快中子活化法對聲空化核效應(yīng)的驗證

李欣年，馮 濤，方曉明，錢夢騄，程 茜

(1.上海大學(xué) 射線應(yīng)用研究所，上海 201800；2.同濟大學(xué) 聲學(xué)研究所，上海 200092)

國內(nèi)外學(xué)者已進行聲空化核聚變(ACF)的相關(guān)實驗研究。Taleyarkhan等[1-2]采用中子成核方法，即利用中子管或同位素中子源出射的中子輻照氘代丙酮液體，在液體中產(chǎn)生空化泡，聲壓達15個大氣壓的超聲波促使氣泡核膨脹、塌縮和聚爆，根據(jù)超聲和非超聲時測得的中子計數(shù)的差別判斷是否存在聲空化核聚變效應(yīng)。在ACF實驗中主要采用液體閃爍體和BF3探測器測量中子，由于中子測量系統(tǒng)的電子學(xué)穩(wěn)定性、成核中子的散射作用以及中子探測器的?？痰葐栴}，使Taleyarkhan等的研究結(jié)果與其他工作組的實驗結(jié)果不盡相同，因此，Taleyarkhan等的實驗結(jié)果引起國際上同行的爭議[3-6]。

本文提出在進行聲空化核效應(yīng)的一系列研究中，除用中子探測器直接測定聲空化實驗系統(tǒng)的中子外，還采用快中子活化法進行聲空化核效應(yīng)研究，旨從Cu的γ放射性強度這一側(cè)面進一步驗證聲空化核效應(yīng)。

1 中子成核聲空化核效應(yīng)實驗

1.1 實驗裝置

采用Cu閾探測器的中子成核聲空化核效應(yīng)實驗裝置如圖1所示。

圖1 中子成核聲空化核效應(yīng)實驗裝置及其反應(yīng)腔示意圖

聲空化核效應(yīng)實驗裝置由K-400型高壓倍加器D(d,n)3He中子源、BF3計數(shù)管、反應(yīng)腔、核反應(yīng)液、超聲換能器和反應(yīng)腔外壁貼放的4片純銅(純度>99.95%，作為Cu閾探測器)組成，為防止超聲換能器過熱，反應(yīng)腔置于冷卻水中。

K-400型高壓倍加器的D-Ti靶直徑為2.5 cm，靶距反應(yīng)腔中心22 cm。采用D(d,n)3He反應(yīng)產(chǎn)生的2.45 MeV中子作為聲空化核效應(yīng)實驗的成核中子，中子源強度約為5×106s-1。用BF3正比計數(shù)管監(jiān)測成核中子注量率。反應(yīng)腔為圓柱體，直徑為5 cm，核反應(yīng)液體高度為12～13 cm，液體為重水與氚和鋰的混合物，其中氚化物的活度濃度為2.2×106Bq/mL，核反應(yīng)液中LiNO3的濃度為6%(6Li的豐度為7.5%)。超聲換能器電功率為300 W，超聲頻率為19.5 kHz，超聲功率為150 W，超聲脈沖周期為6 s，占空比為1∶1。超聲換能器的變幅桿直徑為2.4 cm，變幅桿浸入核反應(yīng)液面以下1～2 cm。

無超聲時反應(yīng)腔的中子出射圖示于圖2a，高壓倍加器出射的2.45 MeV中子射入反應(yīng)腔中的核反應(yīng)液，成核中子與核反應(yīng)液體組分原子的彈性碰撞會引發(fā)D-D和D-T反應(yīng)，產(chǎn)生2.45 MeV和14 MeV中子(核反應(yīng)中子)。

液體中施加超聲脈沖時，在換能器變幅桿下方形成空化區(qū)(圖2b中虛線與變幅桿端面所圍區(qū)域)，離變幅桿端面下方1～2 cm處的聲空化能量密度極高，形成有效超聲空化區(qū)。在超聲場中，有效空化區(qū)內(nèi)的聲空化效應(yīng)也可引發(fā)核反應(yīng)，產(chǎn)生2.45 MeV和14 MeV中子(聲空化核反應(yīng)中子)。冷卻水體的長、寬、高分別為30 cm、25 cm、20 cm。Cu閾探測器由4塊純銅片組成，各銅片尺寸略有不同，但大致為2 cm×2 cm×0.2 cm，4片銅片對稱粘貼于反應(yīng)腔外壁，貼放位置對應(yīng)于反應(yīng)腔內(nèi)的有效空化區(qū)。

