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第44卷第3期2021年3月核技术NUCLEAR TECHNIQUESV ol.44，No.3March2021屏蔽材料γ射线积累因子的MCNP模拟杨体波王敏范新洋廖光辉代光明（成都理工大学核技术与自动化工程学院成都610059）摘要在γ射线的屏蔽设计中，选择合适的积累因子对屏蔽效果至关重要。
目前，在设计屏蔽材料时，使用单层材料时考虑了轫致辐射的影响，而使用复合材料时并没有考虑。
为了提高屏蔽厚度计算的准确性，在考虑轫致辐射的情况下，采用蒙特卡罗（Monte Carlo）方法对单层材料、多层组合材料的积累因子进行研究，模拟了不同γ射线能量和不同屏蔽材料厚度时的积累因子，同时对有无轫致辐射时积累因子的差别进行了对比。
结果表明：对于单层材料和组合材料，轫致辐射对积累因子的贡献在低能和薄屏蔽厚度时较低，在高能和高屏蔽厚度时比较明显；积累因子随γ射线能量的增加呈现出下降的趋势，随着屏蔽厚度的增加呈现出增加的趋势。
为实际情况中高能γ射线的屏蔽设计提供了积累因子的参考值以及计算方法。
关键词积累因子，屏蔽材料，MCNP模拟，轫致辐射中图分类号TL77DOI:10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.030503MCNP simulation for gamma-ray buildup factors of shielding materialYANG Tibo WANG Min FAN Xinyang LIAO Guanghui DAI Guangming (College of Nuclear Technology and Automation Engineering Chengdu University of Technology,Chengdu610059,China) Abstract[Background]In the shielding design ofγ-ray,it is very important to select the appropriate buildup factor for the shielding effect.As far as the current data are concerned,when designing the shielding material,the effect of bremsstrahlung is considered for the single-layer materials,but not for composite materials.[Purpose]This study aims to improve the accuracy of the shielding thickness calculation with the consideration ofγ-ray buildup factors by simulation.[Methods]The Monte Carlo method was used to simulate the buildup factors in differentγ-ray energies and different shielding material thickness.Buildup factors of single-layer materials and multilayer composite materials were calculated with the consideration of bremsstrahlung and compared with those without bremsstrahlung. [Results]Simulation results show that the contribution of bremsstrahlung to the buildup factor is lower at low energies and thin shielding thicknesses for single-layer materials and composite materials,but it is more obvious at high energies and high shielding thicknesses.The buildup factors show a decreasing trend with the increase ofγ-ray energy,and show an increasing trend with the increase of shielding thickness.