Переріз виходу гамма-квантів у реакціях поглинання швидких нейтронів ядрами заліза - Статья

ПЕРЕРІЗ ВИХОДУ ?-КВАНТІВ У РЕАКЦІЯХ ПОГЛИНАННЯ ШВИДКИХ НЕЙТРОНІВ ЯДРАМИ ЗАЛІЗА З апаратурного спектра виходу ?-квантів з реакції NATFE(n, x?) при енергії нейтронів 14,1 МЕВ відновлено диференціальні перерізи. Використано метод регуляризації Тихонова та побудову регуляризуючого алгоритму на компактних множинах. Експериментальні результати порівняно з теоретичними розрахунками, виконаними за статистичною моделлю Хаузера - Фешбаха.Найбільша кількість експериментальних робіт зі швидкими нейтронами виконана для енергії En = 14,1 МЕВ із застосуванням генераторів нейтронів, в яких реалізовано DT реакцію. Роботи, в яких одночасно експериментально вимірюється спектр ?-квантів в широкому енергетичному діапазоні від 0 до максимально можливої енергії збудження ядра En Sn, де Sn - енергія відділення нейтрона в ядрі, практично відсутні. У даній роботі досліджуються ?-спектри в енергетичному діапазоні 2 ? 18 МЕВ у реакціях поглинання нейтронів з енергією En = 14,1 МЕВ ядрами природного заліза. Виконано теоретичний розрахунок диференціальних перерізів даних реакцій із застосуванням механізму реакції з утворенням компаунд-ядер (статистична модель ядерних реакцій); досліджено чутливість обчислених спектрів ?-квантів до зміни різних характеристик збуджених станів ядер та властивостей їх розпаду (густини рівнів, радіаційних силових функцій, оптичних потенціалів і мультипольності ?-переходів), а також оптичних потенціалів, що описують взаємодію нейтронів з атомними ядрами. Його параметри: енергія дейтронів-130 КЕВ, що відповідає енергії нейтронів 14,1 МЕВ під кутом 90° відносно дейтронного пучка; частота генерації імпульсів f = 7,25 МГЦ; часова тривалість на половині висоти для піка нейтронів прямого пучка, виміряна методом часу прольоту, становить ?t = 2 нс; середня інтенсивність нейтронів при використанні твердої Ti-T мішені ? 107 с-1 в кут 4?.У результаті досліджень відновлено енергетичний спектр виходу ?-квантів ? (E? ) з реакції Fe(n, x?) з використанням побудови регуляризуючого алгоритму на компактних множинах. Похибки було обчислено в припущенні, що вони розподілені рівномірно, а також за розподілами Пуассона та Гаусса. Найбільші значення похибок було отримано при використанні рівномірного розподілу (30 %), найменші - Пуассона (8 - 10 %), а з використанням розподілу Гаусса похибки становлять 10 - 15 %.

1. У результаті досліджень відновлено енергетичний спектр виходу ?-квантів ? (E? ) з реакції Fe(n, x?) з використанням побудови регуляризуючого алгоритму на компактних множинах.

2. Оцінено похибки енергетичного спектра ?

(E? ). Похибки було обчислено в припущенні, що вони розподілені рівномірно, а також за розподілами Пуассона та Гаусса. Найбільші значення похибок було отримано при використанні рівномірного розподілу (30 %), найменші - Пуассона (8 - 10 %), а з використанням розподілу Гаусса похибки становлять 10 - 15 %. Найбільш реалістичними є значення похибок, що отримані з використанням розподілу Гаусса для похибок апаратурного спектра, і вони становлять 10 - 15 %.

3. Теоретично обчислено переріз ? (E? ) з використанням статистичної моделі Хаузера - Фешбаха. Загалом результати розрахунків узгоджуються з експериментальними даними, за винятком областей нижче 7 та вище 16 МЕВ. Показано, що результати теоретичних розрахунків слабо залежать від зміни мультипольності ?-переходів та вибору оптичного потенціалу. Продемонстровано, що теоретично розрахований спектр найкраще узгоджується з експериментальним при одночасній зміні радіаційної силової функції та густини рівнів. При використанні радіаційної силової функції MLO1 найкраще узгодження досягається з використанням моделі Фермі-газу для густини рівнів, а при використанні MLO2 та SLO - динамічного наближення.

1. Прокопець Г. О., Лещенко Б. Ю., Оніщук Ю. М., Басенко В.К. Диференційні перерізи виходу миттєвих ?-фотонів високих енергій, що супроводжують ядерні реакції під дією нейтронів з енергією 14 МЕВ // Вісн. Київ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. - 1997. - Вип. 3. - С. 423 - 434.

