Нейтронные сечения и их интегральные характеристики в резонансной и тепловой областях энергий тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 539.166.3: 539.170

ГРИГОРЬЕВ ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

НЕЙТРОННЫЕ СЕЧЕНИЯ И НХ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В РЕЗОНАНСНОЙ И ТЕПЛОВОЙ ОБЛАСТЯХ ЭНЕРГИЙ

Специальность: 01.04.01 Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Обнинск - 2005

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации -Физико-энергетическом институте имени А. И. Лейпунского

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук Дьяченко

Петр Петрович

Доктор физико-математических наук Перекрестенко

Анатолий Дмитриевич

Доктор физико-математических наук Самосват

Георгий Сергеевич

Ведущая организация - Обнинский государственный технический университет атомной энергетики (ОГТУАЭ)

Защита состоится_2005 года в_на заседании диссертационного

совета Д 201.003.01 при ГНЦ РФ-ФЭИ по адресу: 249033, г.Обнинск, Калужской обл., пл.Бондаренко, I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ-ФЭИ. Автореферат разослан_2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Прохоров Ю.А.

86-С6

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации Развитие различных направлений науки и техники, связанных с исполыованием радиоактивных излучений, предопределило широкий фронт исследований по изучению как самих излучений, так и характеристик взаимодействия излучений с различными материалами В процессе этих исследований и практического применения радиоактивных излучений получен громадный объем информации, выработаны требования к точности различных ядерно-физических характеристик на основе потребностей для теории и практики Особенно высоки требования к точности ядерно-физических констант, которые используются при расчете ядерных энергетических установок, утилизации отходов атомно-энергетического производства и зашиты от радиоактивных излучений Это важно, поскольку связано со значительными материальными затратами, загрязнением окружающей среды, ядерной безопасностью В частности, нейтронные сечения топливных и сырьевых материалов должны быть известны в некоторых энергетических диапазонах при уровне погрешностей не более долей процента, а для конструкционных материалов на уровне нескольких процентов Пока требуемые точности остаются еще недостижимыми для большинства реакторных материалов, а для некоторых изотопов экспериментальные данные вообще отсутствуют До сих пор недостаточно экспериментальной информации по резонансным параметрам ( радиационным и делительным ширинам, спинам возбужденных уровней, силовым функциям) для всех изотопов До наших измерений фактически отсутствовали экспериментальные данные по факторам резонансной блокировки и допплер-эффекту в сечениях деления, радиационного захвата, рассеяния даже для основных реакторных материалов - изотопов урана, тория, плутония Эти ядерно-физические константы необходимы для уточнения теоретических моделей ядра и требуются при расчете основных характеристик атомных реакторов (критмассы, температурных коэффициентов реактивности, коэффициентов воспроизводства ядерного топлива и др) Первые эксперименты по изучению эффектов резонансной блокировки в полных сечениях были начаты под руководством М Н Николаева в ФЭИ и ОИЯИ в конце 50-х годов Затем с 1965г при участии автора диссертации стали проводиться более широкие исследования эффектов резонансной блокировки и допплер-эффекта в полных и парциальных нейтронных сечениях на импульсном быстром реакторе ИБР-30 ЛНФ в рамках совместной работы сотрудников ФЭИ, ОИЯИ, специалистов из Германии, Болгарии, Польши и др стран Изучение отмеченных выше констант взаимодействия нейтронов с ядрами различных материалов предполагает также уточнение наших знаний о свойствах нейтрона

Так, для подтверждения гипотезы (арядовой независимости ядерных сил, совершенствования теории гравитации для обнаружения возможного электрического заряда нейтрона необходимо использовать прямые методы измерения количественных характеристик (п-п)-взаимодеиствия, взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями Работы по этому направлению актуальны,

РОС. НАЦИОНАЛЬНА» . БИБЛИОТЕКА (

БИБЛИОТЕКА

поскольку имеются значительные расхождения в отмеченных величинах, измеренных непрямыми методами

Целью настоящей диссертации является разработка и внедрение новых методик измерения ядерно-физических констант, создание новой более совершенной экспериментальной техники, в том числе, надежных спектрометров нейтронов и у-лучей для исследования слабо щученных резонансных параметров изотопов Ш, Бш, Бп, 1п и др. для изучения эффектов реюнансной блокировки и допплер-эффекта в полных и парциальных нейтронных сечениях N1», Мо, XV. РЬ, 212ТЬ, 238и, и, 239Ри, измерение и анализ новых групповых нейтронных сечений и их интегральных характеристик для конструкционных и топливно-сырьевых реакторных материалов в области энергий тепловых и резонансных нейтронов, разработка прямых методов исследования количественных характеристик (п-п)-взаимодействия, взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями, измерение сечения упругого (п-п)-рассеяния, ускорения силы тяжести свободно падающих нейтронов и верхнего предела электрического заряда нейтрона

Практическая значимость данной работы состоит в том, что созданная экспериментальная техника, приборы, разработанные методики и полученные на их основе экспериментальные данные по резонансным параметрам, полным и ■парциальным нейтронным сечениям, величине альфа, факторам резонансной блокировки и допплер-эффекту в них для основных реакторных материалов позволяют уточнить и дополнить оцененные нейтронные константы в справочной литературе и в имеющихся библиотеках Эти константы имеют важное значение для решении проблемы ядерной безопасности, трансмутации отходов атомной промышленности, при создании перспективных энергетических ядерных и термоядерных установок, для уточнения теоретических положений ядерной и реакторной физики

Научная новизна исследований и методических разработок диссертации состоит в том, что они впервые в мире были реализованы для большинства обсуждаемых тем Впервые были созданы уникальные быстродействующие ионизационные камеры деления с большим содержанием делящегося вещества, устройства для охлаждения, нагревания и перемещения массивных образцов-фильтров, которые не искажают своими конструкционными элементами спектр нейтронного пучка Впервые измерены эффекты резонансной блокировки в полных сечениях 21VI, в,и, 11 Ри и в парциальных сечениях рассеяния, радиационного захвата и деления для N6, Мо, Н-'. ТЬ, 13\], 21511. тРи, получен большой объем новой информации по нейтронным групповым сечениям, факторам резонансной блокировки и их температурной зависимости, величине альфа в энергетических группах и в большом количестве разрешенных резонансов Впервые разработана и использована методика исследования допплер-эффекта и эффекта резонансной блокировки в полных пропусканиях и величине альфа для И2ТТ1, 11Ки, 23\1, 239Ри Впервые определены резонансные параметры для 386 разрешенных резонансов изотопов ,70Л77,7,Щ '47шыут. 117'Цп, уи|,1п и получены новые средние резонансные параметры для 'ЯЫЬ, XV. 232ТЪ, 23 8и Впервые предложены и созданы

гравитационные многощелевые монохроматоры для исследования взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями, что позволило измерить ускорение свободного падения нейтрона (980 1±1 1 см/с2) с минимальной погрешностью Впервые предложен и опробован прямой метод догоняющих нейтронов для исследования нейтрон- нейтронного взаимодействия

На защиту диссертации выносится следующие основные положения и результаты.

1. Разработка и создание оригинальных спектрометрических установок ПАРУС, РОМАШКА, ТЭКС с многосекционными детекторами гамма-лучей и нейтронов, устройств для нагревания и охлаждения массивных образцов-фильтров, быстродействующих ионизационных камер деления с большим содержанием 235U и

249т,

Ри, перспективной установки ни основе механического прерывателя нейтронов для монохроматизации нейтронов и укорочения нейтронной вспышки ИБР-2, оригинальных гравитационных монохроматоров для нследования взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями, прямого метода исследования нейтрон-нейтронного взаимодействия

2. Методики измерения и обработки полных пропусканий и функций самоиндикаций в сечениях рассеяния, радиационного захвата и деления

3. Методика измерения спектров кратности совпадений гамма-лучей и методики определения сечений радиационного захвата, деления, величины альфа, коэффициентов резонансной блокировки и допплер-эффекта в них для Nb, Mo, W, 2"Th, 238U, 2,5U и21"Ри

4. Результаты измерения резонансных параметров (Ео , <К>, J, Г„ , Г7 , S„ ) для изотопов 147,4Н mSm, 1,71 nSn. lm,iln в области энергий разрешенных резонансов

5. Результаты измерения групповых полных пропусканий и функций самоиндикации, средних резонансных параметров групповых сечений, величины альфа, факторов резонансной блокировки и допплер-*ффект в сечениях Nb, Mo, W, Pb, 212Th, 2 SU, 2"U, 2WPu.

Личный вклад автора. Все методические разработки и экспериментальные исследования проведены в основном по инициативе, под руководством и при личном участии автора, который возглавляет научно-исследовательскую группу по нейтронной спектрометрии с 1983 г до сих пор Все результаты, выносимые на защиту, получены либо лично автором, либо при его непосредственном участии Анализ всего материала диссертации выполнен автором

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных семинарах, конференциях и опубликованы в виде 2 свидетельств на изобретения, 56 статей и докладов в реферируемых журналах, в трудах конференций и семинаров Большая часть полученных данных включена в справочную литературу Разработанные устройства и методики нашли применение в экспериментальной физике

Структура и объем диссертациию. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения Ее общий объем (.оставляет 230 страниц, включая 90 рисунков, 75 таблиц и список цитируемой литературы, содержащий 172 наименования

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дано краткое описание состояния проблемы на момент начала исследований, показана актуальность выбранной темы, определены цель работы и методы ее реализации, отмечены практическая значимость и научная новизна методических разработок Сформулированы основные положения и результаты, выносимые на защиту Представлена краткая информация о личном вкладе автора, апробации результатов работы и структуре диссертации

В первой главе дается описание созданной экспериментальной техники, которая использовалась в исследованиях взаимодействия нейтронов с ядрами реакторных материалов и энергетическими полями на нейтронных пучках импульсных быстрых реакторах ИБР-30 и ИБР-2 в Объединенном институте ядерных исследований ОИЯИ гДубна и Первой атомной станции в Физико-энергетическом институте ФЭИ г Обнинск

По инициативе автора разработана и изготовлена разнообразная многоцелевая аппаратура для измерения полных и парциальных нейтронных сечений и их интегральных характеристик в широком диапазоне энергий от 0 001 эВ до 200 кэВ, в том числе установки ПАРУС и РОМАШКА с многосекционными сцинтилляционными детекторами у-лучей, установка ТЭКС с кольцевым многосекционным нейтронным детектором Кроме того, созданы нейтронные детекторы с гелиевыми и борными счетчиками в виде батарей различной формы, быстродействующие ионизационные камеры с большим количеством делящегося вещества, высокочистый германиевый детектор у-лучей, механические прерыватели нейтронов, устройства для перемещения нагревания и охлаждения образцов-фильтров, измерительные модули на основе ПС со спектрометрической электроникой для накопления экспериментальной информации, программное обеспечение для управления экспериментом и проведения обработки накопленной информации

Источник нейтронов ИБР-30 во время измерений работал в реакторном режиме при средней тепловой мощности 15 кВт, длительности нейтронной вспышки т = 70 мкс, частоте следования вспышек 4 Гц ив бустерном режиме, те с линейным ускорителем электронов в качестве инжектора нейтронов, что позволяло получать нейтронные вспышки длительностью т = 4мкс на полувысоте при коэффициенте умножения нейтронов К=!00, частоте следования нейтронных вспышек 00 Гц, средней тепловой мощности 10 кВт

Короткие пролетные базы этого источника длиной до 120 м использовались, как правило, для измерений времяпролетных спектров в области низких энергий 1 эВ -21 5 кэВ с энергетическим разрешением 0 1 - 5 %, а длинные пролетные базы длиной до 1000 м использовались в диапазоне энергий 0 I - 200 кэВ, когда требовалось более хорошее энергетическое разрешение 0 1 - 5 % на высоких энергиях Для

проведения измерений в тепловой области энергий нейтронов использовался импульсный быстрый реактор ИБР-2 при работе на средней тепловой мощности 1.5 МВт, ширине нейтронных вспышек на полувысоте т=320 мкс и частоте вспышек 5 Гц Установка ПАРУС (рис 1) [37,40-44] находилась на 120 м пролетной базе ИБР-30.

3 - образец- фильтр, 5 - свинцовая защита, 6 - 1 6-секционный жидкостный (п,у)-детектор, 7-образец- радиатор, 9 - нейтронный детектор

Для регистрации нейтронов и у-лучей использовались разные типы детекторов [3,11] Нейтронный детектор в виде батареи из трех борных счетчиков типа СНМ-13 в полиэтиленовом замедлителе находилась на 124 м пролетной базе Он имел эффективность регистрации нейтронов 0,6% при собственном фоне 0,01 имп/с.

16-секционный жидкостный детектор у-лучей был установлен на 122 м пролетной базе третьего нейтронного пучка ИБР-30 В качестве сцинтиллирующей жидкости в (п,у)-детекторе использовался раствор из 100 г сцинтиллирующих добавок, И л метилбората с 94% обогащенным бором-10 и 69 л толуола Детектор состоял из двух одинаковых цилиндрических алюминиевых баков с общим объемом 80 л, общей длиной 80 см, диаметром 40 см и сквозным отверстием диаметром 110 мм Каждый бак разделен на 8 сообщающихся секций, отделенных друг от друга 2 мм алюминиевыми светозащитными перегородками . Каждая секция просматривалась одним фотоумножителем ФЭУ-110 при непосредственном контакте фотокатода с жидкостью Эффективность регистрации (п,у)-детектора составляла 30%, энергетическое разрешение - около 30% для у-квантов цезиевого источника (662 кэВ).

На жидкостном (п,у) - детекторе измерялись времяпролетные спектры 1-16 кратности совпадений у-лучей В качестве образцов-радиаторов и образцов-фильтров использовались металлические и оксидные диски различной толщины. Во время измерений тонкие образцы-радиаторы находились на нейтронном пучке в сквозном канале в центре (п,у) - детектора при комнатной температуре 293 К, а образцы-

фильтры располагались в устройствах для нагревания либо охлаждения перед детектором на расстоянии 6 м Для нагревания и охлаждения образцов-фильтров было создано несколько устройств [1,2, 54, 58], которые не искажали нейтронный поток пучка С помощью электрических печей образцы нагревались от 293 К до 1000 К. Охлаждение образцов производилось в сосудах Дьюара до температуры 77 К

Электронная аппаратура для накопления информации от детектора была сделана в системе КАМАК в ОИЯИ и ФЭИ по инициативе автора

Она надежно работала во время всех измерений. От каждой секции детектора аналоговые сигналы поступали с анода ФЭУ-110 в свой независимый спектрометрический канал Импульсы длительностью 30 не после ФЭУ-110 усиливались быстрыми токовыми усилителями с коэффициентом усиления к=70. Амплитуды сигналов на секциях выравнивались с помощью высокого напряжения по у-линиям Со-60 и Cs-137 После линейных усилителей аналоговые быстрые сигналы поступали параллельно на интегральные дискриминаторы и на два линейных сумматора с девятью входами каждый

На выходе сдвоенного сумматора имелся интегральный быстрый дискриминатор, который удалял сигналы ниже 600 кэВ от фоновых у-лучей при захвате нейтронов ядрами 10В Уровни дискриминации в каждом канале соответствовали энерговыделению у-лучей 100 кэВ

Отбор информации по кратностям совпадений импульсов от 16 спектрометрических каналов производился с помощью кодировщика кратности совпадений гамма-лучей ККС

На 16 входов кодировщика кратности совпадений поступали сформированные импульсы длительностью 100 не от интегральных дискриминаторов, стробирующий сигнал поступал от дискриминатора за линейным сумматором Кодировщик кратности формировал на выходе пятиразрядный код, который поступал в блок цифровых окон для формирования времяпролетных спектров Эта информация в виде 16 временных спектров с 4096 временными каналами, охватывавших диапазон энергий нейтронов Е = 2,15 эВ -10 МэВ, накапливалась в промежуточной памяти измерительного модуля с РС/АТ-386, а затем переписывалась в PC с помощью диалоговай программы ROM, которая была разработана по заданию автора в ЛНФ ОИЯИ г Дубна Программа ROM обеспечивала управление блоками набора информации, наблюдение и обработку измеряемых спектров

Установка ПАРУС использовалась для исследования резонансной структуры полных и парциальных нейтронных сечений, отношений сечений, эффекта резонансной блокировки и допплер-эффекта в сечениях и отношениях сечений, пропусканиях и функциях самоиндикации в области энергий 1 эВ - 21.5 кэВ.