[Conclusions]This study provides a reference and calculation method for the buildup factor for shielding design of high-energyγ-ray in actual situations. Key words Buildup factor,Shielding material,MCNP simulation,Bremsstrahlung随着核事业的发展，关于核的运用越来越广泛，对于γ射线的屏蔽至关重要，尤其是在放射性比较强的地方，比如核电厂周边以及核废物处置基地。
逆康普顿效应inverse Compton effect低能光子和高能电子相碰撞获得能量而变成高能光子的一种散射现象。
（关键是物理图像是什么样的？？）光子和低能电子碰撞,光子的能量减小,波长增大,称为"波普顿效应".如果光子和运动的速度非常接近光速的高能电子相撞,光子的能量便不是减小,而是增加,波长变短,这称为"逆康普顿效应",所产生的辐射,称为"逆康普顿辐射".《Open Question：是低能光子接受高能电子的能量而变为高能光子，还是高能电子由于受到光场的作用而减速发射的轫致辐射光子？？？》高能电子与低能光子相碰撞而使低能光子获得能量的一种散射过程。
康普顿在 1922～1923年研究X射线被电子散射时发现X射线波长会增长﹐这种现象称为康普顿散射。
这是高能光子 (X射线﹑γ射线)与静止或近似静止电子相碰撞导致高能光子损失能量的一种散射现象。
逆康普顿散射和康普顿散射一样﹐都是光子与自由电子之间的一种弹性散射过程﹐只是能量传递方向正好相反。
前者能量从电子传递给光子﹐后者从光子传递给电子。
在宇宙空间和天体中﹐普遍存在各种各样的低能光子﹐诸如射电光子﹑星光光子﹑微波背景光子﹔在高能天体附近和宇宙射线中﹐又经常存在高能电子。
因此﹐逆康普顿散射在天体物理问题中具有重要意义。
由于逆康普顿散射的作用﹐低能光子获得能量而变成高能光子﹐这是宇宙X射线的来源之一。
在一般条件 [E (mc )]下﹐光子能量约可提高γ倍﹐这里m 为电子静止质量﹔c 为真空中的光速﹔E 和分别为散射前高能电子和低能光子的能量﹐而γ=E /mc 。
逆康普顿散射作用的另一结果是﹐高能电子损耗能量而变成低能电子﹐丧失其作为高能电子的功能﹐因而逆康普顿散射可看作是一种与其他高能电子过程(尤其是同步加速辐射过程)的竞争机制。
这种竞争可用同步加速辐射能耗率与逆康普顿散射能耗率之比来表达。
PKS 0447-439的γ-射线辐射起源张蕊;杨春鸾;潘俊;徐文媛;王冬梅;高全归【摘要】利用单区的轻强子模型,在模型中假设质子和电子稳定的注入辐射区,并用一组自洽的包含了质子同步辐射、光子～光子相互作用、正/负电子对的同步辐射、逆康普顿散射以及同步自吸收的非线性方程描述质子、电子和光子随时间的演化,重建了PKS 0447-439的多波段能谱.计算结果表明,PKS 0447-439的能谱分布可由该模型很好的重建.在本文的模型参数下,y-射线的辐射几乎全部来自质子的同步辐射,而逆康普顿过程产生的光子几乎可以忽略.%Take advantage of the one-zone homogeneous lepto-hadronic model,the steady proton and electron injection rates in the source are assumed.And used a group non-linear kinematic equations,which self-consistently involve synchrotron radiationof protons,photon-photon interaction,synchrotron radiation ofelectron/positron pairs,inverse Compton scattering and synchrotron self-absorption,in order to describe the evolution with time of