авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Энергетические распределения вторичных частиц в реакциях под действием нуклонов промежуточных энергий

На правах рукописи

МАРТИРОСЯН ЮЛИЯ МИХАЙЛОВНА

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ ЧАСТИЦ В РЕАКЦИЯХ

ПОД ДЕЙСТВИЕМ НУКЛОНОВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЭНЕРГИЙ

Специальность 01.04.16 – физика атомного ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Обнинск – 2007

Работа выполнена в Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Явшиц Сергей Георгиевич

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор, Гриднев Константин Александрович, Санкт-Петербургский государственный университет.

доктор физико-математических наук, начальник отдела экспериментальной ядерной физики, Говердовский Андрей Александрович, Обнинский физико энергетический институт.

Ведущая организация Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) г. Дубна Московской обл.

Защита состоится « 17 » октября 2007 г. в 11 часов на заседании Диссертационного Совета Д 201.007.02 при ФГУП НПО «Радиевом институте им. В.Г. Хлопина» по адресу: 194021, Санкт Петербург, 2-й Муринский проспект, д. 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП НПО «Радиевый институт им. В.Г. Хло пина».

Автореферат разослан « » 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Н.К.Кузьменко

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Развитие современных ядерных технологий выдвигает новые требования к объему и качеству ядерных данных, необхо димых в различных областях применения, таких как технологии трансмута ции радиоактивных отходов и получения энергии с использованием пучков высокоэнергетичных протонов, радиотерапии, проблемы защиты от ионизи рующих излучений при создании установок. Кроме того, ядерные данные не обходимы для понимания фундаментальных процессов физики ядра, ядерных реакций, эволюции вселенной.

Говоря о современных ядерных технологиях, необходимо отметить, что это, в первую очередь, технологии, в которых используются подкритические реакторы и ускоритель (ADS).

Необходимо также отметить важность ядерных данных для медицины.

На сегодняшний день радионуклиды находят широкое применение в ме дицине. С одной стороны, они используются в диагностических исследова ниях, например, позитрон – эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), с другой стороны, в эндо радиотерапии.

Физически и экономически невозможно измерить все необходимые дан ные, поэтому разрабатываются модели и коды для их расчета. Также необхо димо отметить, что возросли требования к точности ядерных данных.

Одним из признанных подходов к вычислению характеристик ядерной реакции с нуклонами средних (20 - 200 МэВ) и высоких (200 – 1000 МэВ) энергий является метод, в котором механизм ядерной реакции включает три стадии. На первой стадии моделируется двухнуклонное взаимодействие (внутриядерный каскад), где налетающий нуклон может рассеяться на ну клонах ядра несколько раз перед поглощением в ядре или вылетом из него.

Возбужденное остаточное ядро, образованное после вылета каскадных ну клонов, может находиться в различных частично дырочных конфигурациях и при разных энергиях возбуждения. Дальнейшее развитие процесса во време ни описывается экситонной моделью предравновесного распада и заканчива ется установлением статистического равновесия. На последней стадии реак ции происходит распад равновесного ядра (статистическая модель), включая испарение частиц, эмиссию гамма-квантов и деление.

В диссертации описан метод расчета спектров эмиссии нуклонов в про цессе перехода составной системы к равновесию. Метод основан на стати стическом моделировании (метод Монте-Карло) испускания нуклонов в про цессе решения системы мастер-уравнений экситонной модели предравновес ного распада.

Цель работы: Разработка и применение метода расчета спектров эмиссии нуклонов, анализ результатов путем сравнения с экспериментальными дан ными для энергии налетающих частиц 20 МэВ 1 ГэВ, а также создание 208 полных файлов ядерных данных для реакций на Pb и Bi под действием нейтронов и протонов в формате ENDF-6.

Научная новизна:

1. Подход Хаузера – Фешбаха, с учетом законов сохранения угловых мо ментов и четности, впервые применен для расчетов сечений реакций и спектров при энергии налетающих частиц выше 200 МэВ.

2. Впервые реализована экситонная модель многочастичного предравно весного распада на основе метода Монте-Карло, позволяющая модели ровать процесс установления статистического равновесия в составной системе при испускании любого числа нуклонов.

3. Выполнена компиляция и анализ существующих экспериментальных данных, проведены систематические расчеты энергетических распре делений вторичных частиц в реакциях под действием нуклонов проме жуточных и высоких энергий в рамках единого подхода.

