《Radiation Physics and Chemistry》：Optimal Neutron Spectra for Californium-252 Production
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锕-252作为高价值医疗同位素，传统反应堆生产效率低。本文通过遗传算法与烧毁算法结合，优化中子谱配置，建立包含不同辐照时长和通量强度数据的最佳谱系库，突破传统生产瓶颈，并开放代码供扩展应用。
潘青泉|王连杰|蔡云|刘晓静
上海交通大学核科学与工程学院，上海，200240，中国
摘要
锎-252（^252Cf）是一种生产难度极高且成本高昂的医用同位素，通常通过在中子反应堆中照射含锔的靶材来合成；然而，这一过程效率非常低。提高生产效率需要调节照射通道中的中子谱，但针对不同照射场景的最佳中子谱仍不明确。为了解决这一问题，我们将遗传算法与燃耗算法相结合，以确定在不同照射时间和通量强度下生产^252Cf的最佳中子谱。这一研究建立了一个最佳中子谱数据集，明确回答了有关^252Cf生产的最佳中子谱及其产量限制的问题。该数据集可直接用于确定^252Cf反应堆生产过程中的最佳中子谱，有助于优化中子谱、设计照射通道，并最终提高^252Cf的生产效率。此外，用于构建该数据集的方法也可应用于其他医用同位素，我们开发的程序可供用户自行使用以构建他们自己的数据集。
章节摘录
引言
锎-252（^252Cf）是一种极其稀有且价格昂贵的医用同位素，其单位质量的价格是黄金的65万倍[1]。它具有强烈的中子发射能力和2.65年的半衰期，因此兼具高强度中子输出和连续能量谱的双重优势。这些特性使其在反应堆启动[2]、[3]、宫颈癌治疗[4]、[5]、石油勘探[6]、[7]以及瞬时伽马辐射等领域具有广泛的应用前景。
点燃耗方法
作为对参考文献[16]的补充，本研究采用了相同的模拟框架，并引入了两项方法改进，以扩大最佳中子谱数据集的适用范围：1）通过零维靶材建模进行几何简化[17]；2）通过将能量谱划分为238个离散区域来提高谱的离散化精度[18]。所有核数据均基于ENDF/B-VIII.0评估库。选择ENDF/B-VIII.0是因为它代表了最
靶材和照射条件
用于生产^252Cf的靶材是由钚、镅和锔组成的混合物[24]，其核素成分（×10^-24）如表1所示。点燃耗计算采用了切比雪夫有理逼近方法（CRAM）[25]，整个照射过程被划分为十个子燃耗阶段。
研究反应堆的通量水平通常在10^12到10^16（cm^-2·s^-1）之间，临界时间小于200天。我们模拟了16种不同的照射时间，分别为5天和10天。
结论
尽管^252Cf具有重要的医学价值，但它仍然是一种珍贵而稀缺的同位素，传统上是通过照射含锔的靶材在反应堆中生产的，但其生产效率较低。虽然理论模型表明通过调节照射通道中的中子谱可以提高产量，但针对不同操作参数的最佳中子谱配置尚未明确。为了解决这一问题，我们进行了全面的研究
CRediT作者贡献声明
蔡云：撰写——审稿与编辑、资源获取、项目管理、概念构思。刘晓静：撰写——审稿与编辑、资源获取、项目管理、概念构思。王连杰：撰写——审稿与编辑、资源获取、项目管理、概念构思。潘青泉：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件开发、资源获取、项目管理、方法论研究、资金筹集、形式化工作。
利益冲突声明
作者声明与本研究无任何利益冲突。我们声明与所提交的工作无关的任何商业或关联利益都不会构成利益冲突。
资助
本研究得到了国家自然科学基金[项目编号：12305190]和中国国家核 corporation（CNNC）的凌创研究项目的支持。
利益冲突声明
作者声明与本研究无任何利益冲突。
我们声明与所提交的工作无关的任何商业或关联利益都不会构成利益冲突。
