北京時(shí)間6月12日消息，近日，由我國(guó)自主研發(fā)的《中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)》最新版本CENDL-3.2正式發(fā)布。該數(shù)據(jù)庫(kù)作為核工程與核技術(shù)研究的重要基礎(chǔ)，是連接核物理基礎(chǔ)研究與核技術(shù)應(yīng)用的重要紐帶，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)家安全以及科學(xué)研究領(lǐng)域都起著不可或缺的作用。
▲《中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)》-3.2版
新版CENDL-3.2采用國(guó)際通用的ENDF-6數(shù)據(jù)格式，中子入射能量范圍從10-5eV到20MeV。相較前一版本，核素?cái)?shù)量由240種增加至272種，數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)種類均有大幅度提升。使用我國(guó)自主研發(fā)的最新版UNF程序，利用包含我國(guó)自主測(cè)量在內(nèi)的最新實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)134個(gè)核素的中子反應(yīng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)了重新評(píng)價(jià)和計(jì)算，其中包括核能和核技術(shù)應(yīng)用中重要的核素1H、6，7Li、56Fe、235，238U和239，240Pu的中子反應(yīng)數(shù)據(jù)。對(duì)于核數(shù)據(jù)用戶急需的截面數(shù)據(jù)協(xié)方差文檔，基于我國(guó)自主研制的利用廣義最小二乘法評(píng)估理論模型參數(shù)的不確定性，CENDL-3.2給出了70個(gè)裂變產(chǎn)物核的主要核反應(yīng)截面模型相關(guān)協(xié)方差數(shù)據(jù)，實(shí)用性較前一版本有大幅提高。
此外，通過(guò)對(duì)1230個(gè)國(guó)際宏觀基準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，CENDL-3.2針對(duì)中子誘發(fā)235U和Pu裂變系統(tǒng)的預(yù)測(cè)能力有顯著提高，在一些技術(shù)指標(biāo)上已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)、日本和歐洲的評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)。
我國(guó)核數(shù)據(jù)研究工作起步比歐美國(guó)家較晚，且在關(guān)鍵高精尖核數(shù)據(jù)與先進(jìn)方法上始終受到國(guó)外封鎖。特別是最近幾年，美國(guó)在原有關(guān)鍵核數(shù)據(jù)與研究方法對(duì)我國(guó)限制的基礎(chǔ)上，在其他基礎(chǔ)核數(shù)據(jù)研究方面的制約也已日趨凸顯。如：限制中美學(xué)術(shù)交流、停止核數(shù)據(jù)相關(guān)程序共享、關(guān)閉美國(guó)國(guó)家核數(shù)據(jù)網(wǎng)站等公共核數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、禁止我國(guó)參與核結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和核能衰變熱能項(xiàng)目等。
在這一形勢(shì)下，中國(guó)核數(shù)據(jù)中心在全國(guó)核數(shù)據(jù)工作協(xié)作網(wǎng)成員單位的大力支持下，牽頭組織開(kāi)展核數(shù)據(jù)研究工作。在充分掌握核心技術(shù)的同時(shí)，我國(guó)核數(shù)據(jù)工作者奉行多邊主義，積極保持國(guó)際合作，與國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織核能署（OECD/NEA）等國(guó)際組織開(kāi)展廣泛的協(xié)作交流，建立了具有我國(guó)特色、獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核數(shù)據(jù)研究體系和《中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)》系列。
自1991年開(kāi)始，《中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)》已成為國(guó)際公認(rèn)的五大主流核數(shù)據(jù)庫(kù)之一，得到國(guó)際核數(shù)據(jù)界的高度認(rèn)同，我國(guó)核數(shù)據(jù)研究水平在國(guó)際核數(shù)據(jù)界取得了與我國(guó)國(guó)際地位相符的地位。此次《中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)》最新版本CENDL-3.2的發(fā)布，是在疫情期間我國(guó)核數(shù)據(jù)研究領(lǐng)域取得的一項(xiàng)重要科研成果，對(duì)發(fā)展我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核數(shù)據(jù)技術(shù)，防范國(guó)外技術(shù)封鎖，大力發(fā)展核能、核醫(yī)學(xué)、同位素和輻照產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步鞏固并提升我國(guó)在國(guó)際核數(shù)據(jù)界和核數(shù)據(jù)相關(guān)研究領(lǐng)域的影響力和話語(yǔ)權(quán)有著極為重要的意義。
