文档介绍：中子与中子碰撞产生超高能中子问题模拟中子与中子碰撞产生超高能中子问题模拟摘要: ICF 的聚变靶中,中子密度可以达到 2310 3? cm 量级,与其所处介质原子核密度接近, 中子与中子碰撞( 简称 nnc ) 的概率不容忽略。高能中子( 主要是几个 MeV 以上的能量) 相互之间发生碰撞便有可能产生超高能中子, 尤其是能量超过 20MeV 的中子基本上只能产自于聚变高能中子相互间的碰撞。理论上两个 的中子直角相碰后, 中子的能量分布范围为 0<E<, 且中子间的多次碰撞可能产生更高能量的中子。杜祥琬院士在 80 年代初提出了一种“ n_n 逐次碰撞展开法”, 用于求解考虑中子间相互碰撞的非线性中子运输方程, 并编制了基于确定论方法( NS )的数值模拟程序,研究中子中子碰撞所产生的超高能中子问题。关键字: 中子超高能中子正文: 问题的提出中子物理学中,一般按中子能量所处的范围将中子分为低能中子、中能中子、高能中子。其中, 低能中子的能量范围为 E<1eV , 这类中子也称为热中子;中能中子的能量范围为 1eV<E<1keV ,该能量范围也称为共振能区;高能中子的能量范围为 E>1keV ,这类中子也称为快中子,惯性约束聚变(ICF)装置中,中子主要有D,T核的聚变产生, D+T MeV n He 4??(1) 聚变中子的能量服从Gauss聚变谱分布, 能量绝大部分分布在1 4. 1MeV附近, 通常称这类中子为“聚变高能中子”随聚变温度的不同, 中子能量范围由峰值14 . 1MeV向两边扩展。一般情况下,聚变温度维持在 810 到 810 2? K, 910 ?。因此,为了便于与DT 聚变高能中子相区分, 通常定义能量超过15 . 5MeV的中子称为“超高能中子”研究中子与中子碰撞产生超高能中子现象的主要目的之一是通过超高能中子信息反推获得DT聚变区的核反应状况, 如聚变燃烧时的压缩状态、烧氚速率、烧氚温度等。超高能中子产生率与中子相互间的碰撞率密切相关, 而中子中子碰撞率取决于DT区的聚变中子数密度。 DT区的中子数密度又与聚变燃烧速率密切相关, 因此, 通过研究中子相互碰撞所产生的超高能中子(简称为nnc超高能中子) 与聚变源强的关系, 可为“利用超高能中子诊断DT聚变靶的燃烧情况”提供理论支持。中子与中子碰撞动力学及其与超高能中子产生关系中子与中子的相互作用可以采用硬球模型处理, 即碰撞只发生弹性散射, 如图1所示考虑一个速度为v的中子( 入射中子) 与另一个速度为 1v 的中子( 靶中子, 以下标1与入射中子相区分) 碰撞。v ?,? 1v 分别是碰撞前两中子在实验室坐标系的速度,v , 1v 分别是碰撞后两中子在实验坐标系的速度;? cv ,? cv 1 分别是碰撞前两中子在质心系的速度。 cv , cv 1 分别是碰撞后两中子在质心系的速度,2/)( 1????vvv m 为质心速度, ????? 1vvq 为碰撞前两中子的相对速度, 1vvq??为碰撞后两中子的相对速度,?表示两中子碰撞前的夹角,?表示在 C 系中散射后中子的速度 cv 与质心速度 mv 间的夹角。图1实验室系与质心系内中子与中子的碰撞在非相对论情况下,由于在质心系中两