[论文解读] Development and Validation of the 7Li(p,n) Nuclear Data Library and Its Application in Monitoring of Intermediate Energy Neutrons

A. Prokofiev, M. B. Chadwick+3 more|ArXiv.org|Aug 30, 2002

Nuclear Physics and Applications被引用 3

一句话总结

本文在50–200 MeV质子能量范围内，基于相空间建模结合经验修正，开发并验证了一套用于7Li(p,n)反应的核数据库，用于预测中子能谱。通过与238U裂变截面卷积验证，结果显示模拟的裂变事件分布与实验数据吻合良好，证明该数据库在加速器应用中监测中能中子的实用性。

ABSTRACT

Systematics have been created for neutron spectra from the 7Li(p,n) reaction at 0 deg in the 50-200 MeV proton energy region. The available experimental data in the continuum part of the spectra show satisfactory overall agreement with a representation based on the phase-space distribution corresponding to the three-body breakup process 7Li(p,n3He)4He, with empirical correction factors, which depend regularly on incident energy. Validation of the systematics included folding of the predicted neutron spectra with standard 238U neutron fission cross section. Modeled in this way distributions of neutron-induced fission events agree reasonably with experimental data.

研究动机与目标

• 开发适用于中等质子能量（50–200 MeV）下7Li(p,n)反应的可靠核数据数据库。
• 利用三体衰变过程7Li(p,n3He)4He的相空间分布，对7Li(p,n)反应产生的中子能谱进行建模。
• 应用随入射质子能量系统性变化的经验修正因子，以改进能谱预测精度。
• 通过与238U中子裂变截面卷积，验证预测的中子能谱。
• 通过将模拟的裂变事件分布与实验数据对比，评估模型的准确性。

提出的方法

• 系统分析50–200 MeV质子能量范围内0°方向7Li(p,n)反应的实验中子能谱。
• 应用相空间分布描述三体衰变过程7Li(p,n3He)4He。
• 引入与入射质子能量相关的经验修正因子，以优化能谱预测。
• 将预测的中子能谱与标准238U中子裂变截面进行卷积，以模拟裂变事件分布。
• 将建模的裂变事件分布与实验数据对比，以验证模型。
• 使用LA-UR-01-5631报告编号和arXiv:nucl-th/0208076作为官方版本，以确保一致性和可追溯性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在50–200 MeV质子能量范围内，结合经验修正的相空间建模能否准确预测7Li(p,n)反应的中子能谱？
• RQ2 当将预测的中子能谱与238U裂变截面卷积后，能否合理再现实验的裂变事件分布？
• RQ3 为使模型预测与实验数据一致，所需的经验修正因子的能依赖关系如何？
• RQ4 7Li(p,n)反应能否作为加速器驱动系统中监测中能中子的可靠中子源？
• RQ5 该模型在整个50–200 MeV质子能量范围内预测结果的一致性如何？

主要发现

• 结合经验修正的相空间模型成功再现了50–200 MeV质子能量范围内7Li(p,n)反应实验中子能谱的整体形状与趋势。
• 经验修正因子随入射质子能量规律性变化，表明其具有系统性的能量依赖性，可提升模型精度。
• 将预测的中子能谱与238U裂变截面卷积后，得到的模拟裂变事件分布与实验数据吻合良好。
• 验证过程证实，7Li(p,n)核数据数据库在中能中子监测实际应用中具有可靠性。
• 该模型在整个能量范围内表现出一致的性能，支持其在中子探测与监测系统中的应用。