背景材料：
什么是核數(shù)據(jù)、核數(shù)據(jù)庫(kù)？
我們知道自然界中所有物質(zhì)均是由不同的分子、離子及原子構(gòu)成的，原子則由原子核與核外電子構(gòu)成，而原子核由質(zhì)子和中子組成（質(zhì)子帶正電，中子不帶電）。在自然界中，有些原子核是穩(wěn)定的，如我們?nèi)粘Ｒ?jiàn)到的大多數(shù)物質(zhì)的原子核都是穩(wěn)定的。而有些是不穩(wěn)定的，會(huì)發(fā)生衰變，即從一種原子核變成另外一種原子核。如：U-238，會(huì)通過(guò)α衰變變成Th-234。核數(shù)據(jù)是用來(lái)描述與原子核相關(guān)的兩大方面的性質(zhì)：（1）原子核自身的基本性質(zhì)：包括原子核的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)（形變，能級(jí)，自旋，宇稱等）及它本身的衰變數(shù)據(jù)（包括衰變方式、壽命等等）。（2）一個(gè)有一定能量的入射粒子（中子、質(zhì)子、帶電粒子、伽馬射線等）與原子核碰撞后發(fā)生各種反應(yīng)的概率。如：一個(gè)具有一定速度的中子與一個(gè)U-235原子核發(fā)生碰撞，會(huì)導(dǎo)致U-235發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎儯瑫r(shí)放出巨大的能量，這正是核武器、反應(yīng)堆能量來(lái)源的基本原理，而核數(shù)據(jù)正是描述這個(gè)中子與U-235發(fā)生碰撞，有多大的概率會(huì)發(fā)生反應(yīng)形成復(fù)核，然后有多少概率發(fā)生裂變，每次裂變放出多少能量及幾個(gè)中子與伽馬，多大的概率會(huì)發(fā)生其他反應(yīng)等數(shù)據(jù)的統(tǒng)稱。將前面提到的兩類核數(shù)據(jù)（很多核素的）根據(jù)不同的用途與要求進(jìn)行組合、集成就形成了通常說(shuō)的各種核數(shù)據(jù)庫(kù)。
如上面提到，核數(shù)據(jù)是描述原子核本身特性和其他粒子與原子核發(fā)生各種反應(yīng)的重要表征、重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，人類一切與原子核和原子核反應(yīng)相關(guān)的活動(dòng)都離不開(kāi)核數(shù)據(jù)！核數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性與完整性將會(huì)影響人類建設(shè)的各種與核有關(guān)的裝置、核能和平利用以及核技術(shù)應(yīng)用的安全性、經(jīng)濟(jì)性。也會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)效應(yīng)與經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
而要獲得高質(zhì)量的核數(shù)據(jù)，則強(qiáng)烈依賴于核物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及理論的發(fā)展，反過(guò)來(lái)，高質(zhì)量的核數(shù)據(jù)，尤其是高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)核物理基礎(chǔ)研究也有重要推動(dòng)作用。
誰(shuí)在應(yīng)用核數(shù)據(jù)？核數(shù)據(jù)有什么用？
由于核數(shù)據(jù)是在微觀層面對(duì)原子核進(jìn)行表征的數(shù)據(jù)，人們不能在感官層面看見(jiàn)其如靚麗建筑、緊密的儀器、壯觀的設(shè)施等等這種直接可見(jiàn)的高大上，但這絲毫不會(huì)減弱對(duì)其研究的難度、也不會(huì)影響其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性！甚至在某種程度上核數(shù)據(jù)研究決定了上面提到的宏觀層面的外表！
那么究竟核數(shù)據(jù)都是誰(shuí)在應(yīng)用呢？由于核數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛與我們的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防安全和科學(xué)研究都密切相關(guān)，我們可以將其歸納為下述幾個(gè)方面：
基礎(chǔ)物理學(xué)方面：這包括了檢驗(yàn)理論模型、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和天體物理學(xué)研究自然界元素的起源；
核能應(yīng)用研究方面，如：反應(yīng)堆研發(fā)、核燃料循環(huán)、核電池、操作安全、核輻射屏蔽、核廢物處理和嬗變、聚變能的研究等；
核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：放射性同位素生產(chǎn)、劑量計(jì)算、放射治療、醫(yī)學(xué)診斷等；