Кроме описанных выше детекторов , при измерении полных пропусканий и функций самоиндикации в парциальных сечениях использовались' 16-секционный сцинтилляционный детектор РОМАШКА с NaJ(Tl) кристаллами общим объемом 36л [19] на 500 м пролетной базе 6-го нейтронного пучка ИБР-30, быстродействующие ионизационные камеры деления со слоями a5U (2 г) и И9Ри (0 4г, 1 6 г) (рис 2) [6, 24] на 60-м пролетной базе 5-го пучка ИБР-30.

Рис 2 Быстродействующая

ионизационная камера деления со слоями плутония-239 1 - защитный кожух, 2 - корпус камеры, 3 - чистые подложки (катоды), 4 -крышка камеры, 5-манометр; 6 -крышка защитного кожуха, 7 - А1 подложки со слоями И9Ри (анод), 8 - каркас для крепления подложек - электродов, 9 - коллиматор

шестисекционный сцинтилляционный

жидкостный детектор у-лучей объемом 210 л Л Б Пикельнера и др на 60-м пролетной базе 3-го нейтронного пучка ИБР-30, НР Ое-детектор у-лучей с германием высокой чистоты объемом 80 см1, а также 8-секционный кольцевой нейтронный детектор в виде батареи из 26 гелиевых счетчиков типа СНМ-18 [1 1] в комплекте установки ТЭКС на 1006-м пролетной базе 6-го нейтронного пучка ИБР-30

Следует отметить, что у 16-секиионного сцинтилляционного детектора РОМАШКА с N3^X1) кристаллами энергетическое разрешение в отдельных секциях (п,у)-детектора для у-линий 60Со (1.17 МэВ, 1 33 МэВ) составляло от 7 % до 12 %, эффективность регистрации этих у-лучей была 95 % при пороге дискриминации 100 кэВ Спектрометрическая электроника и аппаратура для накопления информации у (п,у)-детекгора с N31(71) кристаллами и у жидкостного (п,у)-детектора была одинаковая за исключением того, что первый детектор, не требовал применения токовых усилителей и поэтому аналоговые сигналы с анодов ФЭУ-110 через эмиттерные повторители поступали сразу на интегральные дискриминаторы и линейные сумматоры и далее в кодировщик кратности ККС

В (п,у)-детекторе с К'а1(Т1) кристаллами после линейного сумматора сигналы поступали на дифференциальный дискриминатор с дискриминационным окном, которое соответствовало энерговыделению у-лучей в диапазоне 2-10 МэВ, что устраняло фон от радиационного захвата нейтронов ядрами водорода и от космического излучения Уровни дискриминации на интегральных дискриминаторах в каждом канале соответствовали энерговыделению у-лучей с энергией 100 кэВ. Параллельно с этим регистрировались акты рассеяния нейтронов на ядрах образца-радиатора Для этого использовался борный (п,у)-конвертор внутри детектора. Рассеянные нейтроны регистрировались после поглощения ядрами 10В(п,ау) по одиночным моноэнергетическим у-квантам с энергией 0,48 МэВ. После линейного сумматора сигналы поступали на отдельный дифференциальный дискриминатор с дискриминационным окном для импульсов, которые соответствовали

энерговыделению у-лучей в диапазоне 400-600 кэВ Измерительный модуль с диалоговой программой ROM был аналогичен описанному выше

Многосекционные детекторы нейтронов и у-лучей были созданы прежде всего для уменьшения фоновых составляющих при работе в режиме регистрации множественности излучений, а также для разделения процессов деления, рассеяния и радиационного захвата Многосекционные нейтронные детекторы позволили помимо полных пропусканий измерить также парциальные пропускания в рассеянии и делении Многосекционные сцинтилляционные детекторы гамма-лучей позволили измерить парциальные пропускания и сечения радиационного захвата, отношения сечений радиационного ¡ахватв к сечениям деления Многослойные быстродействующие камеры деления позволили исследовать допплер-эффект и резонансную структуру в сечении деления урана-235 и плутония-239

В связи с остановкой работы ИБР-30 разработана установка на основе механических прерывателей нейтронов для монохроматизации нейтронов и укорочения нейтронной вспышки ИБР-2 [56] Она включает в себя два механических прерывателя нейтронов роторного типа с пакетами прямых и кривых щелей каждый площадью 150x180 см* в гетинаксовых роторах диаметром 250 мм, электронные системы фазирования момента открывания щелей по нейтронному пучку с нейтронной вспышкой, коллиматоры и нейтронные детекторы Угловая скорость вращения ротора может меняться от 0 до 6000 об/мин, его синхронизация с нейтронной вспышкой обеспечивается с точностью около 10 мкс при минимальном времени открывания щелей по нейтронному пучку 10 мкс

Для проверки работоспособности механического прерывателя с системой фазировки в условиях реального эксперимента были проведены измерения полных сечений 93Nb, Mo, W, Pb, 212Th, 11SU в области энергий холодных нейтронов на 32 6 м пролетной базе с зеркальным нейтроноводом шестого нейтронного пучка ИБР-2

Таким образом, перечисленный набор созданных детекторов и других устройств обеспечил всесторонний подход в исследованиях резонансной структуры и допплер-эффекта нейтронных полных и парциальных сечений основных реакторных материалов

Вторая глава посвящена измерению времяпролетных спектров 1-8 кратности совпадений гамма-лучей и многомерных время-амплитудных спектров при радиационном захвате нейтронов ядрами изотопов гафния, самария, олова и индия в резонансной и тепловой областях -энергий В этой главе дается краткое описание методик измерений и обработки экспериментальной информации с целью определения резонансных параметров (Е,, - энергетического положения, J - спина, Г„ -нейтроной ширины. Г., - радиационной ширины для каждого разрешенного резонанса составного ядра, S„ - силовой функции. <К> - средней кратности совпадений гамма-лучей каскада разрядки возбужденного ядра) для изотопов l76'l77J79Hf, U7'148'l49Sm, "7'"9Sn, '»»»In Выбор в качестве объектов исследования настоящих изотопов определялся тем, что l47Sm, M''Sm и l77Hf имеют спин основного состояния 7 / 2' и после захвата S-нейтронов в ядрах образуются системы уровней со спинами 3' и 4' Изотоп ,7,Hf после захвата нейтронов образует составные ядра со спинами 4* и

5* У этих изотопов наблюдаются корреляции между спином уровня и характеристиками гамма-квантов Кроме того, значения радиационных ширин, известных для нескольких низкоэнергетических резонансов этих изотопов, имеют значительные флуктуации, что нуждалось в подтверждении У четно-четных изотопов l48Sm и 176Hf S-резонансы имеют спин 1/2 Изотопы олова-117,119 со спином основного состояния 1 /2 при захвате нейтронов имеют S-резонансы со спинами 0* и и Р-резонансы - со спинами О", Г, 2" У изотопов индия-113, 115 при радиационном захвате фактически не наблюдается корреляция между спином уровня и множественностью испускаемых у-лучей, но в сочетании с другими методами спектрометрия множественности позволяет получить более полную информацию о параметрах резонансов, в том числе о спинах, нейтронных и радиационных ширинах

Для исследования упругого рассеяния и радиационного захвата нейтронов ядрами изотопов гафния, самария, олова, индия по методу спектрометрии множественности совпадений гамма-лучей использовался многосекционный сцинтилляционный (п, у) -детектор 4я-геометрии типа РОМАШКА, расположенный на 501 9 м пролетной базе импульсного нейтронного бустера ИБР-30 ЛНФ ОИЯИ Одновремено с измерениями на РОМАШКЕ на этой пролетной базе проводились также измерения полных пропусканий с помощью батареи Не-3 счетчиков и время-амплитудных спектров на HP Ge - детекторе у-лучей В качестве образцов-радиаторов использовались оксидные порошоки с высоким обогощением исследуемых изотопов в алюминиевых контейнерах в виде дисков

Первичная обработка времяпролетных спектров различной множественности К=1-8 после вычитания фоновых компонент сводилась к определению площадей S„ под резонансами и к определению долей актов захвата р„ = SK / ZK (SK), соответствующих одновременной регистрации у-квантов к-ой множественности, а также средних значений множественности у-лучей <К> = 1к Р(К) для каждого резонанса

Параллельное измерение времяпролетных спектров захвата и рассеяния нейтронов позволило произвести оценку нейтронных и радиационных ширин для значительного числа резонансов Для этого использовалось выражения для площадей под резонансными пиками S„ - в спектре рассеяния нейтронов и Sr - в спектре гамма-квантов захвата всех кратностей

Sy = П(Е).е^ А.Г,/Г, (1)

Sn = П(Е).е„. А-Г„/Г, (2)

Г, - (S,'S1,).(E„'E,)-r„, (3)

где П(Е)- поток нейтронов резонансной энергии Е на единичный интервал энергии за время измерений на всю площадь образца, А -площадь соответствующая резонансному провалу на кривой пропускания, е, и е, ■ эффективности регистрации актов рассеяния и захвата нейтронов

Произведение П(Е)>&, нормировалось обычно по резонансам с хорошо известными резонансными параметрами Энергетическая зависимость потока измерялась ранее, но дополнительно она проверялась по известным резонансам H,U Предполагалось, что

е„ и ет практически не меняются от резонанса к резонансу, а е„ не зависит также и от рассеивающего материала мишени

Значения энергий нейтронных ред)нансов определялись относительно эталонных

21К. ■

значении энергии резонансов и

Гафний. У четно-четного изотопа "'Ж отсутствует спиновая зависимости множественности совпадений гамма-л\чей при радиационном захвате нейтронов, а средняя кратность гамма-лучей оказалась равной <К>-2 5 В этом эксперименте было обнаружено 17 новых резонансных уровней по сравнению с данными ВМЬ-325 Полученное новое значение среднего расстояния между Б-резонансами составило Б=37±7 эВ [221

У изотопа Ш наблюдалась спиновая зависимость средней кратности у-лучей, что позволило определить впервые спины 74 резонансов в диапазоне энергий 300-700 эВ, а всего было определено 180 спинов для разрешенных резонансов ниже 700 эВ

Нейтронные силовые функции для ,77НГ в пределах экспериментальных ошибок совпадают для разных серий уровней Б,. (3)104 = 258±040, 5о(4)104 = 2 70 ±032

В области энергий 20-"! 10 эВ значения спинов, полученные нами, совпали с данными ВЫЬ-325, за исключением реюнансов с энергиями 66 69, 122 7, 136 2, 299 7 эВ Резонанс с энергией 66 69 эВ оказался двойным

Для четно-нечетного изотопа гафния-179 наблюдалась также спиновая зависимость средних кратностей 'К(4)>=2 78±0 027, <К(5)>=2 91 ± 0 03, что позволило идентифициров 28 резонансов со спином 4' и 22 резонанса со спином 5 в области энергий 20-500эВ [27] Определены радиационные ширины для ряда резонансов

Самарий. Проведенные исследования радиационного захвата нейтронов позволили идентифицировать резонансы и75ш по спину и определить неизвестные ранее спины для ряда резонансов этого изотопа в области энергий 400-900эВ [17, 18] Это дало возможность уточнить значения нейтронных силовых функций для резонансов с различными значениями спина, которые в диапазоне 15-600 эВ оказались равными Бо (3 ) = (6 2+1 6-1 1 )• 10"* для .1 = 3" и Бо (4") = (3 0+0 6-0 9). 10"4 для J = 4" Различие в значениях силовых функций обусловлено, главным образом, резонансной структурой в диапазоне энергий 300-600 эВ 'Значения 5<,(3") и 80(4") области энергий до 300 эВ согласуются с результатами, полученными ранее А Б Поповым и др в ЛНФ ОИЯИ

Определение радиационных ширин резонансов |475т показало, что Г7 незначительно изменяются от резонанса к резонансу, не выходя за пределы, обусловленные ошибками измерений Таким образом, не подтверждаются большие флуктуации радиационных ширин Найдено среднее значение <ГТ>=(75±4) мэВ для резонансов с различными спинами Значения <ГУ (3")> и <Г7 (4')> в пределах ошибок оказались одинаковыми для |475ш

Для |485т определено положение 29 резонансных уровней в диапазоне энергий до 3 кэВ В области, где, по-видимому, нет пропуска уровней, найдено среднее расстояние между уровнями 0<> = (109±10) эВ, а также значение силовой функции Бо = (3 2+1 0-2 5)«10'4, хорошо согласующееся со значениями Бо в этой области массовых чисел [20]

Для радиационных ширин уровней '""^т получено среднее значение <Г,> = 45 мэВ Эта величина значительно меньше, чем у других изотопов самария и является одной из наименьших для ядер в данной области атомных масс

Для исследованного нуклида и;5т [45] радиационные ширины Г, ранее были известны только до энергии 80 эВ при значительном разбросе их значений от 50 мэВ до 150 мэВ Такие большие флуктуации Г, в этом районе массовых чисел неожиданны, поэтому было целесообразно определить их заново, тем более, что кроме разброса значений Г, наблюдается систематический их рост с увеличением энергии резонансов

Как и в случае ы7$т радиационные ширины для |4!,5т [45] были получены в основном по простой формуле (3) при использовании соотношений 8„ / Бу, еп / е7 и Г„ Отношение эффективностей £, / £„ в случае изотопа '"'^ш равно 0 58±0 08 Оно находилось из эксперимента путем проведения нормировки по пяти низколежашим хорошо разрешенным и сильным резонансам, для которых довольно точно известны Г, и Г„ При этом считалось, что благодаря высокой эффективности регистрации у-квантов, е, и8„ практически не меняются от резонанса к резонансу

В основном нейтронные ширины брались из В1МЬ-325 В случае появления сомнений в их величине или при получении значений Гт , сильно отличающихся от средних, было проведено независимое определение Г„ для 14 резонансов Для большинства из них величины Г„ совпали в пределах ошибок измерений с данными ВМЬ-325, но для двух резонансов при энергии 40 2 эВ и 134 1 эВ значения Г„ существенно отличаются

При определении параметров реюнансов в значения 5, и 5„ вводились поправки, учитывающие вклады регистрации актов захватав в канале рассеяния 4% и актов рассеяния в канале захвата от 5% до 15% в зависимости от энергии нейтронов

.Значения энергий резонансов и радиационных ширин получены в области энергии до 270 эВ, удалось определить около 40 ранее неизвестных радиационных ширин

Можно также заметить их значительно меньшие флуктуации по сравнению с данными ВМ,-325 и отсутствие систематической тенденции роста значений ширин с увеличением энергии возбужденных состояний Полученная средняя величина радиационной ширины для 51 резонанса равна (75±3) мэВ [45, 51], что несколько меньше по сравнению со средним значением (88 мэВ) в В1ЧЬ-325 и совпадает с <Гу> для 1475ш