proton,electron and photon,meanwhile,the multiwavelength spectrum of PKS 0447-439 have been reproduced.Our results indicate that the spectral energy distribution (SED) of PKS 0447-439 can be reproduced well by the model.In particular,the gamma-rays emission are almost produced by the synchrotron radiation of relativistic protons,and the IC component of photon can be ignored with our parameters.【期刊名称】《云南师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】辐射机制;BL Lac天体;PKS 0447-439;γ-射线【作者】张蕊;杨春鸾;潘俊;徐文媛;王冬梅;高全归【作者单位】玉溪师范学院物理系,云南玉溪653100;玉溪师范学院物理系,云南玉溪653100;玉溪师范学院物理系,云南玉溪653100;玉溪师范学院物理系,云南玉溪653100;玉溪师范学院物理系,云南玉溪653100;玉溪师范学院物理系,云南玉溪653100【正文语种】中文【中图分类】P141 引言PKS 0447-439是1981年由Mononglo 望远镜在射电波段发现的[1].2009年11月到2010年1月，Fermi LAT[2]和H.E.S.S.[3]分别观测到了该源的γ-射线辐射.有很多模型解释PKS 0447-439的γ-射线辐射，比如同步自康普顿模型[4-5]和自动光子淬火模型[6].而在自动光子淬火模型中，假设有一幂律的光子谱注入辐射区，随后这些光子通过光子-光子相互作用产生正负电子对，这些正负电子对又会通过同步辐射和逆康普顿散射发射光子，从而形成电磁级联过程.但是在自动光子淬火模型中，并没有给出幂律的光子注入谱的起源.原则上，如果电子能够被加速，质子也应该能够被加速，因此轻强子混合模型可能更接近实际[7-8].而高能γ-射线的辐射起源一直是耀变体研究的热门问题.因此本文基于单区的轻强子模型，重建了PKS 0447-439的多波段能谱.计算结果表明，PKS 0447-439的能谱分布可由单区轻强子模型很好的重建.在本文的模型参数下，γ-射线的辐射几乎全部来自质子的同步辐射，而逆康普顿过程产生的光子可以忽略.2 模型及数值结果2.1 基本方程半径为R的球状辐射区向观测者运动，其多普勒因子为δ，辐射区内的磁场为B;相对论的电子和质子稳定地注入辐射区，假设电子通过同步自康普顿机制损失其能量，质子通过同步辐射损失其能量，共动坐标系下，质子、电子和光子的演化方程可以表示为：(1)(2)(3)其中np、ne和nγ分别表示质子、电子和光子的微分数密度，在此取σTR为单位体积，其中σT表示汤姆孙散射截面；γp和γe分别表示无质子电子洛伦兹因子，x=hν/(mec2)表示光子的无量纲能量.tp,esc和te,esc为质子和电子的逃逸时标;tγ,esc为光子的逃逸时标，其值可以估计为由光子自由逃逸出辐射区的时间和分别表示质子和电子同步辐射的能量损失项，和表示质子和电子同步辐射的光子源项，和分别表示光子-光子相互作用时的电子源项和光子损失项，而表示同步自吸收过程中的光子损失项，和分别表示逆康普顿过程中的电子损失项和光子源项.质子和电子的同步辐射过程采用Diltz等人2015年给出的计算方法进行计算[9]，而其他物理过程的计算采用Mastichiadis于1995年给出的计算方法[10].2.2 原初质子和电子的注入律方程(1)和(2)中和分别表示质子和电子的注入律.不考虑粒子的加速过程，假设粒子以一个幂律加e指数截断的分布注入辐射区.对于谱指数为p的相对论电子，其注入律表示为：(4)其中，γe为电子的洛伦兹因子.需要三个参数来确定上述注入律，即p、γe,c ut和电子注入致密度并且可以表示为：(5)对于相对论质子的注入，在此采用和电子相似的注入形式，即(6)上式中γp为质子的洛伦兹因子.对于质子的注入律，同样需要三个参数来确定，即q、γp,cut和质子的注入致密度并且可以表示为：(7)注入致密度和注入光度之间的关系可表示为：(8)其中，i表示电子(e)或质子(p)，mi表示质子或电子质量，c为光速.