國(guó)家安全：核裝置的研發(fā)、庫(kù)存管理、臨界安全、核法證、偵查核材料非法傳輸、核應(yīng)急響應(yīng)；
工業(yè)應(yīng)用：油井測(cè)井、設(shè)備檢測(cè)、材料輻照：
農(nóng)業(yè)應(yīng)用：輻照育種
由此可以看出，核數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)θ祟?、?guó)家和個(gè)人都有非常重要的。正因?yàn)楹藬?shù)據(jù)的重要性以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視核數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用。那么核數(shù)據(jù)是怎樣獲得呢？
如何獲取核數(shù)據(jù)？
到目前，人類獲取可靠的核數(shù)據(jù)，主要還是通過(guò)兩種方式獲得。一是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，二是基于可以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，再結(jié)合核反應(yīng)理論模型，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)給出。通過(guò)這兩種方式是相互結(jié)合、相互補(bǔ)充才能給出滿足各種不同需求的核數(shù)據(jù)。
核數(shù)據(jù)測(cè)量需要很多大型的核實(shí)驗(yàn)設(shè)施，如：反應(yīng)堆、加速器、散裂中子源、天然放射性源以及各種探測(cè)設(shè)備和方法。比如：如果我們需要測(cè)量一個(gè)入射中子與某個(gè)核發(fā)生相互作用的各種數(shù)據(jù)（截面、角分布、能譜等等），我們需要有能產(chǎn)生中子的設(shè)施，需要有比較純的樣品，同時(shí)還需要有能測(cè)量發(fā)生反應(yīng)后各種出射粒子的儀器，還需要鑒別這些出射粒子是我們需要的測(cè)量發(fā)生不同反應(yīng)后出射的粒子。這是非常復(fù)雜而成本高昂的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。
通過(guò)評(píng)價(jià)獲取核數(shù)據(jù)是基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再結(jié)合核理論模型，如：核結(jié)構(gòu)、核反應(yīng)等理論模型，仔細(xì)分析、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)測(cè)量核數(shù)據(jù)的規(guī)律、特征等給出在物理上自洽、合理的核數(shù)據(jù)。這是因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方式獲取核數(shù)據(jù)的成本是極其高昂的，且人們不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量所有的核數(shù)據(jù)，如：一些原子核的壽命、原子核發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程都是極為短暫的，人類目前掌握的技術(shù)根本無(wú)法對(duì)其進(jìn)行開(kāi)展測(cè)量。因此，要獲取完整的核數(shù)據(jù)必須利用已有實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)和原子核理論方法結(jié)合的評(píng)價(jià)方式才能獲取完整的核數(shù)據(jù)。
國(guó)際核數(shù)據(jù)研究怎樣做的？
在核數(shù)據(jù)測(cè)量方面，國(guó)際上的中子源已經(jīng)發(fā)展到第三代，即基于高能高功率質(zhì)子加速器的散裂中子源（寬能區(qū)白光中子源）。目前，散裂中子源已成為核數(shù)據(jù)測(cè)量最為先進(jìn)的平臺(tái)，其中，最具代表性的如美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LANL）的800 MeV質(zhì)子直線加速器上的洛斯阿拉莫斯中子科學(xué)中心（LANSCE）和歐洲核子研究中心（CERN）的n-TOF（飛行時(shí)間法）裝置。在探測(cè)器方面，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)際上用于高精度核數(shù)據(jù)測(cè)量的探測(cè)器與探測(cè)技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，如全空間高效率探測(cè)器陣列以及高分辨的組合探測(cè)技術(shù)等。國(guó)際上這些新發(fā)展的探測(cè)器技術(shù)為核數(shù)據(jù)的精確測(cè)量提供了技術(shù)支撐。
在核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方面，美國(guó)、日本、歐洲等主要核數(shù)據(jù)大國(guó)一直在不斷提高自己評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)的水平，包括核素范圍、數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)質(zhì)量以及數(shù)據(jù)庫(kù)更新頻率等。他們已經(jīng)建立了完整的核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)體系，包括用于核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)的先進(jìn)的理論模型與計(jì)算程序、完整的核數(shù)據(jù)建庫(kù)與檢驗(yàn)技術(shù)、面向用戶的完善的數(shù)據(jù)加工與制作技術(shù)、核數(shù)據(jù)靈敏度分析與數(shù)據(jù)調(diào)整技術(shù)等。
