Створення комп’ютерних моделей для відтворення експериментальних умов на стадіях ядерно-фізичного експерименту. Методика перевірки коректності застосування методу нейтронно-активаційних вимірювань для уточнення показників перерізів ядерних реакцій.
Аннотация к работе
Дослідження взаємодії нейтронів з атомними ядрами та вимірювання нейтронних перерізів ядерних реакцій у широкому енергетичному діапазоні протягом тривалого часу були та залишаються важливим завданням сучасної ядерної фізики. Внаслідок цього існують енергетичні прогалини, в т.ч. в діапазоні енергій нейтронів (13-15) МЕВ, що заповнюються по мірі визначення потреб у саме таких даних, а також з урахуванням сучасних експериментальних можливостей. Нейтронні перерізи знаходять своє застосування у порівняно нових сферах, в т.ч. таких, як трансмутація довгоіснуючих радіонуклідів та реалізація керованого термоядерного синтезу, розрахунки радіаційного навантаження з метою вибору конструкційних матеріалів для ядерних реакторів нового покоління; крім того нейтронні перерізи є застосовними для пояснення особливостей ядерних астрофізичних процесів, повязаних із нуклеосинтезом, а також використовуються у радіотерапії, мікроаналізі, в геофізиці та навіть в археології. Серед перелічених застосувань нейтронних перерізів особливу необхідність мають дослідження взаємодії нейтронів з ядрами широкого кола елементів в околі енергій нейтронів 14 МЕВ, що можуть бути цікавими як матеріали-домішки при реалізації термоядерного синтезу. Потік нейтронів, яким опромінюються зразки, характеризується певним енергетичним розмиттям DEN, величина якого залежить від ряду факторів: розміру джерела нейтронів; геометричних розмірів зразків, що активуються; відстані між джерелом нейтронів та зразком; ефектів самоекранування у зразку; швидкості вигоряння центральної частини тритієвої мішені; рівномірності розподілу тритію по титановій мішені.Метою дисертаційного дослідження було є незалежне вимірювання нових значень перерізів ядерних реакцій (n,x) при енергії налітаючих нейтронів (13,4-14,6) МЕВ з використанням нейтронно-активаційного методу та проведення розрахунків для перевірки адекватності теоретичних моделей більш надійним експериментальним даним. Головне завдання полягало в тому, щоб з використанням оптимізованих шляхом компютерного моделювання експериментальних умов і основних етапів ядерно-фізичного експерименту нейтронно-активаційного методу отримати нові значення абсолютних перерізів реакцій з нейтронами з урахуванням особливостей спектрометричної установки і джерела швидких нейтронів, а також врахувати внесок перерозсіяних нейтронів у виміряні перерізи для зменшення повязаних з цим систематичних похибок. Найбільш важливі результати виконаних досліджень можна сформулювати наступним чином: 1) Для реакції 175Lu(n,a)172Tm вперше виміряно значення перерізів з абсолютною похибкою не гірше 15% при енергіях нейтронів 13,5, 14,2 та 14,7 МЕВ, які дорівнюють відповідно: (0,7±0,1)мб, (1,0±0,1)мб та (1,5±0,2) мб. 2) Для реакції 72Ge(n,2n)71Ge вперше виміряно величини перерізів з абсолютною похибкою не гірше 10% при енергіях нейтронів 13,4, 13,7, 14,4 та 14,7 МЕВ, які дорівнюють відповідно: (653±66)мб, (717±51)мб, (740±45)мб та (917±77)мб.
Вывод
ядерний фізичний нейтронний
Метою дисертаційного дослідження було є незалежне вимірювання нових значень перерізів ядерних реакцій (n,x) при енергії налітаючих нейтронів (13,4-14,6) МЕВ з використанням нейтронно-активаційного методу та проведення розрахунків для перевірки адекватності теоретичних моделей більш надійним експериментальним даним. Головне завдання полягало в тому, щоб з використанням оптимізованих шляхом компютерного моделювання експериментальних умов і основних етапів ядерно-фізичного експерименту нейтронно-активаційного методу отримати нові значення абсолютних перерізів реакцій з нейтронами з урахуванням особливостей спектрометричної установки і джерела швидких нейтронів, а також врахувати внесок перерозсіяних нейтронів у виміряні перерізи для зменшення повязаних з цим систематичних похибок.
Найбільш важливі результати виконаних досліджень можна сформулювати наступним чином: 1) Для реакції 175Lu(n,a)172Tm вперше виміряно значення перерізів з абсолютною похибкою не гірше 15% при енергіях нейтронів 13,5, 14,2 та 14,7 МЕВ, які дорівнюють відповідно: (0,7±0,1)мб, (1,0±0,1)мб та (1,5±0,2) мб.
