裂变产物关键核素中子反应机制研究取得系列进展

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文章导读

乏燃料中挥发性与金属裂变产物的精确定量分析，长期受制于中子俘获反应截面数据的精度不足。中国科学院近代物理研究所依托中国散裂中子源反角白光中子源束线，在1eV至1MeV能区对碘、钼、铯、铑、钯及镧系等核素展开高精度测量，不仅新发现多个共振结构并澄清了评价库差异，还给出了天体物理热核反应率。这些关键核数据将如何重塑中子无损检测与天体物理s-过程研究的底层支撑？

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近期，中国科学院近代物理研究所等在乏燃料挥发性裂变产物与金属裂变产物中子俘获反应截面高精度测量研究中取得进展。

研究团队依托中国散裂中子源的反角白光中子源束线（CSNS Back-n），基于瞬发γ射线法与中子飞行时间测量技术，应用氘代苯C₆D₆液闪探测谱仪，在1eV至1MeV能区内开展了裂变产物中挥发/半挥发核素（I、Mo、Ru、Cs与Rb）、金属核素（Rh、Pd与Ag），以及镧系核素（Pr、Sm、Gd、Eu）中子俘获反应截面的高精度测量研究。

研究在可分辨共振能区给出了¹³³Cs、¹²⁷I、^113,115In、^109,107Ag、¹⁰³Rh、^85,87Rb与^63,65Cu(n,γ)反应产额及截面数据，并应用R-矩阵程序提取了共振参数。与国际上的多家评价库比较，实验新发现了多个共振结构，同时澄清了相关差异的来源。在不可分辨能区，实验给出5keV-1MeV的中子俘获反应平均截面值。同时，积分给出了麦克斯韦平均截面以及天体物理热核反应率。高精度的中子俘获反应截面数据，为乏燃料与再生燃料中子无损检测中挥发性裂变产物与金属裂变产物的精确定量分析，以及天体物理s-过程的研究提供了关键核数据支撑。

相关研究成果发表在The Astrophysical Journal SupplementSeries、Science China Physics Mechanics & Astronomy、Physical Review Research、Nuclear Science and Techniques、Chinese Physics C上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。

论文链接：1、2、3、4、5、6、7、8

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