为了研究质子、正负电子对及其辐射的光子随时间的演化，在此假设t=0时，辐射区内质子、正负电子对和光子的数密度为0，即np(γp,0)=ne(γe,e)=nγ(x,0)=0.当初始条件及质子和电子的注入函数确定后，方程(1)、(2)和(3)就可以在共动坐标系下进行数值求解了.2.3 数值结果模型参数包括电子的注入参数质子的注入参数γp,cut，γp,max)和辐射区参数(B，R，δ).原则上，参数的改变会导致能谱的改变，但是由于te,esc和tp,esc的变化，不会导致能谱结果有大的改变，因此计算中取te,esc/tcross=tp,esc/tcross=tγ,esc/tcross=1.0.此外，Ebisuzaki & Tajima [11]认为，在活动星系核的喷流中，质子可以加速到1021eV(γp～1012)，故参数γe,max和γp,max都取为1×1012.图1 给出了不同能量的光子谱随时间的演化关系.由图1可见，各能量的光子谱在t/tcross>10时达到稳定，因此取t/tcross=15.当质子的无量纲能量γp>109时，质子的能量损失比较明显(如图2)，而模型中质子仅通过同步辐射损失能量，这表明质子必须加速到Ep>1018(即γp约大于109)，其同步辐射才明显表现出来.质子在活动星系核的喷流中可以加速到1021eV(γp～1012)[9]，本文取质子的截断能量取为γp,cut=1.0×1010(Ep,cut～1019 eV)是合理的.图3给出了稳态的电子谱(虚线)，为了比较，还给出了原初注入电子谱(实线)和次级电子谱(虚点线).辐射区中，高能γ-射线由质子的同步辐射产生，同时，原初注入电子通过同步辐射和逆康普顿散射产生光子，光子-光子相互作用会产生次级电子对，另外，次级电子对也会通过同步辐射和逆康普顿散射辐射光子.这些物理过程会相互影响并形成电磁级联.由于电子通过同步辐射损失能量，在γe>103的能段，稳态电子谱远低于原初和次级电子谱.与之相反，由于高能电子损失能量导致低能电子数目增加，所以在低能段(即γe<103)，稳态的电子谱反而超过了原初和次级电子谱之和.图3 原初电子谱与次级电子谱和稳态电子谱的比较.模型参数和图1一致Fig.3Comparison of the primary and secondary electron SEDs with the steady state electron SED.Model parameters are the same as Fig.1图4 稳态时不同成分的光子谱 Fig.4 Different components图4给出了稳态时不同成分的光子谱.在图4中，总的辐射谱中包含了同步自吸收和光子-光子相互作用，这导致在低能段(即x<10-9)，稳态谱低于原初电子和次级电子的同步谱，而高能段(即x>104)，稳态谱又低于质子的同步谱.需要注意的是，高能γ-射线主要来自质子的同步辐射，而原初和次级电子的逆康普顿谱比质子同步谱低了至少一个量级，因此在本文的参数下，逆康普顿散射几乎可以忽略.3 模型在PKS 0447-439中的应用首先将共动坐标系下的能谱分布转换到实验室坐标系下.实验室坐标系下的能谱分布可以表示为[7]：(9)其中dL为光度距离.高能光子在传播过程中会被河外背景光(EBL)吸收，已经有很多文章对河外背景吸收展开过研究[12-13]，本文采用Franceschini等人[14]的模型计算河外背景吸收.图5给出了PKS 0447-439于2009年11月至2010年1月期间的多波段观测谱及模型计算结果，计算中取多普勒因子δ=12，红移z=0.2[15]，其他模型参数和图1一致.需要说明的是质子注入谱和电子注入谱的形式和谱指数完全一致，这可能是由于质子和电子被相同的加速机制加速所导致的.并且注入谱的形式为幂律加e指数截断的形式，这样的粒子分布可以由一级费米加速过程加速得到[16].因此，我们认为在PKS 0447-439中，质子被一级费米加速机制加速(即激波加速).另外，由图5可见，本文给出的模型可以很好地重建PKS 0447-439的观测谱.由于PKS 0447-439的红移不确定，图6给出了不同红移对能谱的影响，图中实线表示红移z=0.2，对应的光度距离为dL=980.1 Mpc，计算中取多普勒因子δ=12，这些参数的取值与图5中的参数取值完全一样.图中虚线表示红移z=0.16[7]，相应的光度距离为dL=730.7 Mpc，计算中取多普勒因子为δ=10.4.