统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法技术

本发明专利技术涉及一种统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，属于核数据评价技术领域，所述方法包括以下步骤：调研收集现有的(n,α)反应截面实验数据相关信息，确定实验数据的实验方法，对实验数据进行数学和物理分析，了解实验数据的分布规律，寻找隐性变量；根据隐性变量对实验数据进行分类分析评价，得到实验数据评价结果；并以此为依据，通过数学拟合等方式得到推荐激发函数。本发明专利技术所述方法从数学和物理两方面着手，寻找辛普森悖论中影响数据准确度的“隐性变量”，从实验数据评价的角度，能够有效避免PPP问题的发生，有效提高评价数据的准确性以及评价工作的效率。高评价数据的准确性以及评价工作的效率。高评价数据的准确性以及评价工作的效率。

【技术实现步骤摘要】
统计和物理相结合的(n,
α
)反应截面实验数据评价方法


[0001]本专利技术属于核数据评价
，具体为一种统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法。

技术介绍

[0002]中子诱发轻带电粒子出射核反应,简称为(n,lcp)反应(其中的lcp是light charged particle的缩写，包括p,d,t,3He,α粒子等)，有的文献也称其为(n,x)反应或(n,cp)反应。(n,lcp)反应的研究对于完善中子核反应标准截面、中子探测与防护、核工程应用、电子学安全、核医学发展、核天体物理研究、核反应实验测量评价和理论分析的紧密结合等方面均有重要意义。中子诱发的氦产生截面((n,α)反应截面)是重要的轻带电粒子出射反应，也是核数据重点关心的带电粒子出射截面之一，其数据的准确性和可靠性与核数据的质量密切相关。
[0003](n,α)反应截面测量的主要方法是活化法和放化分离法，其中活化法占较大比例。经调研发现，多个核素的(n,α)反应截面实验数据具有覆盖年份宽，测量数据多，国家、实验室、装置、中子源、探测器、标准截面、样品定量、数据修正和处理各不一致等特点，实验数据中心值往往有不同程度的差别，甚至有较大的分歧，且不同年代、不同实验室给出的测量不确定度源项也不一致。此外，国际各个评价库给出的(n,α)截面评价数据也有一定差别。开展(n,α)截面实验数据评价工作，澄清实验数据分歧，进而根据实验数据评价结果推荐出可信度较高的激发函数数据，并从物理上总结该类型实验数据评价方法，对于(n,α)截面数据评价，相关全套中子数据理论模型计算，以及截面实验数据评价方法研究，均有重要意义。
[0004]国内外围绕核反应截面实验测量的评价方法已经建立了一些评价体系。相关方法的基本思路大多是从数理统计出发，将实验测量看做随机事件，假定实验数据的分布满足数学上的正态分布或其它种类的分布，真值认为是该分布的数学期望。将实验测量的系统，包括实验仪器、样品、测量环境、测量方法、数据的修正等等因素，进行宏观系统和微观系统划分，并分别对各个微观系统内部以及相互独立的微观系统之间的误差进行分析，使用概率统计的方法，典型为最小二乘法和贝叶斯方法，对实验数据进行数学处理，得到评价曲线，以及与之相关的误差和协方差信息。
[0005]此类型方法在实际应用中，尤其用数学方法处理丰实验数据的情况，会出现一些物理上的问题，尤其对于分歧实验数据，或实验数据中心值较为分散的情况，会出现Peelle
’
s Pertinent Puzzle，即实验数据拟合中著名的PPP问题。PPP问题明显表现为拟合数据结果无法完全再现实验数据，尤其对于分歧实验数据，拟合值可能完全脱离实验数据。PPP问题自发现以来，就一直困扰着核数据评价工作。对于这些问题，数据评价工作中发展了各种数学类的处理方法，包括算术平均法、中值法、加权平均法、改进的贝叶斯法、限权平均法、标准余数法、Rajeval方法、二次平均法、系统误差评估法、协方差矩阵非对角元评价法等等。
[0006]这些处理方法中，一定程度会牵涉到不确定度的评价和关联的评估工作，而针对
实验数据的评价和不确定度及关联的评估，还会遇到其它一些问题，丰实验数据常常年度跨度较大，测量的中子源、探测器、标准截面等也各有不同，对实验数据的修正和分析，对微观系统内部及微观系统之间的误差分析，会耗费较大的时间精力和研究成本等资源，需要仔细阅读原始实验数据测量文献，耗费的时间及研究成本资源也较高。数据的修正方面，实验数据给出原始标准截面的比较容易修正，而若未给出标准截面，修正而且尤其不确定度的重新评价，不但需要对实验数据逐家分析，而且也会带入很多人为因素，并没有强有力的说服力。
[0007]国内外也有一些工作主要从物理角度出发，根据实验测量的条件，澄清实验数据分歧，仅推荐少数实验数据作为评价最重要的依据，其它多数实验数据用作评价参考。这种评价方法在美国ENDF/B
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VIII.0库、中国CENDL
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3.2库、CENDL
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3.1库等某些核素的丰实验数据反应截面评价中均有使用。但此种方法无充分数学依据，也无体系化报导。评价中一般的观点，若非确定指出实验数据中心值的测量存在严重问题或疏漏，评价时并无充分的理由弃用该家实验数据。
[0008]统计学中有一个著名的悖论，辛普森悖论(Simpson
′
s paradox)，即把数据拆开细看的时候，细节和整体趋势完全不同的现象。这与我们在数据处理过程中遇到的PPP问题有很多相似之处。进一步调研表明，辛普森悖论自1951年由英国统计学家E.H.辛普森提出之后，在经济、医疗、人口等各个与数据分析和统计相关的领域都得到相当重视。经过各领域多年详细研究分析论证，已形成较为成熟的解决方案，大英百科全书、百度百科、简书、维基百科等网站及相关文献均有详细介绍。
[0009]在核数据评价领域，尚未有关注到辛普森悖论及其解决方法的报导。
[0010]通过参考其它与数据分析和统计相关领域对辛普森悖论现象的分析，有望解决我们数据评价中的PPP问题。避免辛普森悖论的关键，是要同时参考不同数据间的事实全貌。需要对数据有准确的分群分析，找到统计数据的“潜在变量”即“隐性变量”，并斟酌个别分组的权重，以一定的系数去消除以分组资料基数差异所造成的影响，同时必需了解该情境是否存在其他潜在要因而综合考虑。普适型的数据是没有多大参考意义的，一定要细分到具体的分类再进行比对才有价值。
[0011]对丰实验数据及分歧实验数据，如何有充分理由取舍实验数据，并且确定准确度和精度都较高的评价中心值，如何避免PPP问题，如何降低评价成本和提高评价的效率，一直是数据评价中非常关心的问题。