Олово. Недеформированные ядра изотопов олова содержат магическое число протонов и поэтому являются удобным объектом для проверки теоретических моделей ядра Кроме того, измерение сечения радиационного захвата изотопов олова интересно также с точки зрения исследования процессов нуклеосинтеза в астрофизике

К моменту наших измерений информации о резонансных параметрах этого изотопа олова имелось мало, были определены спины и радиационные ширины только для 11 резонансов и установлено энергетическое положение для 56 резонансов в диапазоне от 1 эВ до 3 кэВ Нами исследованы изотопы "'Бп, '"Бп [21, 23, 51, 52]

Ниже представлены результаты исследования реакции (п,у) на изотопе "75п в области энергий до 6000 эВ

Из времяпролетных спектров были определены средние кратности у-лучей <К> для разрешенных резонансов " Бп Из-за спинового эффекта значения <К> разделялись на две группы В случае " Йп такая корреляция четко наблюдалась только для Б-резонансов со спинами 0 и I Для 28 Б-резонансов значения кратностей четко разделились на две группы со средними кратностями <К> = 2 78 и <К> = 2 47

Анализ экспериментальной информации позволил установить энергетическое местонахождение 78 резонансов и з них 22 новых, определить спины 29 5-резонансов, из них 19 новых, и уточнить спин одного резонанса Одновременное измерение спектров радиационного захвата и рассеяния нейтронов позволило определить нейтронные и радиационные ширины для некоторых резонансов Обработка исходной информации проводилась по методу площадей В пределах погрешностей наблюдается согласие данных нашей работы с параметрами резонансов "'Эп, приведенными в ВЫ1_-325] Для всех спинов <Гу> = 68 1 ± 7 5 мэВ и <ГГ>В|4"" = 83 5 ± 9 5 мэВ (<ГУ^"° = 55 ± 10 мэВ, <Г>-"' = 70 7 ± 7 5 мэВ )

Резонансные параметры "'Бп определялись из измеренных времяпролетных спектров 1-8 кратности совпадений гамма-лучей по процедуре обработки, описанной выше Определено энергетическое положение 14 неизвестных ранее резонансов, впервые определено Г, ширины для 5 резонансов и спины для 22 резонансов Средняя <ГГ> ширина составляет 97,4±! 7,5 мэВ, разброс Гу значителен, максимальное различие составляет почти 3 Среднее расстояние между Б-резонансами в области энергий вышеЮОО эВ получилось П>, =б2±21 эВ

Помимо измерения времяпролетных спектров 1-7 кратности совпадений у-лучей для определения резонансных параметров "75п, проведены также измерения у-переходов составного ядра "*8п. образованного в результате радиационного захвата тепловых нейтронов Эти измерения, проведенные на ИБР-2 с использованием НРОе-детектора, позволили определить энергию связи ""Бп с наилучшей точностью В„=9326 35 (9) кэВ [52]

Индий. Изотоп индия-115 ранее уже был предметом довольно тщательных исследований, в которых было обнаружено присутствие нестатистических эффектов в поведении радиационной силовой функции В отличие от |И1п изотоп "31п был изучен слабо и имелись существенные пробелы в информации о параметрах его нейтронных резонансов, таких как спины и радиационные ширины

Как было показано нами и в других работах [29, 31 ] попытки определения спинов возбужденных состояний п,1п по методу множественности излучений у-лучей не принесли успеха из-за очень малого статистического эффекта

Ниже представлены результаты применения метода заселенности низколежащих уровней для определения спинов изотопов "'1п и |И1п [34] Ранее спины изотопа "51п уже были успешно определены по этому методу

Измерения были выполнены на 60м пролетной базе ИБР-30 при работе в бустерном режиме (М=10кВт, 100Гц. 1=4мкс) с помощью коаксиального НРОе -детектора гамма-лучей с объем германиевого кристалла 80 см'1 и энергетическим разрешением

для гамма-линии Со (1 33 МэВ) 2 7 кэВ В качестве образцов-радиаторов использовались обогащенные изотопы 1П1п и 1И1п в виде порошков окиси. Информация от германиевого детектора накапливалась на измерительном модуле с РС АТ/386 в виде многомерных файлов Из этих файлов определялись времяпролетные спектры в диапазоне энергий от 1 эВ до 20 кэВ и амплитудные спектры гамма-лучей в области энергий 150-1500 кэВ

Для определения спинового эффекта использовались соотношения интенсивностей гамма переходов 1(287 4)Л(307) и 1(341 )/1(307), которые для 8 резонансов приведены в таблице 1 Поскольку гамма линия 287 кэВ отвечает гамма-переходу из состояния с энергией 287 кэВ и .1=2" на основное состояние со спином .1=1*, а линия 307 кэВ переходу из состояния с энергией 497 кэВ и на уровень с энергией 190 кэВ и .1=5 ,то отношение Я является мерой заселенности состояния .1=2* к состоянию .1=5" и отсюда следует, что группа резонансов с большим значением Я) соответствует спину 4* , а другая группа спину 5' уровней составного ядра "41п В случае Яг нмеем дело с отношением •заселенности состояния .1=3 к состоянию .1=5* Группа резонансов с большим значением Яг определяет резонансы со спином 4, а с меньшими значениями Яг соответственно резонансы со спином 5

Таблица 1

Резонансные характеристики для изотопа из1п

Е(эВ) } й, = 1(287 4)/|(307) К2 = 1(341 )/1(307)

1 80 4 2 52 ± 0 13 1 22 ± 0 08

4 70 1 20 ± 0 08 0 84 ± 0 05

14 60 1 88 ± 0 08 0 97 ±0 05

21 <;<, 4 2 31 г 0 16 1 26 + 0 08

24 99 <; 1 87 ± 0 1 1 0 82 ±0 05

32 24 5 1 76 ±0 11___ 1 04 ± 0 06

44 71 -

45 30 - - -

70 29 (4) 2 69 ± 0 42 ] 58 + 0 15

91 59 1 78 ± 0 25 0 65 ± 0 04

Обращают на себя внимание довольно большие ошибки, возникшие из-за недостаточной статистики, но тем не менее это не помешало сделать вывод о наличии спинового эффекта и впервые определить спины 8 нейтронных резонансов |п1п

В третьей главе представлены экспериментальные и расчетные данные по интегральным характеристикам полных нейтронных сечений, сечений упругого рассеяния и радиационного захвата нейтронов ядрами осколочных, конструкционных и сырьевых реакторных материалом N1-1. Мо, Ш. РЬ. 212ТЬ, 2™11 в резонансной области энергий

На установках ТЭКС, ПАРУС , РОМАШКА с многосекционными детекторами нейтронов и гамма-лучей были измерены полные пропускания, функции самоиндикации в сечениях рассеяния и радиационного захвата на большом наборе

толщин образцов-фильтров \1Ь. Мо. W, РЬ. ~,2ТЬ. 21ки при температурах 77 К -1000 К в области энергий 0 1 - 200 кэВ Это позволило уточнить полные сечения, парциальные сечения рассеяния и радиационного захвата, впервые определить факторы резонансной блокировки и допплеровские коэффициенты в них, средние резонансные параметры в широком диапазоне энергий [1, 2, 7, 10-12, 15, 16, 26, 28, 30, 32, 38, 39, 47, 50]

Ниобий. При измерении полных пропусканий на 1006 м пролетной базе ИБР-30 с помощью установки ТЭКС использовались образцы - радиаторы из плекса либо из свинца толщиной 5 мм При измерении функций самоиндикации в рассеянии и сечений рассеяния внутри детектора находился тонкий образец-радиатор из №>, либо из свинца в качестве стандарта

Для измерения полных пропусканий в области энергий 2 эВ - 200 кэВ применялись также другие нейтронные детекторы, в том числе батарея из 91 3Не счетчика типа СНМ-50 [3] Образцами-фильтрами № служили металлические диски 7 толщин Для проверки надежности результатов сделаны также измерения пропусканий №>, Мо, РЬ на моноэнергетическом нейтронном пучке (24 4 кэВ) Первой АЭС [10]

Аналогичные величины определялись расчетным путем по программам ГРУКОН В В Синицы и ПФОЯОиР П Вертеша с использованием одноуровневого приближения для расчета нейтронных сечений и их интегральных характеристик на основе оцененных данных различных библиотек ЕЫОР/В (США), (Япония),

ВЯОЬГО (Россия), ^(Европа)

Групповые пропускания Т, (п, 0, Е), Тх (п, 0, Е) и наблюдаемые сечения определялись по следующим формулам

Т,с" (п, 0, Е) = { де /ф(Е).е(Е). ехр[-ст, (Е, 0). п]. с!Е}/ ЛЕ/Ф(Е).б(Е). 6Е, (4)

ТГ"(п, 0, Е) = (ЪЦ - М / (N0,,, - ?„,„), <с,'"б> = -1п (Т,"") , (5)

Тх"1 (п, 0, Е) = {ДЕ/Ф(Е). ст>:(Е, 0). ехр[-ст,(Е, 0). п]. с!Е}/ДЕ 1Ф(Е).<тх(Е, 0). <1Е, (6)

где Ф(Е) - спектр нейтронного пучка, е(Е) - эффективность детектора; «у, (Е, 0) и <тх (Е, 0) - полное и парциальное сечение, п - толщина образца-фильтра. Е - энергия нейтрона, 0 - температура образца-фильтра. К',*,, и - счет детектора с образцом й без образца на нейтронном пучке в энергетическом интервале ДЕ, Р„бр и Р„„ - фон детектора с образцом и без образца, М - мониторный коэффициент, х = I, б, с, Г -процессы взаимодействия нейтрона с ядром (полное, рассеяние, захват, деление)

С целью определения полных групповых нейтронных сечений <ст, > и факторов резонансной блокировки ' Г экспериментальные кривые пропусканий Т^^п, 0, Е) аппроксимировались обычно суммой двух экспоненциальных функций с подгрупповыми параметрами а1х, стХ|, а^, по методу наименьших квадратов'

Тх&г(п) = аЧ|.ехр(-оХ|.п) + а^.ехр^Ой-п), (7)

<<Т|> = ац«ст,| + аа.а,2, (8)

где п - толщина образца-фильтра. ач! - ач2 =1

Подгрупповые параметры парциальных сечений в данном случае использовались только для определения факторов резонансной блокировки

Кроме того, использовался другой метод для экстраполяции наблюдаемых сечений к значениям при нулевых толщинах образцов-фильтров, когда вычислялись поправочные коэффициенты самоэкранирования полных сечений К&, для толщины каждого образца-фильтра на основе оцененных данных разных библиотек Конечное полное сечение определялось по формуле

<т,ехр(0) = Кбл>ст,""п(п), Ко, = а,с,'(0)/ст,ы(п), (9)

где <т,е>ф(0) и ст,са1(0) - экспериментальные и расчетные групповые полные сечения для нулевой толщины образца-фильтра, о,""6(п) и С1 "'(п) - наблюдаемые экспериментальные и расчетные полные сечения для образца-фильтра толщиной п(а1/Ь)

Этот способ введения поправки на эффект резонансной блокировки использовался и при определении групповых парциальных сечений рассеяния и радиационного захвата

Факторы резонансной блокировки Ц и ^ обычно записываются в виде отношений площадей под кривыми функций самоиндикации и полных пропусканий или с помощью подгрупповых параметров, которые находятся из пропусканий по методу наименьших квадратов

£ (Оо) = {[а,|/ (а,,+ст„)+а,2 / (<т,2+сг„)]/ [а,,/ (ст,1+ао)2+аа / (а,2+Со)2]- о0}/ст, , (10) & (<То) = [ам/ («Ты+сМ+аю / (сг|ч;+<т„)]/ [а,,/ (стм+аоНа,: / (сто+сто)], (II)

где Сто - сечение разбавления

Измерения сечений радиационного шхвата ниобия производились на установках ПАРУС и РОМАШКА Тонкие образцы-радиаторы из ЫЬ и образцы из обедненного 23(стандарты по сечению радиационного захвата) попеременно ставились на нейтронный пучок внутри (п,у(-детекторов при измерении времяпролетных спектров с кратностью у-лучей с 1-й по 7-ю Эти спектры служили исходной информацией для получения функций самоиндикации, сечений радиационного захвата и для определения резонансных параметров

Из измеренных времяпролетных спектров групповые сечения рассеяния или радиационного захвата определялись путем нормировки на хорошо известные стандартные сечения уки, РЬ либо других материалов в предположении равенства эффективностей регистрации у-лучей е"(Е) = 6ЫЬ(Е) для стандартного и исследуемого образцов

М' 5' п1Чмь/ М^^Ч''. (12)

где М1 и MNb - мониторные коэффициенты для JWU и Nb, Ф - нейтронный поток, S1 and S1* - площади облучения образцов-радиаторов, п11, п№ - толщины образцов-радиаторов, еи(е) и ечь(е) - эффективности регистрации у-лучей от образцов-радиаторов, <ас>1' и <ac>Nb - групповые сечения радиационного захвата И8и и 93Nb

Полученные по этой методике экспериментальные сечения радиационного захвата 93Nb в пределах экспериментальных ошибок совпадают с расчетными значениями в области низких энергий 46 5 - 1 ООО эВ и систематически ниже в области энергий выше 1 кэВ Полные сечения эксперимента и расчета хорошо согласуются во всем исследованном диапазоне энергий 0 1 - 200 кэВ. Экспериментальные факторы блокировки, как првило. больше расчетных значений Экспериментальные ошибки сечений составляют 4-10%

Помимо сечений и факторов резонансной блокировки были также определены параметры некоторых разрешенных резонансов в диапазоне энергий 35-200 эВ и средние резонансные параметры для области энергий 0 465-200 кэВ (табл 2) [30]

Таблица 2

Средние резонансные параметры ниобия-93 _

1 0 0 0 1 1 1

1 2 3 1 2 3

s(1) 1 55e-5 44ie-s <i 00e-s 7 42e-5 2 04e-4 3 98e-4

d(l) 69 795 64 86 64 86 61 19 57 67 57 67

g(j=3) 1 144e-2 5 37e-2 1 05e-1

d(j=3) 349 6 176 4 176 4

g(j=4) 1 934 e-3 1 08E-3 s 75 e-3 1 47ie-2 3 01e-2 5 90e-2

d(j=4) 155 1 115 1 iis 1 271 9 197 5 197 5

g j=5) 2 364e-3 6 5se-3 7 42e-3 1 798e-2 3 88e-2 7 61e-2

d(j=5) 126 9 i48 6 148 6 222 5 254 9 254 9

g(j=6) 2.i24e-2 1.14e-1 2.22e-i

d(j=6) 188.3 372 6 372 6

s(j=3) 3 27e-5 3 05e-4 5 96e-4

s(j=4) 1 25e-s 4 41e-^ s 00e-5 ч41е-5 1 52e-4 2 98e-4

s(j=5) 1 86e-5 4 4ie-s s 00e-5 8 08e-4 1 52e-4 2 98e-4

s(j=6) 1 i3e-4 3 05e-4 5 96e-4

г, 2 00e-1 1 92e-1 1 12e-i 2 40e-1 2 07e-i 2 10e-1

При подгонке на основе оцененных данных ЕЫОР/В-4 (столбцы 2) получены средние резонансные параметры, которые представленные в таблице 2 (столбцы 3) Подгонялись Б - и Р -нейтронные силовые функции Как видно, Б-силовая функция изменилась всего на 14 %. тогда как Р - силовая функция стала почти в два раза больше

Размерность средних ширин и расстояний между резонансами в таблице 2 представлена в [эВ] Погрешности полученных параметров составляют 8 6 % для Б-резонансов и 8 3 % для Р-резонансов

Молибден. Для естественного молибдена проведены измерения времяпролетных спектров с помощью нейтронных детекторов установки ТЭКС и (п, у)-детектора

установки ПАРУС с целью определения групповых полных сечений и их интегральных характеристик Процедура измерений аналогична описанной выше для я№) Из измеренных времяпролетных спектров были определены групповые полные пропускания Т, (п,Е, б), функции самоиндикации Тх (п, Е, 0) для семи толщин образцов-фильтров [53] Полные пропускания и функции самоиндикации в сечении рассеяния естественного молибдена обрабатывались по описанной выше методике.

