240Pu自发裂变气体产物产额理论研究

The role of the 240Pu spontaneous fission (s.f.) should be clear for the current nuclear device study. Its spontaneous fission products, such as the gases and neutron, could affect the storage of the nuclear device and accelerate the material ageing, and the emitted gas may make material expanded and pollute the environment when it leaks. The neutron may trig the device prematurely in nuclear test. So the fission yield is very needed in the study of the device but neither data nor proper model and codes were available. In the present project, we plan to develop a model based upon the Brosa model, which potential could be obtained and optimized from potential surface calculation and study of the GEF model. The parameters wherein will be deduced from its observable quantities, such as the measured yields and neutrons. Consequently the s.f. yields could be calculated and the most interested products 87Kr，88Kr，133Xe，135Xe will be reevaluated carefully to satisfy the need of device study. Finally, a database of the yields of 240Pu s.f. would be created to fill the plank of the nuclear data library. The motivation of this project is to provide the data needed for the nuclear device study, and more, to understand the post fission mechanics and theory well, in the meantime to train more young talent for national defendant science and technology.

新形势下核装置研究需要对240Pu的自发裂变影响进行评估。240Pu自发裂变产物（如气体产物核、中子等）可能会造成材料老化和环境放射性污染；在测试中可能过早引爆核装置。目前国际上尚无其产额数据库和合适的计算程序。本项目计划以裂变多通道无规颈断裂理论为基础，发展半经验唯象模型，通过位能曲面计算和对GEF模型的调研，对势能加以改进和优化，使之能更好考虑壳效应以及对效应，建立适合研究“240Pu自发裂变—239Pu诱发裂变系统（激发能0-20MeV）”产额的理论模型。模型参数通过评价分析实验可观察量得到，进一步通过模型计算获得自发裂变产额，重点评价给出87Kr，88Kr，133Xe，135Xe等气体产物核产额，建立240Pu自发裂变产额数据库，填补国内外空白。此研究不仅可为核装置贮存、维护、测试和环境提供数据基础，对研究裂变碎片性质、发展裂变后理论也有重要的科学意义，同时培养国防科技领域青年科技人才。

新形势下核装置研究需要对240Pu自发裂变影响进行评估。240Pu自发裂变产物（如气体产物核、中子等）可能会造成材料老化和环境放射性污染。但是240Pu自发裂变产额实验数据非常少，而且目前国际上尚无240Pu自发裂变产额数据库和合适的计算程序。. 本项目利用宏观-微观理论方法开展了240Pu裂变位能曲面研究，初步编写了势能曲面计算程序，计算了五维形变坐标空间的240Pu位能曲面，并给出了裂变路径和裂变位垒参数。基于裂变多通道无规颈断裂模型，建立了适合研究“239Pu 中子诱发裂变- 240Pu自发裂变”产额计算的唯象模型，给出参数化的位能曲线公式，然后由大量实验数据来确定相关模型参数。由于240Pu自发裂变在某种程度上与中子诱发239Pu裂变具有相同的裂变系统(复合核240Pu)，因此本项目通过中子诱发239Pu裂变系统的研究，获得模型参数的初值，然后通过裂变系统激发能外推到零能量，获得240Pu自发裂变的产额能量关系和质量分布。结合240Pu自发裂变的实验数据，再次调整参数，使得计算结果与实验数据更加符合，最后给出240Pu自发裂变的质量分布。通过以上模型研究和数据评价，给出了87,88Kr，131,133Xe气体产物产额，并提交用户使用。. 研究结果表明在实际应用中，用中子诱发239Pu裂变热能点产额代替240Pu自发裂变产额是不合理的。最后我们以GEFY5.2数据为基础，用本工作计算评价得到部分产额数据对GEFY-5.2数据进行更新，建立 240Pu自发裂变产额数据库，填补了该产额数据库的空白。