扣除其它核反应生成物对目标核反应截面测量影响的方法
阅读说明：本技术 扣除其它核反应生成物对目标核反应截面测量影响的方法 (Method for deducting influence of other nuclear reaction products on measurement of target nuclear reaction cross section ) 是由 周丰群 宋月丽 李勇 袁书卿 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种扣除其它核反应生成物对目标核反应截面测量影响的方法。在核反应截面测量中,如果其它核反应产物的半衰期远大于目标核反应产物的半衰期,则可用以下方法扣除其它反应产物对目标核反应截面测量的影响：对目标核反应的特征伽马射线测量两次,第一次测量不同反应产物衰变到目标反应产物的伽马射线全能峰面积C-(11)与第二次测量的伽马射线全能峰面积C-(12)的关系为在用核反应截面一般计算公式测量目标核反应截面时,其中的伽马射线全能峰面积C-x应为第一次实测的目标核反应产物的伽马射线全能峰面积减去C-(11),而C-(11)可由与C-(12)的上述关系式得到。(The invention provides a method for deducting the influence of other nuclear reaction products on the measurement of a target nuclear reaction section. In the nuclear reaction cross-section measurement, if the half-life of other nuclear reaction products is much greater than that of the target nuclear reaction product, the influence of the other reaction products on the target nuclear reaction cross-section measurement can be deducted by the following method: measuring the characteristic gamma ray of target nuclear reaction twice, measuring the gamma ray full energy peak area C of different reaction products decaying to target reaction product for the first time 11 With the second measurement of the gamma ray total energy peak area C 12 In a relationship of General calculation formula of nuclear reaction section When measuring the nuclear reaction cross section of the target, the gamma ray all-round peak area C therein x Should be the first measurementC minus the gamma ray energy peak area of the target nuclear reaction product 11 And C is 11 Can be formed by 12 The above-mentioned relational expression of (a) is obtained.)
技术领域
本发明属于核能发展技术领域，具体涉及一种扣除其它核反应生成物对目标核反应截面测量影响的方法。
背景技术
随着新时期我国国防建设与核能应用的不断发展,以新一代核能系统和核装置研发为代表的核科技发展对核数据的质量、数量和种类等都提出了更高水平的要求。精确可靠的核反应截面实验值对校验用于核反应截面计算的核理论模型的准确性，以及核技术应用、核能的开发利用等都具有十分重要的意义。在核反应截面的实际测量中，有许多问题都需要被合理解决才能获得精确可靠的核反应截面实验值，如中子波动校正、伽马射线在样品中的自吸收校正、级联伽马射线的符合加合效应校正、样品几何校正、具有相近能量伽马射线的相互影响、生成核的激发态对基态的影响、所有可能核反应的相互影响等。
对于所有可能核反应的相互影响问题，通常可以通过同位素分离富集方法，或根据生成核的半衰期不同而采用在样品被辐照后使样品冷却不同的时间来解决。然而，在同位素分离富集方法不能用，且在实验中使用含有多种稳定同位素的天然样品情况下，有时很难避免其它不同核反应产物衰变对目标核反应截面测量的影响。例如，在上述情况下，图1所示的目标核反应91Zr(n,p)91mY将受到来自其它不同反应94Zr(n,a)91Sr生成物91Sr衰变为91mY的影响。在这种情况下，为了获得精确可靠的91Zr(n,p)91mY核反应截面实验值，其它不同核反应94Zr(n,a)91Sr的生成物91Sr衰变为91mY，因而对目标核反应91Zr(n,p)91mY的截面测量影响必须被扣除，否则会引起很大的误差。然而，到目前为止，用于扣除不同核反应物衰变对目标核反应截面测量影响的方法仅被文献[1-2]提及，并给出一个扣除影响的公式。但是，所给出的公式仅限于解决当其它不同核反应产物衰变为目标核反应产物的分枝比已知，且其它不同核反应的截面已知的情况。对在其它不同核反应产物衰变分支比未知的情况下，如何扣除不同核反应产物衰变对目标核反应截面测量影响的方法，至今未见有报导。本发明给出一种适用于其它不同核反应产物衰变到目标核反应产物的总分枝比未知(或已知)，且其它不同核反应产物的半衰期远大于目标反应产物的半衰期情况下，扣除其它不同核反应产物衰变对目标核反应截面测量影响的方法，可广泛应用于解决在核反应截面测量中在此情况下扣除其它不同核反应产物衰变对目标核反应截面测量影响的问题。
[1]Junhua Luo,FeiTuo,Xiangzhong Kong,Rong Liu,and Li Jiang,Measurements of activation cross-sections for the 96Ru(n,d*)95gTc reaction forneutrons with energies between 13.3and 15.0MeV.Appl.Radiat.Isot.