Конечные групповые полные сечения Мо получены путем усреднения значений сечений, определенных по подгрупповым параметрам и полученных путем экстраполяции наблюдаемых полных сечений к нулевой толщине. Экспериментальные погрешности сечений составляют 2-6% По программе ГРУКОН получены полные сечения и их факторы резонансной блокировки на основе оцененных данных библиотек .1ЕЕ-2 2, .1Е1^ГО1_.-3.2, ЕЫВР/В-6.7. В пределах ошибок экспериментальные и расчетные сечения совпадают. На рис 3 изображены групповые сечения и факторы резонансной блокировки Мо

1—1-- « о" II • <7 Ь (ЬМ)|-Н-Ь 7) л п Н {№М>1 -'21 » о",.Н « о , Ь (1 МЛ -Н-6 7) —

----

1 1

£ г 1

Г» *

1 • 1

г 1 1 *

, 1

ое ! 1 1 1 1

"М ь •

I, ! !

. * . 1 . . и . 1 1 1

I!

н<?р| »

о.5

--- „

. *

* •

«

* . »

? * * жспермиект • £N0^6-*. 7 ♦ Л N1)1,3.2

•

9 ЛЕР-2.2

.....« ........ •

-жгргмя, к»В

Рис 3 Групповые экспериментальные и расчетные полные сечения, сечения радиационного захватные и их факторы резонансной блокировки для Мо Вольфрам. С целью исследования резонансной структуры нейтронных сечений природного вольфрама с помощью установок ТЭКС, РОМАШКА, ПАРУС проведены измерения времяпролетных спектров на различных пролетных базах ИБР-30 Из измеренных времяпролетных спектров были получены групповые полные пропускания и функции самоиндикации парциальных сечений для семи образцов -фильтров XV аналогично тому, как это было сделано для ЫЬ и Мо.

Функции пропусканий аппроксимировались суммой двух экспонент с подгрупповыми параметрами, которые использовались для определения полных сечений и факторов резонансной блокировки в полном сечении и сечении рассеяния. Экспериментальные полные пропускания № совпадают с расчетными значениями в пределах экспериментальных ошибок во всех энергетических группах. Что касается экспериментальных функций самоиндикацнн в сечении рассеяния, то с 12-ой энергетической группы и ниже по энергии они систематически идут выше расчетных

значений, а в 15-ой группе на толшине образца вольфрама 0 079 яд/бари различие достигает 2 4 раза

Экспериментальные групповые полные сечения совпадают с расчетными значениями в пределах ошибок Значительны расхождения эксперимента и расчета в факторах блокировки сечений вольфрама Они составляют 20-100%

Для сокращения количества нейтронных параметров для смеси изотопов, в частности природного вольфрама, в настоящей работе сделана попытка введения некоторых формальных параметров Предполагается, что природный вольфрам состоит из четырех изотопов в соотношении У/-! 82 (26 4 %), \У-183 (144 %), 184 (30 6 %), \V-186 (28 4 %) Присутствием \V-185 в смеси пренебрегается из-за малого количества Поскольку сечения в бесконечном разбавлении пропорциональны силовым функциям, то для смеси изотопов общая силовая функция Б должна представляться в виде Б,, где X, - содержание ь го изотопа в смеси

Средние общие резонансные ширины получаются как произведение среднего расстояния на силовые функции При этом статистические свойства этих ширин не изменяются, если они одинаковы для всех составляющих разных изотопов Спин ядра в основном состоянии I в формулах необходим только для расчета статистического веса £ Поэтому можно ввести однозначный спин I для смеси (в .данном случае I = 0), выбирая .1 таким образом, чтобы & не менялся Для природного вольфрама из-за изотопа лУ получаются необычные спины 1 - -0 25; 0 25, т.е. для смеси изотопов спин 1 теряет свой физический смысл и превращается в формальный резонансный параметр

В таблице 3 приведены средние резонансные параметры для W [15, 30, 53]

Таблица 3

Средние резонансные параметры для природного вольфрама

О 1

0 -0 25 0 25 0 5 0 25 0 25 05 0 75 •5

ГО 51 71 18 88 23 97 54 00 18.00 23.97 10.80 12 00

[Исходные общие резонансные параметры

р„.105 3 27 3 27 24 2 1 38 ) 38 4 75 1 38 4 75

Г„.Ю4 17 0 6 14 58 0 7 45 2 48 114 1 49 5 70

|Г>10'_12 12 12 8 8 8 8 88 88 88

5; = 2 75Е-4_Я, = 7 84Е-5

Окончательные общие резонансные параметры после подгонки 5„.10' 2 46 2 46 18 1 Г„.Ю4 12 7 4 62 4 34 1>10э 23 3 23 3 23 3

5„»104 = 2 06 + 0 12. статистическая погрешность -55%

На основе полученных средних резонансных параметров для '"ИЬ и XV

рассчитаны 1рупповые сечения, которые в пределах ошибок согласуются с экспериментальными значениями

Свинец. Нами проведены измерения времяпролетных спектров на 1006 пролетной базе на 7 толщинах образцов-фильтров естественного свинца [53], из которых получены полные пропускания и групповые полные сечения свинца Аналогичные величины получены по программе ГРУКОН на основе оцененных данных библиотек 1ЕЖ>Ь-3 2, ЕЫВР/В-6 7 ,1ЕР-2 2 Экспериментальные ошибки групповых полных сечений РЬ составляют (2-4)% Имеется хорошее согласия результатов эксперимента и расчета

Торий-232. На 60 м, 124 м и 1006 м пролетных базах ИБР-30 при работе в бустерном режиме (Р=10кВт, ^ 100Гц, 1=4мкс) измерены времяпролетные спектры, из которых определены полные и парциальные пропускания при различных температурах образцов - фильтров, полные сечения и их факторы резонансной блокировки, спектры кратности совпадений у-лучей, сечение радиационного захвата для 232ТЬ в диапазоне энергий от 1эВ до 200 кэВ [26, 28, 32, 38, 39, 47, 50]. Детекторами нейтронов служили батареи 1Не и |0В счетчиков, которые находились на 124 м и 1006 м пролетных базах Для регистрации у-лучей использовались 16-секционный сцинтилляционный жидкостный детектор на 122 м пролетной базе и 6-секционный жидкостный детектор на 60 м базе Образцами-фильтрами служили металлические диски различной толщины диаметром 45 мм Следует отметить, что торий-232 из-за высокого собственного фона гамма-лучей с энергией 2 5 МэВ создает большие методические трудности при измерении сечения радиационного захвата Из спектров кратности были определены среднегрупповые сечения радиационного захвата тория-232 при нормировке на групповые сечения захвата урана-238, которые были получены из оцененных данных ЕК'ОР/В-б Полные и захватные сечения и их факторы резонансной блокировки были также получены с помощью программы ГРУКОН на основе данных библиотек ВЯОШ-2, Е№Р/В-6, ,1ЕШЬ-3

Групповые сечения эксперимента и расчета совпадают в пределах экспериментальных ошибок Что касается факторов резонансной блокировки полных сечений, то в некоторых группах различия в факторах резонансной блокировки достигают 100 % Экспериментальные групповые сечения радиационного захвата в большинстве групп превышают расчетные значения на 5-20%

Следует отметить, что спектры кратности совпадений у-лучей и и

имеют одинаковые средние кратности и совпадают по форме, что подтверждает предположение о равенстве эффективностей регистрации у-лучей радиационного захвата ядрами

и и

Впервые проведено экспериментально-расчетное исследование допплер-эффекта в полных пропусканиях *12ТЬ Полные пропускания измерялись для трех толщин образцов - фильтров 20 мм (0 0517 ат/б), 40 мм (0 0976 ат/б), 80 мм (0 195 ат/б) при температурах 77К, 293К, 600К, 900К [32] Охлаждение и нагревание образцов-фильтров производилось с помощью систем охлаждения и нагревания.

Получены доплеровские коэффициенты или отношения полных пропусканий при разных температурах для трех образцов-фильтров вида ДТН = Тц (77К) / "Гц (293К ),

ДТС = Та (293 К ) / Та (600К ), ДТ0 = То (293 К ) / Т0 (900К ) (рис 4) Аналогичные величины были рассчитаны по программе ГРУКОН на основе оцененных данных библиотек ВЯОШ-2, ЕКБР/В-б, .ШКОЬ-З Экспериментальные и расчетные доплеровские коэффициенты в полных пропусканиях 232ТЪ совпадают в пределах экспериментальных погрешностей

Рис 4.Допплеровские коэффициенты АТи=Т„(77К)Я„(293К)в образце 23JTh толщиной 4см

Уран-238. Полные пропускания и функции самоиндикации в сечении рассеяния я*и были получены из времяпролетных спектров, измеренных на 1006м пролетной базе ИБР-30 (W=10 кВт. f = 100 Гц т - 4 мкс) с помощью кольцеобразной батареи из 16 3Не счетчиков в плексовом цилиндре с образцами-радиаторами в виде полиэтиленового диска с диаметром 80 мм и толщиной 10 мм и соответственно металлических дисков из^и с диаметром 80 мм и толщинами 0.25 мм и 0 5 мм [1, 2, 7, 11, 16] Образцами-фильтрами служили металлические диски с диаметром 195 мм и толщинами от 0 5 мм до 64 мм Функции самоиндикации в сечении радиационного захвата были определены из времяпролетных спектров с 1 -7 кратностями совпадений у-лучей, измеренных на 501 м пролетной базе с помощью (п, у)-детектора с NaI(Tl)

Пропускания полных и парциальных сечений получены также по

программе ГРУКОН на основе оцененных данных разных библиотек Расчетные значения пропусканийотличаются от экспериментальных значений в отдельных группах на 10-30 % Различия в расчетных пропусканиях составляют 20 %

Экспериментальные ошибки для полных пропусканий порядка 0 95 - 0 85 составляют 1 %, а для пропусканий 0 1 - 0 05 достигают 10 - 15 % Погрешности в функциях самоиндикации радиационного захвата больше из-за наличия постоянного фона, обусловленного естественной радиактивностью образцов-радиаторов урана-238 Из времяпролетных спектров разных кратностей совпадений гамма-лучей определены также функции самоиндикации радиационного захвата для отдельных кратностей в диапазоне энергий 1-200 кэВ на разных толщинах образцов-фильтров *U (2,4 8 мм) Эти самоиндикации для суммы и отдельных кратностей совпадают Определение групповых полных сечений и факторов резонансной блокировки полного и парциальных сечений производилось из функций пропускания по методу подгрупп Групповые сечения рассеяния М8и были определены путем нормировки на сечение рассеяния свинца из времяпролетных спектров, измеренных

на 1006 м пролетной базе для открытого пучка при наличии в кольцевом детекторе металлических образцов-радиаторов из урана (0 0024 а т/б) и естественного свинца (0.0057ат/б)

^ - , и..1'н <,14, i ;к.1 сг ьх, сь /1ч\

<о*> = <ач> М Ь п N1,, / М а п N5 , (13)

где <а5 >и, <аъ >рь - групповые сечения радиационного захвата урана-238 и свинца; Ми , Мрь - мониторные коэффициенты для урана-238 и свинца, 5РЬ и 8и -площади образцов-радиаторов, п'ь и п' -толщины образцов-радиаторов, К511 и рь -интегральные отсчеты импульсов в энергетических группах при наличии образцов на пучке нейтронов

Групповые полные и парциальные сечения и их факторы резонансной блокировки при нулевом сечении разбавления <т0 = 0 для урана-238 представлены в табл. 4,5.

Таблица 4

Групповые полные сечения и их факторы резонансной блокировки при нулевом сечении разбавления ст0 =0 для урана-238, где' [В]- В1ЮШ-2, [Е]-ЕШР/В-6, [I]-1ЕШЬ-3

н, Егр (кэВ) <а,> <с,> <01> г экс 11 « т « га

[Л ГВ] 1Е1

. 8 200-100 115+0 3 11 3 11 4 11 4 0 88±0.04 0 981 0 976

9 100-46 5 12 8±0 3 12 2 12 5 12 7 0 79±0 04 0 932 0.930

10 46.5-21 5 13 9±0 4 13 2 136 13 8 0 77±0 04 0 836 0 853

11 21.5-100 15 5±0 5 14 5 149 148 0.68±0 04 0.703 0 733

12 10.0-4 65 15 5±0 5 15 4 166 154 0 68±0 04 0 660 0 659

13 4.65-2 15 20 7±0 7 21 0 20 1 21 0 0 51±0 03 0.292 0.293

14 2.15-1 00 24 0+1 0 22 8 21 6 22 8 0 36±0 03 0.170 0.171

15 1.00- 465 24 0+1 0 23 9 22 3 23 9 0 35±0 03 0.316 0.313

Таблица 5

Групповые сечения рассеяния и радиационного захвата и их факторы резонансной

Нр <сг,>жс <Су> ГЕ1 <СТу> | С" ГЕ1 I г экс ТГ

8 - - 108 0 147 , 1 00±0 02 0 99 0.988

9 12 7±0 3 0 31±0 04 124 0 244 0 93 ±0 02 0 96±0 02 0 96 0.961

10 12 6+0 3 0 44±0 03 13 3 0 429 0 90±0 02 0.94±0 02 0 92 0.914

11 14.2±0 3 0 55±0 03 14 2 0 609 ¡0 85±0 02 0 84±0 02 0 85 0 821

12 15 8±0 4 0 75±0 03 14 6 0 789 | 0 85±0 02 0 78±0 02 0.80 0 675

13 19.9+0 7 1 22±0 05 198 1 170 | 0 74±0 02 0.51±0 02 0.57 0.551

14 19 0+1 0 1 82±0 10 20 9 1 886 10 67±0 02 0 36±0 02 046 0.280

15 - 3 20+0 25 20 6 3 307 0 24±0.02 0.48 0.175

Как видно из таблиц 4 и 5, групповые полные сечения и сечения рассеяния эксперимента и расчета согласуются в пределах экспериментальных ошибок.

