1、1白光中子源核數據測量平臺建設 阮錫超2019年CSNS反角白光中子源用戶研討會，2019.7.20-23，北京核數據重點實驗室2內 容項目背景項目主要建設目標及內容預期成效進度安排經費預算31. 項目背景實驗數據理論模型實驗數據評價+模型計算評價數據庫數據加工宏觀檢驗用戶使用積分實驗數據使用反饋實驗測量是核數據工作的基礎沒有實驗測量，核數據工作無從談起！5長期以來我國核數據測量面臨的瓶頸問題：中子能量反應截面短板：共振區測量能力空白不具備全能區測量能力關鍵數據的測量精度不足目前能力（只能在一些特定能點開展測量）缺乏白光中子源及相應的核數據測量平臺！6核數據測量專用管道中國散裂中子源及串列升級

2、工程的建成為我國建設基于高性能白光中子源的核數據測量平臺奠定的基礎7填補共振區核數據測量能力的空白對一些關鍵數據具備全能區測量能力可提高關鍵數據的測量精度建成基于該中子源的核數據測量平臺，將可以：該中子源可以覆蓋的能區8目前急需解決的問題：白光中子源已經建成，但缺乏相應的高水平核數據測量設備，無法發揮先進中子源平臺的作用，導致一些關鍵數據仍然無法滿足相關用戶的需求。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室白光中子源上的各種核數據測量平臺92.建設目標及內容項目目標針對影響我國核數據發展的瓶頸問題，即缺乏基于白光中子源的核數據測量平臺問題，利用串列升級工程及中國散裂中子源的現有條件，建設多套物理測量設備，形成

3、我國首個基于白光中子源的高水平中子核數據測量平臺，大幅度提升我國的中子核數據測量能力，填補我國自主的共振區中子數據的空白，首次實現一些重要數據的全能區高精度測量，滿足JG用戶對中子核數據的需求。1011建設內容共建設7臺/套設備白光中子束線相關：2套束線真空系統束流監測系統物理設備：5臺/套伽馬全吸收型氟化鋇探測器陣列高分辨伽馬陣列譜儀多用途中子探測器陣列多功能實驗投影室帶電粒子靶室改造升級1-伽馬全吸收型氟化鋇探測器陣列90個BaF2組成的伽馬全吸收型探測器陣列；基于波形數字化的數據獲取系統。擬開展的工作(n, )反應截面測量；(n, )反應及裂變反應的伽馬能譜及多重數測量；其他。系統工作原

4、理(n,)反應過程：量能器原理測量(n,)反應截面系統組成BaF2探測器陣列：由90個BaF2探測器、探測器支架、樣品室、中子管道及中子吸收體等組成。電子學系統：由高壓電源、讀出電子學等組成。 數據獲取系統：波形數字化數據獲取。主要指標覆蓋立體角90%譜儀對60Co的探測效率90% 譜儀的時間分辨好于5 ns 2 高分辨伽馬陣列譜儀96個同軸型高純鍺10個CLOVER10個小平面Ge30個LaBr3(Ce)探測器 3個Si(Li)探測器 擬開展的工作裂變核、結構材料核等的(n,2n)及(n,n)豐中子核核結構研究衰變綱圖(n,)反應截面系統組成探測器陣列：由90個HPGe譜儀、10個CLOVE

5、R、10個小平面高純鍺探測器、30個LaBr3(Ce)探測器、3個Si(Li)探測器、再加上探測器支架、靶室、中子管道及中子吸收體等組成。 電子學系統 數據獲取系統 主要指標探測陣列對137Cs 的探測效率10%探測陣列的時間分辨好于30納秒3 多用途中子探測器陣列n碎片64個閃爍體中子探測器陣列（液閃48個，6Li玻璃16個）擬開展的工作主要燃料核的裂變瞬發中子譜測量(尤其是關注高能段)非彈性散射截面（需配伽馬探測器）中子與氘核的反應（配一個氘代液閃）準積分實驗工作原理中子引起裂變核裂變時：碎片和瞬發中子同時發射出來；用裂變室標記裂變碎片及裂變時間出射的中子及能譜由中子探測器陣列通過飛行時間

6、法測量48個液體閃爍體（快中子）16個6Li玻璃探測器（1 MeV以下中子）系統組成由64個中子探測器組成的中子探測器陣列，包括中子探測器以及探測器支架。電子學系統，含多層裂變室的前放、主放，中子探測器陣列的前放、主放、脈沖形狀甄別線路以及相應的時幅轉換、符合、門產生器、機箱電源等。數據獲取系統，將電子學處理后的探測器信號進行AD變換，轉化為數字信號后保存到計算機中，供后面的分析使用。主要指標液閃中子探測器的n/鑒別能力低于1 MeV，對1-15 MeV中子的探測效率高于10% 多層裂變室可承載的樣品量大于50 mg系統時間分辨好于5 ns 4 多功能時間投影室有效面積：1010 cm2000

7、0路讀出電子學擬開展的工作裂變截面測量裂變碎片角分布測量(n,x)反應截面測量傳統方法的缺點：Alpha的干擾，尤其是次錒系核改進思路：兩個碎片的符合測量+徑跡測量（TPC）29工作原理30系統組成探測器系統：兩塊覆蓋面積為10*10cm2的二維讀出電極板；雪崩區為100微米左右的Micromegas微結構氣體放大裝置；包含電場均壓環系統的探測器漂移電場區。電子學系統：20000路讀出電子學。數據獲取系統。支持系統。31主要指標靈敏區覆蓋面積100mm100mm讀出通道數2X104系統的時間分辨好于30 ns5 帶電粒子測量系統升級改造對現有的LPDA設備進行適當改造；提高性能。擬開展的工作(

8、n,x)反應截面測量；出射帶電粒子的能譜及角分布測量。改造內容氣路控制系統，擬采用MTPC譜儀系統。通過地面配氣間進行配氣，并隧道內近探測器端使用氣壓控制柜進行氣壓調整和控制。機械系統，計劃重新設計靶室頂蓋，增大換樣裝置面積及承重。并增加吊裝工裝，以便于靶室內更換探測器等操作。重新設計支撐結構，減少支撐結構占地面積，并增加可拆卸承物平臺充分利用空間。探測器，計劃使用溴化鑭(LaBr3(Ce)晶體取代現有CsI（Tl）晶體。使用雙面硅條探測器取代現有的PIN型硅探測器作為E探測器，同時需要采購16路集成前置放大器與波形數字化數據獲取等電子學插件來進行雙面硅條探測器的信號讀出及記錄。3. 預期成效35新建伽馬探測器陣列2套：伽馬全吸收型氟化鋇探測器陣列和高分辨伽馬陣列譜儀；新建中子探測器陣列一套：多用途中子探測器陣列；新建帶電粒子探測系統1套（多用途時間投影室），改造1套（帶電粒子測量系統）；涵蓋中子、伽馬和帶電粒子的測量；大幅度提高測量能力。36激發函數測量除了已掌握的活化法，通過本項目可建立在線測量方法，實現全能區測量；伽馬產生截面測量實現全能區測量；為積分實驗提供新的手段。具備全能區高精度裂變截面測量能力；可開展裂變中子及伽馬譜的系統測量。建立一組新型探測器系統；掌握新的實驗方法。對我國核數據測量能力體系建設具有