4. Результаты расчетов по развитому методу реализованы в виде полных файлов данных для реакций на 208Pb и 209Bi под действием нейтронов и протонов в формате ENDF-6.

Положения выносимые на защиту:

1. Метод расчета спектров эмиссии нуклонов для энергии налетающих частиц 20 МэВ 1 ГэВ, включающий три стадии ядерной реакции:



внутриядерный каскад, предравновесная стадия и статистический рас пад.

2. Результаты тестирования математического моделирования предравно весной многочастичной эмиссии по сравнению с классической экси тонной моделью.

3. Результаты расчетов спектров эмиссии нуклонов для промежуточных и высоких энергий налетающих частиц для ядер от 27Al до 238U.

208 4. Полные файлы ядерных данных для реакций на ядре Pb и Bi под действием нейтронов и протонов в международном формате ENDF-6.

Апробация работы: Основные результаты работы представлены на меж дународном семинаре по взаимодействию нейтронов с ядрами (ISINN) в г.

Дубна в 2005г., 2006 г. и в 2007 г.;

на 10-м симпозиуме по нейтронной дози метрии в г. Упсала, Швеция в 2006 г.;

на международной конференции по ядерным данным для науки и техники в г. Ницца в 2007г.

Публикации: Материалы диссертационной работы отражены в 7 науч ных публикациях [1-7].

Объем и структура диссертации: Диссертация включает 131 страницу текста и содержит 53 рисунка, 1 таблицу. Состоит из введения, трех глав, за ключения, списка литературы, включающего 121 наименование работ отече ственных и зарубежных авторов, трех приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность темы диссертационной ра боты, цель и основные направления исследования. Представлена информация о структуре диссертации и ее апробации.

В первой главе уделяется внимание механизму ядерной реакции, вклю чающему в себя три стадии (внутриядерный каскад, предравновесная стадия, статистическая модель). Описываются теоретические модели, используемые для расчетов.

Во второй главе приведено описание предлагаемой экситонной модели предравновесного многочастичного распада.

В схеме расчета сечений реакций с нуклонами промежуточных и высо ких энергий, в процессе перехода составной системы к равновесию (предрав новесная стадия), остаточные ядра должны испускать нуклоны.





1. На первой стадии расчетов по начальной энергии возбуждения и началь ной конфигурации ph квазичастиц первого ядра (после каскада) определя ется список ядер, которые могут образовываться в результате эмиссии ну клонов, и их максимальные энергии возбуждения Emax.

2. На второй стадии расчетов для всех возможных ядер и их энергий возбу ждения от 0 до Emax вычисляются вероятности эмиссии нуклонов W(n,E,) и вероятности квазичастичных переходов (n,E). Шкала энергий возбуж дения делится на заданное количество равных отрезков с шагом Е, оди наковым для всех ядер. Списки частично-дырочных конфигураций фор мируются так, чтобы число частиц в первой конфигурации отличалось от предыдущего ядра на число испущенных нуклонов. Данная стадия выве дена за пределы процесса статистических испытаний с целью экономии времени счета. Дальнейшие стадии выполняются заданное число раз (ис торий).

3. Решается система мастер-уравнений. Производится статистический розы грыш событий «эмиссия нуклона – квазичастичный переход» по соотно шению их вероятностей, которые вычисляются как + (n, E) + (n, E) + 0 (n, E) P= + (n, E) + (n, E) + 0 (n, E) + L (n, E) (1) – вероятность квазичастичного перехода;

Ln (n, E) P2 = + (n, E) + (n, E) + 0 (n, E) + L (n, E) (2) – вероятность эмиссии нейтрона, где +, - – вероятность перехода ядра к более сложному или более простому состоянию, соответственно, E – энергия возбуждения составной системы, L – вероятность вылета частицы, рассчитываемая как:

E B W (n, E, )d L = (3) Случайное число x (0;

1) используется для определения типа процесса.

Если xP1 происходит квазичастичных переход, если P1xP1+P2 то происхо дит эмиссия нейтрона, в третьем случае если xP1+P2 – происходит эмиссия протона. Вылет более сложных частиц не предусмотрен. После квазичастич ного перехода продолжается решение системы мастер уравнений – составная система продолжает движение к равновесию.

4. После эмиссии нуклона определяется его энергия путем решения уравне ния x = W (n, E, )d (4) где x – случайное число, – энергия испущенного нуклона.

