基于激光等离子体产生的轫致辐射源实现同核异能素^(152m)Eu的高效激发

同核异能素在宇宙元素合成中发挥着重要作用,并且在控制核能释放方面有潜在的应用。其中,铕(Eu)在现实中有重要的研究意义,例如152Eu被用来做放射性实验的标准源,并且其同核异能态^(152m1)Eu有73%的概率发生β-衰变产生天体p核素钆(^(152)Gd),因此^(152m1)Eu是产生天体p核素^(152)Gd过程中的重要核素。在本工作中,基于激光等离子体产生的轫致辐射源,我们在实验上实现了^(152m1)Eu(45.6 keV,T_(1/2)=9.31 h)的高效激发,其产额能达到8×10^(4)个粒子/发。此外,进一步通过Geant4-GENBOD程序数值模拟了^(152m1,m2)Eu的产额、产生时间以及峰值激发效率随电子温度的演化情况。研究发现,在入射电子电荷量固定为17.6 nC,且当电子温度达到15 MeV时,^(152m1)Eu和^(152m2)Eu的产额趋于饱和,分别为8×10^(6)和2×10^(5)个粒子/发;^(152m1)Eu和^(152m2)Eu的峰值激发效率分别有望达到约10^(17)和10^(16)个粒子/s,其中^(152m1)Eu和^(152m2)Eu的脉宽几乎不变,均为32 ps。超短超强激光技术能够极大提高同核异能素的激发效率,这将为研究宇宙元素合成问题以及控制核能释放应用研究提供一个重要的研究途径。

^(151)Eu中子俘获截面中^(152)Eu同质异能态贡献的模型检验和分析

^(151)Eu中子俘获截面在反应堆物理以及核天体物理慢中子俘获过程中具有重要的作用,由于^(152)Eu两个同质异能态(m1, 0-; m2, 8-)的贡献,使得生成^(152)Eu基态和同质异能态的中子俘获截面的测量和区分难度增大。利用核反应理论模型程序—TALYS-1.8,计算了中子能量在0.01~20 MeV区间的^(151)Eu(n,γ)^(152)Eu基态和同质异能态的中子俘获反应截面,并与EXFOR截面数据库中已有的实验数据进行比较,检验了现有^(151)Eu实验数据的可靠性。分析表明:由于^(152)Eu基态和第一同质异能态都存在121.8 keV能级的退激,使得它们的截面测量存在较大误差,而基态和第二同质异能态的截面理论值基本与实验值相一致。