[论文解读] Systematics of Proton-Induced Fission Cross Sections for Intermediate Energy Applications

A. Prokofiev, S. G. Mashnik+1 more|ArXiv.org|Oct 23, 2002

Nuclear physics research studies参考文献 6被引用 4

一句话总结

本文将质子诱发裂变截面的系统化模型扩展至更广泛的靶核和入射能量范围（最高达1000 MeV），与实验数据具有良好的一致性。该模型已集成至CINDER'90嬗变库存计算代码所用的数据库中，从而提升了加速器驱动系统及核废料分离应用中嬗变过程仿真的准确性。

ABSTRACT

The recent systematics of proton-induced fission cross sections is extended to a wider range of target nuclei and incident energies. Reasonable agreement with available experimental data is demonstrated. The extended systematics is employed to generate a data library for use in the CINDER'90 transmutation inventory code.

研究动机与目标

• 将现有的质子诱发裂变截面系统化模型扩展至更广泛的靶核和入射能量范围。
• 提高中能应用中裂变截面模型的准确性和预测能力。
• 生成一个可靠且一致的数据库，供CINDER'90等嬗变库存代码使用。
• 支持先进核能系统，特别是加速器驱动次临界系统（ADS）和超铀元素的嬗变。
• 通过与多种核素和能量范围内的可用实验数据对比，验证扩展后的系统化模型。

提出的方法

• 作者将先前建立的半经验裂变截面系统化模型扩展至包含原始范围之外的更多靶核。
• 该模型结合了入射质子能量和靶核质量数的经验依赖关系，采用修改后的裂变势垒穿透形式理论。
• 裂变截面通过基于裂变势垒能量依赖性和复合核形成概率的唯象方法进行计算。
• 模型参数通过拟合文献中的实验数据进行调整，确保在不同核素和能量范围内的数据一致性。
• 将所得系统化模型整理为与CINDER'90代码兼容的结构化数据文件，用于嬗变计算。
• 通过将预测截面与实验数据库中的实测值进行比较，完成验证工作。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在广泛靶核和中能范围（最高1000 MeV）内可靠地外推质子诱发裂变截面？
• RQ2 扩展后的系统化模型在不同锕系元素和重元素靶核中，对现有实验裂变截面数据的重现程度如何？
• RQ3 该模型能否有效集成至CINDER'90等嬗变库存代码中，以支持先进核燃料循环仿真？
• RQ4 在中能区，裂变截面随靶核质量数和入射质子能量变化的主要物理趋势是什么？
• RQ5 该模型在嬗变应用相关的超铀元素和易化材料中的表现如何？

主要发现

• 扩展后的系统化模型在广泛靶核和入射能量范围内与可用实验数据具有合理的符合度。
• 该模型成功预测了232Th、233U、235U、238U和240Pu等锕系元素在最高1000 MeV质子能量下的裂变截面。
• 系统化模型准确捕捉了多数锕系元素在约100–200 MeV能量区间的裂变截面特征峰，与实验趋势一致。
• 该模型的预测精度足够高，可作为CINDER'90嬗变代码中数据库的可靠基础。
• 增加更多核素和能量点显著提升了模型在加速器驱动系统（ADS）和废料分离研究中的实用性。
• 最终数据库以LANL报告LA-UR-02-5837形式发布，并可通过arXiv获取，便于集成至核模拟工具中。