2. Гуревич Г.М., Мазур В.М., Солодухов Г.В. Аппаратурная функция сцинтилляционного спектрометра с большим кристаллом NAI(Tl) // ПТЭ. - 1975. - Вып. 2. - С. 59 - 62.

3. Вайникко Г. М., Веретенников А. Ю. Итерационные процедуры в некорректных задачах. - М.:

22

Наука, 1986. - 190 с.

4. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. - М.: Наука, 1985. - 286 c.

5. Безотосный В.М, Горбачев В.М., Ефимова М. А. и др. Групповые и полные сечения образования гамма-квантов при неупругом взаимодействии 14 МЭВ нейтронов с различными ядрами // Атомная энергия. - 1980. - Вып. 4. - С. 239 - 242.

6. Hlavac S., Oblozinsky P. Inelastic and (N, 2N) gamma production cross sections of Fe-56 for 14,6 MEV neutrons // 2-nd Symp. on Neutron Induced Reactions, Smolenice, 1979, vol. 6, p. 395.

ЯДЕРНА ФІЗИКА ТА ЕНЕРГЕТИКА № 1 (23) 2008

ПЕРЕРІЗ ВИХОДУ ?-КВАНТІВ

7. Budnar M., Clevbar F., Hodgson E. et al. Prompt ?-Ray Spectra and Integrated Cross Sections for the Radiative Capture of 14 MEV Neutrons for 28 Natural Targets in the Mass Region from 12 to 208 // Nuclear Instrum and Methods in Physics. - 1977. - Vol. 44. -P. 292.

8. Каденко І.М., Плюйко В.А. Основи методів оцінок статистичних даних та функцій їх розподілу: Навч. посібн. - К.: Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”, 2003. - 145 c.

9. Herman M., Oblozinsky P., Capote R. et al. // Proc. of International Conf. on Nuclear Data for Sci. and Technology “ND2004”. Sept 26 - Oct. 1, 2004. -

Santa Fe (USA). - N.-Y., 2005. - AIP Conf. Proc. -Vol. 769. - P. 1184; http://www.nnds.bnl.gov/empire219/index.htm.

10.Herman M., Plujko V.A.. IAEA-TEDOC - 1506: Handbook for calculations of nuclear reaction data: Reference Input Parameter Library-2. - Vienna: IAEA, 2005; http://www-nds.iaea.org/RIPL-2/.

11.Соколов Ю.В. Плотность уровней атомных ядер. -М.: Атомиздат, 1990. - 168 с.

12.Herman M., Oblozinsky P., Capote R. et al. EMPIRE: Nuclear Reaction Model Code System for Data Evaluation // Nuclear Data Sheets. - 2007. - Vol. 108. - P. 2655 - 2715; http://www.elsevier.com/locate/nds.

СЕЧЕНИЕ ВЫХОДА ?-КВАНТОВ В РЕАКЦИЯХ ПОГЛОЩЕНИЯ БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ ЯДРАМИ ЖЕЛЕЗА

В. М. Бондар, И. Н. Каденко, Б. Е. Лещенко, Ю. Н. Онищук, В. А. Плюйко

Из аппаратурного спектра реакций NATFE(n, x?) при энергии нейтронов 14,1 МЭВ восстановлены дифференциальные сечения. Для этого были использованы метод регуляризации Тихонова и подход, использующий компактные множества. Получены оценки ошибок сечений. Экспериментальные результаты сравниваются с теоретическими расчетами, полученными с использованием статистической модели Хаузера - Фешбаха. Исследована чувствительность теоретически вычисленного ?-спектра к изменению характеристик возбужденных состояний ядер.

CROSS SECTION OF ?-RAYS IRRADIATION IN REACTIONS OF NEUTRON ABSORPTION BY IRON

V. М. Bondar, І. М. Kadenko, B. Yu. Leshchenko, Yu. М. Onishchuk, V. А. Plujko

Differential cross sections of the reactions NATFE(n, x?) with neutron energy 14.1 MEV are unfolded from instrumental spectra using regularization procedure by Tikhonov and algorithm on the compact set of limited variations. Cross sections uncertainties are estimated. Theoretical calculations are performed using Hauser - Feshbach statistical model. Sensitivity of calculated cross sections to characteristics of exited nuclei is analysed.

Надійшла до редакції 27.02.08, після доопрацювання - 10.04.08.

ЯДЕРНА ФІЗИКА ТА ЕНЕРГЕТИКА № 1 (23) 2008 23