由图6可见，无论是z=0.2，还是z=0.16，PKS 0447-439的观测能谱都可以被本文的模型很好的重建，但是z=0.16的重建结果比z=0.2更好.4 结论与讨论通过假设一个稳定的质子和光子谱的注入，在自洽的均匀单区模型下研究了PKS 0447-439的多波段辐射，在这个模型中，相对论质子通过同步辐射产生高能γ-射线，光子-光子相互作用会产生次级正负电子对，原初和次级电子对通过同步自康普顿机制损失能量，并且在射电波段存在同步自吸收.这些过程可以由一组非线性方程自洽的描述.在本文的模型中，要求质子能够加速到较高的能量(即γp>109).并且，在这样的模型中，高能γ-射线主要来自质子的同步辐射，与质子的同步辐射相比.原初和次级电子的逆康普顿散射过程产生的高能光子几乎可以忽略.将本文的模型应用于高频BL Lac天体 PKS 0447-439，所得结果表明，模型可以很好地重建PKS 0447-439的多波段观测能谱.并且，计算中质子和电子的注入谱的形式和谱指数完全相同，这表明在PKS 0447-439中，质子和电子被相同的加速机制所加速.由于该源的红移不确定，本文中还给出了不同红移对能谱的影响.计算结果表明，无论是z=0.2，还是z=0.16，PKS 0447-439的观测能谱都可以被本文的模型很好的重建,但是z=0.16的重建结果比z=0.2更好.参考文献:【相关文献】[1] LARGE M I,MILLS B Y,LITTLE A G,et al.The Molonglo reference catalogue of radio sources[J].MNRAS,1981,194(3):693-704.[2] ABDO A A,ACKERMANN M,AJELLO M.Bright active galactic nuclei source list from the first three months of the Fermi Large Area Telescope All-SkySurvey[J].ApJ,2009,700(1):597-622.[3] H.E.S.S. 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轫致辐射与康普顿效应的区别-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:轫致辐射和康普顿效应是物理学中两种重要的现象，都与辐射与物质的相互作用密切相关。
轫致辐射是指入射电子或正电子与物质核发生相互作用，而康普顿效应则是入射光子与自由电子或束缚电子相互作用而发生的现象。
这两种效应在实际应用中有着重要的意义，对于辐射治疗、核物理研究等领域起着至关重要的作用。
本文将分析轫致辐射和康普顿效应的定义、特点以及它们之间的区别，旨在帮助读者更加深入地了解这两种现象，增进对其物理本质的理解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述本文的整体架构和展开的主要内容，例如：文章结构部分将会介绍轫致辐射和康普顿效应这两个物理现象的定义和特点，分析它们的区别和联系。
首先，我们将会介绍轫致辐射的定义和特点，然后对康普顿效应进行类似的介绍。
接着，我们将会详细探讨轫致辐射与康普顿效应之间的区别，从不同角度进行分析和对比。
最后，我们将进行总结，讨论这两种效应的意义和应用，同时展望未来研究的方向。
通过本文的介绍和分析，读者将能更好地理解轫致辐射和康普顿效应之间的区别，以及它们在物理学中的重要性和实际应用。
1.3 目的本文的目的是深入探讨和比较轫致辐射与康普顿效应之间的区别。
通过对这两种辐射现象的定义、特点以及影响因素进行详细分析，我们希望能够帮助读者更好地理解它们之间的差异。
同时，通过对比研究，我们也将探讨它们在物理学领域和实际应用中的意义和作用，为未来相关研究提供一定的参考和启发。
通过本文的撰写，我们旨在为读者提供全面而准确的信息，促进对这两种重要辐射现象的深入了解和进一步研究。
2.正文2.1 轫致辐射的定义和特点轫致辐射是一种电磁波辐射现象，当高速带电粒子穿过某些物质时，会引起物质中的原子核或电子发生受激辐射，产生辐射光子的过程。
轫致辐射的特点主要包括以下几点：1. 频率连续性：轫致辐射的频率呈连续谱，其频率范围取决于穿过物质的高速带电粒子的能量。
轫致辐射和轫致辐射
轫致辐射，又称布拉格散射，是一种粒子在晶格中经过弹性碰撞而散射的现象。