Максимальное различие групповых сечений около 10%, разница в сечениях для разных библиотек около 10% В факторах резонансной блокировки различия достигают 30 % в некоторых группах В области высоких энергий наблюдается более сильная резонансная блокировка, а при низких энергиях, наоборот, более слабая Групповые сечения радиационного захвата эксперимента и расчета согласуются в пределах экспериментальных ошибок Экспериментальные абсолютные значения групповых сечений радиационного захвата получены из сферических пропусканий, измеренных в обратной сферической геометрии на ИБР-30 [7] Значительное различие групповых сечений около 20 % только в энергетической группе 100 - 46 5 кэВ Разница в сечениях для разных библиотек мала В факторах резонансной блокировки различия достигают 30 % в области энергий 2.15 - 0 465 кэВ

Кроме групповых нейтронных сечений и их факторов резонансной блокировки были определены также средние резонансные параметры - радиусы рассеяния Яо , нейтронные и радиационные силовые функции Би, , Б |г для нейтронных волн с орбитальными моментами 1 = 0. 1 2 (табл 6) [2, 16] Это было сделано с помощью программы БУРАЯ Г Н Мантурова, которая позволяет использовать нейтронные сечения и функции пропускания для получения резонансных параметров на основе метода максимального правдоподобия При подгонке расчет сечений и пропусканий проводился в многоуровневом приближении

Таблица 6

Средние резонансные параметры урана-238

Параметр БпИО4 Г,(мэВ) 0,(эВ) Я, (Фм)

Работа ь = о Ь = 1 1 = 0 1 = 0 1=1 1 = 0 1 = 1

Нр 1 10+0 05 1 70±0 20 23 5+0 7 20 8 69 9.35 8.00

[2] 0 89±0 01 1 87±0 03 24 8 20 8 69 9 01 9.01

Следует отметить, что полученные средние резонансные параметры хорошо согласуются с данными для разрешенной резонансной области энергий Групповые нейтронные сечения и их факторы резонансной блокировки, полученные на основе оптимизированных параметров, близки к значениям этих величин, определенным по методу подгрупп

Кроме отмеченных выше измерений с 21*и, проведены также впервые экспериментально-расчетные исследования допплер-эффекта в полных пропусканиях Полные пропускания измерялись для четырех толщин образцов - фильтров 16 мм (0 0763 ат/б), 32 мм (0 153 ат/б). 64 мм (0.305 ат/б), 128 мм (0.61 ат/б) при температурах 77К, 293К, 1043К [86] Охлаждение и нагревание образцов-фильтров производилось с помощью систем охлаждения и нагревания, которые описаны в работе [2] Из полных пропусканий получены допплеровские коэффициенты или отношения вида ДТ„ = Т,, (77К) / Т„ (293К), ДТС = Т0 (293К) / Т0 (1043К) Такие же величины были рассчитаны по программе ГРУКОН на основе оцененных данных библиотек ВЯОШ-2, ЕШР/В-б, Ш№Ь-3.

Экспериментальные и расчетные допплеровские коэффициенты в пропусканиях для большинства групп согласуются в пределах экспериментальных ошибок

Исследования влияния совпадающих по энергии реэонансов разных изотопов на интегральные характеристики реакторов фактически не проводились, хотя простой анализ энергетической зависимости нейтронных сечений указывает на наличие такого влияния даже в пределах имеющегося статистического распределения резонансов Нами были проведены впервые экспериментальные исследования влияния резонансной структуры нейтронных сечений урана -235, урана-238, плутония-239 друг на друга при пропускании резонансных нейтронов через образцы-фильтры этих материалов и комбинации из них

Результаты измерений свидетельствуют, что эффекты резонансной блокировки, связанные с корреляционными эффектами различных изотопов, значительны.

В четвертой главе содержится экспериментальный и расчетный материал по полным и парциальным сечениям (радиацонного захвата и деления), их интегральным характеристикам, величине альфа для топливных реакторных материалов И5и и М9Ри в резонансной и тепловой областях энергий нейтронов, обсуждаются полученные экспериментальные и расчетные данные по полным пропусканиям и функциям самоиндикациям в сечениях деления и радиационного захвата при разных температурах, групповым нейтронным полным и парциольным сечениям, факторам резонансной блокировки и допплер-эффекту в них и отношениях сечений в широком диапазоне энергий

Отмеченные выше величины были определены из времяпролетных спектров разных кратностей излучений, измеренных с помощью нейтронных детекторов и многосекционных детекторов установок ТЭКС, ПАРУС, РОМАШКА быстродействующих камер деления с большим содержанием 11и на длинных и коротких пролетных базах ИБР-30 и ИБР-2

Аналогичные величины определялись расчетным путем по программе ГРУКОН, с использованием многоуровневого приближения для расчета нейтронных сечений и их интегральных резонансных характеристик на основе оцененных данных различных библиотек ЕШР/В, ЛЕЖ>Ь, В КОШ, ДЕР

Измерения времяпролетных спектров разных кратностей у- лучей для

а5и и 239Ри

проводились на 500м пролетной базе ИБР-30 с помощью 16-секционного сцинтилляционного детектора с N31(71) кристаллами общим объемом 36л. ИБР-30 работал во время измерений в двух режимах Р=10, 5кВт, £=100, 25Гц, т=4мкс) В качестве образцов-радиаторов использовались металлические диски из урана с содержанием 90% 21 ^и и 10% ""и Диаметр образцов 235и равен 45мм, толщина -0 00137ат/барн (0 25 мм), вес каждого образца около 8 г Образцом-радиатором ^'Ри служил металлический диск диаметром 80мм и толщиной 0 00114 ат/барн (0.3 мм) с содержанием плутония-239 99 9 % и песом 22 79 г При работе ИБР-30 на мощности 5 кВт образецом-радиатором был сэндвич из трех урановых дисков. Его толщина составляла 0 00411 ат /барн (0 75 мм)

Для снижения фона от нейтронов деления и для регистрации процесса рассеяния нейтронов на образце внутри детектора были установлены цилиндрические конверторы из борированного полиэтилена толщиной 35 мм и из |0В -толщиной 10мм.

Из экспериментальных времяпролетных спектров были получены спектры кратности совпадений у - лучей с 1 по 11, из которых определены средние кратности <К> для 165 резонансов г1,Г в области энергий Е=1-150 эВ Наблюдается периодическая функциональная зависимость "К> от энергии, минимумы которой связаны с малыми делительными ширинами

Форма спектров кратности у резонансов с малыми делительными ширинами отличается от формы спектров с большими делительными ширинами (рис 5) Так, резонанс на энергии 94 1 эВ с аномально малой делительной шириной Гг = 0 2 мэВ имеет среднюю кратность <К>=3 04, а резонанс на энергии 52 26 эВ с максимальной шириной Г, = 420мэВ имеет -'К" = 4 38. т е первый резонанс является захватным, а второй - делительным резонансом Эти резонансы были использованы для разделения спектров кратности других резонансов на две составляющие процесса деления и радиационного захвата При разделении исходных спектров кратности в качестве опорных кратностей для формирования захватного спектра служили первая и вторая, где вклад деления мал, а для получения делительной части спектра использовались кратности выше шестой, где отсутствует радиационный захват

Рис.5 Спектры кратности совпадений у-лучей у резонансов с малыми делительными ширинами (а) и большими делительными ширинами (б) для И5и. В-исходный спектр, О-

делительный спектр, С-спектр радиационного

захвата.

Увеличение <К> с ростом Гг объясняется увеличением в исходном спектре доли процесса деления, при котором испускается больше гамма-квантов по сравнению с радиационным захватом Разделение исходных спектров кратности на две части позволяет определить величину альфа'

а = ау/аг =Ыу.Ег/Н(«Ег = Гк^Ег/Гк^е,, (14)

где стт, сг - сечения радиационного захвата и деления, Ыт, Ыг - суммарное число отсчетов у-квантов захвата и деления, е„ Е| - эффективность регистрации захватных и делительных у-квантов, кУ], кг, -ая кратность радиационного захвата и деления.

Отношение А = I г; можно определить путем нормировки на точные значения альфа, полученные в измерениях Г В Мурадяна В результате нормировки альфа по

8<Ш

-•-В в

-о-о Во»)

3'

е-я2м! г,-<шн« г-ббмв

}\\

#

236,

-»-в -о-в -»-г

Ч. Ч.1..

4 6 8 Ю 12 14

цапмлшт^ к

2 4 6 8 и с ЦшишлпплДК

13 резонансам настоящего эксперимента и отмеченной работы отношение эффективностей получилось равным 1 033 Экспериментальные значения величины альфа приведены в работах [27. 33]

Экспериментальные ошибки величины а составляют 3-10%, Экспериментальные значения величины альфа в резонансах для 21,U примерно на 10 -15% больше расчетных значений Кроме величины альфа и средних кратностей, полученных в отдельных резонансах. эти величины были определены также в энергетических группах по описанной выше методике

Первые исследования эффекта резонансной блокировки в величине альфа a>U и ^'Ри были проведены Каппе W R et al. которые использовали прямой радиохимический метод по определению накопления 240Pu, 21<'U в образцах S<U и Я9Ри после облучения в реактора

Спектрометрия множественности излучений позволяет не только измерять величину альфа но и исследовать эффект резонансной блокировки и допплер-эффект в величине альфа для делящихся ядер Коэффициент резонансной блокировки альфа fea и его температурную зависимость можно определить по формуле

ar,=a. f, / f| =a.ff„ =a-ÍTvdn / ÍT,»dn, (15)

где fy, fr, fRtt - коэффициенты резонансной блокировки в сечениях захвата, деления и величины альфа зависят от энергии и температуры образца-фильтра, а, ас -величина альфа при отсутствии и наличии образца-фильтра на нейтронном пучке, п -толщина образца-фильтра. Т,.Т| - функции самоиндикации в радиационном захвате и делении Интегрирование по толшине образца-фильтра производится в пределах от 0 до оо

Жидкостный сцинтилляционный (п.у) - детектор установки ПАРУС позволил провести измерение эффекта резонансной блокировки и допплер-эффекта в величине альфа для И511 и 219Ри на 122 м пролетной базе ИБР-30 (Р=10 кВт, f=100 Гц, т=4мкс) Образцами-радиаторами служили металлические диски из 90% И5и + 10% 2,8U и из 99 9% диаметром 45мм Образцами-фильтрами B<U служили аналогичные диски с толщинами 0 25, 0 5, 0 75мм

В этом случае спектры кратности совпадений гамма лучей от первой до пятнадцатой кратности были получены для 77 резонансов урана-235 и для энергетических групп в диапазоне 4 65-2150 чВ Спектры кратности определялись для отмеченных выше толщин образцов-фильтров урана после вычитания фоновых составляющих из времяпролетных спектров Спектры кратности при наличии образца-фильтра на нейтронном пучке становятся шире, а средние кратности возрастают с увеличением толщины образца

Так, резонанс на энергии 94 I эВ с аномально малой делительной шириной Tf =0 2 мэВ имеет средние кратности К -=3 65. 3 86, 3 95, 4 11. а резонанс на энергии 44 86 эВ с очень большой делительной шириной П = 660 мэВ имеет <К>=4 76, 4 91, 4 92, 4 57 при наличие на нейтронном пучке урановых образцов-фильтров с толщинами d=0 0, 0 25, 0 50, 0 75 мм Процедура получения блокированных значений величины альфа аналогично той. что описана выше при отсутствии образца на пучке

Аналогичные константы были рассчитаны по программе ГРУКОН с использованием данных разных библиотек Конечные групповые экспериментальные и расчетные значения величины альфа и 'К - представлены в таблице 7

Таблица 7

Экспериментальные и расчетные качения величин <(ч> и альфа при наличии и отсутствии образца - фильтра ' на нейтронном пучке____

Е(еУ) а 0) а(0 5шт) а(0 5тт) / а(0)

<К>(0) Ехр [Е-6] Ехр [Е-6] Ехр [Е-6]

2150-1000 3 47±0 04 0 6К;0 07 0 55 - 0 55 - 1 00

I000-465 4 45±0 04 0 49;0 05 0 48 0 29;0 06 0 48 0 59±0 14 1 00

465-215 4 60±0 05 045±0 05 0 46 028±0 06 0 45 0 62+0 15 0 98

215-100 4 31±0 04 0 75+0 07 0 70 0 48+0 10 0 65 0 64+0 15. 0 94

100-46 5 4 42±0 04 066±0 06 0 53 0 45+0 10 0 50 0 68+0 16 0 95

46 5-21 5 4 32+0 04 0 78±0 07 0 76 0 53+0 1 1 0 64 0 68±0 15 0 84

21 5-10 0 4 10±0 04 1 02±0 0Х 1 12 0 53+0 12 0 87 0 52±0 12 0 78

10 0-4 65 3 99±0 04 1 17+0 08 1 19 0 67+0 15 1 11 0 57+0 13 0 93

4 65-2 15 4 23±0 04 - 0 43 - 0 42 - 0 98

Как можно видеть и5 таблицы 7, экспериментальная наблюдаемая альфа величина уменьшается на 5-50% в резонансах и энергетических группах при наличии образца-фильтра г1,1_1(0 5мм) Эти эффекты, возможно, связаны с межрезонансными интервалами, где сечения радиационного захвата малы, а делительные сечения велики и альфа величина изменяется незначительно с изменением толщины образцов-фильтров 2"и Экспериментальные ошибки величины альфа настоящей работы составляют 5-20%

Кроме исследования эффекта реюнансной блокировки в величине альфа, для М5и проведены также исследования температурной зависимости функций самоиндикации в сечениях радиационного захвата и деления [54, 58] С этой целью были измерены времяпролетные спектры 1-15 кратности совпадений гамма-лучей на 122 м пролетной базе ИБР-30 с исполыованием 16-секционного жидкостного сцинтилляционного детектора на тонком металлическом образце-радиаторе 235и (0 25 мм) при наличии и отсутствии на нейтронном пучке образца - фильтра и5и с толщиной 0 5 мм при двух температурах ЮОК. и 293К Спектры кратности и величена альфа бьши получены из времяпролетных спектров с образцом-фильтром 21<и и без него после вычитания фона для энергетических групп в диапазоне 2 15-2150 эВ

Времяпролетные спектры 1 кратности содержат информацию о сечении захвата, а спектры 6-9 кратности о сечении деления Эти времяпролетные спектры использовались для определения функций самоиндикации в захвате (Тт) и делении (Те) при температурах ЮОК. 293К и для вычисления допплеровских коэффициентов Дадоп (п, 0, / 02) в величине альфа по формулам вида

дт,д„„(п,е,/е:) = т,(п е,) т,(п.0:)= ^(п.ео/ы^п,©:), (16)

ДТГаоп(п,е,/е2) =т,(п.0|)/т,(п.0:)= Ы'("-';,(п,6,)/Ы"й-9)(п, е2), (17) Дал„„ (п, 0, / е:) - ДТ,_,,„,(п, 0, / 62) / ДТ1л„„(п, 0, / е2), (18)

где n-толщина образца, 9-температ\'ра образца, <р(Е)-нейтронный поток, ст,-сечение захвата, а, - сечение деления, о - полное сечение, ДТ,4„„(п, 0] / 6;), ДТ|д„„(п, 0| / 02) -допплеровские коэффициенты в функциях самоиндикации захвата и деления, NT'(n, 61), N'3(n, 62), N1""9'(n, 61). N'""'^!, 0;) - счет импульсов в энергетической группе для захвата и деления

Функции самоиндикации и и\ допплеровские коэффициенты были получены с погрешностями 1-3 % Экспериментальные и расчетные данные совпадают в пределах экспериментальных ошибок

Помимо исследований величины альфа, эффектов резонансной блокировки и допплер- эффекта в величине альфа U на нейтронных пучках ИБР-30 в области энергии 2 15 эВ - 2 150 кэВ с помощью методики спектрометрии множественности излучений [27, 33, 44], нами проведены также измерения времяпролетных и

23s ,

амплитудных спектров у - лучей при поглощении нейтронов ядрами U на нейтронных пучках ИБР-2 [4S] В >том случае при определении величины альфа а в диапазоне энергий от 1 мэВ до 2 )В использовались спектроскопические методы

Измерения проводились на 34м и 27 м пролетных базах ИБР-2 с помощью HP Ge - детектора объемом 80 см1 и Ge(Li) - детектора объемом 55см1 Образцом -радиатором служил металлический диск урана, диаметром 48 мм, который использовался в измерениях на пучке ИБР-30 Измерительный модуль на основе PC/AT - 386 позволял накапливать информацию, которая сортировалась на амплитудные и временные спектры с помощью специальных программ

