2-86 高能中子消失法的实验检验

牟云峰陈渊郭海萍

　高能中子消失法是通过测量高能中子在装置中的消失数以及装置外的高能中子泄漏数，来确定氘氚中子在装置中的产生数。与伴随粒子法和一般的活化法不同，这是间接测量氘氚源中子产额的方法。它的实验检验是将该方法确定的源中子数，与伴随粒子法比较。

　在聚乙烯球、贫化铀球、贫化铀/聚乙烯/铁组合球3个实验装置上，用铝、金、铌3种指示剂检验了高能中子消失法。将加速器氘氚中子源置于装置中心，将一系列指示剂放置在活化孔道中的塞块间，塞块与装置的材料相同。加速器中子源照射装置时，用金硅面垒探测器以伴随粒子法监测源中子产额。记录中子源强度随时间的变化，按照指示剂活化产物的半衰期折算到加速器停机时刻。辐照停止后，取出活化指示剂，用HPGe探测器测量指示剂的g射线确定因为其活化而产生的放射性活度，从而得到参加活化反应的原子数比例。通过测量不同位置的活化原子比用高能中子消失法计算源中子产额。

计算用到装置中各个位置中铝、金、铌3种指示剂在中子能谱下的平均活化截面以及装置材料的高能中子消失截面，要通过比较复杂的计算得到。为了得到比较准确的活化样品活度，对HPGe探测器要进行准确的效率刻度。

表 1 聚乙烯球检验结果

活化反应	²⁷Al(n , a)²⁴Na	¹⁹⁷Au(n , 2n)¹⁹⁶Au	⁹³Nb(n , 2n)⁹²Nbm
伴随粒子法	4.83´10¹³	9.43´10¹³	9.76´10¹³
高能中子消失法	5.05´10¹³	9.03´10¹³	8.67´10¹³
高/伴	1.045	0.958	0.888

表 2 贫化铀球检验结果

活化反应	²⁷Al(n , a)²⁴Na	¹⁹⁷Au(n , 2n)¹⁹⁶Au	⁹³Nb(n , 2n)⁹²Nbm
伴随粒子法	8.28´10¹³	1.439´10¹⁴	1.484´10¹⁴
高能中子消失法	9.034´10¹³	1.461´10¹⁴	1. 639´10¹⁴
高/伴	1.091	1.015	1.105

表 3 组合球检验结果

活化反应	²⁷Al(n , a)²⁴Na	¹⁹⁷Au(n , 2n)¹⁹⁶Au	⁹³Nb(n , 2n)⁹²Nbm
活化反应	²⁷Al(n , a)²⁴Na	¹⁹⁷Au(n , 2n)¹⁹⁶Au	⁹³Nb(n , 2n)⁹²Nbm
伴随粒子法	6.94´10¹³	1.286´10¹⁴	1.33´10¹⁴
高能中子消失法	7.37´10¹³	1.375´10¹⁴	1.50´10¹⁴
高/伴	1.062	1.069	1.128

上述3种指示剂在3个实验装置上的测量位置，以及由此计算出的有效DT反应产额，列于表1，2，3。实验结果表明，高能中子消失法可以单独确定DT反应中子产额，实验误差基本上可以确定在10%以内。