洛斯阿拉莫斯国家实验室的 Chi-Nu 物理实验的结果为增强核安全应用、了解临界安全和设计快中子能反应堆提供了重要的、前所未有的数据。Chi-Nu 项目是一项长达数年的实验，测量中子诱发裂变发射的中子能谱，最近完成了对三种主要锕系元素(铀 238、铀 235 和钚)最详细和广泛的不确定性分析。

物理学家 Keegan Kelly 为 Chi-Nu 实验安装了一个裂变计数靶，其中含有大约 100 毫克的锕系元素。该装置包括54个液体闪烁中子探测器和22个锂玻璃探测器，用于测量不同能量范围的中子。

　　洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家基根·凯利 (Keegan Kelly) 表示：“核裂变和相关的核链式反应在 80 多年前才被发现，实验人员仍在努力提供主要锕系元素裂变过程的全貌。”“在这个项目的整个过程中，我们观察到了裂变过程的清晰特征，而这些特征在许多情况下在之前的任何实验中都从未观察到过。”

　　洛斯阿拉莫斯团队关于同位素铀 238 的最终 Chi-Nu 研究最近发表在《物理评论 C》上。该实验测量了铀 238 的瞬发裂变中子能谱：引发裂变的中子能量(中子撞击原子核并将其分裂)以及由此释放的中子的潜在广泛能量分布(能谱) 。Chi-Nu 专注于“快中子诱发”裂变，其入射中子能量为数百万电子伏特，而这种情况通常很少有测量。

　　裂变相关工作的基本数据

　　与铀 235 和钚 239 的类似测量一起，Chi-Nu 实验的结果现在在许多情况下已成为指导现代瞬发裂变中子能谱评估工作的实验数据的主要来源。这些数据为核模型、蒙特卡罗计算、反应堆性能计算等提供信息。

Jaime Gomez（左）和 Keegan Kelly 致力于建立 Chi-Nu 实验，校准探测器距离并为裂变计数目标（中）安装气体管线。图片来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室

　　锕系元素及其可能发生的链式反应对于核武器和能源反应堆非常重要。(锕系元素是 15 种元素，全部具有放射性，原子序数从 89 到 103。)当原子核发生裂变或分裂时，会释放出几个中子，可能会引起相邻原子核的裂变，从而产生链式反应。链中后续反应的概率取决于裂变中子的能量。

　　Chi-Nu 实验在洛斯阿拉莫斯中子科学中心 (LANSCE) 的武器中子研究设施进行，依靠先进的设备测试多个能量范围。LANSCE 质子束击中钨靶，产生中子，沿着飞行路径飞向 Chi-Nu 装置。当这些中子撞击铀 238 同位素时，就会发生裂变事件或铀 238 原子核的分裂，并被记录下来。

　　然后根据实验的能量范围，在液体闪烁体或锂玻璃探测器阵列中测量裂变事件发射的中子，这两个探测器都记录中子在探测器内引起的闪光。

　　Chi-Nu 技能的未来应用

　　研究人员继续描绘锕系同位素的全貌。在接下来的工作中，Chi-Nu实验小组目前正在收集和分析钚240和铀233的数据。

　　随着实验科学办公室的测量现已结束，该团队正在寻求将他们在裂变中子测量中获得的技能和方法应用于一系列其他同位素。他们还将努力转向测量中子散射反应中发射的中子。

　　在这些反应中，中子在材料中传输，同时沉积能量。测量发射的中子和伽马射线能量和角谱以及反应发生的概率，通常称为中子散射截面。