朱傳新 秦建國(guó) 鄭普 蔣勵(lì) 朱通華 鹿心鑫

(中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所,綿陽(yáng) 621999)

銥元素是測(cè)量中子能譜的優(yōu)質(zhì)活化探測(cè)器.本文圍繞191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究,在PD-300 中子發(fā)生器DT 中子源上采用活化法以93Nb(n,2n)92mNb 反應(yīng)截面為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了14 MeV 附近9 個(gè)能點(diǎn)的191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面測(cè)量,活化產(chǎn)物采用高純鍺探測(cè)器進(jìn)行了測(cè)量,獲得了13.40—14.86 MeV 范圍內(nèi)191Ir (n,2n)190Ir 第2 激發(fā)態(tài)截面σm2,191Ir(n,2n)190Ir 基態(tài)與第1 激發(fā)態(tài)之和的反應(yīng)截面σg+m1、總反應(yīng)截面σg+m1+m2 和截面比σm2/σg+m1 等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)不確定度在3.4%—3.5%,其中,14 MeV 對(duì)應(yīng)σm2=(136.05 ± 4.93) mb,σg+m1=(1972.35 ± 67.06) mb,σg+m1+m2=(2108.40 ± 71.99) mb,截面比σm2/σg+m1=0.0690 ± 0.0024.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及ENDF/B-VIII.0 和JEFF3.0/A 數(shù)據(jù)庫(kù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,結(jié)果表明: 第1 激發(fā)態(tài)與基態(tài)截面之和σg+m1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)取得了較好的一致性,ENDF/B-VIII.0 數(shù)據(jù)庫(kù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)與本工作所得191Ir(n,2n)190Ir總反應(yīng)截面σg+m1+m2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較好地符合,對(duì)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分歧情況進(jìn)行了分析和澄清;本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)相較有更高的測(cè)量精度,本研究結(jié)果可為核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)相關(guān)工作提供重要參考.

1 引言

銥元素在醫(yī)藥、工業(yè)以及聚變堆材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[1];同時(shí),銥元素是測(cè)量中子能譜的優(yōu)質(zhì)活化探測(cè)器[2,3].診斷中子能譜需使用不同核反應(yīng)以確定中子能譜中的不同能段信息,在這方面,天然銥元素的兩個(gè)核素191Ir 和193Ir 構(gòu)成了一整套的放射化學(xué)探測(cè)器,對(duì)于幾MeV 能區(qū)的中子能譜可采用(n,n′)反應(yīng)進(jìn)行診斷,而對(duì)于更高能區(qū)范圍的中子能譜可采用(n,xn)反應(yīng)進(jìn)行診斷.銥元素的(n,2n)反應(yīng),對(duì)于(n,2n)閾能以上的高能中子診斷尤其靈敏,例如14 MeV 中子.對(duì)于191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面已開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究[4-12],在191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面測(cè)量方面: Qaim[4]與Konno 等[5]測(cè)得14 MeV 處的191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面存在較大的差異(7%),并且測(cè)量結(jié)果的不確定度也較大: 7%—12%;Patronis 等[6]測(cè)量了10—11.3 MeV范圍內(nèi)的191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面;Kalamara 等[7]測(cè)量了15—21 MeV 范圍內(nèi)的191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面;Bayhurst 等[8]測(cè)量了15.3—20.9 MeV 范圍內(nèi)的191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面σg+m1+0.086m2;Herman等[9]測(cè)量了15.3—20.9 MeV 范圍內(nèi)的191Ir(n,2n)190Ir反應(yīng)截面,測(cè)量結(jié)果的不確定度也較大: 6%—8%.對(duì)于191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)稀少,文獻(xiàn)數(shù)據(jù)之間分歧較大;而國(guó)內(nèi)已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[10]是對(duì)191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面σg+m1+0.086m2的測(cè)量,未進(jìn)行激發(fā)態(tài)截面σm2的測(cè)量,尚無(wú)191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);Filatenkov 等[11]以及Bormann 等[12]進(jìn)行了分反應(yīng)截面測(cè)量.此外,190Ir的衰變綱圖[13]如圖1 所示,190Ir的第2 激發(fā)態(tài)m2對(duì)應(yīng)自旋態(tài)11—相對(duì)于基態(tài)g 對(duì)應(yīng)自旋態(tài)4—的高自旋差異,對(duì)于核素自旋分布研究是非常靈敏的,截面比參數(shù)σm2/σg+m1的測(cè)量對(duì)于該研究具有重要意義,國(guó)外開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)研究也比較少[6,9],國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)道.因此,進(jìn)一步深入開(kāi)展14 MeV 附近191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度、澄清文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的分歧、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)空白等方面具有重要意義.

