Th-U燃料循環(huán)中形變核能級密度的研究

【摘要】：原子核能級密度對原子核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)理論都具有重要的意義,特別是在核反應(yīng)截面和能譜的統(tǒng)計模型計算中都是必不可少的。雖然經(jīng)過幾十年的研究,人們對影響能級密度的各種因素有了一定的了解,并發(fā)展了多種微觀的或半經(jīng)驗的計算方法,但是它仍然是核物理中比較困難的問題,其理論計算和實驗測量都不充分。特別是不穩(wěn)定原子核能級密度的研究由于缺乏實驗數(shù)據(jù),對大形變核能級密度的研究只依賴于理論模型的計算,或從能級信息相對較多的核外推來獲得不穩(wěn)定原子核的能級密度信息。Th-U燃料循環(huán)中的關(guān)鍵核素都是具有較強集體形變的原子核,核內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,而現(xiàn)有的能級密度公式中都沒有同時考慮殼修正、氘核對效應(yīng)及其他修正項的影響,這對能級密度的外推帶來很大的不確定性。 最新精確度較高的改進宏觀-微觀質(zhì)量公式不但體現(xiàn)了通過Skyrme能量密度泛函給出包括β2、β4、β6形變對宏觀液滴能的貢獻,包含了包括質(zhì)子殼修正、中子殼修正,鏡像核約束和同位旋對稱性在內(nèi)的殼修正項,還包含了包括鏡像核約束、殘余對修正、高階形變影響的殘余修正項和重核的Wigner修正項。在核素質(zhì)量、中子分離能、alpha分離能及GK關(guān)系等幾個方面都有明顯的改進,而對U、Pa、Th諸核素的比結(jié)合能和殼修正的計算結(jié)果也表明其精度和外推結(jié)果可靠性都很高。本文通過該質(zhì)量公式提取出U、Pa、Th諸核素的殼修正,氘核對效應(yīng)及其殘余修正項以應(yīng)用于上述核素的能級密度中。 幾十年來,T. von Egidy課題組在能級密度方面做了很多研究工作,該課題組利用大量的實驗數(shù)據(jù)定出了從19F到251Cf之間的310個核素在BSFG和CT等簡單模型中的能級密度參數(shù),這些參數(shù)在15MeV以內(nèi)都是比較可靠的。本文以T. von Egidy課題組給出的BSFG和CT模型參數(shù)(α,E1)和(T,E0)作為我們工作的“準實驗數(shù)據(jù)”,對于缺失的數(shù)據(jù),則利用相關(guān)的分立能級及其能級累積數(shù)進行擬合來獲得。同時,采用多元線性回歸方法把殼修正氘核對效應(yīng)和殘余修正項應(yīng)用到能級密度參數(shù)的計算中。最后計算得到U、Pa、Th諸核素的能級密參數(shù)精度較高而且具有較可靠的外推能力。 在能級密度的核反應(yīng)模型計算中首先在基態(tài)及低激發(fā)態(tài)取分立能級以能更詳細反映低激發(fā)能段信息,然后在稍高激發(fā)能段取常溫模型(CT模型),最后在較高激發(fā)能段取改進的費米氣體模型(BSFG模型),并在合適的激發(fā)態(tài)處設(shè)置一個使用非常方便的連接點得到光滑的能級密度。為進一步驗證本文的能級密度參數(shù)的合理性,以n+238U核反應(yīng)為例,通過修改UNF程序,使新的能級密度公式能重現(xiàn)相關(guān)反應(yīng)道截面、中子能譜及出射中子雙微分截面等信息,并使原程序中需人為調(diào)節(jié)的參數(shù)減少了2個,在一定程度上縮短了調(diào)參所需的時間。 【關(guān)鍵詞】：Th-U燃料循環(huán) 能級密度公式 質(zhì)量公式 UNF
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O571.2;TL249
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第1章 引言9-13
• 1.1 TMSR簡介9
• 1.2 Th-U燃料循環(huán)9-13
• 第2章 能級密度簡介及理論研究現(xiàn)狀13-29
• 2.1 能級密度簡介及其研究意義13
• 2.2 能級密度研究現(xiàn)狀13-15
• 2.3 能級密度的微觀理論公式15-22
• 2.3.1 費米系統(tǒng)能級密度理論15-18
• 2.3.2 包含角動量和宇稱的能級密度理論18-22
• 2.4 參數(shù)化的能級密度公式22-29
• 2.4.1 常溫-費米型Gibert-Cameron公式23-25
• 2.4.2 反移費米型(BSFGM)公式25
• 2.4.3 超流型Ignatyuk費米型公式25-28
• 2.4.4 裂變鞍點態(tài)能級密度公式28-29
• 第3章 形變核能級密度29-45
• 3.1 Th-U燃料循環(huán)相關(guān)核素的能級綱圖29-30
• 3.2 能級密度“實驗值”的確定30-31
• 3.3 改進的殼修正在能級密度中的應(yīng)用31-41
• 3.3.1 質(zhì)量公式及其精度31-33
• 3.3.2 多元線性回歸法在能級密度中的應(yīng)用33-35
• 3.3.3 殼修正、氘核對效應(yīng)及殘余修正的應(yīng)用及檢驗35-36
• 3.3.4 多元線性回歸法在U同位素中的應(yīng)用36-38
• 3.3.5 多元線性回歸法在Pa同位素中的應(yīng)用38-40
• 3.3.6 多元線性回歸法在Th同位素中的應(yīng)用40-41
• 3.4 能級密度公式在N+~(238)U核反應(yīng)中的應(yīng)用41-45
• 第4章 總結(jié)與展望45-47
• 4.1 總結(jié)45-46
• 4.2 展望46-47
• 參考文獻47-51
• 致謝51-52

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