圖2 聲空化核實驗的核反應(yīng)腔中子出射圖

1.2 實驗方法

聲空化核效應(yīng)實驗可產(chǎn)生兩種能量的中子，利用14 MeV中子與Cu的特征反應(yīng)，采用Cu閾探測器檢測液體中核聚變產(chǎn)生的14 MeV中子。用γ探測器測量活化銅片發(fā)射的γ射線。超聲時活化銅片的特征γ峰面積計數(shù)為Con，顯示了成核中子以及聲空化效應(yīng)引發(fā)核反應(yīng)液D-T反應(yīng)所產(chǎn)生14 MeV中子的活化作用；無超聲時活化銅片的特征γ峰面積計數(shù)為Coff，顯示了成核中子引發(fā)核反應(yīng)液D-T反應(yīng)產(chǎn)生14 MeV中子的活化作用。經(jīng)過兩組銅片的質(zhì)量以及超聲和無超聲時成核中子注量率的校正歸一，Con與Coff的差值ΔC即表征了聲空化核效應(yīng)。

γ譜儀由3″×3″NaI(Tl)探測器和電子學(xué)插件組成。系統(tǒng)進行長時間測量后無反應(yīng)道漂移現(xiàn)象，說明測量系統(tǒng)具有電子學(xué)穩(wěn)定性。閾探測器采用多片純銅制成。實驗前將純銅片用無水乙醇清洗并稱重，分別裝入清潔自封袋。共兩組閾探測器，每組由4片純銅組成。兩個反應(yīng)腔分別用于超聲與無超聲場中。首先在無超聲波條件下進行成核中子輻照50 min，成核中子引發(fā)反應(yīng)液D-T反應(yīng)產(chǎn)生了14 MeV中子，即銅片經(jīng)過了14 MeV中子輻照。然后取下反應(yīng)腔外的4片銅片，先冷卻30 min，由于62Cu半衰期較短，且其放射性強度較低，為降低測量統(tǒng)計誤差，實驗同時測量4片活化銅的短壽命核素γ能譜。冷卻至198 min后，再測量長壽命核素的γ能譜。之后，采用與無超聲波相同的條件進行有超聲波的成核中子輻照，測量超聲活化銅片的短壽命和長壽命核素的γ能譜。

1.3 銅的快中子活化特性

聲空化核效應(yīng)實驗中，在成核中子作用下無論超聲場是否存在，核反應(yīng)液體中均發(fā)生了D-D和D-T反應(yīng)，即Cu同時受到了成核中子(2.45 MeV)、慢化中子(<2.45 MeV)以及核反應(yīng)液體產(chǎn)生的中子(2.45 MeV和14 MeV)的輻照，生成放射性核素。不考慮銅片本身對生成核素特征γ射線的自吸收，探測器測得的特征峰計數(shù)率n為：

n=εgNcσφ(1-e-λti)e-λtd(1-e-λtc)

(1)

式中：λ為生成放射性核素的衰變常量，s-1；ti為Cu片的中子輻照時間，s；td為冷卻時間，s；tc為測量時間，s；ε為探測器的探測效率；g為生成核素衰變發(fā)射特征γ射線的分支比；Nc為靶核數(shù)，Nc=NAθW/M，NA為阿佛加德羅常數(shù)，θ為靶核的天然豐度，W為靶元素的質(zhì)量，M為靶元素的相對原子質(zhì)量；σ為核反應(yīng)截面，cm2；φ為中子注量率，cm-2·s-1。

生成核素的放射性強度A與該核素的特征峰計數(shù)率的關(guān)系為：

(2)

聲空化核效應(yīng)實驗系統(tǒng)中存在2.45 MeV的成核中子、經(jīng)過冷卻水體的慢化中子、核反應(yīng)液中產(chǎn)生的2.45 MeV和14 MeV中子。在2.45～14 MeV中子能量范圍內(nèi)，Cu有多類核反應(yīng)。成核中子經(jīng)水體慢化后，一部分中子的能量(<0.1 MeV)處于熱中子至共振能量范圍，Cu與這部分中子發(fā)生(n,γ)核反應(yīng)的截面較大。不同中子能量的Cu閾反應(yīng)性質(zhì)列于表1。

表1 不同中子能量的Cu閾反應(yīng)性質(zhì)

