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核科学与工程2025年第05期:CLAPA激光加速器核物理研究进展

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王美植;吴笛;蓝浩洋;陈忠义;夏宇辉;王哲男;徐新路;颜学庆;

单位:北京大学核物理与核技术全国重点实验室;北京激光加速创新中心;

摘要:激光核物理作为典型的前沿交叉学科,在能源、医学、基础研究等领域有着重要研究意义。介绍北京大学核科学与技术全国重点实验室紧凑型激光等离子体加速器装置在激光核物理领域的研究进展。依托200 TW激光器,通过激光尾场加速产生60~250 MeV、电荷量300~600 pC的近单能电子束,由轫致辐射产生强度达10~(20)/s(≥8 MeV)、脉宽百fs量级的γ源,并利用光核反应实现γ源通量监测。在光核反应研究方面,采用活化测量获得了百余个不同反应道的反应截面数据,其中~(197)Au(γ,xn;x=7~9)、~(96)Ru(γ, p)等反应截面为国际上首次获得,有效补充了光核反应数据库。利用超短脉冲γ源实现了~(115)In(γ, n)~(114m2)In等短寿命产物的在线测量,为超短寿命同质异能素研究及~(229m)Th核钟探索提供了新途径。在应用方面,提出了增强型正电子源收集传输系统,构建了基于Pb和ThO_2的超亮光核中子源,实现了材料中痕量核素检测,并验证了利用光核反应生产~(47)Sc、~(67)Cu等医用同位素的潜力,还探索了基于光核反应的~(229m)Th核钟生产方案。研究成果丰富了核数据库,拓展了激光核物理在各领域的应用,展望了CLAPAⅡ装置在该领域的进一步发展潜力。

关键词:激光核物理;;激光驱动γ源;;光核反应;;核钟

基金资助:国家自然科学基金资助项目(No.12305266,No.12405282);; 国家重大科研仪器研制项目(No.2019YFF01014400);; 国家重点研发计划(No.2022YFA1603303)