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高精度裂变截面测量用TPC探测器研制及实验进展

Nov 11, 2022, 10:20 AM
30m
122会议室 (多学科大楼)

122会议室

多学科大楼

Speaker

Mr 郑普 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所)

Description

核反应堆、核素合成等领域对快中子区域的核参数非常敏感,对裂变截面等参数的精度有较高的要求,同时在反应堆系统设计中,往往通过高精度的模拟软件对系统进行评估,而核数据的精度对模拟结果有较大的影响,反应截面的不确定度要达到1%及以下。235U,238U,239Pu中子诱发裂变截面(入射中子能量100keV~14MeV)在过去50年使用裂变室进行过多次测量,其不确定度在3%~5%,其固有的不确定度使其很难达到更高精度。
因此,提出了以H作为参考靶的TPC测量方法。TPC(Time Projection Chamber,时间投影室)测量方法的优点:更好的粒子甄别(可以测量粒子的能量和径迹);可测量靶核和中子的分布(位置分辨约百μm);可使用H(n,n)截面(0.2%)作为标准截面(测量动态范围大)。
通过模拟计算确定了TPC探测器的设计参数,研制了基于GEM膜的读出探测器和电子学系统,最终组装了用于裂变截面测量的TPC系统。对系统性能进行了测试,其位置分辨可达到百μm量级,数据采集系统的动态范围约3000:1。研制了专用的超薄底衬(1μm铝箔)的分区靶,镀层不均匀性达到8%左右。
在此基础上进行了U靶核子数及分布测量,使用Cf-252镀片进行了α粒子和裂变碎片的粒子甄别,在DD中子源条件下进行了质子径迹的测量。
下一步将对数据进一步分析,获得靶核数及分布。预计明年将进行正式实验。

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