由表1可見，62Cu來源于14 MeV中子與63Cu的(n,2n)反應(yīng)，64Cu來源于慢化中子(En<0.1 MeV)與63Cu的(n,γ)反應(yīng)和14 MeV中子與65Cu的(n,2n)反應(yīng)，這3種不同來源的生成核素均具有511 keV特征峰，但各核反應(yīng)的截面不同，生成核素的半衰期各異，在相同的輻照時間、冷卻時間和測量時間下，這3種不同來源的生成核素的放射性強度相差很大。設(shè)Cu片的輻照時間為50 min，冷卻時間為30 min，測量時間為30 min，各生成核素511 keV特征峰計數(shù)率可由式(1)計算，結(jié)果列于表2。

表2 冷卻30 min后3種不同來源的生成核素的γ特征峰計數(shù)率的計算值

圖3 反應(yīng)腔中灌注輕水時活化銅片的γ能譜

由表2可知，在設(shè)定的輻照、冷卻以及測量時間下，假設(shè)φ14與φ0.1接近，則62Cu的γ峰計數(shù)率較64Cu的大數(shù)十倍以上。因此，62Cu和64Cu的γ特征峰雖相同，但511 keV γ特征峰計數(shù)主要是62Cu的貢獻。采用圖1的實驗裝置，向反應(yīng)腔灌注輕水，經(jīng)成核中子輻照和冷卻后，測量活化銅片的γ能譜，結(jié)果示于圖3(ti，30 min；td，8 min；tc，20 min；BF3管測得的中子計數(shù)，64 991；WCu，23.85 g)，其與鉛屏蔽室內(nèi)的NaI探測器本底譜一致。

圖3中，高道數(shù)處的γ峰為40K(能量為1 460.9 keV，位于1 938道)，低道數(shù)處未見511 keV γ峰，說明在選定的活化測量參數(shù)下，慢化中子對511 keV峰的貢獻可忽略不計。

設(shè)Cu片的輻照時間為50 min，冷卻時間為198 min，測量時間為30 min，各生成核素511 keV特征峰計數(shù)率可由式(1)計算，結(jié)果列于表3。

從表3可見，活化銅片冷卻198 min后，短壽命核素62Cu已衰變殆盡，長壽命核素64Cu尚能測到其放射性。假設(shè)φ14與φ0.1接近，長冷卻時間后測得的511 keV γ峰計數(shù)率的主要貢獻來源于63Cu的(n,γ)反應(yīng)的生成核素64Cu。因此，盡管62Cu和64Cu的γ特征峰能量均為511 keV，但由于64Cu的半衰期遠大于62Cu，可采用合適的實驗條件予以區(qū)分。

表3 冷卻198 min后3種不同來源的生成核素的γ特征峰計數(shù)率的計算值

1.4 γ峰計數(shù)增量的統(tǒng)計處理

選擇合適的輻照時間(即超聲和無超聲條件下成核中子輻照的時間)、冷卻時間及測量時間，γ探測器分別測量超聲和無超聲活化銅片的γ能譜，得到相同道寬的62Cu的Con和Coff，對γ峰面積計數(shù)時，引入峰凈面積Cn的標(biāo)準(zhǔn)誤差(不確定度)U(Cn)(Cn=CG-CB，CG為峰毛面積，CB為峰下本底)，U(Cn)為：

(3)

Con和Coff經(jīng)過超聲與無超聲活化銅片重量校正歸一，γ峰凈面積計數(shù)增量ΔC為：

(4)

從式(4)可見，γ峰凈面積計數(shù)增量ΔC的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差涉及以下3部分。

1) 超聲和無超聲時BF3計數(shù)管測得成核中子計數(shù)之比的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差νΦ：

由于BF3計數(shù)管測得的中子峰很大，峰本底面積較小，且實驗中超聲和無超聲時的成核中子注量接近，因此，有：

由于實驗中成核中子計數(shù)大于105，νΦ可忽略不計，故有：

3) ΔC的標(biāo)準(zhǔn)誤差UΔC為：

(5)

式中，U(Con)和U(Coff)由式(3)計算得到。

利用數(shù)理統(tǒng)計的假設(shè)檢驗概念來判別γ峰面積計數(shù)增量的統(tǒng)計意義，ΔC的統(tǒng)計顯著性增量(significant statistic increment，SSI)為：

(6)

當(dāng)SSI≥3時，即可認為超聲活化Cu片的特征γ峰面積計數(shù)明顯大于無超聲活化Cu片，ΔC具有統(tǒng)計意義，由此可判斷聲空化引發(fā)核反應(yīng)液體聚變反應(yīng)，產(chǎn)生了聲空化核中子。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 Cu閾探測器的本底放射性