圖1 190Ir 衰變綱圖Fig.1.Simplified representation of formation and decay of 190Ir.

本文利用PD-300 中子發(fā)生器DT 中子源開(kāi)展14 MeV 附近的191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面實(shí)驗(yàn)測(cè)量工作,研制了(n,2n)激發(fā)函數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行了樣品的中子輻照,利用高純鍺進(jìn)行了活化測(cè)量,分別獲得了13.40—14.86 MeV 能區(qū)范圍內(nèi)191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)第2 激發(fā)態(tài)截面σm2及基態(tài)、第1 激發(fā)態(tài)之和的反應(yīng)截面σg+m1,并最終得到191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面和截面比參數(shù)σm2/σg+m1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及國(guó)際上的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了比較、分析,本工作所取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可為相關(guān)核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)提供重要參考.

2 基本原理

將標(biāo)準(zhǔn)截面活化片與待測(cè)片貼在一起,經(jīng)過(guò)DT 中子輻照一定時(shí)間后,利用HPGe 探測(cè)器測(cè)量活化片的γ射線.以93Nb(n,2n)92mNb 作為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)截面[14],由所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到待測(cè)核素反應(yīng)截面.樣品的基本參數(shù)列于表1.

表1 樣品參數(shù)Table 1.Sample characteristics.

根據(jù)活化法和相對(duì)測(cè)量的基本原理,使用下標(biāo)X和Nb 分別代表待測(cè)量核素和Nb 核素,樣品X的反應(yīng)截面σX的計(jì)算公式可表示為

公式中所使用的核素半衰期、分支比數(shù)據(jù)取自美國(guó)National Nuclear Data Center的同位素?cái)?shù)據(jù)[15],見(jiàn)表2.93Nb(n,2n)92mNb 反應(yīng)截面作為標(biāo)準(zhǔn)截面使用,對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)截面通過(guò)插值的方法,得到對(duì)應(yīng)中子能量的93Nb(n,2n)92mNb 反應(yīng)截面.

表2 在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中使用的同位素參數(shù)Table 2.Details of radioactivity constants used in analysis of experimental data.

3 實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)所使用的(n,2n)激發(fā)函數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置是在實(shí)驗(yàn)裝置[16,17]基礎(chǔ)上研制的,如圖2 所示.樣品的固定如圖3 所示,樣品距離氚靶中心20 cm.樣品位置處的中子能量由鈮鋯截面比方法測(cè)定[18].實(shí)驗(yàn)中,將樣品分別固定在與靶管中心線及靶心夾角為: 0°—166°的9 個(gè)位置上,對(duì)應(yīng)中子能量在13.4—14.86 MeV 范圍內(nèi).其中,1 片待測(cè)樣品夾于兩片Nb 樣品中.該實(shí)驗(yàn)裝置具有樣品定位精確、結(jié)構(gòu)材料少的優(yōu)點(diǎn),確保了樣品的準(zhǔn)確定位,降低了裝置自身結(jié)構(gòu)材料散射中子本底的干擾,散射中子干擾份額在0.5%以下[19].樣品及實(shí)驗(yàn)裝置的照片示于圖4.