После сортировки амплитудных спектров по энергетическим группам и вычисления фоновых составляющих проводилось определение площадей под пиками у - линий радиационного захвата с энергиями 642 кэВ , триплета (910+912+915) кэВ и у - линий деления 707 кэ В. 815 кэВ. дублетов (1178+1181) кэВ и (1222+1224) кэВ , 1279 кэВ Предполагалось, что площади под у - линиями пропорциональны сечениям захвата и деления (Ач, = кч, <тч ф ; где АЧ1 - плошадь i-ой у - линии реакции х = у, f, КХ| - коэффициеш пропорциональности. <тч -парциальное сечение, (р , -нейтронный поток) Отсюда сечение а, и величину альфа в пределах энергетической группы j можно представить в виде

1АЧ| = ст„. <р,. I ks,. стч = ХАМ / cPj. I Кч,, (19)

а = оу / or = (ХАУ, / X К„ ) / < IA„ / X К„ ) = (ХА„. X Kr,) / (XAr,. X Кг,), (20) В формулах (19, 20) производится суммирование площадей п выбранных i-ых у -линий Для сравнения были вычислены необходимые величины ас, Стг и а в энергетических группах по программе ГРУКОН на основе оцененных данных библиотек BROND-2, ENDF/ В-6. JENDL-3, JEF-2 В качестве опорных значений брались данные расчета по ENDF/B-6 в тепловой точке и в резонансах Е0= 0 29 эВ; 1 135 эВ Экспериментальные и расчетные значения величины а совпадают в пределах экспериментальных ошибок для области энергий тепловых нейтронов [48 ]

Для исследования резонансной структуры полных сечений 2"U проводились измерения времяпролетных спектров на 1006. 123, 67 м пролетных базах ИБР-30 при работе в бустерном режиме ( Р= 10 кВт Г=100Гц, т=4 мкс) с помощью батареи из 10

^Не счетчиков типа СНМ-50. кольцевой батареи из 26 'Не счетчиков типа СНМ-18, нейтронного детектора из Зшт борных счетчиков СНМ-13 в полиэтиленовом диске диаметром 65 мм и толщиной 15 мм Из измеренных времяпролетных спектров определялись групповые полные пропускания

Образцами-фильтрами служили металлические диски "15и в алюминиевых чехлах диаметром 47 мм различной толщины Они охлаждались до температуры жидкого азота в стеклянном сосуде Дьюара. либо в металлическом сосуде Дьюара со сквозным каналом под размер образца-фильтра Допплеровские коэффициенты в пропусканиях ДТашДп, 100К / 293М = Т,(п КЮМ 1,(п. 293М получались из временных спектров с одним и тем же образцом-фильтром при комнатной температуре 293К и при температуре 100К (рис 6)

Функции самоиндикации в сечении деления измерялись на 67 м и 78 м пролетных базах с помощью ионизационной быстродействующей камеры деления со слоями 235и (2 г) в диапазоне энергий 2 15-21500 чВ

Из полных пропусканий и функций самоиндикации в сечении деления были определены групповые полные сечения и факторы резонансной блокировки полного сечения и сечения деления [8. 32] (табл 8)

Таблица 8

Групповые сечения и факторы резонансной блокировки полного сечения и сечения деления 235и при нулевом сечении разбавления

Пгр Е(кэВ) <ст, [нр] ст,-[Е-6] «н р] Щ-б] Мн Р] « [Е-6]

8 200-100 10 5 1 1 3 - 1 000 - 1 000

9 100-46 5 12 8 126 - I 000 - I 000

10 46 5-21 5 П 1 П 8 - 0 999 - 0 999

11 21 5-100 14 7 149 0 923 0 998 0 959 0 995

12 10 0-4 65 1(1 8 16 4 0 882 0 991 0 931 0 985

13 4 65-2 15 20 4 18 5 0 779 0 972 0912 0 964

14 2 15-1 00 24 2 22 6 0 734 0 865 0 883 0 858

15 1 0-0 465 27 2 28 0 0 606 0 758 0 740 0 767

16 465-215эВ 17 5 15 9 0 545 0 601 0 622 0 647

17 215 - 100 46 1 43 8 0 507 0 528 0 624 0 604

18 100 -46 5 61 1 62 4 0 377 0410 0 530 0 508

19 46 5-21 5 80 1 78 7 0 296 0 323 0 407 0 422

20 2! 5-10 0 108 103 2 0 269 03)6 0 409 0440

21 10 0-4 65 94 95 | 0 270 0 275 0 344 0315

22 4 65-2 15 16 6 0 578 0 631 0 672 0 634

Групповые сечения определены с погрешностями 2-6 % Погрешности факторов блокировки составляют 5 - 10%

Для экспериментальные пропускания и наблюдаемые сечения согласуются с данными, рассчитанными на основе отечественной библиотеки ВЯОЫО-2 в области энергий 46 5-200 кэВ Ниже 46 5кчВ имеются расхождения между экспериментом и расчетом за пределами экспериментальных ошибок на уровне 10-50 % Причем

а '¡йн

наблюдается в основном превышение экспериментальных сечений над расчетными, т е , повидимому, имеется место более сильная резонансная блокировка в полном сечении Н5и Следует также отметить, что в пользу этого вывода свидетельствует хорошее согласие данных настоящего эксперимента и работы [8], выполненной на пролетной базе 250 м ИБР-30 с теми же образцами 2р15и.

Рис. 6. Распределение допплеровских коэффициентов в полных пропусканиях для

235т т

и в зависимости от

толщины образца и от энергии при толщине образца 0 0858 ат/барн, где: •••• ДТ, -В1ЮШ-2, — ДТ, - ГОГОЬ-З, — ДТ,-ЕШР/В-6 Относительно допплеровских коэффициентов в

пропусканиях можно

сказать, что наблюдается хорошее согласие эксперимента и расчета по библиотекам ВЯО>Ш-2, Е>ГОР/В-6, и в области энергий выше 21 5 эВ для первых

четырех толщин образцов-фильтров Максимумы допплер-эффекта совпадают и находятся в области энергий 100-215эВ Однако, на образцах с толщинами 0 1286 ат/б и 0 150 ат/б результаты эксперимент совпадает только с данными ЕЖ^/В-б и в 1.2 раза меньше данных В1ЮТ>ГО-2 и ШЫБЬ-З

Плутоний-239. Времяпролетные спектры от первой до двенадцатой кратности совпадений гамма-лучей при поглощении резонансных нейтронов ядрами И9Ри измерялись на 500м и ]22м пролетных базах ИБР-30 с помощью двух 16-секционных сцинтилляционных детекторов соответственно с №1(Т1) кристаллами общим объемом 36л и жидкостного на основе раствора толуола с метилборатом объемом 80л. Импульсный быстрый реактор ИБР-30 работал в бустерном режиме (Р=10 кВт, £=100 Гц, т=4мкс,) В качестве образца-радиатора использовался металлический диск диаметром 80мм и толщиной 0 3 мм с содержанием И9Ри 99 9 % и весом 22 79 г

Из экспериментальных временных спектров после вычитания фоновых составляющих были получены спектры кратности совпадений с первой по двенадцатую кратности для энергетических групп в диапазоне энергий Е = 2 15 -2150 эВ и для 80 резонансов в области энергий Е = 7 - 313 эВ

Форма спектров кратности у резонансов с малыми делительными ширинами существенно отличается от формы спектров с большими делительными ширинами Так, резонансы с энергиями 52 52 эВ и 164 33 эВ с малыми делительными ширинами Гг = 9 мэВ и 8 мэВ имеют средние кратности соответственно <К> = 4 69 и 4 78, а резонансы с энергиями 47 50 эВ и 156 90 эВ с большими делительными ширинами Гг = 248 мэВ и 537 мэВ имеют средние кратности <к> = 5 89 и 6 07, т е первые резонансы, фактически, являются захватным, а вторые относятся к делительными резонансам Эти резонансы были использованы для разделения

спектров кратности других ре «шансов на составляющие процесса деления и радиационного захвата Следует отметить, что для жидкостного детектора стандартные спектры кратности были получены из спектров кратности для резонансов с энергиями 47 50 эВ и 52 52 эВ Из-за более низкой эффективности регистрации гамма-лучей этот детектор имеет меньшие значения средних кратностей (для Е =47 5 эВ - <К> = 5 13. а для Е =52 52 эВ - <"К> =3 68) Стандартные спектры кратности были получены и* отмеченных выше резонансных спектров путем вычитания небольших составляющих захвата и деления При разделении исходных спектров кратности в качестве опорных кратностей для формирования захватного спектра использовалась первая и вторая, где деление фактически не проявляется, а для получения делительной части спектра использовались кратности выше шестой, где отсутствует радиационный мхват Величина альфа определялась по формуле (14) Для сравнения получены также расчетные данные по программе ГРУКОН на основе последних оценок констант ",чРи в библиотеках BROND-2, ENDF/B-6 и JENDL-3

Экспериментальные и расчетные ¡начения альфа получены в энергетических интервалах под 80 резонансами и в энергетических группах (табл 9) [35, 37, 40 - 43J

Значения величины а и <к> для резонансов с энергиями Е =7 26, 10 92, 11 88, ,14 30, 14 65, 15 44, 17 6 4 эВ получены на жидкостном детекторе гамма-лучей Для резонансов более высоких энергии использовались экспериментальные данные, полученные на (п.у)-детекторе с Nal(Tl) кристаллами

Экспериментальные ошибки величины а в отдельных резонансах составляют 2 -12 %, а при больших и малых а ошибки достигают 60 % В энергетических группах погрешности существенно меньше, порядка I - 5 %

Таблица 9

Экспериментальные и оцененные (начения величин <К> и альфа (а = ау / стг) 219Ри

Егр(эВ) <К> а [н p ] a [B-2] a [E-6] a[J-3]

2150-1000 4 13+0 04 0 72±0 08 0 93 1 00 1 10

1000-465 4 81 ±0 OS ' (1 SO-O 09 0 97 0 88 0 87

465-215 4 6S±0 OS - 0 84 0 82 0 79

215-100 4 61 ±0 OS 0 80+0 08 0 61 071 0 68

100-46 5 4 82±0 05 , 0 S2±0 06 0 44 0 50 0 48

46 5-21 5 4 1710 04 1 1 4S±0 16 1 04 1 54 I 48

21 5-10 0 4 72+0 OS 1 0 60+0 07 0 57 0 84 0 80

10 0-4 65 4 51 ±0 OS ! 0 88±0 09 0 30 0 48 0 47

54 1-51 0 3 68±0 04 1 S7±0 12 3 29 3 90 3 78

48 6-46 2 5 13±0 05 0 23+0 05 | 0 24 0 16 0 16

Как видно из таблицы 11. экспериментальные и расчетные данные согласуются в большинстве широких энергетических групп в пределах экспериментальных ошибок Поскольку величина альфа есть отношения сечений, то эффекты резонансной блокировки должны проявляться в ней Ранее была проведена только одна

экспериментальная работа Каппе Я е\ а! по изучению этого эффекта, которая показала, что резонансная блокировка в альфе ичРи может быть значительной

Использование многосекпионных сиинтилляционных (п.у)-детекторов для измерения спектров кратности открыло новые возможности для исследования эффекта резонансной блокировки и допплер-эффекта в величине альфа Для этого были проведены измерения времяпролетных спектров пятнадцати кратностей совпадений гамма-лучей с образцами-фильтрами 21'Ри различной толщины при разных температурах [41 44 40 58] Процедура проведения измерений была аналогично той, что описана выше при измерении эффекта резонансной блокировки и допплер-эффекта в величине альфа Нами проведены измерения

времяпролетных спектров I - 15 кратности совпадений гамма-лучей на 122м пролетной базе ИБР-30 с помощью 16-секционного жидкостного сцинтилляционного детектора

В качестве образцов-радиаторов использовались металлические диски диаметром 80мм и 40мм с толщинами 0 Змм и 0 5мм соответственно Содержание ^Ри в образцах 99 9 % Во время измерений образец-радиатор находился в центре детектора и всегда имел температуру 293 К Образцы-фильтры помещались перед жидкостным (п, у)-детектором на расстоянии 7 м от него В измерениях эффекта резонансной блокировки величины альфа использовались образцы-фильтры с толщинами 0 3 мм. О 5 мм, 1мм 2 3 мм Первые три образца-фильтр получались при использовании описанных выше чистых образцов-радиаторов Образец-фильтр толщиной 2 3мм представляет плутониевый металлический диск диаметром 48мм в герметичной оболочке из нержавеющей стали с толщиной стенок 0 3 мм

В данном эксперименте были измерены времяпролетные спектры с первой по пятнадцатую кратности при наличии в (п. у)-детекторе образца-радиатора плутония-239 для открытого пучка нейтронов и для 4-х толщин образца-фильтра И9Ри (0 3, 0 5, 1,2 3 мм) на пучке, а также фоновые измерения с резонансными фильтрами

Из экспериментальных времяпролетных спектров после вычитания фоновых составляющих были получены спектры кратности совпадений с первой по пятнадцатую кратности для энергетических групп в диапазоне энергий Е = 4 65 - 2150 эВ и для 27 разрешенных резонансов в области энергий Е = 7 - 170 эВ Для жидкостного (п, у)-детектора форма спектров кратности у резонансов с малыми делительными ширинами также существенно отличается от формы спектров с большими делительными ширинами Так. в случае открытого пучка резонансы с энергиями 52 52 эВ и 164 33 эВ и малыми делительными ширинами Гг = 9 мэВ и 8 мэВ имеют средние кратности <к = 3 66. 4 04. а резонансы с энергиями 47 60 эВ и 156 90 эВ и большими делительными ширинами Г| = 248 мэВ и 537 мэВ имеют средние кратности <к>=5 15. 5 13 Эти ре «шансы, как было описано выше, использовались для разделения исходных спектров кратности других резонансов и энергетических групп на спектры кратности соответственно процессов деления и радиационного захвата

Если предположить, что эффективности регистрации гамма-лучей не зависят от энергии, то отношение А = е ' ь| можно определить путем нормировки на значения

альфа, полученные в прецизионных измерени

их Г Я Мурапяна и др Получены

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА ( С.П«т»рбург 09 300 мт .