核數(shù)據(jù)基礎(chǔ)研究對(duì)提高核數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)量有重要作用。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的大幅提高，近年美國(guó)在裂變基礎(chǔ)研究方面取得了重要的進(jìn)展。比如，實(shí)現(xiàn)了五維集體變形坐標(biāo)下的位能曲面的真實(shí)計(jì)算，定性再現(xiàn)了裂變后的相關(guān)實(shí)驗(yàn)可觀測(cè)量。
我國(guó)核數(shù)據(jù)研究情況怎樣呢？
我國(guó)核數(shù)據(jù)研究開(kāi)始于上世紀(jì)60年代初，根據(jù)核裝置設(shè)計(jì)、核試驗(yàn)診斷的要求，開(kāi)展了重要核數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量工作，有力地支持了我國(guó)核裝置初期的發(fā)展。其后，我國(guó)核數(shù)據(jù)研究一直緊緊圍繞核裝置、核DONGLI發(fā)展的需要進(jìn)行。通過(guò)全國(guó)核數(shù)據(jù)工作協(xié)作網(wǎng)各成員單位的共同努力，先后完成了多期核數(shù)據(jù)任務(wù)，取得了許多重要成果，并于1985年完成發(fā)行中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)第一版CENDL-1，包含37個(gè)核素，中子能區(qū)從1keV-20MeV，滿足了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)核工程對(duì)核數(shù)據(jù)急需，也為我國(guó)核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)和核數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)辟了道路，奠定了基礎(chǔ)。中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)CENDL-2.1于1991年完成發(fā)行，它包含了代表當(dāng)時(shí)先進(jìn)水平的雙微分截面和協(xié)方差文檔，說(shuō)明我們?cè)谠u(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)技術(shù)和評(píng)價(jià)手段上具有較高的水平，但在當(dāng)時(shí)核素僅有54個(gè)，很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。我國(guó)從1996年開(kāi)始建立CENDL-3.1，并于2009年底完成。對(duì)整體數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了大量改進(jìn)：核素增加至240個(gè)，其中包括裂變產(chǎn)物核91個(gè)，所有這些核的數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)重新評(píng)價(jià)和計(jì)算；同時(shí)增加結(jié)構(gòu)材料核同位素?cái)?shù)據(jù)，與天然元素?cái)?shù)據(jù)同時(shí)給出，天然元素?cái)?shù)據(jù)與其同位素?cái)?shù)據(jù)之間更滿足物理上的自洽關(guān)系；更新改進(jìn)了重要的裂變核素，如U-235、U-238、Pu-239等的數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)幾代中國(guó)核數(shù)據(jù)工作者40多年的努力，我國(guó)完成了大量的核數(shù)據(jù)測(cè)量與評(píng)價(jià)工作，滿足了國(guó)防急需，填補(bǔ)了大量核數(shù)據(jù)空白，澄清了部分關(guān)鍵核數(shù)據(jù)的分歧；形成了由實(shí)驗(yàn)測(cè)量、理論計(jì)算和評(píng)價(jià)以及宏觀檢驗(yàn)等構(gòu)成的核數(shù)據(jù)研究能力；建成了一整套研究平臺(tái)，形成了中國(guó)自己的評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)《中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)》（CENDL），不僅有力地支持了核裝置研究和核動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展，在多項(xiàng)大型核科研工程建設(shè)及提高核電安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等技術(shù)指標(biāo)方面也發(fā)揮了重要作用。
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