2、“n_n逐次碰撞展開(kāi)法”，用于求解考慮中子間相互碰撞的非線性中子運(yùn)輸方程，并編制了基于確定論方法（）的數(shù)值模擬程序，研究中子中子碰撞所產(chǎn)生的超高能中子問(wèn)題。關(guān)鍵字：中子超高能中子正文：?jiǎn)栴}的提出中子物理學(xué)中，一般按中子能量所處的范圍將中子分為低能中子、中能中子、高能中子。其中，低能中子的能量范圍為E<1eV，這類(lèi)中子也稱(chēng)為熱中子；中能中子的能量范圍為1eV1keV，這類(lèi)中子也稱(chēng)為快中子，慣性約束聚變（ＩＣＦ）裝置中，中子主要有Ｄ，
3、Ｔ核的聚變產(chǎn)生， Ｄ＋Ｔ ?。ǎ保┚圩冎凶拥哪芰糠模牵幔酰螅缶圩冏V分布，能量絕大部分分布在１４．１ＭｅＶ附近，通常稱(chēng)這類(lèi)中子為“聚變高能中子”隨聚變溫度的不同，中子能量范圍由峰值１４．１ＭｅＶ向兩邊擴(kuò)展。一般情況下，聚變溫度維持在到Ｋ，此條件下聚變高能中子能量超過(guò)１５．５ＭｅＶ的中子產(chǎn)生概率小于。因此，為了便于與ＤＴ聚變高能中子相區(qū)分，通常定義能量超過(guò)１５．５ＭｅＶ的中子稱(chēng)為“超高能中子” 研究中子與中子碰撞產(chǎn)生超高能中子現(xiàn)象的主要目的之一是通過(guò)超高能中子信息反推獲
4、得ＤＴ聚變區(qū)的核反應(yīng)狀況，如聚變?nèi)紵龝r(shí)的壓縮狀態(tài)、燒氚速率、燒氚溫度等。超高能中子產(chǎn)生率與中子相互間的碰撞率密切相關(guān)，而中子中子碰撞率取決于ＤＴ區(qū)的聚變中子數(shù)密度。ＤＴ區(qū)的中子數(shù)密度又與聚變?nèi)紵俾拭芮邢嚓P(guān)，因此，通過(guò)研究中子相互碰撞所產(chǎn)生的超高能中子（簡(jiǎn)稱(chēng)為ｎｎｃ超高能中子）與聚變?cè)磸?qiáng)的關(guān)系，可為“利用超高能中子診斷ＤＴ聚變靶的燃燒情況”提供理論支持。中子與中子碰撞動(dòng)力學(xué)及其與超高能中子產(chǎn)生關(guān)系 中子與中子的相互作用可以采用硬球模型處理，即碰撞只發(fā)生彈性散射，如圖１所示考慮一個(gè)速度為ｖ的中子（
5、入射中子）與另一個(gè)速度為的中子（靶中子，以下標(biāo)１與入射中子相區(qū)分）碰撞。，分別是碰撞前兩中子在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系的速度，，分別是碰撞后兩中子在實(shí)驗(yàn)坐標(biāo)系的速度；，分別是碰撞前兩中子在質(zhì)心系的速度。，分別是碰撞后兩中子在質(zhì)心系的速度，為質(zhì)心速度，為碰撞前兩中子的相對(duì)速度，為碰撞后兩中子的相對(duì)速度，表示兩中子碰撞前的夾角，表示在C系中散射后中子的速度與質(zhì)心速度間的夾角。圖1實(shí)驗(yàn)室系與質(zhì)心系內(nèi)中子與中子的碰撞在非相對(duì)論情況下，由于在質(zhì)心系中兩中子碰撞系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，則根據(jù)碰撞前后動(dòng)能和動(dòng)量守恒，可得兩中子
6、碰撞后在質(zhì)心系的速度；碰撞后的兩中子在實(shí)驗(yàn)室系的速度；以及碰撞前后相對(duì)速度的速率不變。再根據(jù)L系與C系散射角的關(guān)系，可得兩中子碰撞后在L系的速率（2）(3)當(dāng)=1時(shí)，v達(dá)到最大值達(dá)到最小值；當(dāng)時(shí)，v達(dá)到最小值，達(dá)到最大值代入等關(guān)系式，可得碰撞后v取最大值的表達(dá)式：（4）式（4）表明的取值不僅與入射中子速率及靶中子速率有關(guān)，還與兩中子的碰撞角度有關(guān)。對(duì)式（4）關(guān)于求導(dǎo)，可以得到當(dāng)滿足條件，即兩中子發(fā)生直角對(duì)碰時(shí)，取極大值=同時(shí)，可得對(duì)應(yīng)的，即靶中子將所有動(dòng)能交給入射中子。注意，此時(shí)需同時(shí)滿足（質(zhì)心
7、系的與質(zhì)心速度同向）。同理，當(dāng)兩中子發(fā)生直角碰撞且滿足時(shí)，取極小值取極大值：=（6）入射中子碰撞后在實(shí)驗(yàn)系靜止，動(dòng)能全部交給靶中子。由上面的分析可知，中子之間的碰撞必將造成其中一個(gè)中子速率及能量E=增加?；蛘呤钱?dāng)兩碰撞中子的能量之和（）大于15.5Mev時(shí)，碰撞后就有可能產(chǎn)生（出射）能量超過(guò)15.5MeV的超高能中子，容易推得，碰撞后中子的速率分布在[]之間，且碰撞前兩中子的能量之和越大、碰撞角度越接近直角，產(chǎn)生超高能中子的概率越大。聚變?nèi)紵龝r(shí)段，DT區(qū)的中子能譜很“硬”，聚變產(chǎn)生的中子能量在1
8、4.1MeV左右，聚變中子及略有慢化的中子之間的相互碰撞具有較高的幾率產(chǎn)生高能中子，這是ICF聚變超高能中子產(chǎn)生的主要來(lái)源。3蒙特卡羅法確定碰撞后中子的速度前面推導(dǎo)表明，只要知道和就可以求的，而是已知的，又因和相等，于是，只要確定了（同）的方向，即中子在質(zhì)心系中的岀射方向，就能最后確定碰撞后兩中子（在實(shí)驗(yàn)室系中）的速度。由于質(zhì)心系兩中子的彈性散射為各個(gè)同性，碰撞后中子的出射方向概率密度函數(shù)就可以表達(dá)為,,(7)分別表示質(zhì)心系內(nèi)出射中子的方位角、極角余弦。可通過(guò)抽樣得為[0,1]間的任意隨機(jī)數(shù)）。