圖2 (n,2n)激發(fā)函數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置Fig.2.Experiment assembly of (n,2n) excitation fuction.

圖3 樣品放置Fig.3.Sample setting.

圖4 樣品及實(shí)驗(yàn)裝置照片F(xiàn)ig.4.The picture of experiment assembly and sample.

基于PD-300 中子發(fā)生器d+T 反應(yīng)產(chǎn)生中子,DT 中子源強(qiáng)采用伴隨粒子法進(jìn)行分時(shí)監(jiān)測(cè),時(shí)間間隔為5 s.金硅面壘型α 探測(cè)器與D 束及氚靶中心成178°夾角.伴隨α 粒子信號(hào)經(jīng)過(guò)前放和主放,放大成形,然后送入927 多道,得到α 譜,由主放的另外一路送入單道,通過(guò)調(diào)節(jié)單道的窗,卡掉幅度較小的躁聲本底,然后送入6612 計(jì)數(shù)器,利用計(jì)算機(jī)控制6612 計(jì)數(shù)器進(jìn)行分時(shí)監(jiān)測(cè).

中子輻照結(jié)束后,樣品γ射線采用美國(guó)ORTEC公司生產(chǎn)的GEM-C7080 型高純鍺探測(cè)器測(cè)量.高純鍺探測(cè)器系統(tǒng),由高純鍺探測(cè)器、鉛屏蔽室、數(shù)字化γ譜儀、計(jì)算機(jī)多道共同組成.HPGe 探測(cè)器效率刻度的準(zhǔn)確性對(duì)于活化測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性有重要影響,為此分別使用了241Am,133Ba,60Co,152Eu,166mHo 等γ射線面源,由以上γ射線標(biāo)準(zhǔn)源得到探測(cè)效率曲線示于圖5,探測(cè)距離為12.65 cm.探測(cè)效率曲線的擬合,采用多項(xiàng)式分能區(qū)擬合,擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的偏差控制在0.5%以內(nèi).擬合公式如下:

圖5 高純鍺探測(cè)效率曲線Fig.5.Efficiency-energy curve for Ge detector.

第1 能區(qū),當(dāng)0.059 MeV ≤E＜ 0.300 MeV 時(shí),擬合公式為

第2 能區(qū),當(dāng)0.300 MeV ≤E＜ 0.611 MeV 時(shí),擬合公式為

第3 能區(qū),當(dāng)0.610 MeV ≤E＜ 0.810 MeV 時(shí),擬合公式為

第4 能區(qū),當(dāng)0.810 MeV ≤E≤ 1.408 MeV 時(shí),擬合公式為

對(duì)于第2 激發(fā)態(tài)190m2Ir的測(cè)量在中子輻照結(jié)束后立即進(jìn)行,對(duì)于基態(tài)190gIr的測(cè)量在樣品冷卻2 d以后進(jìn)行,以將激發(fā)態(tài)190m2Ir 全部衰減至基態(tài)190gIr.銥樣品的基態(tài)和激發(fā)態(tài)γ譜如圖6—圖7 所示,在圖6 中除可觀察到基態(tài)190gIr的371.24 keV 和361.09 keV 特征峰外,還可以觀察到來(lái)自193Ir(n,2n)192Ir 反應(yīng)產(chǎn)物192Ir的308.455 和316.506 keV特征峰.92mNb的γ譜如圖8 所示.

圖6 冷卻2 d 后的銥樣品γ 譜Fig.6.The γ-ray spectra of iridium sample with 2 d cooling time.

圖7 190Ir 激發(fā)態(tài)γ 譜Fig.7.The γ-ray spectra of 190m2Ir.

圖8 92mNb的γ 譜Fig.8.The γ-ray spectra of 92mNb.