Производится накопление спектра с весом заселенности данного квази частичного состояния P(n,t) в данный момент времени.

Вылет нуклона приводит к уменьшению энергии возбуждения составной системы на величину (+B), к уменьшению величин Z, A на Z и A, а также к уменьшению числа квазичастиц на единицу. Полученные значения задают ся как начальные величины для следующего расчета. Далее осуществляется переход на стадию 3, т.е. решается система мастер уравнений для новых на чальных условий.

5. Данная история заканчивается, если достигнуто состояние равновесия или энергия остаточного ядра недостаточна для эмиссии нуклонов. Произво дится накопление заселенности ядер при фиксированной энергии возбуж дения.

Таким образом, при достаточном количестве историй получаются спек тры предравновесных частиц и заселенности остаточных ядер, находящихся в равновесном состоянии.

Первой стадией тестирования предложенной модели является сравнение ее результатов с данными вычислений по обычной экситонной модели для одной предравновесной частицы – нейтрона и/или протона. Целью этой ста дии является не только проверка правильности компьютерного моделирова ния, но и, главным образом, проверка математического представления про цесса эмиссии нуклонов на стадии установления равновесия.

Главной величиной, определяющей спектр предравновесных нуклонов, является произведение заселенности квазичастичных состояний в данный момент времени установления равновесия на вероятность эмиссии нуклона с данной энергией. Сравнение указанных величин затруднено только сложно стью представления этой многомерной картины. Поэтому на рис. 1 приво дится сравнение просуммированных по энергии величин для данного момен та времени и для выделенного квазичастичного состояния – вклад в предрав новесную долю. Из рис. 1 видно, что для величин предравновесной доли, больших 10-5, достигнуто хорошее согласие результатов. Необходимость до биваться согласия меньших долей предравновесной эмиссии едва ли имеет практическую необходимость из-за их пренебрежимо малого вклада в ре зультаты и больших затрат вычислительного времени.

Надлежащее тестирование спектров многочастичной предравновесной эмиссии и выходов остаточных ядер, полученных по модели MCP, очевидно выполнено быть не может. Оценить их достоверность можно только качест венно. Анализ данных рис. 2 показывает, что рассчитанные спектры после дующих частиц достаточно разумны. Так для энергии налетающих нейтронов 25 МэВ спектры вторичных частиц значительно ниже спектров первых ну клонов из-за недостатка энергии оставшейся в ядре после вылета первых час тиц, имеющих достаточно жесткий спектр. Очевидно, что протонный спектр P(n,t)*L(n) - - - - - - - 0 5 10 15 20 25 30 t, о т н. е д и н и ц ы Рис. 1. Произведение заселенности квазичастичных состояний на вероятности эмис сии нуклона из различных состояний уравновешивающейся системы в зависимости от времени. Линиями показаны результаты расчетов по экситонной модели, символами – ре зультаты моделирования по методу Монте-Карло.

«обрезан» кулоновским барьером в мягкой части.

Для энергий нейтронов 50 МэВ вторые и даже третьи частицы вполне конкурентно способны с первыми, их спектры очевидно мягче и имеют соот ветственно меньшие максимальные энергии. «Смягчение» спектров объясня ется уменьшением энергии возбуждения остаточных составных систем и увеличением эффективного начального числа частиц и дырок для предравно весной эмиссии последующих частиц. Общий вид спектров для не первых нуклонов на рис. 2 во многом напоминает вид спектров, полученных по ста тистической модели ядерных реакций, что естественно с учетом того факта, что часто предравновесная эмиссия происходит из состояний, близким к рав новесным.

N= N= - N= 1 N= мб/МэВ - 0,1 0 5 10 15 20 0 5 10 15 N= 10 N= 1 N=2 N= N= N=4 N= - 0,1 0 20 40 0 20 Е, М эВ Рис. 2. Спектры многочастичной предравновесной эмиссии нейтронов (слева) и протонов (справа) из реакции взаимодействия нейтронов с энергиями 20 и 50 МэВ (снизу вверх) с ядром 93Nb. Линиями показаны результаты расчетов по модели MCP, цифрами у кривых – номер частицы.

Основной задачей диссертации является расчет спектров вторичных час тиц при ядерных реакциях, индуцированных нейтронами и протонами с энергией от нескольких МэВ до 1 ГэВ. В качестве нормировки, определяю щей абсолютные сечения реакции, обязательной составляющей во все эти расчёты входит вычисление сечения реакции, проводимое в рамках оптиче ской модели. Естественно, что использование оптической модели требует, в первую очередь, задания параметров оптического потенциала. В работе ис пользовался потенциал KRI 2001 с модифицированными параметрами.

