基于神经网络和决策树算法的裂变产物核(n,2n)反应截面研究

为了大规模预言缺少实验测量的裂变产物核反应截面数据,在整理现有(n, 2n)反应截面5 294个实验数据的基础上,分析相关的物理特征建立实验数据集,分别构建和训练反向传播神经网络和极致梯度提升树模型学习数据。神经网络的隐藏层包含两个子网络,分别由2层各128个神经元构成。极致梯度提升树模型集成了16棵决策树。结果表明,虽然(n, 2n)反应截面实验测量数据大多集中分布在中子入射能量14 MeV附近,且相互之间存在分歧,本工作机器学习模型均可较好描述反应截面的实验测量数据,具有较好的预言能力,对于缺少实验数据的情况同样与评价数据库基本符合。人工神经网络模型在测试集中预测结果与实验数据平均相对偏差小于10%的数据占比超过85%。机器学习方法能为核数据评价研究提供参考。

(n,2n)反应实验研究中的中子准直器设计

用3 He球形4π中子探测器,通过直接反应法可以对核素的(n,2n)反应截面进行测量。在此类实验中,要求对中子束进行很好的准直。好的准直器设计要求能够提高样品处的中子注量率的均匀性,同时保证中子束流边缘处的下降幅度,能够降低低能中子所占份额。本工作采用FLUKA和MCNPX对圆柱形准直器、单锥形准直器及三种不同斜率的双锥形准直器对中子注量率的均匀性和低能中子所占份额进行了对比研究,结果表明,低斜率的双锥形准直器可以满足实验对这两方面的要求。同时,在有样品和无样品两种条件下,对探测系统经由这五种不同准直器准直后的中子束流的响应做了对比,结果显示,经过低斜率的双锥形准直器准直的中子束流,探测系统在有样品时表现为较高的计数率,在无样品时表现为较低的本底。除此之外,对准直器出口处的斜率对准直效果的影响也做了比较。最终中子准直器选用为这种低斜率的双锥形准直器,材料选用为紫铜、不锈钢、聚乙烯和铅。准直孔开口处直径为2.64cm,长度为137cm,经准直后样品处的中子束斑直径为3.2cm。

用直接中子法测量(n,2n)反应截面的实验方法研究

在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上的非常规多探测器快中子飞行时间谱仪上,采用直接中子法测量了14.3 MeV中子与^(169)Tm作用的(n,2n)反应截面。用蒙特卡罗方法模拟了次级中子的产生,以对实验数据进行中子注量率衰减、多次散射和有限几何修正,同时结合SUNF方法得到的评价能谱,给出了(n,2n)反应截面的实验测量结果。测量截面以中子弹性散射微分截面作为标准截面来归一,并用反冲质子望远镜测量n-p反应的反冲质子,以监视中子注量率。用直接中子法测量得到的结果与评价数据进行了比较,讨论了采用这种方法测量(n,2n)反应截面的可行性。