233 U(n,f) 质量分布与产能关系研究

1. 233U(n,f)质量分布与产能关系研究 报 告 人：刘丽乐 指导老师：舒能川 刘廷进 中国原子能科学研究院

2. 目录 引言 累积产额数据评价 唯象模型简介 结果分析 小结与展望

3. 引言 为了适应先进核能发展的需求，必须从基础研究入手，加强先进核燃料相关产生机制和裂变机制方面的研究； 实验所测得的产额数据分歧较大，且存在一定的系统误差，尤其在8-13MeV能区基本没有数据，直接拟合实验数据难以确定产能关系； 裂变碎片质量分布与产能关系研究途径：微观理论，半经验模型和系统学。其中，半经验模型保持了微观理论的基本物理思想，给出简化的计算公式，由实验数据确定参数，极具有实用价值。

4. 累积产额数据评价 累积产额： 由裂变产生并经Beta衰变累积到某个核，称为该核的累积产额。 实验测量方法： 放射性方法：质谱法、放化法、直接 Gama谱法 双动能法 数据处理 数据经过评价、修正、误差处理，作为唯象模型的数据基础。

5. 累积产额数据评价 评价流程简介： 从EXFOR中检索n+233U累积产额及链产额数据，对其进行全面的数据修正、误差调整； 批处理做出各核素的产额能量示图，并与其他评价库比较； 数据取舍、进一步误差调整； 加权平均，得到评价推荐值。

6. 唯象模型简介 基本物理思想： 多模式裂变（基于多模式无规颈断裂模型） 超长形变裂变(对称裂变)、SI、SII裂变（非对称裂变） 多道裂变（入射中子能量>6MeV） （n,nf）、 （n,2nf）等

7. 唯象模型简介 多模式模型： 多模式指裂变核有不同的形变方式，对应一定模式的 裂变。对称裂变可由液滴模型描述，非对称裂变Sl、Sll 由壳效应引起。 断点处势能： 其中：

8. 唯象模型简介 质量分布基本形式：（五个类高斯分布之和） 其中， 是归一化常数， 、 是激发能和中子数的函数，i=3对应对称裂变，i=1,2,4,5对应非对称裂变。 对称裂变（i=3）： 非对称裂变：

9. 参数确定 唯象模型共11个可调参数： 位参数： 宽度参数因子： 描述非对称裂变位置的中子数： 描述非对称裂变势能的系数： 归一化常数： 壳修正衰减因子： 能级密度参数调节因子：

10. 唯象模型简介 多道裂变 其中， ， . 同一裂变体系不同道对应不同的激发能： （n,f） (n,nf) (n,2nf)

11. 参数确定 数据处理： 将同一能点各数据画图分析，进一步 进行数据取舍、误差调整，最终将同 一核素产额数据加权平均，归并为一 组质量分布数据。 数据处理: 由于所收集动能法数据均按相对误 差10%给出，造成峰值处绝对误差 远大于峰谷绝对误差，拟合时权重 过低，故此组数据均采用相对误差 做权重。 此模型所采用实验数据为链产额也即稳定核累计产额数据。根据实验数据特点，分三组拟合模型参数： 放射性方法 数据特点： 热能点数据较多，其次是裂变谱(0.4,0.7,0.9,1.0,1.5,1.9)、 14MeV附近(14.7,14.8)。由于此数据不存在质量分辨和刻度 等问题、且易修正，测量数据较接近真实值，误差较小。 动能法 数据特点: 测量的核素较全，可给出质量分布的双驼峰曲线，且能 点较广(热能点，0.45,1.04,1.45,1.94,2.54,3.15,3.97, 4.58,5.42,15)。只是数据修正复杂，准确度不高。 • 所有数据 • 数据特点: 能点齐全，所测核素也较为齐全。只是两种方法系 统误差较大，分歧较大。 数据处理: 将动能法所测热能点数据适当调整误 差，与放化法数据加权平均归并为一 组数据。

12. 结果分析—热能点质量分布拟合 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 Yield(%) 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 A 三组数据中，以放化法数据拟合结果较好。

13. 结果分析—放化法质量分布拟合

14. 结果分析—233U产能关系 峰两侧底与谷底产额随能量台阶式上升

15. 结果分析—产能关系

16. 模型结果—235U，239Pu裂变产能关系 235U(n,f)156Eu

17. 模型结果—235U, 239Pu裂变产能关系 235U (n,f)147Nd

18. 结果分析—交叉点 235U+n 8 7 6 5 4 3 2 1 0 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 8 7 6 5 4 3 2 1 0 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 A

19. 结果分析—交叉点 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 Yield(%) 70 8090 100 110 120 130 140 150 160 A 235U裂变产额随能量变化“增大”“减小”的4个交叉点：A=88,103,133,149.8. 239Pu裂变产额随能量变化“增大”“减小”的4个交叉点：A=89.5,107.8,132,152.5. 233U裂变产额随能量变化“增大”“减小”的4个交叉点：A=85,102,130,149. 在误差范围内，两个对称的交叉点对应的质量和近似等于裂变复合核的质量。

20. 小结 • 裂变产额能量关系目前国际上一直不清楚，本工作利用唯象模型（采用11个参数）较好的描述了233U热能点~15MeV的质量分布和部分核的产额能量关系;已有工作中对235U、239Pu的裂变产额描述也比较理想。 • 裂变产物核产额能量关系趋势与其在质量分布上的位置有关：两侧和谷区台阶式上升，峰区台阶式下降，“交叉点”附近的产额变化比较复杂，产生振荡现象。 • 产额上升下降的“交叉点” 相应的质量是互补的，即对称的两个对应的质量和近似等于裂变复合核的质量。

21. 展望 • 由于不同测量方法、不同家测得的实验数据之间存在分歧及系统误差，为了 得到更好的结果，必须对实验数据仔细分析，合理取舍，适当调整误差。 • 在此模型中引入驱动势或对效应，进一步加强物理图像，可能会得到更好 的结果。 • 对已有工作235U、239Pu模型参数与本工作233U模型参数认真分析，总结 相关规律性，以期将此模型更好的推广。

22. 谢谢各位老师批评指正！