Параметры потенциала были определены путем сравнения рассчитанных и экспериментальных значений полных нейтронных сечений для ядер U, Pu и 208Pb и сечений реакции при взаимодействии протонов с ядрами 238U и 207, Pb (рис. 3). Все экспериментальные данные были описаны с одним набо ром параметров за единственным исключением: для сферических ядер в рай оне свинца несколько увеличено значение диффузности.

10 R.W. Finlay [22] G.N. Flerov [23] R.G.P. V oss [24] 8 A. B ratenahl [25] J.D e Juren [26], барн J.D e Juren [27] 6 W.P. B all [28] A. A shm ore [29] W. S chim m erling [12] 10 100 E n, М эВ Рис.3. Сечения взаимодействия нейтронов с ядром 208Pb. Полное нейтронное сечение (сплошная линия), сечение упругого рассеяния (пунктирная линия) и сечение реакции (штрих – пунктир);

символами показаны экспериментальные данные.

Используя описанный выше потенциал KRI 2006 были выполнены рас четы угловых распределений для упругого рассеяния протонов и нейтронов в широком диапазоне энергий на ядре Pb.Потенциал тестировался также по экспериментальным данным для угловых распределений протонов и нейтро нов в широком диапазоне энергий налетающих частиц. Пример описания экспериментальных данных приведен на рис. 4-5. Параметры потенциала не варьировались. Видно хорошее согласие расчетов с экспериментальными, особенно для передних углов вылета (до 40°-50°).

H u tc h e o n,8 D ja la li,8 L e e,8 мб/ср 10 x x - - - - - - 0 20 40 60 угол Рис. 4. Угловые распределения сечений рассчитанные с кодом ECIS и потенциалом KRI 2006 для реакции (р,el) на ядре Pb для энергий налетающих протонов 200, 300 и 400 МэВ (снизу вверх).

O sb o rn e,0 R a p a p o rt, 7 8 10 6 5 M eV 1 1 M eV 7 5 M eV 2 0 M eV 8 5 M eV 10 2 6 M eV мб/ср 10 Ib a ra k i,0 2, n a t F in la y, 8 х10 х х 10 х 0 10 0 50 100 150 200 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 уго л, гр ад усы Рис. 5. Угловые распределения сечений рассчитанные с кодом ECIS и потенциалом KRI 2006 для реакции (n,el) на ядре 208Pb. Слева для энергий налетающих нейтронов 11, 20 и 26 МэВ (снизу вверх);

справа 65, 75 и 85 МэВ (снизу вверх).

В третьей главе представлены результаты расчета спектров многочас тичной предравновесной эмиссии, полученные с использованием предлагае мой модели, для различных ядерных реакций ((n,xp), (n,xn), (p,xn), (p,xp)).

Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными.

При сравнении результатов расчета с экспериментальными данными по лезно охватить как можно более широкий диапазон энергий налетающих час тиц и масс ядер-мишеней. Такое сравнение приведено на рис. 6-14. Экспери ментальные данные взяты из компьютерной библиотеки EXFOR. Параметры модели не варьировались ни для одного случая.

Реакция (n,xp): Примером весьма успешного использования модели мо жет служить сравнение данных, приведенное на рис. 6 для ядра мишени 59Co, для широкого диапазона энергий налетающих нейтронов – от 25 до 63 МэВ.

В принятой схеме расчетов используется модель внутриядерного каскада, от ветственная за начальную стадию реакции, т.е. за формирование спектров вылетающих частиц после первых столкновений внутри ядра и частично дырочных конфигураций, в т.ч. для составного ядра.

B enck, 5 10 10 х х 10 х10 х10 х мб/МэВ х10 х10 1 х10 10 - - - - 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 50 Е, М эВ Рис. 6. Спектры протонов из реакции 59Co(n,xp) при разных энергиях налетающих нейтро нов. Слева 25, 28, 31 и 35 МэВ (снизу вверх);

справа 38, 41, 45, 49, 54, 63 МэВ (снизу вверх). Символами показаны экспериментальные данные, линии – результаты расчетов по моделям INC + MCP + SM.