当入射粒子（如电子、中子或X射线等）
进入晶体的晶格时，会与晶体中的原子或离子发生相互作用，导致粒子方向改变，并从原来的入射方向散射出去。
这种散射被称为轫致辐射。
轫致辐射的发生是由于晶体结构的周期性。
晶体中原子或离子呈现周期性排列，形成晶胞。
当入射粒子的波长和晶胞的尺寸相接近时，能够满足布拉格散射条件，即散射角度满足布拉格公式，此时入射粒子会与晶胞中的原子或离子发生共振相互作用，导致轫致辐射的发生。
轫致辐射在材料科学和凝聚态物理研究中具有重要的应用价值。
通过研究轫致辐射可以获得有关晶体结构、晶体缺陷、晶格参数等信息。
轫致辐射还可以用于表征材料的质量和完整性，并可应用于材料的无损检测和表征、晶体学研究、纳米材料的表征等领域。
此外，轫致辐射还被广泛应用于X射线衍射、中
子衍射和电子衍射等实验技术中，为这些技术提供了基础原理。
第一章1.核与辐射安全定义在核技术的研究、开发和应用的各个阶段，在核设施设计、建造、运行和退役的各个阶段，为使核技术应用过程中或核设施运行和退役过程中产生的辐射对从业人员、公众和环境的不利影响降低到可接受的水平，从而取得公众的信赖，所采取的全部理论、原则和全部技术措施及管理措施的总称。
2.核安全与辐射安全着重点及其关系核安全的着重点在于维持核设施的正常运行，预防事故发生和在事故下减轻其后果，从而保护从业人员、公众和环境不至于受到辐射带来的伤害辐射安全的着重点在于通过辐射水平的监测、辐射效应的评价、辐射防护措施和事故应急与干预，实现辐射防护最优化并使辐射剂量不超过规定限值。
3.广义核安全：放射性废物安全、核安全、放射性物质运输安全、辐射安全第二章1.放射性衰变规律N=N At放射源中的原子核数目巨大，放射性原子核是全同的。
放射性衰变是一个统计过程。
2.放射性活度某种放射性核素的放射性活度为A,是单位时间内该放射性核素发生自发核衰变的次数。
也遵循上面的衰变规律3.带电粒子与物质的相互作用①电离与激发作用②散射作用③吸收④轫致辐射4.光子与物质的相互作用(特点和主要过程)特点：①X(Y)光子不能直接引起物质原子电离或激发，而是首先把能量传递给电子粒子；②X(Y)光子与物质的一次相互作用可能损失其能量的全部或很大部分，而带电粒子则时通过许多次相互作用逐渐损失其能量；③X(Y)光子入射到物体上时，其强度随穿透的物质厚度近似呈指数衰减，而带电粒子有其确定的射程，在射程之外观察不到带电粒子。
过程：①光电效应②康普顿效应③电子对效应5.中子与物质的相互作用①弹性碰撞②非弹性碰撞③吸收6.根据射线与物质的相互作用选择屏蔽材料7.辐射量及单位吸收剂量：受照物质发生的辐射效应，与它们吸收的辐射能量有关。
可以用授予某一体积内物质的辐射能量除以该体积内物质的质量，得到一个量用于衡量，这就是吸收剂量。
吸收剂量适用于任何类型的辐射和受照物质。
轫致辐射和激光逆康普顿散射的γ射线对钯的嬗变摘要由轫致辐射和康普顿散射诱发的、对危险性长寿命放射性Pd107的光核嬗变得以实施。
光核反应是通过照射2毫米的钽靶来研究的。
钽靶正后方直接放置了1厘米厚Pd107靶含一强度为107靶，Pd21-的激光。
功率为100W的二氧化碳激光和能量为3.5GeV2210mW cmμ的高能电子的廉价逆康普顿散射能产生强度高、平行性好的γ光子束，依据报道的由光子束所得数据，一个恰当的理论体系呈现。
散射能量和微分截面作为散射角函数的特性。
研究发现，康普顿逆散射法中反应的数量比半小时照射时间内重复率为10Hz、激光强度为-的轫致辐射法大了约30个数量级。
此外，轫致辐射法212210mW cmμ嬗变反应率强烈依赖上述激光特性、照射时间和输出电子束的能量，并且使反应数目达到最大的最优有效参数是估算的。
关键字：γ光束钽嬗变康普顿逆散射轫致辐射原理1.引言放射性核废料产物，包括长寿命和中等寿命的裂变产物，是核工业的主要问题之一。
最近，出现了关于危险放射性废物重组和废物管理有价值的理论和实验研究[ 1，4 ]。
典型的废物管理系统包含了关于解决、处理、处置和回收废料[5]的一整套行动。
应该指出的是，在现实的过程中，嬗变是一个复杂的课题，可以用各种方式来实现。
粒子加速器加速中子轰击产生嬗变不能很好地适用于所有核素。
这种方法是不切实际的，因为中子的俘获截面很低[6,7]。
为了得到有价值的且安全的产物，高强度激光脉冲和物质的相互作用以及激光对核嬗变的作用效果成为全球关注的课题[ 8，12 ]。
基于超强飞秒激光的发展，相对等离子体物理学开启了研究高能粒子束在各个领域中应用的新方法[ 13,14 ]。