4 結(jié)果與討論

4.1 數(shù)據(jù)處理

基于190Ir 衰變綱圖,根據(jù)基本原理及(1)式分別得到截面σg+m1+0.086m2和σm2實(shí)驗(yàn)結(jié)果,由于總截面σ即為σg+m1+m2,因此,可由σm2對(duì)σg+m1+0.086m2中的σ0.086m2貢獻(xiàn)進(jìn)行扣除,得到σg+m1,最后由兩者相加,得到191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面,即(7)式—(8)式.

由此,191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面:

4.2 實(shí)驗(yàn)不確定度分析

(n,2n)反應(yīng)截面實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3.表3 中分別給出了第1 激發(fā)態(tài)與基態(tài)截面之和σg+m1、第2激發(fā)態(tài)截面σm2、總反應(yīng)截面σ和截面比參數(shù)σm2/σg+m1.

表3 191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面及截面比實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3.The 191Ir(n,2n)190Ir cross sections and cross section ratio from this work.

反應(yīng)截面實(shí)驗(yàn)測(cè)量不確定度分析: 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定度,主要來(lái)源于93Nb(n,2n)92mNb 反應(yīng)截面數(shù)據(jù)、HPGe 探測(cè)器效率刻度以及特征γ射線峰計(jì)數(shù)等因素.各不確定度因素及總不確定度列于表4.

表4 反應(yīng)截面測(cè)量結(jié)果的不確定度Table 4.Uncertainties in the cross section.

4.3 與文獻(xiàn)值及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的比較

191Ir(n,2n)190(g+m1)Ir 反應(yīng)截面σg+m1實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)值及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的比較示于圖9,其中,對(duì)于張鋒[10]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中依據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)激發(fā)態(tài)m2的貢獻(xiàn)進(jìn)行了扣除.由圖9 可以看出,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Bayhurst 等[8],Herman 等[9]和張鋒等[10]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在不確定度范圍內(nèi)較好地吻合;而Filatenkov 等[11]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果整體偏低約8%,其使用特征峰371.24 keV 分支比0.228.而現(xiàn)在該參數(shù)為0.216,應(yīng)用該分支比后,其測(cè)量結(jié)果將整體提高約6%,將與其他各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果在不確定度范圍內(nèi)一致.ENDF/B-VIII.0[20]和JEFF3.0/A[21]提供了191Ir(n,2n)190(g+m1)Ir 反應(yīng)截面σg+m1的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),JEFF3.0/A 與本結(jié)果較接近,但截面隨中子能量的變化趨勢(shì)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反;從截面數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)上,ENDF/B-VIII.0 與本結(jié)果是一致的,即: 在14 MeV 附近σg+m1處于上升趨勢(shì),但ENDF/BVIII.0 評(píng)價(jià)值整體高于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果約5%.

圖9 σg+m1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的比較Fig.9.Comparison with reference and the available evaluated data of σg+m1.

191Ir(n,2n)190m2Ir 反應(yīng)截面σm2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)值及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的比較示于圖10.由圖10 可以看出,Qaim[4]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果高出本實(shí)驗(yàn)值約30%,該實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了186.7 keV的產(chǎn)物核特征峰,而該特征峰中有190Ir 基態(tài)186.68 keV 峰的嚴(yán)重干擾,這應(yīng)當(dāng)是導(dǎo)致其測(cè)量結(jié)果顯著偏高的主要原因;從截面數(shù)據(jù)隨能量變化趨勢(shì)看,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Kalamara等[7]變化趨勢(shì)比較吻合;Herman 等[9]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果低于本實(shí)驗(yàn)值約10%以上,這估計(jì)是由于其使用的半衰期為3.2 h,造成結(jié)果的偏低;Filatenkov[11]等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致;Bormann 等[12]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果高出本實(shí)驗(yàn)值約15%—40%,該實(shí)驗(yàn)中使用了H(n,p)反應(yīng)截面作為監(jiān)測(cè)反應(yīng),所使用的半衰期和分支比數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確,分析認(rèn)為其所使用的監(jiān)測(cè)反應(yīng)和半衰期數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確是導(dǎo)致其結(jié)果偏高的主要原因;JEFF3.0/A 數(shù)據(jù)庫(kù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)低于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果約5%—20%,且隨著能量增加而偏差變大;ENDF/B-VIII.0 數(shù)據(jù)庫(kù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)整體低于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果約10%,評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)隨能量的變化趨勢(shì)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致;這也表明,對(duì)于激發(fā)態(tài)191Ir(n,2n)190m2Ir 反應(yīng)截面σm2的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)有待改進(jìn).