На рис. 7-8 рассмотрена реакция (n,xp) на тяжелых ядрах (209Bi, 238U) для различных энергий налетающих нейтронов (от 26 до 63 МэВ). Как уже отме чалось выше, данные по этим ядрам представляют важность для современной ядерной промышленности. Видно, что и в этом случае получено хорошее описание экспериментальных данных.

R aey m ack ers, 2 0 0 8 10 10 х х10 10 х10 6 х10 мб/МэВ 2 х10 х10 10 10 2 х - 10 - 10 - - 10 - - 10 - -5 - 10 -6 - 10 0 10 20 30 Е, М эВ Рис. 7. Спектры протонов из реакции 209Bi(n,xp) при разных энергиях налетающих нейтронов. Слева 28, 31, 35 и 38 МэВ (снизу вверх);

справа 41, 45, 49, 54, 63 МэВ (снизу вверх). Символами показаны экспериментальные данные, линии – результаты расчетов по моделям INC + MCP + SM.

R a e y m a c k e rs, 2 0 0 6 10 5 10 х х 4 10 х х 3 х 10 х мб/МэВ 2 10 х х 1 10 0 10 -1 - 10 -2 - 10 -3 - 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 E, М эВ Рис. 8. Спектры протонов из реакции 238U(n,xp) при разных энергиях налетающих нейтронов. Слева 28, 31, 35 и 38 МэВ (снизу вверх);

справа 41, 45, 49, 54, 63 МэВ (снизу вверх). Символами показаны экспериментальные данные, линии – результаты расчетов по моделям INC + MCP + SM.

Резюме по реакции (n,xp): Имеющиеся экспериментальные спектры про тонов описываются предравновесной моделью MCP в широком диапазоне их энергий.

Реакция (n,xn): На рис. 9 рассмотрена реакция (n,xn) на изотопах Ba (134Ba, 136 Ba, Ba) для энергии налетающих нейтронов 20 МэВ). Видно, что получено хорошее описание экспериментальных данных.

S tro h m a ie r, 1 9 7 х мб/МэВ х 10 E, М эВ Рис. 9. Спектры нейтронов из реакции (n,xn) при энергии налетающих нейтронов 20 МэВ для ядер-мишеней 134Ba, 136Ba, 138Ba (снизу вверх). Символами показаны эксперименталь ные данные, линии – результаты расчетов по моделям INC + MCP + SM.

Резюме по реакции (n,xn): Сравнение имеющихся экспериментальных данных с результатами расчета по предравновесной модели MCP с парамет рами такими же, как для реакции (n,xp), показало, что используемая модель достаточно хорошо описывает экспериментальные спектры нейтронов в ши роком диапазоне энергий налетающих частиц.

Реакция (p,xn): Третья реакция, представляющая интерес с точки зрения верификации предравновесной модели, – это реакция (p,xn). Анализ имею щейся экспериментальной информации свидетельствует о наличие данных о спектрах вылетающих нейтронов для большого количества ядер-мишеней от Al до 209Bi и для энергий налетающих протонов от 8 до 120 МэВ. Отметим, что количество экспериментальных данных об указанной реакции наиболь шее из всех нуклон-нуклонных реакций.

На рис.10 представлены результаты расчетов спектров для 48Са при раз личных энергиях налетающих протонов (25, 35 и 45 МэВ). На графиках, ото бражающих экспериментальные данные, наблюдаются четко выраженные изобарно-аналоговые резонансы. В остальном можно видеть хорошее согла сие расчетных (сплошные линии) и экспериментальных (символы) данных.

B la n n, 1 9 7 х мб/МэВ х 0 10 20 30 40 E, М эВ Рис. 10. Спектры нейтронов из реакции 48Са(p,xn) при энергиях налетающих протонов 25, 35 и 45 МэВ (снизу вверх). Символами показаны экспериментальные данные, линии – ре зультаты расчетов по моделям INC + MCP + SM.

На рис. 11-12 представлены результаты расчетов для 90Zr в широко диа пазоне энергий налетающих протонов (от 45 до 160 МэВ). Наглядно видно, что предложенная модель хорошо описывает имеющиеся экспериментальные данные.

M.B la n n, 1 9 7 6 M.B la n n, 1 9 8 9 1 0 1 10 0 10 мб/МэВ -1 - 10 -2 - 10 0 10 20 30 40 0 20 40 60 Е, М эВ Рис. 11. Спектры нейтронов из реакции 90Zr(p,xn) при энергиях налетающих протонов (слева) и 80 МэВ (справа). Символами показаны экспериментальные данные, линии – ре зультаты расчетов по моделям INC (линия 1), MCP (линия 2), SM (линия 3), INC + MCP + SM (сплошная линия).