實驗先測量Cu閾探測器的本底放射性。取1組閾探測器(共4片銅，分裝于塑料自封袋)放入鉛屏蔽室，NaI探測器測量γ能譜，譜的40K峰道數(shù)、全道計數(shù)以及鉛室內(nèi)的本底放射性測量值列于表4。從表4可知，兩種條件下測得的計數(shù)率一致，即Cu片本身并無本底放射性。

表4 Cu閾探測器的本底放射性

2.2 聲空化核效應(yīng)實驗后的活化銅放射性

采用水體冷卻進行聲空化核效應(yīng)實驗，取出活化銅片，分別經(jīng)30 min和198 min冷卻后測量γ能譜，NaI能譜儀用60Co和137Cs標(biāo)準(zhǔn)源能量?？蹋瑴y得能譜中511 keV峰的道數(shù)為766。62Cu和64Cu的γ特征峰能量均為511 keV，實驗中采取不同的冷卻時間予以區(qū)分。冷卻30 min測得的值是62Cu的貢獻，測得的γ峰凈面積計數(shù)增量可表征14 MeV聲空化核中子。冷卻198 min測得的值是64Cu的貢獻，測得的γ峰凈面積計數(shù)增量可表征經(jīng)水體慢化的2.45 MeV聲空化核中子。進行3次重復(fù)實驗，為觀察成核中子注量率對聲空化核中子發(fā)射率的影響，前2次實驗中D-Ti靶片至反應(yīng)腔中心的距離為22 cm，第3次實驗中靶片至反應(yīng)腔中心的距離減小為3.5 cm。

1) 冷卻30 min的活化銅片γ能譜及特征峰凈面積計數(shù)增量

圖4所示為成核中子輻照下超聲與無超聲的活化銅短冷卻γ能譜(靶片與反應(yīng)腔中心距離3.5 cm)。圖4表明，超聲條件下的511 keV峰面積明顯大于非超聲條件下的。

冷卻30 min后，活化銅片γ能譜中62Cu的511 keV特征γ峰面積計數(shù)以及由式(3)計算的U(Cn)，由式(4)、(5)和(6)計算得到的ΔC、UΔC以及SSI，一并列于表5(計數(shù)道寬為220道)。

由表5可見，不同測量時間的62Cu 511 keV γ峰凈面積計數(shù)增量ΔC均為正值，ΔC的SSI均大于3，即活化銅片的特征γ峰面積計數(shù)增量具有明確的統(tǒng)計意義。由式(1)可知，實驗中除14 MeV中子注量率外，其他參數(shù)均相同，超聲活化銅的62Cu 511 keV γ峰計數(shù)率大于無超聲銅的結(jié)果表示了前者接受的14 MeV中子注量率高于后者。中子注量率增量Δφ=φon-φoff，正是緣于聲空化引發(fā)液體D-T核反應(yīng)。隨靶片至反應(yīng)腔中心距離從22 cm減小為3.5 cm，γ峰凈面積計數(shù)增量ΔC明顯增大，ΔC的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差νΔC從10%～20%降低為3%～6%。實驗中，ε、g、Nc和σ等參數(shù)均不變，62Cu的數(shù)目和14 MeV中子注量率φ呈正比，因此超聲活化銅片接受的14 MeV中子注量率大于無超聲活化銅片，即聲空化條件下核反應(yīng)液體中D-T反應(yīng)產(chǎn)生的14 MeV中子發(fā)生率大于非聲空化條件，由此驗證了聲空化核效應(yīng)。

圖4 冷卻30 min的活化銅γ能譜

表5 冷卻30 min后活化銅片的511 keV γ峰面積計數(shù)實驗值

2) 長冷卻時間的活化銅片γ能譜及特征峰凈面積計數(shù)增量

由表1可知，慢化中子(E<0.1 MeV)對63Cu的(n,γ)反應(yīng)產(chǎn)生64Cu。為觀察加速器出射的成核中子經(jīng)冷卻水體慢化后，低能區(qū)中子對Cu的輻射俘獲反應(yīng)，取消水冷卻進行相同條件的聲空化核實驗，冷卻198 min后測量活化銅片的γ能譜，能譜未顯示出511 keV γ峰。即無水體慢化情況下，成核中子和聲空化核中子的能量保持為2.45 MeV，并不引起Cu的(n，γ)反應(yīng)。

