[论文解读] Experimental and Computer Simulation Study of Radionuclide Production in Heavy Materials Irradiated by Intermediate Energy Protons

Yu. E. Titarenko, O. V. Shvedov+9 more|ArXiv.org|Aug 19, 1999

Nuclear Physics and Applications参考文献 2被引用 12

一句话总结

本研究通过实验测量和计算机模拟，对中能质子（0.1–1.6 GeV）辐照天然铀和锝-99靶材时的放射性核素生成进行了研究。利用高精度伽马谱仪测量，并与LAHET、CEM95和HETC等代码进行对比，作者报告了820个实验测得的截面数据，为重离子散裂过程中的核反应模型验证提供了关键基准。

ABSTRACT

The results of measurements and computer simulations are presented for the yields of residual product nuclei in thin targets: U-nat irradiated by 0.1, 0.8, 1.2, and 1.6 GeV and Tc-99 irradiated by 0.2, 0.8, 1.0, 1.4, and 1.6 GeV protons. The yields were measured at ITEP by direct high-precision gamma spectrometry. About 820 cross sections are presented and used in comparison between measured yields and simulations by the LAHET, INUCL, CEM95, HETC, CASCADE, YIELDX, and ALICE codes.

研究动机与目标

• 测量中能质子辐照重靶材时产生的残余放射性核素产额。
• 为加速器驱动系统中散裂反应的核反应模拟代码提供高精度实验数据以供验证。
• 评估多种输运与反应代码（LAHET、INUCL、CEM95、HETC、CASCADE、YIELDX、ALICE）在预测放射性核素生成截面方面的性能。
• 支持加速器驱动系统和嬗变应用中准确模型的发展。

提出的方法

• 在ITEP对薄层天然铀和锝-99靶材进行0.1–1.6 GeV质子辐照。
• 采用直接高精度伽马谱仪测量残余放射性核素的活度和产额。
• 将测量结果与多种核反应模拟代码（LAHET、INUCL、CEM95、HETC、CASCADE、YIELDX、ALICE）的预测值进行对比。
• 以LANL报告LA-UR-99-4489作为实验装置和数据的正式文档。
• 对820个测量截面进行统计分析，评估不同能量和靶材组合下代码的准确性。
• 将数据应用于验证和优化加速器驱动核系统及嬗变研究中所用模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 当前核反应模拟代码在预测中能质子辐照重靶材时放射性核素产额方面的准确性如何？
• RQ2 在0.1–1.6 GeV质子辐照下，天然铀和锝-99靶材中生成的残余核素的实验测量截面是多少？
• RQ3 在全能量范围和不同靶材材料下，哪些模拟代码与实验数据的吻合度最佳？
• RQ4 模拟与测量结果之间的差异如何随入射质子能量和残余核素原子质量的变化而变化？
• RQ5 实验数据在多大程度上可作为改进散裂过程中核反应模型的基准？

主要发现

• 共获得820个在0.1–1.6 GeV质子辐照下天然铀和锝-99靶材中放射性核素生成截面的实验测量值。
• 测量产额在不同能量和靶材组合下表现出显著差异，凸显了重核中散裂反应的复杂性。
• 在所评估的代码中，CEM95和LAHET在许多放射性核素上与实验数据吻合最佳，尤其在中能区。
• 模拟与测量结果之间的偏差在轻质残余核素以及最低和最高质子能量下最为明显。
• 该数据集为验证和改进加速器驱动系统及嬗变技术中使用的核反应模型提供了关键基准。
• 本研究证实了高精度实验数据在约束和优化中能核反应理论模型中的必要性。