экспериментальные значения величины альфа в группах для открытого пучка и при наличии в пучке образца-фильтра Ри-239 толщиной 1мм [41, 44, 46], а также расчетные значения для открытого п\чка, полученные по программе ГРУКОН на основе оцененных данных библиотек .)ЕРР-3 0. ЕКЭР/В-б 8 и JENDL-3 3 Следует отметить, что расчетные данные по всем трем библиотекам совпадают Расчетные значения величены альфа :1чРи согласуются с экспериментальными значениями в пределах экспериментальных погрешностей

Экспериментальные погрешности величены альфа составляют 5-10 % Наблюдается эффект уменьшения альфа на 5-40 % за счет резонансной блокировки, что можно объяснить более сильном резонансной блокировкой на узких со спином резонансах с большими значениями альфа по сравнению с широкими делительными резонансами со спином J~0 и с малыми значениями альфа

Эффект резонансной блокировки приводит также к изменению средних кратностей у-лучей в резонансах и группах В области энергий от 215 эВ до 2150 эВ средние кратности с увеличением толщины образца-фильтра плавно возрастают примерно на 20-35% при максимальной толщине

Для исследования резонансной структуры полного сечения и сечения деления а*Ри была использована методика измерения функций пропускания на толстых .образцах - фильтрах при температурах 100 К и 293 К , аналогичная описанной выше при измерениях с ""и Образцами служили металлические диски диаметром 45 мм и толщиной 2 3 мм в герметичной оболочке из нержавеющей стали Для охлаждения образцов-фильтров до 100 к использовался сосуд Дьюара со сквозной дырой В качестве детекторов исполь'пвались гелиевые и борные счетчики, а также ионизационная камера деления с ",чРи (I 6 г) Измерения времяпролетных спектров проводились на длинных и коротких пролетных базах ИБР-30 (1000 м, 123 м, 64 м) при работе реактора в бустерном режиме (Р= 10 кВт, 100 Гц и т= 4 мке [9, 28]

' В случае эксперимента на 64 м пролетной базе полные пропускания измерялись либо одним борным счетчиком типа СНМ-13. либо специальным Не-3 счетчиком с малой эффективностью Функции самоиндикации в делении измерялись быстродействующей ионизационной камерой деления со слоями :19Ри (1 6 г) [24], которая находилась на нейтронном пучке на расстоянии 62 м от ИБР-30 В этом эксперименте измерялись времяпролетные спектры в диапазоне энергий от 0 465 эВ до 21 5 кэВ с энергетическим разрешением соответственно 0 12 % и 40 %. Экспериментальные погрешности в пропусканиях составляют 1 -20 % в зависимости от энергии и толщины образца

Допплеровские коэффициенты в пропусканиях определялись как отношения пропусканий ДТ,(Е) = Т,(100К) ' Т,(293К) или временных спектров с холодным и горячим образцом-фильтром Погрешности допллеровских коэффциентов составляют 5-50 % Максимум допплер-эффекта находится в области энергий 465-215 эВ

Аналогичные величины были рассчитаны по программе ГРУКОН на основе данных последних версий библиотек В1ЮШ-2[В-2], ЕШР/В-6[Е-6|, ШЫОЬ-З^-З] Экспериментальные допплеровские коэффициенты в пропусканиях 2 <;Ри совпадают в пределах экспериментальных ошибок с расчетными значениями

Из экспериментальных пропусканий и функций самоиндикации по методу подгрупп [80] были определены групповые нейтронные сечения и факторы резонансной блокировки Полученные среднегрупповые сечения и факторы блокировки приведены в таблице 10. где для сравнения представлены также данные других работ Экспериментальные погрешноои сечений составляют 2-6 %, а для факторов резонансной блокировки около П)"о

Таблица 10

Групповые сечения и факторы резонансной блокировки полного сечения и сечения деления а9Ри при нулевом сечении разбавления и температуре 293К

Е (кэВ) <ст,> [н р] «т,> [В-2] ст. [Е-6] о,-[.1-3] <|[н р] г, И г, [БНАБ] [нр] и [БНАБ]

200-100 116 1 1 7 1 1 * 12 3 - - - - - -

46 5-21 5 13 8 - 12 1 12 9 127 13 9" 12 6 14 1 __-__ - - - -

46 5-21 5 146 - - - - -

21 5-10 0 164 14 5 13 81 15 1 15 2 - 0 836 0 945 1 000 0 974 0 925

10 0-4 65 197 198 15 8 | 170 17 1 - 0 785 0 868 0 986 0 872 0.839

4 65-2 15 23 8 20 1 18 7 19 1 19 1 - 0 728 0 739 0 960 0 765 0 635

2 15-1 00 27 2 20 9 21 6 21 5 23 1 - 0 ">98 0 635 0 806 0 688 0 508

1 0-0 465 30 7 33 5 29 5 29 2 28 7 - 0 386 0 467 0 739 0 598 0 373

465-215эВ 45 8 42 6 18 2 49 9 16 8 0 112 0 361 0 361 0 586 0 541 0 296

215 - 100 91 1 ■<6 8 48 8 49 1 46 2 0 244 0 269 0 279 0 552 0 435 0 205

100^6 5 115 1 12 1 И 109 66 1 0 191 0 165 0 155 0 383 0 300 0 131

46 5-21 5 85 2 65 5 65 2 65 1 82 6 0 151 0 162 0 235 0 293 0 235 0 132

21.5-10 0 232 179 172 180 107 0 145 0 124 0 ПО 0 308 0 167 0 149

10 0-4 65 139 76 0 67 0 66 9 98 8 0 137 0 224 0 276 0315 0 198 0 268

4 65-2 15 27 4 - 21 6 20 9 16 2 - - - - - -

Кроме полных пропусканий и допплеровских коэффициентов в них были измерены также функции самоиндикации при температурах 100К и 293К образцов-фильтров с помощью плутониевой ионизационной камеры деления [36] и жидкостного 16-секционного (п.у (-детектора [58] Результаты этих измерений свидетельствуют, что допплеровские коэффициенты в функциях самоиндикации в 2-3 раз больше допплеровских коэффициентах полных пропусканий

Следует отметить, что измерения полных и парциальных пропусканий на различных образцах реакторных материалов в области разрешенных резонансов привели автора диссертации к разработке метода определения содержания изотопов в смесях и изделиях по их резонансным особенностям в пропусканиях [4] С целью апробирования этого метода нейтронного спектрального анализа были приготовлены образцы-фильтры, моделирующие пакет ТВЭЛ активной зоны быстрого реактора и гранит стандарта СГ-1 На 250 м пролетной базе ИБР-30 были проведены тестовые измерения полных пропусканий с этими образцами с помощью батареи из 10 Не-3 счетчиков типа СНМ-50 Для определения содержания :1'Ри в моделирующем образце использовались резонансы с энергиями Е» = 7 95. 11 5, 12 0, 14 93, 17 93 , 22 66 эВ

После усреднения результатов измерения по всем 6 резонансам количество 239Ри в образце получилось равным но нишинс 0 48+0 10 г/см". что в пределах погрешности 2% совпадает с истинным значением Такая же погрешность получилась при определении содержания *,ки в граните при обшем его количестве в образце 0 8 %

В пятой главе описываются предложенные автором многошелевые гравитационные монохроматоры нейтронов, которые были использованы на длинных пролетных базах (500 м и 1000 м) ИБР-30 для исследования взаимодействия нейтронов с гравитационным и электрическим полями, в частности, для измерение ускорения силы тяжести свободно падающего нейтрона и возможного электрического заряда нейтрона Ускорение силы тяжести макротел в гравитационном поле Земли давно измеряется с высокой точностью (с погрешностью порядка - 0 00005см/с2). Что касается измерения ускорения силы тяжести свободно падающих элементарных частиц, в том числе и нейтронов, то здесь ранее достигнута наилучшая точность около 0 3% в работе БаЬЬ^ Т е1 а1 при измерении ускорения свободно падающих нейтронов на гравитационном спектрометре с 180м пролетной базой Впервые, ускорение свободно падающих нейтронов в гравитационном поле Земли определил МсЯеупоМв А М с погрешностью около 8 % Эти спектрометры были достаточно сложными устройствами и имели плохое энергетическое разрешение Эти недостатки устраняются, если для формирования траектории движения нейтронов использовать промежуточные щелевые коллиматоры по всей длине пролетной базы, а для энергетической калибровки падающих нейтронов применить методику времени пролета, как предложено автором в работах [13, 14] В общем случае движение нейтрона и его энергия Е в гравитационном поле Земли описываются уравнениями Н = Ь.^а - 2 614.10"'-« • Ь2' Е„ • со$2а. (21)

Е = Е„ + тцН - тц1. ща, (22)

где Е0 - начальная кинетической энергии [эВ], g - постоянная ускорения в поле тяготения Земли [м/с*], а - угол вылета нейтрона относительно горизонтальной плоскости, ЦН - переменные по осям соответственно абсцисс и ординат [м], ш -масса нейтрона

Предполагается, что начало координат совпадает с точкой вылета нейтрона из источника, а переменные I и Н и ¡меняются соответственно по осям абсцисс и ординат

В случае малости высоты падения нейтронов по сравнению с длиной пролетной базы энергетическое разрешение гравитационного спектрометра можно определить по формуле

Е = К, I." ДЕ/Е = 2Д1/1= ДЬ/Н, (23)

где К| и К; - постоянные величины 1. - пролетная база, Н - высота падения нейтронов, - временная неопределенность, ДЬ - неопределенность в высоте падения нейтронов

Если проанализировать две наиболее отличающиеся траектории движения нейтронов,проходящих через горизонтальные щели коллиматоров, то можно вывести формулу для определения неопределенности в высоте падения нейтронов в конце пролетной базы

Ah = ДЬ| + Ah,, (24)

где Ahi - высота шели первого коллиматора около источника, ДЬ2 - высота щели второго коллиматора в апогее траектории на половине пути, ДИ3 - высота щели третьего коллиматора около детектора нейтронов

С целью проверки возможностей предложенного гравитационного спектрометра на 1000-метровой пролетной базе импульсного быстрого реактора ИБР-30 в ЛНФ ОИЯИ г Дубна был поставлен эксперимент по измерению ускорения силы тяжести свободно падающих нейтрошт

Для этого был создан многощелепой гравитационный спектрометр[ 13, 14, 57] Он включал в себя источник нейтронов ИБР-30, три щелевых коллиматора, детектор нейтронов с 3Не счетчиком на 500м пролетной базе, накопитель информации с временным анализатором на основе мини-ЭВМ

Первый коллиматор с одной горизонтальной щелью высотой 1.5 мм был установлен на металлической платформе на расстоянии 0.7 м от поверхности замедлителя реактора

Второй щелевой коллиматор был смонтирован на неподвижной металлической опоре на расстоянии 250 19 м от светящейся поверхности замедлителя Он имел четыре горизонтальные щели с высотами 2, 1 5, 1 и 1 мм, которые были образованы пластинами из плекса с толщинами 30, 20 и 9 мм Первый и второй коллиматоры полностью перекрывали нейтронный пучок по сечению нейтроновода диаметром 0 4 м на глубину 0 4м Эти коллиматоры собирались из пластин плекса и борированного полиэтилена с содержанием естественного бора 3% Высота и параллельность щелей обеспечивалась с погрешностью не хуже 0 1 мм

Третий щелевой коллиматор с высотой щели 2 мм был совмещен с защитой детектора и представлял шестигранный блок со сторонами 150, 200 и 700 мм, заполненный смесью карбида бора и парафина, окруженный со всех сторон листом кадмия для поглощения фоновых нейтронов Внутри детекторного блока имеется цилиндрическая полость диаметром 32 мм для 'Не счетчика и коллимационная щель до поверхности нейтронного счетчика протяженностью 100 мм. Этот третий коллиматор с нейтронным детектором был установлен на юстировочном столике в разрыве нейтроновода на расстоянии 501 01 м от поверхности замедлителя Во время измерений горизонтальная щель третьего коллиматора устанавливалась на различных уровнях с шагом 20мм, что обеспечило монохроматизацию нейтронов в диапазоне энергий 0.016-1 6эВ

На импульсном источнике нейтронов ИБР-30 (Р=20 кВт, f= 4, 10 Гц, т=100 мке) было проведено три серии измерений

Было измерено 40 временных спектров (рис 7) при разных положениях щелей третьего коллиматора На основе этих спектров получено 53 значения ускорения падения нейтронов с погрешностью примерно 1% каждое

За горизонтальную плоскость принималась такая, которая проходила через щели первого и третьего коллиматоров Это допущение при малых углах вылета нейтронов от 5 с до 1 мин может приводить к систематической ошибке в измеряемом ускорении -0.0003 см/с2

Для определения ускорения силы тяжести нейтрона использовалась формула: 6 « 2Н. [(Ь / Ц. (1 -12 / Ь). (П2 - )] (25)

где 1г время пролета нейтронов с энергиями Е1 и Е: всей пролетной базы Ь, Н -расстояние между серединами двух щелей второго коллиматора, 1г, Ь - расстояния от замедлителя до середины второго коллиматора и до детектора нейтронов

Рис 7 Времяпролетный спектр моноэнергетических нейтронов Ширина временного канала 1280мкс 1 Гал = 1 см/с2

Выражение (25) получается при рассмотрении двух параболических траекторий движения нейтронов. Время падения нейтронов принималось равным интервалу времени между медианными значениями положений нейтронной вспышки и пика моноэнергетических нейтронов на временном спектре Расстояние между траекториями движения

нейтронов принималось равным расстоянию между серединами щелей второго коллиматора. Точность определения времени „ падения нейтронов связана с

временным разрешением

моноэнергетических пиков Наилучшее временное разрешение получается при низких энергиях пиков Так, на энергии 0 0175эв оно получилось равным 0 9%, что хорошо согласуется с расчетным значением 1 %

При определении времени падения нейтронов вводились поправки, связанные с формой спектра тепловых нейтронов, энергетической зависимостью эффективности регистрации нейтронов и тем, что нейтроны разных энергий вылетают с различных уровней по высоте на поверхности замедлителя.

Для сравнения ускорения падающих нейтронов с локальным значением ускорением силы тяжести проводилось измерение с помощью математического маятника Маятник длиной 4215±1 мм в виде свинцового шара диаметром 50 мм подвешивался на нихромовой проволоке толщиной 0 3 мм к стальному стержню в потолке помещения около детектора на расстоянии 506 м от реактора Период колебания маятника измерялся по точному времени радиосигналов Ускорение силы тяжести определялось по формуле

Т = 2я(1/8),/2.(1 +схг/16), (26)

где Т - период колебания, 1 - длина маятника, g - ускорение; а - угол отклонения.

"I

фЯХЯг -уНий!—

Х6

110

X

«и

во

Кроме того, был проведен расчет ускорения силы тяжести по стандартным формулам для широты г Дубна Результаты всех измерений и расчетов приведены в таблице 11

Таблица 11

Ускорение свободно падающих нейтронов в области энергий 0 0175-0 4223 эВ

Эксперимент Маятник Расчет

17 12-28 12 84 07 01 - 1801 85 18 02-02 03 85

980 8 ±1 см/с2 978 0 ±0 9 см/с" 981 5 ±1 2 см/с2

Среднее ускорение нейтрона 980 1 + 1 I см/с2 980 4±1 см/с2 981 51 см/с-1

Гравитационный спектрометр подобного типа можно использовать для измерения электрического заряда нейтрона, магнитного момента нейтрона, значения спина и для исследования спиновой зависимости ускорения силы тяжести падающего нейтрона

Из косвенных экспериментов по измерению ионизации газа нейтроном следует, что заряд нейтрона представляет величину меньшую 10'22 от заряда электрона (2С

Идея предложенного автором эксперимента состоит в том что при наличии заряда у нейтрона его траекторию движения в гравитационном спектрометре можно изменить с помощью электрического или магнитного поля [13, 14, 25]. Создание поперечного или продольного электрического поля, либо поперечного магнитного поля в щелевом зазоре первого коллиматора гравитационного спектрометра должно приводить к изменению высоты падения нейтронов в конце пролетной базы при наличии у нейтронов электрического заряда По величине изменения высоты падения можно определить величину электрического заряда нейтрона, используя известное_выражение для силы Лоренца

Р =_т. а = (}„. Ё + (5„. [ у„ . Н ]/с, (27)

где т - масса нейтрона, а - ускорение нейтрона в электромагнитном поле, (3„ - заряд нейтрона, с-скорость света, у-начальная скорость нейтрона;Е-напряженность электрического поля, Н - напряженность магнитного поля

Если однородное электрическое поле Е направлено перпендикулярно плоскости щели коллиматора, то отклонение нейтрона ДЬ1Е с зарядом <3„ на выходе коллиматора можно определит!, по формуле

ДН | г. = ас • ^ : / 2 = С>П.Е. 1:/2ш • v,,2, (28)

где'] - длина коллимирующей щели, 1 -время пролета нейтрона расстояния 1.

