某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法及系统

技术领域

本发明属于核数据测量技术领域，具体涉及一种某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法及系统。

背景技术

在核反应截面的实际测量中，往往会遇到很多问题，例如中子通量的变化问题，各种核反应的相互干扰、能量相近γ射线之间的相互干扰问题，级联γ射线符合加合效应、样品几何、γ射线自吸收等修正问题。这些问题都需要合理解决，才能得到准确的核反应截面测量结果。在用活化法测量核反应截面过程中，通常采用天然样品，如果样品元素含有多个稳定同位素，则由于无法甄别产生相同子核的(n,p)，(n,d),(n,np),(n,pn)，(n,t)，(n,nd)，(n,2np)等反应，或(n,3n),(n,2n),(n,n'),(n,γ)等反应之间的区别，大多数研究者根据所用样品和目标反应的实际情况，采用忽略或扣除(n,d),(n,np),(n,pn)，(n,t)，(n,nd)，(n,2np)等，或(n,3n),(n,n')，(n,γ)等，用核反应截面的一般计算公式分别得到(n,p),(n,2n)反应截面。也有研究者提及“某核素的形成截面”或“元素截面”，但没有明确给出“某核素的形成截面”或“元素截面”的定义，而且一些研究者也没有给出如何计算“某核素的形成截面”或“元素截面”，还有一些研究者给出的计算公式有局限性。核素的生成截面是用加速器产生同位素的重要参数，对重要同位素的生产、对反应堆结构材料的选择以及相关核物理基础研究和应用研究等都有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法及系统，给出某种元素生成某种核素的反应截面的科学定义，并给出某种元素生成某种核素的反应截面的一般计算公式，公式原理清楚、计算简单快捷。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法，包含以下步骤：

制备样品并对样品进行中子辐照；

测量中子辐照后样品中生成相同核素的特征γ射线全能峰总计数；

利用某种元素生成某种核素的反应截面的计算公式获得某核素生成截面。

进一步地，所述制备样品包括：将含有两种及两种以上同位素的天然样品制成直径为2cm的圆片，并被夹在两个相同直径的监督片中间；所述对样品进行中子辐照包括：用中子发生器产生的中子对样品进行辐照。

进一步地，所述某种元素生成某种核素的反应截面简称为某核素生成截面，具体定义为：使用含有两种及两种以上同位素的元素X进行核反应截面测量过程中，把直接产生相同子核

进一步地，中子辐照后样品中生成相同核素

∑C

式中，C

进一步地，所述某种元素生成某种核素的反应截面σ与每一种可能的直接产生相同子核的核反应截面σ

σ＝∑η

式中，σ

从上面某核素生成截面与各种可能直接产生相同子核的反应截面的关系式看出，某种元素生成某种核素的反应截面等于所有直接产生同一子核的反应截面的加权和；直接产生某一子核的反应截面的贡献权重为这一直接产生相同子核的核反应相应的母核丰度。

进一步地，所述某种元素生成某种核素的反应截面的计算公式如下：

式中，下标q和0分别表示待测样品的直接产生相同子核的反应X

本发明还提供了一种某种元素生成某种核素的反应截面的测量系统，包括：

样品制备模块，用于制备样品并对样品进行中子辐照；

特征γ射线全能峰总计数测量模块，用于测量中子辐照后样品中生成相同核素的特征γ射线全能峰总计数；

某核素生成截面计算模块，用于利用某种元素生成某种核素的反应截面的计算公式获得某核素生成截面。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法，该方法给出某种元素生成某种核素的反应截面的科学定义，具体定义为：使用含有两种及两种以上同位素的元素X进行核反应截面测量过程中，把直接产生相同子核

2、本发明核素生成截面的计算公式与其定义所确定的科学内涵相一致；定义给出元素活化生成某种核素的反应截面包含所有可能发生的直接产生相同子核的核反应，基于以上定义，计算公式进一步明确了某种元素生成某种核素的反应截面等于所有直接产生同一子核的反应截面的加权和。核素生成截面的计算公式原理清楚、计算简单快捷。

3、本发明核素生成截面的测量方法简单，在核反应截面实际测量中，首先测得子核

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的某种元素生成某种核素的反应截面的测量系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例的某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法，包含以下步骤：

步骤S11，制备样品并对样品进行中子辐照。

步骤S12，测量中子辐照后样品中生成相同核素的特征γ射线全能峰总计数。

步骤S13，利用某种元素生成某种核素的反应截面的计算公式获得某核素生成截面。

具体的，所述制备样品包括：将含有两种及两种以上同位素的天然样品制成直径为2cm的圆片，并被夹在两个相同直径的监督片(铌或者铝)中间；所述对样品进行中子辐照包括：用中子发生器产生的中子对样品进行辐照。

以天然样品X为靶(元素X含有多个稳定同位素)进行核反应截面测量，则可能存在两个或多个反应的生成物完全相同的情况，例如(n,p)，(n,d),(n,np),(n,pn)，(n,t)，(n,nd)，(n,2np)等反应；(n,3n),(n,2n),(n,n'),(n,γ)等反应。

某种元素生成某种核素的反应截面简称为某核素生成截面，定义如下：使用含有两种及两种以上同位素的元素X进行核反应截面测量过程中，把直接产生相同子核

中子辐照后样品中生成相同核素

∑C

式中，C

所述某种元素生成某种核素的反应截面σ与每一种可能的直接产生相同子核的核反应截面σ

σ＝∑η

式中，σ

从上面某核素生成截面与各种可能直接产生相同子核的反应截面的关系式可以看出，某种元素生成某种核素的反应截面等于所有直接产生同一子核的反应截面的加权和；直接产生某一子核的反应截面的贡献权重为这一直接产生相同子核的核反应相应的母核丰度。

所述某种元素生成某种核素的反应截面的具体计算公式如下：

式中，下标q和0分别表示待测样品的直接产生相同子核的反应X

本发明测量方法给出某种元素生成某种核素的反应截面的定义，定义简明清楚、科学合理；并给出某种元素生成某种核素的反应截面的计算公式，公式原理清楚、计算简单快捷。

与上述某种元素生成某种核素的反应截面的测量方法相应地，如图2所示，本实施例还提供一种某种元素生成某种核素的反应截面的测量系统，包括：

样品制备模块21，用于制备样品并对样品进行中子辐照；

特征γ射线全能峰总计数测量模块22，用于测量中子辐照后样品中生成相同核素的特征γ射线全能峰总计数；

某核素生成截面计算模块23，用于利用某种元素生成某种核素的反应截面的计算公式获得某核素生成截面。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。