66,1920-1924(2008)。
[2]Junhua Luo,Jiuning Han,FeiTuo,Xiangzhong Kong,Rong Liu,and LiJiang，Cross-sections for formation of 99mTc through natRu(n,x)99mTc reactioninduced by neutrons at 13.5and 14.8MeV.Radiat.Phys.Chem.81,495-498(2012)。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种扣除其它核反应生成物对目标核反应截面测量影响的方法，具体方案如下：
一种扣除其它核反应生成物对目标核反应截面测量影响的方法，在实际核反应截面测量中，基于用核反应截面的一般计算公式测量与计算被研究核反应截面时，如果其它不同核反应产物的半衰期远大于目标核反应产物的半衰期，则可用以下方法扣除其它不同反应产物对测核反应产物的影响：对目标核反应的特征伽马射线测量两次，第一次测量安排在样品冷却时间小于目标核反应产物半衰期的7倍时间内进行；第二次测量安排在样品冷却时间大于目标核反应产物半衰期的7倍时间后进行，两次测量来自其它不同反应产物衰变到目标反应产物的特征γ射线的全能峰面积C11与C12的关系如下：
式中，下标“q”和“m”分别表示目标核反应相应的值和其它不同核反应相应的值，λq为目标核反应产物的衰变常数,为目标核反应产物的生长因子,T1为总照射时间,为测量收集因子，T2q和T3q分别是在目标核反应产物的特征伽马射线被测量前样品的冷却时间和测量时间，为目标核反应的中子注量率波动校正因子，n是将照射时间分成的段数,Ti为第i段时间间隔,ti为第i段结束到全部照射结束之间的时间间隔,φi是在Ti时间内入射到样品上的平均中子通量，φ是在T1总照射时间内入射到样品上的平均中子通量，λm，分别表示其它不同核反应产物相应量的意义， T3q1是第一次测量时间和T2q1是冷却时间；T3q2是第二次测量时间和T2q2是冷却时间。
基于上述，在实际的核反应截面测量中，在用核反应截面的一般计算公式测量与计算目标核反应截面时，式中的Cx应为第一次测量到的目标核反应产物的特征伽马射线的全能峰面积减去C11，而C11可由与C12的关系式得到。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具有以下优点：
1.本发明提出的方法可适用于如果其它不同核反应产物的半衰期远大于目标核反应产物的半衰期，无论其他不同反应产物衰变到目标反应产物的总分枝比已知或未知，均可扣除其它不同反应产物对测核反应产物的影响。(文献[1-2]提及的方法仅适用于其它不同反应产物衰变到目标反应产物的总分枝比已知的情况)
2.本发明提出的方法仅要求其它不同核反应产物的半衰期远大于目标反应产物的半衰期，而不要求其它不同核反应的截面已知。
附图说明
图1是本发明中背景技术中91Sr和91Y的简化衰变示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例
如图1所示，本发明提供一种扣除其它核反应生成物对目标核反应截面测量影响的方法，基于用相对法测量核反应截面的一般计算公式如下：
式(1)中下标“x”和“0”分别表示待测样品和监督片的值，式中，ε为所测的特征伽马射线的全能峰效率；Iγ为特征伽马射线的强度；η为所测核素的天然丰度；M为样品质量；为测量收集因子(t1是从照射结束到测量开始的时间间隔，t2是从照射结束到测量结束的时间间隔)；A为样品元素的原子量；C为实测的目标核反应产物的特征伽马射线全能峰面积；λ为衰变常数；F为总的伽马射线活度校正因子：F＝fs×fc×fg，其中fs、fc、fg分别是伽马射线在样品中的自吸收校正因子、级联伽马射线符合效应校正因子和几何校正因子；K为中子注量率波动校正因子，其表达式为其中L是将照射时间分成的段数，Δti为第i段的时间间隔，Ti为第i段结束到全部照射结束之间的时间间隔；Φi是在Δti时间内入射到样品上的平均中子通量，Φ是在T时间(全部照射时间)内入射到样品上的平均中子通量，S＝1-e-λT表示剩余核的生长因子。
如背景技术所述，在核反应截面的实际测量中，如果同位素分离富集方法不能用且在实验中使用含有多种稳定同位素的天然样品情况下，经常会遇到其它不同核反应产物衰变对目标核反应截面测量的影响，如上述图1例，目标核反应91Zr(n,p)91mY将受到来自其它不同反应94Zr(n,a)91Sr的生成物91Sr衰变为91mY的影响。对此，如果其它不同核反应产物的半衰期远大于目标核反应产物的半衰期，则可用以下方法扣除其它不同反应产物对测核反应产物的影响，对目标核反应的特征伽马射线测量两次：第一次测量安排在样品冷却时间小于目标核反应产物半衰期的7倍时间内进行(如果没有其它原因，第一次测量时间越早越好)；第二次测量安排在样品冷却时间大于目标核反应产物半衰期的7倍时间后进行(如果计数统计允许，第二次测量时间越晚越好)；第一次测量来自其它不同反应产物衰变到目标反应产物的特征γ射线的全能峰面积C11与第二次测量来自其它不同反应产物衰变到目标反应产物的特征γ射线的全能峰面积C12的关系如下：
式(2)中，下标“q”和“m”分别表示目标核反应相应的值和其它不同核反应相应的值，λq为目标核反应产物的衰变常数,为目标核反应产物的生长因子,T1为总照射时间,为测量收集因子，T2q和T3q分别是在目标核反应产物的特征伽马射线被测量前样品的冷却时间和测量时间，为目标核反应的中子注量率波动校正因子，n是将照射时间分成的段数,Ti为第i段时间间隔,ti为第i段结束到全部照射结束之间的时间间隔,φi是在Ti时间内入射到样品上的平均中子通量，φ是在T1总照射时间内入射到样品上的平均中子通量，λm，分别表示其它不同核反应产物相应量的意义， T3q1是第一次测量时间和T2q1是冷却时间；T3q2是第二次测量时间和T2q2是冷却时间。
在实际的核反应截面测量中，在用式(1)测量与计算目标核反应截面时，式(1)中Cx应当是第一次测量到的目标核反应产物的特征伽马射线的全能峰面积减去来自其它不同核反应产物衰变到目标反应产物的特征伽马射线的全能峰面积C11，而C11可由第二次测量的目标核反应产物的特征伽马射线的全能峰面积C12和式(2)得到。
综上，本发明提出的方法可适用于其它不同核反应产物衰变到目标核反应产物的总分枝比未知或已知的情况。
本发明提出的方法仅要求其它不同核反应产物的半衰期远大于目标反应产物的半衰期，而不要求其它不同核反应的截面已知。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。