2) Для реакції 72Ge(n,2n)71Ge вперше виміряно величини перерізів з абсолютною похибкою не гірше 10% при енергіях нейтронів 13,4, 13,7, 14,4 та 14,7 МЕВ, які дорівнюють відповідно: (653±66)мб, (717±51)мб, (740±45)мб та (917±77)мб.
3) Для реакції 159Tb(n,n??)155Eu знайдено уточнене значення перерізу, що дорівнює (0,040±0,019)мб і є в 5 разів меншим від попередньо відомої верхньої оцінки у < 0,3 мб.
4) Суттєво уточнено величини перерізів ядерних реакцій 175Lu(n,p)176Yb, 70Ge(n,p)70Ga, 176Lu(n,?)173Tm та 159Tb(n,p)159Gd при енергії нейтронів біля14 МЕВ.
5) Доведено ефективність і коректність застосування застосованої нейтронно-активаційної методики, модифікованої компютерною симуляцією. Цей факт підтверджено збіжністю виміряних перерізів реакцій 74Ge(n,?)71MZN, 70Ge(n,2n)69Ge та 159Tb(n,2n)158Tb із наявними літературними даними.
6) Розрахунковим шляхом показано, що реакція 175Lu(n,?)172Tm при енергії нейтронів 14,6 МЕВ у 50 % відбувається за механізмом зриву.
Дванадцять отриманих в роботі експериментальних результатів по перерізах внесено до міжнародного банку даних EXFOR (CSISRS) (Міжнародне Агентство з Атомної Енергії (МАГАТЕ), секція ядерних даних, Відень, Австрія). Нові та уточнені значення величин перерізів та ізомерних відношень є оригінальними та вагомими як для доповнення та оновлення баз ядерних даних, так і для тестування теоретичних моделей, що використовуються в сучасних розрахункових кодах.
Загальний висновок роботи підтверджує ефективність і прецизійність реалізованого активаційного методу в дослідженнях перерізів реакцій з нейтронами, що дозволив за рахунок стабілізації нейтронного джерела і використання сучасної гамма-спектрометричної апаратури, застосованих дисертанткою, отримати більшість нових та уточнених ядерних даних з меншими похибками у порівнянні з відомими значеннями.
Список литературы
1. Особливості визначення перерізу ядерної реакції 72Ge(n,2n)71Ge / Н.Р. Дзисюк, І.М. Каденко, В.К. Майданюк // Вісник Київського Університету, фіз. - мат. науки. - 2007. -№1. - С. 367-370.
2. Визначення перерізів ядерних реакцій (n,x) на ізотопах германію / Н.Р. Дзисюк, І.М. Каденко, В.К. Майданюк [та ін.] // Ядерна фізика та енергетика. - 2007. - №4 (22). - С. 68-71.
3. Вимірювання перерізів ядерних реакцій (n,p) на ізотопах цирконію / С.В. Бєгун, Н.Р. Дзисюк, І.М. Каденко [та ін.] // Ядерна фізика та енергетика. - 2007. - №3 (21). - С.42-47.
4. The cross sections for (n,x) nuclear reactions on terbium and lutetium isotopes/ N. Dzysiuk, І. Kadenko, V. Maidanyuk, G. Primenko, R. Yermolenko // Nuclear Physics and atomic energy. - 2008. -Vol.24, no. 2. - P. 34-38.
5. The cross sections for (n,x) nuclear reactions on zirconium and germanium isotopes / Dzysiuk N., Begun S., Kadenko І., Maidanyuk V., Primenko G. // Proceedings of the 3th International enlargement workshop Neutron Measurements, Evaluations and Applications (NEMEA-3), October 25-28, 2006. - Borovets, Bulgaria, 2006. - P. 145-148.
6. Dzysiuk N., Kadenko I. Experimental determinations of cross sections for (n,x) nuclear reactions // Week of doctoral student (WDS-2007) Proceedings of Contributed Papers, Part III, June 3-6, 2007. - Prague, Czech Republic, 2007. - P. 188-192.
7. Dzysiuk N., Kadenko I. Measurements of (n,x) cross sections for Ge isotopes // Nuclear Physics Methods and Accelerators in Biology and Medicine-2007, Editors: C. Granja, C. Leroy, I. Stekl, AIP Conference Proceedings, Vol. 958, American Institute of Physics, New York, USA . - 2007. - P. 112-113.