當(dāng)聲空化核反應(yīng)實驗采用水冷卻時，水的慢化作用使成核中子能量降低。運用SHIELD程序?qū)?.5 MeV中子通過厚度為20 cm的水體進行蒙特卡羅模擬。模擬結(jié)果顯示，共有47%的中子射入反應(yīng)腔，其中約8%的中子的能量處于63Cu和65Cu的共振能區(qū)(102～105eV)范圍，26%的中子的能量處于熱中子～102eV范圍。這兩部分低能區(qū)中子可引發(fā)Cu的輻射俘獲反應(yīng)，且核反應(yīng)截面較大，產(chǎn)生了64Cu和66Cu(66Cu的γ特征峰為1 039 keV，可不考慮)。這些慢化的成核中子所產(chǎn)生的64Cu核素數(shù)應(yīng)與超聲無關(guān)，且在長冷卻時間γ能譜中作為511 keV本底峰而存在。但實驗發(fā)現(xiàn)，長冷卻時間γ能譜中511 keV峰面積計數(shù)在有無超聲時呈現(xiàn)出明顯差異，圖5為成核中子輻照下超聲與無超聲的活化銅長冷卻時間γ能譜。從圖5可看出，超聲條件下的511 keV峰面積明顯大于非超聲條件的。

冷卻198 min后，活化銅片γ能譜中62Cu的511 keV特征γ峰面積計數(shù)以及由式(3)計算的U(Cn)，由式(4)、(5)和(6)計算得到的ΔC、UΔC以及SSI列于表6(計數(shù)道寬為220道)。

圖5 冷卻198 min的活化銅片γ能譜

由表6可知，不同測量時間下64Cu的511 keV γ峰凈面積計數(shù)增量均為正值，ΔC的SSI均大于3，即活化銅片的特征γ峰面積計數(shù)增量具有明確的統(tǒng)計意義。隨靶片至反應(yīng)腔中心距離從22 cm減小為3.5 cm，ΔC明顯增大，ΔC的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差νΔC從11%～35%降低為3%～4%。這意味著能量為2.45 MeV的聲空化核中子(圖2b)被冷卻水慢化，部分中子的能量降至熱中子～105eV，引發(fā)Cu的輻射俘獲反應(yīng)，這一過程使超聲活化銅片的64Cu數(shù)大于無超聲活化銅片，表明超聲下活化銅片接受的低能中子的注量率大于無超聲活化銅片，即聲空化條件下核反應(yīng)液體中D-D反應(yīng)產(chǎn)生的2.45 MeV中子發(fā)生率大于非聲空化條件的，由此驗證了聲空化核效應(yīng)。

表6 冷卻198 min后活化銅片的511 keV γ峰面積計數(shù)實驗值

2.3 聲空化核聚變中子發(fā)射率的估算

短冷卻時間測得62Cu的511 keV γ峰凈面積計數(shù)增量表征了14 MeV聲空化核中子。由式(1)推得特征峰凈面積計數(shù)率增量Δn為：

Δn=εgNcσΔφ(1-e-λti)e-λtd(1-e-λtc)

(7)

聲空化引發(fā)了反應(yīng)腔中有效空化區(qū)內(nèi)的聲空化核聚變，在聲核實驗系統(tǒng)中有效空化區(qū)出射的聲核中子源可視為點源，其在4π空間發(fā)射中子的幾率即為有效聲空化核中子發(fā)射率m，有：

m=Δφ4πr2

(8)

式中，r為反應(yīng)腔中心至Cu閾探測器的距離，cm。

采用137Cs標(biāo)準(zhǔn)源?？痰玫絅aI探測效率為8.2%。根據(jù)短冷卻時間測得的511 keV γ峰凈面積計數(shù)增量，用式(7)和(8)估算14 MeV聲空化核中子發(fā)射率。ε取8.2%，g取196%，σ取22×10-27cm2，ti取50 min，td取30 min，tc取30 min，r取2.5 cm，計算結(jié)果列于表7。