这些超强激光技术的迅猛发展和解释激光变形机制的显著进步为解决有害放射性废物[15,16]相关问题提供了新的解决方案。
对激光康普顿散射γ光子束的研究也得到应用，展现了减少核废料的危害的一种方法[ 17 ]。
多数长寿命原子核经光核反应后转变为短寿命或稳定原子核。
随着高亮度线性加速器和高质量激光领域的发展，生产适合核光电学创新领域广泛应用的高康普顿X射线和γ光子束，这一近期设想得以实现[20,21]。
激光康普顿散射或轫致辐射机制产生的高亮度和高能γ射线潜在通过（C，N）反应诱发光核嬗变的可能性[ 22 ]。
超高强度激光辐射和薄靶的相互作用能产生相对电子，相对论电子可诱发轫致辐射机制所需的高能γ束。
影响电子分布的关键参数是激光参数和靶的特性。
为了把电子加速到相对高的能量而在高原子序数的靶前形成预等离子的重要性已得到先前实验的认证[ 23-25 ]。
把电子汇聚到固体靶上，γ射线就会经轫致辐射反应产生。
类似玻尔兹曼能量分布的γ射线将参与光核反应。
因此，光核反应被认为是用于光核嬗变的现实反应[ 26 ]。
为了产生能量足够高且廉价的光谱，高能量电子和激光光子之间的康普顿逆散射过程转变核废料是可行的。
若利用更多实验设施，可能在1987年就生产出高能且廉价的激光光子[27]。
基于康普顿逆散射法产生的第一束高能γ射线在弗拉斯卡蒂运行，由电子储存环中1.5Gev 的电子与激光腔内2.5eV 激光的相互作用产生。
许多建议和实验设施用商用激光和电子束加速器生产康普顿逆散射γ射线束来诱发核变换。
建立在束流强度为)/(1056s γ⨯和)/(1036s γ⨯储存环设备里的LEGS 和GRALL 能产生稳定的光子通量和短寿命光子束。
自由电子激光（FEL ）作为光源，用于在ELFE 设备中产生高通量[ 22 ]。
这种装置是复杂的，需要昂贵的电子束加速器。
上海激光电子γ源（SLEGS ）设施被建成产生同步辐射装置，上海光源同步加速器环中3.5GeV 的电子束产生的100WCO2激光光子连续波经康普顿逆散射可使该设备能量最高达到22MeV [ 28 ]。
核废料衰变γ射线的康普顿散射用碘化钠探测器测量。
在这篇文章中，我们专注于Pd 107。
自然界中，钯（Pd ）是由六种稳定的同位素，Pd 102、Pd 104、Pd 105、Pd 106、Pd 108、和Pd 110。
最稳定的放射性同位素是Pd 107，半衰期为650万年。
幸运的是，钯有可用的实验中子俘获γ射线截面[ 29 ]。
现用方法的目的是为了研究γ射线束的产生和转化过程的两种不同方法。
第一个通常是用极强激光的轫致辐射法[ 1–4,20,30,16 ]，第二是康普顿逆散射法，利用储存环中廉价商业光子和GeV 级电子产生的中能光子束。
这一方法仅能用于嬗变率的理论计算。
在这两种方法中，γ能谱、光核反应截面、反应数目和转化率都要进行评估、分析和相互比较以便采用适当的方法。
本文还旨在探索嬗变过程中核嬗变率对激光参数、靶特性和伽玛射线特征强烈的依赖性。
值得注意的是第二种方法中γ光子的分布和实验报告符合的很好。
下文将对此作出详细解释。
2.分析方法和数值结果2.1.轫致辐射机制利用超强激光脉冲，放射性长寿命Pd107经轫致辐射机制诱发的光核反应变为稳定同位素Pd102，本文将研究该反应的嬗变率。
为确定主要的光核反应，一个中等强度放大的自发射激光脉冲在第一个2毫米厚、高原子序数、原子密度为220⨯的钽靶上形成等离.5cm5410子体。
基于最近Monte Carlo仿真对钽层厚度的优化，使厚度满足轫致辐射光子产额最大。
发现对应10 MeV电子束的最优厚度为1.88毫米，精确度为4-9%[ 31 ]。
因此，在目前的工作中，我们取这一数值为主要靶物质钽的最佳厚度。
对于一些核废料，γ射线的最大能量是通过蒙特卡罗模拟呈现[ 32 ]。
p偏振光激光聚焦到等离子体产生高能电子束，以产生轫致辐射准直γ射线。
这种强度为-的γ光子最大通量为10-16MeV[ 3]。
第二个直接放在主要202210mW cmμ钽靶后的常用靶是1厘米厚Pd107薄板，这是一种需要嬗变的有害核素。
光谱足够窄的γ射线可用于将Pd107嬗变为稳定核素Pd106，该原理的图解如图1所示。
基于玻伊尔等人的方法[ 33 ]，光核反应率需要研究核反应被诱发的可能性。
射出电子温度的初始分布由威尔克斯等人描述。
[ 34 ]，]1)1037.11[(511.0)(2/1182-⨯+=λI MeV T K e B 其中I 是激光强度（2-Wcm ），λ是波长（m μ）。
