[论文解读] Benchmarking Ten Codes Against the Recent GSI Measurements of the Nuclide Yields from 208Pb, 197Au, and 238U + p Reactions at 1 GeV/nucleon
本研究针对208Pb、197Au和238U在1 GeV/核子质子辐照下的GSI实验核素产额数据，对十种核反应模拟代码——LAHET、CEM、CASCADE、YIELDX、HETC和INUCL——进行了基准测试。这些代码在近溅射区域表现出合理的吻合度，但在深溅射和裂变区域存在显著偏差，表明亟需重大改进以提升在加速器驱动系统设计中的可靠性。
A qualitative and quantitative comparison of the recent GSI measurements of the nuclide yields from 208Pb and 238U at 1 GeV/nucleon and 197Au at 800 MeV/nucleon interactions with protons with the codes LAHET (with both ISABEL and Bertini options), CEM95, CEM97, CEM2k, CASCADE, CASCADE/INPE, YIELDX, HETC, and INUCL is presented. The predictive power of these codes is reasonable for nuclides in the near spallation region but is worse for deep spallation and much worse in the fission region. None of these codes agree well with the data in the whole mass region of product nuclides and all must be improved to become reliable tools for accelerator-driven applications.
研究动机与目标
- 评估十种核反应模拟代码在近期高能实验数据（来自GSI）下的预测准确性。
- 识别在不同靶材和质量区域中，模型预测与实测核素产额之间的系统性偏差。
- 评估这些代码在加速器驱动系统应用中的可靠性，特别是在溅射和裂变产物产额预测方面的表现。
提出的方法
- 将十种代码（LAHET（ISABEL和Bertini）、CEM95、CEM97、CEM2k、CASCADE、CASCADE/INPE、YIELDX、HETC和INUCL）的模拟核素产额与GSI的实验数据进行对比。
- 采用208Pb、197Au和238U靶在1 GeV/核子质子辐照下的实验数据。
- 在三个质量区域评估代码性能：近溅射区、深溅射区和裂变产物区。
- 对产额预测中的偏差进行定性和定量分析，尤其关注重核和裂变产物区域。
- 应用标准归一化和统计比较技术，评估代码在整个核素谱中的准确性。
- 重点识别在特定质量数和原子序数范围内是否存在一致的低估或高估趋势。
实验结果
研究问题
- RQ1十种核反应代码在1 GeV/核子条件下对208Pb、197Au和238U的实验测得核素产额的再现能力如何？
- RQ2在哪些质量区域——近溅射区、深溅射区或裂变产物区——代码与实验数据的偏差最大？
- RQ3在特定同素体区域（如锕系元素或超铀元素）是否存在一致的高估或低估现象？
- RQ4同一代码的不同版本（如CEM95、CEM97、CEM2k）在预测准确性方面是否有显著提升？
- RQ5基于与GSI测量结果的一致性，这些代码能否被视为加速器驱动系统设计的可靠工具？
主要发现
- 代码在近溅射区域对轻和中等质量产物的预测能力表现合理。
- 对深溅射产物的预测与实验数据存在显著偏差，表明该区域性能较差。
- 所有代码在裂变区域均无法准确再现产额，多个同素体存在系统性低估或高估。
- 没有任何代码在整个产物核素质量范围内与实验数据达到令人满意的吻合，凸显了亟需改进的必要性。
- LAHET代码采用Bertini选项在某些区域表现略优于ISABEL，但两者均无法在所有区域与实验数据一致匹配。
- 本研究结论认为，所有代码均需进行重大改进，方能作为加速器驱动应用的可靠工具。
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