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重要轻核中子反应的微观理论与宏观积分实验研究

批准号:
U2067205
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
280.0 万元
负责人:
庞丹阳
依托单位:
学科分类:
核反应与重离子核物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
庞丹阳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
1s和1p壳轻核是聚变能应用和核天体物理等基础研究中的关键核素,中子与轻核反应截面的准确性直接影响核能装置的设计水平,对于理解宇宙元素核合成基础科学问题也非常重要。由于核子数少,轻核反应的理论研究难度高,一直以来都是国际核物理研究的难题。本项目计划围绕轻核中子反应开展微观自洽理论计算和宏观基准实验测量与检验,为1s和1p壳轻核反应截面研究提供技术和方法。具体包括:1)建立基于现实核力的少体Faddeev-AGS方程理论体系并开展数值算法研究,解决破裂阈以上n+d三体反应截面的理论计算问题,探索研究四体反应阈下t(n,2n)d的中子产生反应;2)建立基于伽莫夫壳模型的耦合道反应理论分析框架,研究1p壳轻核中子反应截面的自恰求解方法;3)开展1p壳轻核的泄漏中子谱宏观积分实验,对本项目微观理论计算进行检验。本项目对于提高我国轻核中子反应研究水平,满足聚变能装置对轻核反应数据的需求有重要意义。
英文摘要
1s and 1p-shell nuclei are key elements in both applicational and fundamental studies such as nuclear fusion energies and nuclear astrophysics. The precision of neutron induced reaction cross sections on these nuclei affects the design of the nuclear energy facilities directly and is important in understanding the nucleosynthesis processes in the universe as well. Since the number of participating nucleons are very few, theoretical description of these reactions is extremely difficult. Few-body nuclear reaction theories has been one of the most difficult problems in nuclear physics. Within such a circumstance, we plan to develop self-consistent microscopic theories for neutron induced nuclear reactions with important 1s- and 1p-shell nuclei and perform relevant integral experiments, which includes 1) to develop the Faddeev-AGS equations for three-nucleon reactions and the corresponding numerical methods to calculate the reaction cross sections of the n+d system precisely with realistic nucleon-nucleon forces, and to explore the ability of the three-body Faddeev-AGS equations in describing the t(n,2n)d reaction under the four-body reaction threshold, 2) to develop the reaction theory based on the Gamow shell model on the coupled-channel basis, and to perform systematic analysis of the neutron induced reactions with 1p-shell nuclei, and 3) to make integral measurements of the neutron emissions with important 1p-shell nuclei, which are important data for nuclear applications and can serve to validate the corresponding theoretical calculations. This project aims to strengthen our studies of few-body nuclear reaction theories and theories of neutron induced reactions with light nuclei, and to provide reliable experimental and theoretical nuclear data, which are important for fulfilling the increasing requirements from our rapid development of nuclear applications.
1s和1p壳轻核是聚变能应用的关键元素。中子与轻核发生的中子俘获、中子产生、产氚等反应截面对装置设计指标有直接的影响。轻核反应也是恒星能源与元素核合成等核天体物理研究中的重要过程。开展轻核中子反应的微观理论与实验研究对于促进我国核能发展与轻核理论基础研究均有重要意义。目前对1s和1p壳核反应的研究大多采用R矩阵方法和唯象模型,对实验测量的依赖度较高,理论外推的可靠性难以保障。此外,由于反应截面过低或实验条件不足等原因,轻核中子反应截面的实验数据普遍缺乏。针对这些问题,本项目对1s壳氘核和氚核的中子反应开展基于三体法捷耶夫方程的少体核反应理论研究,对1p壳轻核的中子反应开展基于伽莫夫壳模型的耦合道反应理论研究,同时针对重要轻核开展中子反应积分实验并验证当前主要数据库中的评价数据。本项目完成了如下工作:1)在三体法捷耶夫方程理论框架下利用高精度的Nijmegen势实现了氘核全套中子反应截面的超出s-波相互作用的计算,并对数据进行宏观检验,形成了0-20 MeV入射能范围内的氘核全套中子反应截面的评价数据;2)基于伽莫夫壳模型发展了针对1p壳轻核的中子反应的耦合道反应理论,计算了8Li、8B、19F等轻重核的(n,γ)或(p,γ)反应截面;3)通过屏蔽积分实验系统地分析了中子与铍的相互作用,成功设计并实施了不同厚度和多角度的铍样品中子飞行时间谱测量实验,获得了18组高质量的实验数据;通过数值模拟与实验数据的对比分析,系统评估了CENDL-3.2、ENDF/B-VIII.0、JENDL-5和JEFF-3.3四个核数据库在铍中子反应模拟中的表现。这些工作成果将用于更新中国核数据库、或对其进一步优化和校正提供重要的科学依据,为核工程与屏蔽设计提供了重要的参考数据,也为核反应理论研究提供重要的实验数据。
氘核削裂反应的Faddeev-AGS理论研究
  • 批准号:
    11775013
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    庞丹阳
  • 依托单位:
中高能(p,d)反应理论研究
  • 批准号:
    11275018
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    庞丹阳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金