目针对钛、锆、铪同位素的12个核反应进行系统的实验研究，并结合核反应理论模型，用国际著名的核数据理论模型程序系统Talys-1.9对它们的中子核反应激发函数进行模拟计算，获得了项目计划书中7个核反应、20多个中子能量点的反应截面实验数据，并给出了它们从阈能到20MeV能区的中子核反应激发函数推荐曲线；给出了任务书中另外5个核反应从阈能到20MeV能区的中子核反应激发函数推荐曲线。除此以外，还获得了任务书以外的30多个核反应、100多个中子能量点的反应截面实验数据，以及针对用高纯锗探测器测量复杂γ能谱时遇到无法避免的γ射线全能峰交错重叠问题，给出了从高纯锗γ射线能谱的交错重叠峰中获得特征γ射线全能峰净计数的两种新方法：一种是基于高斯分布的对称折算方法，另一种是γ射线能量加和求平均方法。这些实验数据和中子核反应激发函数曲线，对于聚变反应堆设计、辐射屏蔽计算，国际核反应实验数据库和评价数据库的建设，核反应理论模型的完善，以及相关科学与技术的研究等有重要意义；提出的从高纯锗γ能谱交错重叠峰中获取可靠的特征γ射线全能峰净计数的两种新方法，不仅有效地解决了用高纯锗探测器测量γ能谱所遇到的γ射线全能峰交错重叠难题，保证了遇到此问题时所获得实验数据的准确性与可靠性，而且可推广应用于解决其它类似问题。