1000 W. S c o b e l, 1 9 9 W. S c o b e l, 1 9 9 мб/МэВ 0, 2 0, 3 0,0 1 0,0 1 E -3 1 E - 20 40 60 80 100 120 20 40 60 80 100 120 140 Е, М эВ Рис. 12. Спектры нейтронов из реакции 90Zr(p,xn) при энергиях налетающих протонов (слева) и 160 МэВ (справа). Символами показаны экспериментальные данные, линии – ре зультаты расчетов по моделям INC (линия 1), MCP (линия 2), SM (линия 3), INC + MCP + SM (сплошная линия).

Реакция (p,xp). Экспериментальные данные о спектрах протонов из этой реакции весьма немногочисленны, как и для предыдущей реакции с вылетом протонов. Было обнаружено фактически одно систематическое эксперимен тальное исследование спектров данной реакции. Его ценность заключается в том, что измерены спектры для широкого диапазона энергий налетающих протонов (29-62 МэВ) и для ядер мишеней от легкого ядра 27Al до тяжелого ядра Bi. Сравнение результатов расчетов спектров протонов по модели MCP с указанными экспериментальными данными приведено на рис.13-14.

F.E.B e rtra n d, 1 9 7 х мб/МэВ 10 20 30 40 50 E, М эВ Рис. 13. Спектры протонов из реакции 209Bi(p,xp) при энергиях налетающих протонов 39 и 62 МэВ (снизу вверх). Гистограммами показаны экспериментальные данные, линии – ре зультаты расчетов по моделям INC + MCP + SM.

К сожалению, в библиотеке EXFOR для сильно различающихся по массе ядер 27Al, 89Y и Sn приведены данные только для одной энергии налетаю щих протонов – 62 МэВ. Тем не менее, их сравнение с расчетами (рис. 14) подтверждает выводы, сделанные по предыдущим ядрам и энергиям данной реакции.

F.E. B e rtra n d, 1 9 6 F.E. B e rtra n d, 1 9 7 х мб/МэВ х 20 30 40 50 E, М эВ Рис. 14. Спектры протонов из реакции (р,xр) при энергии налетающих нейтронов 62 МэВ для ядер-мишеней 27Al, 89Y, 120Sn (снизу вверх). Гистограммами показаны эксперимен тальные данные, линии – результаты расчетов по моделям INC + MCP + SM.

Полные файлы данных для реакций на 208Pb и 209Bi под действием нейтронов и протонов.

В процессе выполнения диссертационной работы были созданы полные 208 файлы данных для реакций под действием нуклонов на Pb и Bi. Файлы содержат данные по полным сечениям, сечениям деления, сечениям упругого рассеяния и угловым распределениям, протонным и нейтронным угловым энергетическим распределениям.

Для хранения и возобновления оцененных данных разработана система ENDF (файлы оцененных ядерных данных). Полный файл оцененных данных состоит из отдельных файлов, в которых содержится определенный тип ядерных данных. Структура полного файла организована таким образом, что последующие файлы являются углублением и расширением предыдущих.

Номера файлов MF строго определены и в каждом MF может быть записан только определенный тип информации. Каждый файл полного файла разбит на секции – MT.

Созданные в процессе работы полные файлы данных содержат следую щую информацию:

MF=1 – общая информация MT=451 – описание данных и словарь;

MT=452 – число нейтронов на деление;

MF=2 – резонансные параметры (нет данных) MF=3 – сечения MT=1 – полные сечения (расчет с помощью оптической модели);

MT=2 – сечения упругого рассеяния (расчет с помощью оптической мо дели);

МТ=5 – сечения реакции;

МТ=18 – полные сечения деления;

MF=6 – угловые энергетические распределения продуктов реакции (нейтро нов и протонов);

МТ=6 – нейтронные и протонные распределения.

Полученные файлы были протестированы с помощью компьютерных программ Checkr и Fizcon.

В первую очередь необходимо было проверить файлы на соответствие формату ENDF-6, для этой цели используется программа Checkr.

Программа Fizcon предназначена для проверки процедур и данных в формате ENDF-6. На этом этапе проводятся, например, следующие проверки:

данные должны быть расположены в порядке возрастания, Q-величины вер ны, все вторичные распределения должны быть отнормированы на единицу.