圖10 σm2 與文獻(xiàn)及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的比較Fig.10.Comparison with reference and the available evaluated data of σm2.

191Ir(n,2n)190Ir 總反應(yīng)截面σg+m1+m2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)值及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的比較示于圖11.由圖11可以看出,Qaim[4]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低于本工作實(shí)驗(yàn)結(jié)果約8%;Konno 等[5]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在13—15 MeV能區(qū)范圍內(nèi),比本實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低約15%,其所使用的11.78 d,371.24 keV,分支比為0.227,當(dāng)使用新的分支比數(shù)據(jù)0.216 后,其截面數(shù)據(jù)將上調(diào)5%,這種差異將變小至10%左右;而Kalamara 等[7]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果由于沒(méi)有交叉能點(diǎn),從趨勢(shì)上分析,在15 MeV 附近會(huì)存在較大分歧;Herman等[9]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果在不確定度范圍內(nèi)吻合.ENDF/B-VIII.0 數(shù)據(jù)庫(kù)的評(píng)價(jià)值在13.4—14.86 MeV 范圍內(nèi)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好,在變化趨勢(shì)上也較好地一致.JEFF3.0/A 數(shù)據(jù)庫(kù)在14.4—14.8 MeV 范圍內(nèi)比本實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低約4%,在隨能量變化趨勢(shì)上與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大差異.從191Ir(n,3n)189Ir的反應(yīng)閾能14.396 MeV 來(lái)分析,在13—15 MeV 能量范圍內(nèi),由于(n,3n)反應(yīng)尚處于極低水平,其對(duì)于(n,2n)反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)尚未顯現(xiàn),因此,從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于14 MeV 附近多個(gè)能點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果來(lái)看,在13—15 MeV 能量范圍內(nèi)191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)仍然處于上升的狀態(tài),無(wú)論是總的(n,2n)反應(yīng)截面還是各個(gè)分反應(yīng)截面測(cè)量結(jié)果,都給出了同樣的變化趨勢(shì),從實(shí)驗(yàn)角度印證了這一核反應(yīng)變化過(guò)程的物理規(guī)律,加深了對(duì)于核反應(yīng)物理機(jī)制的認(rèn)識(shí).JEFF3.0/A 數(shù)據(jù)庫(kù)的評(píng)價(jià)值在13—15 MeV能量范圍內(nèi)呈現(xiàn)的下降趨勢(shì)則與實(shí)驗(yàn)有比較大的分歧,而ENDF/B-VIII.0 數(shù)據(jù)庫(kù)的評(píng)價(jià)值在變化趨勢(shì)上是符合這一特點(diǎn)的.

圖11 σg+m1+m2 與文獻(xiàn)及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的比較Fig.11.Comparison with reference and the available evaluated data of σg+m1+m2.

在截面比參數(shù)σm2/σg+m1方面,本實(shí)驗(yàn)給出該參數(shù)在0.0630—0.0829 之間變化,呈現(xiàn)出隨中子能量變大的趨勢(shì),與Patronis 等[6],Herman 等[9]截面比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)一致,其中,Herman 等的測(cè)量結(jié)果比本實(shí)驗(yàn)值偏低約13%—21%,主要是由于其對(duì)激發(fā)態(tài)m2 反應(yīng)截面σm2測(cè)量結(jié)果偏低引起的;本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為相關(guān)核素自旋理論研究提供重要參考.