表7 14 MeV聲空化核中子的有效發(fā)射率估算值

由于NaI探測效率刻度的誤差較大，表7列出的14 MeV聲核中子注量率及其有效中子發(fā)射率只能視為半定量，且未考慮超聲脈沖占空比，計算結(jié)果僅提示聲空化核效應(yīng)引發(fā)了有效空化區(qū)中D-T聚變反應(yīng)。從表7可見，14 MeV有效聲空化核中子發(fā)射率與入射的成核中子數(shù)有關(guān)。2.45 MeV加速器的中子源強一般為5×106s-1，由平方反比律估計，靶片與反應(yīng)腔中心距離為22 cm時，到達有效空化區(qū)的成核中子注量率約8×102cm-2·s-1，實驗得到的14 MeV聲空化核中子發(fā)射率為(4～5)×104s-1。距離減小至3.5 cm時，成核中子注量率約3×104cm-2·s-1，14 MeV聲空化核中子發(fā)射率增大為2×105s-1。其可能的原因為成核中子數(shù)越多，液體中空化泡密度越大，聲空化效應(yīng)越明顯。由此設(shè)想，若采用微堆中子作為成核中子源，堆中子注量率一般能達到1012cm-2·s-1，即使其他條件如聲空化功率、反應(yīng)液組分等不變，也能極大提高聲空化核中子發(fā)射率。

2.4 聲空化核反應(yīng)機制的探討

活化銅片的特征γ峰計數(shù)增量結(jié)果表明，當(dāng)核反應(yīng)液體為氘氚混合液時，聲空化核實驗系統(tǒng)中引發(fā)了D-D和D-T核聚變反應(yīng)，產(chǎn)生能量為2.45和14 MeV中子，其可能的機制如下：聲空化核效應(yīng)系統(tǒng)中，入射的成核中子將較少的動能傳遞給核反應(yīng)液體，形成空化微泡，成核中子通過與反應(yīng)液原子(氘和氚原子等)的彈性碰撞而損失絕大部分能量，使之荷能，引發(fā)核聚變反應(yīng)[7]。而處在有效超聲空化區(qū)的空化泡，在合適聲壓聲強下，這些荷能離子通過空化泡內(nèi)外的質(zhì)量交換，被箍約在空化泡內(nèi)，在空化泡膨脹、塌縮和聚爆期間形成的極端物理條件下，引發(fā)了核聚變反應(yīng)。因此，在聲空化核實驗系統(tǒng)中，核反應(yīng)產(chǎn)生的中子有兩個來源：1) 空化泡外的核聚變所產(chǎn)生的中子，稱為核反應(yīng)中子；2) 空化泡內(nèi)的核聚變所產(chǎn)生的反應(yīng)中子，稱為聲空化核中子。由于聲空化效應(yīng)使得液體中的空化泡內(nèi)部達到高溫、高壓和高密度物理狀態(tài)，因此發(fā)生在空化泡內(nèi)部D-D和D-T反應(yīng)的核反應(yīng)截面將高于空化泡外的核反應(yīng)截面，使空化泡內(nèi)部的核反應(yīng)中子發(fā)射率高于空化泡外。

3 結(jié)論

快中子活化法可檢測聲空化核效應(yīng)實驗中產(chǎn)生的聲空化核中子。利用Cu的閾值反應(yīng)，選擇合適的放射性核素及其特征γ峰作為測量依據(jù)。

中子輻照時間為50 min，采用30 min短冷卻時間，可測得62Cu的511 keV γ特征峰。超聲活化銅片相對于無超聲活化銅片的γ峰凈面積計數(shù)增量ΔC均為正值且具有統(tǒng)計意義，表明聲空化條件下核反應(yīng)液體中D-T反應(yīng)產(chǎn)生的14 MeV中子發(fā)生率大于非聲空化。采用198 min長冷卻時間，可測得64Cu的511 keV γ特征峰。超聲活化銅片相對于無超聲活化銅片的γ峰凈面積計數(shù)增量ΔC均為正值且具有統(tǒng)計意義，這是由于冷卻水的慢化作用，使得部分2.45 MeV的聲空化核中子被慢化至熱中子至Cu的共振能區(qū)范圍，引發(fā)Cu的輻射俘獲反應(yīng)所致，這一過程使得超聲活化銅片的64Cu 核素數(shù)目大于無超聲活化銅片，即在聲空化條件下核反應(yīng)液體中D-D反應(yīng)產(chǎn)生的2.45 MeV中子發(fā)生率大于非聲空化條件，實驗結(jié)果驗證了聲空化核效應(yīng)。

盡管NaI探測器的效率刻度誤差可能較大，利用活化公式估算了14 MeV聲空化核中子有效發(fā)射率。隨著加速器中子源靶與反應(yīng)腔中心距離的增大，成核中子注量率為8×102～3×104cm-2·s-1時，聲空化產(chǎn)生的14 MeV有效中子發(fā)射率約在104～105s-1范圍。

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