Все полные сечения должны равняться сумме, составляющих их сечений.

Это требование проверяется с помощью теста "Sum up". Также в рамках про граммы Fizcon проводится тест "deviant point", проверяющий массив данных на наличие ложных точек.

Файлы, которые проходят через эти проверки, полностью соответствуют формату ENDF-6 и могут быть реализованы как часть библиотеки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Выполнен анализ современных теоретических моделей расчета спек тров частиц в реакциях с нуклонами промежуточных и высоких энер гий.

2. Показана необходимость развития модели предравновесной многочас тичной эмиссии, в отличие от существующих подходов – гибридной модели и /или одночастичной эмиссии.

3. Предложена, протестирована и включена в компьютерный код новая экситонная модель предравновесного распада, позволяющая рассчиты вать спектры многочастичной эмиссии в процессе установления стати стического равновесия.

4. Выполнена компиляция экспериментальных данных по спектрам из всех доступных источников информации – электронных и печатных для ядер от 27Al до U в диапазоне энергий налетающих частиц от до 160 МэВ.

5. Проведены расчеты спектров эмиссии нуклонов для 111 случаев в рам ках единого подхода с учетом внутриядерного каскада, многочастич ной предравновесной эмиссии и статистического распада.

6. Проведено систематическое сравнение результатов расчетов со всеми компилированными экспериментальными данными по спектрам ну клонов из реакций (p,xn), (p,xp), (n,xn) и (n,xp) в диапазоне энергий на летающих частиц от 10 до 160 МэВ для ядер мишеней от 27Al до 238U.

7. Проведены расчеты полных сечений, сечений деления, сечений упруго го рассеяния и угловых распределений, протонных и нейтронных энер гоугловых распределений с использованием модифицированного кода MCFx с целью создания полных файлов ядерных данных для Pb и Bi для реакций под действием протонов и нейтронов с энергиями от 20 до 1000 МэВ.

8. Проведена корректировка результатов расчета сечений деления к экс периментальным данным. Максимальное отклонение от эксперимента составляло фактор 10 для сечения 10-3 мбарн и 20% для сечения 200 мбарн.

208 9. Созданы полные файлы ядерных данных для реакций на Pb и Bi под действием нейтронов и протонов с энергиями 20 1000 МэВ в формате ENDF-6. Файлы протестированы стандартными программами МАГАТЭ (Checkr и Fizcon) на предмет соответствия формату и физи ческому содержанию.

10. Созданные файлы KRIT-Pb208p, KRIT-Pb208n, KRIT-Bi209p, KRIT Bi209n переданы в МАГАТЭ, Вена, Австрия и в INR, Карлсруе, Герма ния для дальнейшей апробации.

Список публикаций с основными результатами диссертации:

1. Мартиросян Ю.М. Моделирование многочастичной предравновесной эмиссии нуклонов.//Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2006. – №3.

– С.48-53.

2. Мартиросян Ю.М. Расчет спектров многочастичной предравновесной эмиссии.//Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2006. – №3. – С.54-59.

3. Grudzevich O.T., Martirosyan J.M., Vinogradova V.G. Use of the Monte Carlo Method for modeling of the preequilibrium multiparticle nucleon spectra// Proc. of the XIII International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei (ISINN-13). – Dubna, 2005. – pp.160-165.

4. Martirosyan J.M., Grudzevich O.T., Yavshits S.G. Modeling of the multi particle preequilibrium nucleon emission and nucleon spectra.// Proc. of the XIV International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei (ISINN 14). – Dubna, 2006. – pp. 235-242.

5. Martirosyan J.M., Grudzevich O.T., Yavshits S.G. Calculation of tempera ture-dependent fission barriers and fission fragment yields.// Proc. of the XIV International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei (ISINN 14). – Dubna, 2006. – pp. 75-84.

6. Grudzevich O.T., Martirosyan J.M., Yavshits S.G. Complete files of neu tron- and proton-induced nuclear data to 1 GeV for Pb target.//Proc. of the International Conference on Nuclear Data for Science and Technology (ab stracts). – 2007. – p. 102.

7. Grudzevich O.T., Martirosyan J.M., Yavshits S.G. Nonequilibrium nucleon spectra from reactions at intermediate energies. // Oxford Journal Radiation Protection Dosimetry – 2007. – pp.101 – 103.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.