5 結(jié)論

本工作圍繞191Ir(n,2n)190Ir 反應(yīng)截面開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)行了(n,2n)激發(fā)函數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置研制,基于PD-300 中子發(fā)生器DT 中子以93Nb(n,2n)92mNb反應(yīng)截面作為標(biāo)準(zhǔn)截面,通過(guò)活化法測(cè)量得到了13.4—14.86 MeV 范圍內(nèi)9 個(gè)能點(diǎn)的191Ir (n,2n)190Ir反應(yīng)截面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分別給出了第1 激發(fā)態(tài)與基態(tài)截面之和σg+m1、第2 激發(fā)態(tài)截面σm2、總反應(yīng)截面σg+m1+m2和截面比參數(shù)σm2/σg+m1等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).在國(guó)內(nèi)首次獲得了13.4—14.86 MeV 范圍內(nèi)191Ir (n,2n)190Ir 第2 激發(fā)態(tài)截面σm2,191Ir(n,2n)190Ir 基態(tài)與第1 激發(fā)態(tài)之和的反應(yīng)截面σg+m1、總反應(yīng)截面σg+m1+m2和截面比參數(shù)σm2/σg+m1等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不確定度: 3.4%—3.5%;其中,14 MeV 對(duì)應(yīng)σm2=(136.05 ± 4.93) mb,σg+m1=(1972.35 ±67.06) mb,σg+m1+m2=(2108.40 ± 71.99) mb,截面比參數(shù)σm2/σg+m1=0.0690 ± 0.0024.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了比較,得到以下幾個(gè)方面的結(jié)論:

1)對(duì)σg+m1測(cè)量結(jié)果分析表明:σg+m1實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)取得了較好的一致性;JEFF3.0/A評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)給出的截面隨中子能量的變化趨勢(shì)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反;從截面數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)上,ENDF/BVIII.0 與本結(jié)果是一致的,即: 在14 MeV 附近σg+m1處于上升趨勢(shì),但ENDF/B-VIII.0 評(píng)價(jià)值整體高于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果;

2)對(duì)σm2測(cè)量結(jié)果分析表明: 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Kalamara 變化趨勢(shì)比較吻合,Filatenkov的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致,對(duì)于其他各組文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析給出了分歧產(chǎn)生的主要原因;JEFF3.0/A數(shù)據(jù)庫(kù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)低于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果約5%—20%,且隨著能量增加而偏差變大;ENDF/B-VIII.0 數(shù)據(jù)庫(kù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)整體低于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果約10%,評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)隨能量的變化趨勢(shì)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致;對(duì)于激發(fā)態(tài)191Ir(n,2n)190m2Ir 反應(yīng)截面σm2的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)有待改進(jìn);

3)對(duì)σg+m1+m2測(cè)量結(jié)果分析表明: Herman等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果在不確定度范圍內(nèi)吻合;ENDF/B-VIII.0 數(shù)據(jù)庫(kù)的評(píng)價(jià)值在13.4—14.86 MeV 范圍內(nèi)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好,在變化趨勢(shì)上也較好地一致;JEFF3.0/A 數(shù)據(jù)庫(kù)在14.4—14.86 MeV 范圍內(nèi)比本實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低,在隨能量變化趨勢(shì)上與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大差異;

4)對(duì)截面比參數(shù)σm2/σg+m1測(cè)量結(jié)果分析表明: 本實(shí)驗(yàn)給出該參數(shù)在0.0630—0.0829 之間變化,呈現(xiàn)出隨中子能量變大的趨勢(shì),與Patronis 等、Herman 等截面比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)一致.

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)相較有更高的測(cè)量精度,對(duì)于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的分歧進(jìn)行了分析和澄清.15 MeV 以上能區(qū)仍然需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以校驗(yàn)理論評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的可靠性.本研究結(jié)果可為核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)相關(guān)工作提供重要參考.