技术实现思路

[0012]为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，该方法从数学和物理两方面着手，寻找辛普森悖论中影响数据准确度的“隐性变量”，从实验数据评价的角度，能够有效避免PPP问题的发生。
[0013]为达到以上目的，本专利技术采用的一种技术方案是：
[0014]一种统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，包括以下步骤：
[0015]S1、调研收集现有的(n,α)反应截面实验数据相关信息，如果所述实验数据测量的能点和家数丰富程度满足统计学处理要求，则确定为丰实验数据；
[0016]S2、按实验数据的相关信息对所述实验数据进行数学分类分析，从数学统计角度
了解实验数据的非正态分布规律，从而得到统计隐性变量；
[0017]S3、根据(n,α)反应截面实验测量方法，从物理角度分析对实验数据准确度和精度影响最大的因素，寻求造成统计非正态分布的原因，从而得到物理隐性变量；
[0018]S4、对所述物理隐性变量的实验数据进行分类分析，并对不同类别进行权重评价，得到实验数据评价结果；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，包括以下步骤：S1、调研收集现有的(n,α)反应截面实验数据相关信息，如果所述实验数据测量的能点和家数丰富程度满足统计学处理要求，则确定为丰实验数据；S2、按实验数据的相关信息对所述实验数据进行数学分类分析，从数学统计角度了解实验数据的非正态分布规律，从而得到统计隐性变量；S3、根据(n,α)反应截面实验测量方法，从物理角度分析对实验数据准确度和精度影响最大的因素，寻求造成统计非正态分布的原因，从而得到物理隐性变量；S4、对所述物理隐性变量的实验数据进行分类分析，并对不同类别进行权重评价，得到实验数据评价结果；S5、以所述实验数据评价结果为依据，通过设定方式得到推荐激发函数。2.根据权利要求1所述的统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，其特征在于，步骤S1中所述实验数据的相关信息包括实验测量年代、作者、机构、文献题目、装置、探测器、中子源、中子通量测量方法、样品制备情况、测量能区、能点和不确定度。3.根据权利要求2所述的统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，其特征在于，步骤S2中当按所述相关信息对实验数据分类后实验数据呈现不均衡分布，存在特殊分布规律，不符合正态分布时，则将对应的信息判定为统计隐性变量。4.根据权利要求1所述的统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，其特征在于，步骤S3中确定(n,α)反应截面实验测量方法为活化法，即把待测样品放到一特定的中子场中辐照设定时间，取出冷却后，测量反应产物核的放射性活度。5.根据权利要求4所述的统计和物理相结合的(n,α)反应截面实验数据评价方法，其特征在于，步骤S3中活化法中对实验数据准确度和精度影响最大的物理隐性变量包括实验角度的探测器分辨本领、实验目的和评价角度的核反应机制曲线形状，所述实验目的是指实验是否针对(n,α)反应截面的测量而开展，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玥，阮锡超，朱传新，江历阳，李霞，兰长林，于伟翔，郑云，续瑞瑞，葛智刚，李春娟，姚顺和，于保生，刘廷进，陈国长，黄小龙，王记民，吴海成，陶曦，王友宝，张英逊，陈红涛，张奇玮，聂阳波，栾广源，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：