电子光谱表达为[ 35 ]：)/exp(0C B e e ee T K E E v dE dN ≈ 其中e B T K 是和电子光谱有关的热电子温度，0v 是归一化常数。
穿透第一层靶物质后产生致辐射的γ射线。
忽略电子束在靶物质中传播的变化，微分轫致辐射截面集成如下[ 36 ]：)(112---≈e bE E aZ dE d γγσ 其中Z 是原子序数，a=11毫巴恩，b=0.83。
轫致辐射的光子数辐射在1MeV 间隔在光子能量Ec 通过评估。
其中N0为一常数，是特性温度光子，是γ射线的能量。
光核交叉部分被假定为洛伦兹状其中是Emax 和U 的最大横截面是全宽半最大值（FWHM ）。
根据现有的实验，钯[39]横截面中子俘获C-线截面精确计算。
用γ光子光谱和光核截面照片嬗变率和反应的数量通过定义。
其中dt和nt的是厚度和靶的密度，Eint是上限能（兆电子伏），Ethr是阈能（兆电子伏）可以计算出这是在文献中可获得的任何反应[29]，他们概括于表1中。
根据上述条件，伽玛的变化光子光谱与激光强度以及光107P的横截面进行，其结果示在图2。
其结果是，轫致辐射谱强烈依赖激光的强度。
在更高的强度，光谱改变和横截面和轫致辐射之间的重叠光谱增大从而导致高得多的嬗变速度和更高的一些反应。
这估计约激光强度的嬗变反应速率的影响与实验报告一个好协议，这是由Gahn等。
在强度为的横截面和轫致辐射光谱之间没有重叠。
因此，最佳激光强度应由这种光核反应来确定。
尽管激光强度，照射时间和重复率都有效的作用在提高嬗变率。
图3示出对反应数目的依赖性辐射时间和重复率根据图3，可以得出结论，如果目标照射用于的激光强度α2 LM2和重复一个小时1千赫速率，这将导致约。
基于图 4，可以注意到的是，虽然通过增加强度激光，反应和转化产率的数目是增加。
然而，有的最佳强度？ 1022WCM2 LM2获得反应的107最大数量每次激光照射。
Wcm2 LM22.2.激光逆康普顿散射为了使原γ射线具有高通量和大力便宜，康普顿背散射技术高能电子和激光光子之间是一种更好的方法核废料嬗变。
示意图解释设置此过程示于图5。
激光光子通过廉价的大力生产光子对现有的各种加速器通量设施。
能源光谱数控（EC）是由[22]给出其中是在光速c的单位电子速度，dr/dEc是康普顿散射微分的横截面，和是电子空间密度和激光光子空间密度，分别电子空间密度可以表达为其中和是水平方向和垂直电子束的视电子纵向分散位置和J是电子电流。
在这里，R0是经典电子半径。
康普顿背散射差横截面由克莱因- 仁科式实现[42]：在此公式中，是散射角，和分别是精细结构常数，以及减少的康普顿波长电子。
为光子的比率能量后碰撞前：Me是电子的质量，康普顿背散射截面公式根据伽马光子光束数值通过拟合数值计算的形式得到：Eγ是射线束能量。
γ能量光谱和转化效率使用光致反应取决于康普顿散射激光设备属性中最大的射线束的能量。
因此，选择最优和实用的条件是一个关键的转变过程。
由于这个课题，根据报道康普顿背散射实验设备实验的设置各种参数的测试,以获得最大的射线束的能量在表2中列出。
束γ谱康普顿背散射过程在不同报道光子通量实验设备与各种现有的加速器,如图6所示。
比较不同报道的光谱实验装置表明,增长和能量谱是由使用上海激光电子伽马源(SLEGS)与100 w连续CO2激光器3.5 GeV电子束，300毫安电子束电流和光度。
我们能注意到这个设备可以产生至少10数量级(光子/兆电子伏)与其他设施相比较。
从显示的结果,它也注意到,与经过的激光强度作用的轫致辐射哥伦比亚广播公司(CBS)光谱的结果是显著改善100倍。
因此，我们已经调查反应的转化速率和数量通过CBS过程基于这个实验数据。
能量光谱nγE(γ)可表示为：考虑到公式15中CBS横截面和公式16中能量光谱nγE(γ)，反应和转化速率的数量计算。
澄清的依赖数量的反应在哥伦比亚广播公司(CBS)过程中有效的实验设施和比较他们和轫致辐射机制，这些影响因素的方式被认为是和最优参数。
图7显示数量的依赖电子目前在哥伦比亚广播公司(CBS)梁上的反应过程。
在更高的电子束电流中,这个频谱会变化,因此反应的数量将会增加。
这个评估最优的电子电流产生反应的最大数量，根据上述描述,在这个过程中激光功率是另一种有效的参数。
激光功率越高产生的γ光子束越多。
然而，随着γ光子束增加，反应的数量也增加了,但有一个最佳的能量1千瓦可以获得最大变化速率。