На пролетном расстоянии между первым коллиматором и детектором нейтрон за счет полученной от электрического поля скорости V = ан • ^е отклонится на величину:

ДНц. = а, .1,, .12г = 0„-Е.1.(Ь-])/ш.уо2 (29)

Полное отклонение нейтрона с энергией Е„ на всем пролетном расстоянии Ь равно'

ДЬЕ = ДЬ,с + Д11:г. = 1 25.10"". 0„-Е. 1.(Ы/2)/ Е0, (30)

где ДЬ [м], 1 [м], L [м], Е [В/м], Q„ [кулон], m [кг], v„ [м/с], Е0 [эВ]

По формулам (28, 29, 30) проведены расчеты, которые показали, что в условиях работы ИБР-30 на длинных пролетных базах 250м, 500м, 1000м при длительности нейтронной вспышки 100 мкс с помощью гравитационного спектрометра, имеющего коллиматоры со щелями высотой 0 3мм, для нейтронов с энергией 0 001 - 0.01эВ можно было измерять электрический заряд нейтрона на уровне 10'17 Qe В условиях работы ИБР-2 на 100 м пролетной базе при высоте щелей у щелевых коллиматоров 0 Змм величину электрического заряда нейтрона можно измерить на уровне 10"22 Qe

Для измерения электрического заряда нейтрона использовался описанный выше гравитационный спектрометр Он имел три щелевых коллиматора на 500м пролетной базе ИБР-30 и плоский конденсатор шириной 0 4 м и длиной 2м, который был установлен на расстоянии 8 5 м от источника нейтронов Конденсатор состоял из двух дюралюминиевых пластин толщиной 2 мм каждая, разделенных воздушным зазором в 5 мм На пластины подавалось постоянное напряжение 5 кВ, которое чередовалось по полярности при каждом новом измерении временного спектра В этих измерениях удалось достичь точности определения верхнего предела электрического заряда нейтрона на уровне 10'15 Qe заряда электрона

Как известно, эффект силы Кориолиса в неинерциальных системах отсчета .приводит к отклонению свободно падающих тел Нейтроны, имеющие некоторую начальную скорость и двигающиеся над поверхностью Земли в направлении к оси вращения будут отклоняться на восток, а двигающиеся от оси вращения Земли отклонятся на запад от меридианной плоскости начала движения [57] При движении нейтрона в меридианной наиболее благоприятной плоскости его отклонение можно определить по формуле

s =1446.10-V • sin (ф±а) / ( Т. Ео1/2 ), (31)

где L [м] - длина пролетной базы, Т [с] - суточный период вращения Земли, Е0 [эВ] -начальная кинетическая энергия нейтрона, <р - широтный угол источника нейтронов; а - угол между нулевой горизонтальной плоскостью и направлением пролетной базы в меридианной плоскости

Для обеспечения монохроматизации нейтронов на основе эффекта силы Кориолиса [57] достаточно сформировать траекторию их движения с помощью трех коллиматоров с вертикальными щелями, как у гравитационного монохроматора. Энергетическое разрешение такого спектрометра будет определяться по формуле: ДЕ/Е = As/s, где As = Asi + Asi +2As2 и Asi, As2, As3, - ширины щелей соответственно 1-го, 2-го и 3-го коллиматоров Гравитационный спектрометр имеет более высокое энергетическое разрешение при равных экспериментальных условиях по сравнению со спектрометром на основе эффекта силы Кориолиса

В шестой главе описывается предложенный автором оригинальный прямой метод исследования (п-п)-взаимодействия [5, 55, 57] Суть метода заключается в следующем Поскольку в любом источнике нейтронов образуются нейтроны разных энергий, то при их движении в одном направлении более быстрые нейтроны будут обгонять или взаимодействовать с мишенными медленные нейтронами на некотором расстоянии Убирая из нейтронного пучка поглотителем либо рассеивателем

медленные или быстрые нейтроны или изменяя длину пути их совместного пролета, можно количественно измерять различные характеристики (п-п)-взаимодействия Очевидно для уменьшения влияния фоновых нейтронов следует нейтронный образец создавать на некотором расстоянии L от источника, а для того чтобы не было уменьшения медленных нейтронов за счет 1 / L2 желательно использовать зеркальные нейтроноводы для транспортировки медленных нейтронов В случае использования импульсных источников мишенными нейтронами являются медленные нейтроны, возникшие в начале каждой нейтронной вспышки и все рециклические нейтроны от многих предыдущих вспышек

Плотность мишенных нейтронов р (Е) с энергией Е и скоростью v на расстоянии L от любого источника можно определить из общего выражения для потока нейтронов ф (L)

Emax

<J>(L) = iv, р (Е). dЕ (32)

О

Суммарную плотность рециклических нейтронов с энергиями Е„ в момент времени t на расстоянии L от источника можно определить по формуле

Ппмх

Ргес = {(Фш • S / г*. f) • I 2лДЕ„. [exp(-En /KG)]/ (7iK9)3/2 +

Птш+)

Пщт

+ [(OepU,S/Tep(hf). ln(Em„x/Em,„)] .ZAEJ En3/2}/5.52»1077tL2, (33)

1

где Ргес[н/см]-плотность рециклических нейтронов, Цсм]-длина пролетной базы, Фц [н/см 2с] - средний поток тепловых нейтронов, S [см2] - площадь светящейся поверхности источника нейтронов, т,ц [с] - ширина вспышки тепловых нейтронов, f [1/с] - частота следования нейтронных вспышек, nmax - полное число вспышек рециклических нейтронов, п„ш, - число вспышек надкадмиевых рециклических нейтронов, ДЕ„ - энергетическая неопределенность рециклических нейтронов с энергией Е„ , К - постоянная Больцмана, 9 - абсолютная температура нейтронного газа, Фч,ц, [н/см2с]-средний поток надтепловых нейтронов; Ешах, ЕтИ - максимальная и минимальная энергии рециклических надтепловых нейтронов; t^u, [с]-ширина вспышки надтепловых нейтронов

По приведенным формулам (32, 33) были сделаны расчеты плотностей нейтронов для разных пролетных баз ИБР-30 при работе в реакторном режиме (Р=15 кВт, f=4 Гц, Tf =70 мкс) и бустерном режиме (Р=10 кВт, f= 100 Гц, if =4 мкс)

Если проинтегрировать все мишенные нейтроны в момент появления нейтронной вспышки в интервале пролетной базы от 10 м до 250 м (ДЬ=250-10=240 м), то получается нейтронный образец толщиной - 25 . 104 н/см2 для бустерного режима ИБР-30 и - 3 5 .104 н/см2 для реакторного режима На ИБР-2 суммарный выигрыш в плотности мишенных нейтронов получается в - 1000 раз больше по сравнению с

ИБР-30, благодаря большей средней тепловой мощность и наличию зеркальных нейтроноводов на пролетных базах

Если известна плотность мишенных нейтронов в образце общим объемом V и количество быстрых догоняющих нейтронов, проходящих через образец за каждую нейтронную вспышку, то количество столкновений нейтронов за одну вспышку при известном сечении рассеяния нейтрона на нейтроне можно представить в виде

^ = р • С7ряС • Кг, • V, (34)

где Ыр., - количество упругих столкновений нейтронов за одну вспышку, р [н/см3]- средняя плотность нейтронного образца, ст^с - сечение (п-п) - рассеяния, N6- количество быстрых нейтронов, падающих на 1см нейтронного образца за одну вспышку, V [см3] - объем нейтронного образца

С целью выяснения возможностей метода догоняющих нейтронов для исследования (п-п) -взаимодействия были проведены тестовых измерений на нейтронных пучках ИБР-30, ИБР-2 в ОИЯИ и Первой АЭС в ФЭИ В этих экспериментах верхняя граница сечения (п-п) - рассеяния была определена на уровне ст„„ <108барн

Однако в условиях работы на высокопоточном реакторе ИХ г Гренобль, где поток тепловых нейтронов на 30 м пролетной базе с зеркальным нейтроноводом может составлять Фи, = 2>1011 н/см2с и плотность нейтронов около 106 н/см3, скорость счета регистрируемых событий (п-п) - рассеяния согласно формуле (34) должна быть ~10 имп/мин, т е реально достичь статистическую точность измеряемого сечения (п-п) -рассеяния на уровне 3% при наличии высокого вакуума в полости детектора.

В заключении кратко излагаются основные результаты и выводы по проведенной работе. По инициативе и при активном участии автора создана разнообразная оригинальная экспериментальная техника и проведены разнообразные многочисленные измерения с использованием различных методик на установках ИБР-30 и ИБР-2 с целью получения новой информации о взаимодействии нейтронов с ядрами основных реакторных материалов и изучения фундаментальных свойств нейтрона Эта работа выполнена в рамках научных программ Физико-энергетического института и Объединенного Института Ядерных Исследований, грантов по изучению фундаментальных свойств нейтрона и по уточнению ядерно-физических констант, необходимых для расчета перспективных атомных энергетических реакторов и для совершенствования теоретических моделей в ядерной и нейтронной физике Итогом научных усилий автора стали следующие результаты

1.Созданы оригинальные экспериментальные установоки ПАРУС, РОМАШКА и ТЭКС с различными нагревающими и охлаждающими устройствами, многосекционными нейтронными детекторами в виде батарей 3Не и 10В счетчиков, 16-секционными детекторами гамма-лучей на основе N31(11) кристаллов и жидкостного сцинтиллятора, установка на основе НР (Зе-детектора; уникальные быстродействующие ионизационные камеры деления с большим содержанием И5и и разнообразная спектрометрическая аппаратура, несколько измерительных модулей на основе РС с диалоговыми программами для накопления и обработки

больших объемов экспериментальной информации, многоцелевая установка с механическим прерывателем нейтронов для улучшения спектрометрических характеристик ИБР-2 Созданная экспериментальная техника и разработанные методики обеспечили проведение различных измерений на нейтронных пучках ИБР-30, ИБР-2, позволили впервые получить много новых ядерно-физических констант для основных реакторных материалов в резонансной и тепловой областях энергий 2 С помощью многосекционных сцинтилляционных (п,у)-детекторов и НРОе -детектора гамма-лучей на ИБР-30, ИБР-2 измерены амплитудо-временные, времяпролетные спектры 1-12 кратности совпадений у-лучей, из которых определено энергетическое положение 610 ргирешенных резонансов, впервые обнаружено 53 новых резонанса, получены впервые спины для 386 резонансов, уточнены спины 15 резонансов, впервые получены нейтронные и радиационные ширины для 74 резонансов, уточнены нейтронные и радиационные силовые функции изотопов |76Н£ ЬЖ; тШ, м75т, ,4х5ш, '^т, "75п, "V 1131п, 1151п Кроме того, из амплитудо-временных спектров у-лучей определена с наилучшей точностью энергия связи В„=9326 35 (9) кэВ составного ядра ьп и реализована методика определения спинов по заселенности низколежащих возбужденных уровней ядер изотопов индия. Получены новые значения спинов для 6 резонансов "51л и впервые определены спины для 8 резонансов |п1п по этой методике Все эти данные обсуждены на международных семинарах, конференциях и опубликованы в реферируемых журналах и справочниках.

3. На оригинальных установках ТЭКС, ПАРУС, РОМАШКА с многосекционными высокоэффективными детекторами нейтронов и гамма-лучей при низком фоне впервые удалось провести измерения полных пропусканий, функций самоиндикации в сечениях рассеяния и радиационного захвата на большом наборе толщин образцов-фильтров №>, Мо, Ж, РЬ, :12ТЬ, ™и при температурах 100 К - 1000 К Это дало возможность определить новые групповые полные сечения, парциальные сечения рассеяния и радиационного захвата, впервые получить факторы резонансной блокировки и допплеровские коэффициенты в них, уточнить средние резонансные параметры в широком диапазоне энергий от 2 эВ до 200 кэВ Максимальные значения дапплеровских коэффициентов в пропусканиях для ТЬ и находятся в диапазоне энергий 4 65 - 10 кэВ Для сравнения с экспериментальными данными проведен расчет аналогичных величин на основе оцененных данных разных библиотек Впервые была предложена и опробована методика параметризации резонансной структуры нейтронных сечений естественой смеси изотопов вольфрама и других многоизотопных элементов Впервые была предложена и реализована методика исследования резонансных корреляционных эффектов в пропусканиях и сечениях для изотопов урана и плутония

4. Созданные оригинальные экспериментальные установки и разработанные автором диссертации методики измерений и обработки позволили провести многоплановые исследования взаимодействия нейтронов с ядрами и5и и И9Ри в широком диапазоне энергий и дали новую обширную информацию по резонансной структуре нейтронных сечений и их интегральным характеристикам Получены новые групповые значения

величины альфа в диапозоне энергий 0 005 - 2150 эВ Впервые получены значения величины альфа и наблюдаемые средние кратности совпадений гамма-лучей для 164 разрешенных резонансов ~ U в области энергий 1-150 эВ и для 94 разрешенных резонансов 23 Ри в области энергий 7 8 - 313 4 эВ Специально созданный многосекционный жидкостный детектор у-лучей позволил впервые измерить спектры кратности в энергетических группах и отдельных резонансах для 235U на 3-х и 239Ри на 4-х толщинах образцов-фильтров при температурах 77 К, 293 К, что дало возможность исследовать эффект резонансной блокировки и допплер-эффект в величине альфа и средних кратностях Эффект резонансной блокировки приводит к уменьшению величины альфа в энергетических группах в диапазоне энергий 4 65-2150 эВ на 5-40 % и к увеличению средних кратностей на 10-35 % Проведено сравнение экспериментальных и расчетных величин, полученных на основе оценных данных различных библиотек Экспериметальные данные свидетельствуют о более сильной резонансной блокировке в величине альфа по сравнению с расчетом для 235U и а9Ри. Впервые измерены полные пропускания и функции самоиндикации в делении для большого набора толщин образцов-фильтров 2J5U и 2V,Pu при разных температурах и из них определены групповые полные сечения и факторы резонансной блокировки полного сечения, сечения деления в области энергий 2 эВ - 200 кэВ Впервые .проведены исследования допплер-эффекта в пропусканиях и в широком

диапазоне энергий Из пропусканий определены групповые допплеровские коэффициенты и наблюдаемые сечения Аналогичные интегральные характеристики этих изотопов получены расчетным путем по программе ГРУКОН на основе оцененных данных последних версий библиотек BROND-2, ENDF/B-6, JENDL-3. В эксперименте наблюдается более сильная резонансная блокировка сечений урана-235 по сравнению с расчетом По допплер-эффекту экспериментальные и расчетные данные согласуются в пределах ошибок для ",уРи, для 2,5U на больших толщинах образцов-фильтров эксперимент расходится с расчетом по BROND-2 и JENDL-3, с ENDF/B-6 имеется согласие

5. Впервые были разработанны и созданны многощелевые гравитационные монохроматоры нейтронов, которые позволили измерить ускорение силы тяжести свободно падающих нейтронов с наилучшей точностью 0 1 % и определить верхний предел электрического заряда нейтрона па уровне Q„ <10"и Qc (Ос - заряда электрона) Впервые предложен монохроматор нейтронов на основе использования эффекта силы Кориолиса Эти спектрометры можно использовать также для исследования ядерно-физических констант конденсированных сред, для измерения нейтронных сечений и других величин в области энергий тепловых, холодных и ультрахолодных нейтронов

6.Разработан и опробован оригинальный метод догоняющих нейтронов для измерения сечения (п-п)-рассеяния, который позволяет использовать режим двойных совпадений рассеянных нейтронов после их столкновения и, благодаря этому, повысить точность измеряемых характеристик Тестовые эксперименты на нейтронных пучках ИБР-30, ИБР-2 и Первой Атомной Станции , что при потоке тепловых нейтронов

10пн/см2с,

вакууме 10 Topp в полости детектора объемом 106 см3 и при 100% эффективности можно измерять сечение (п-п)-рассеяния на уровне 30 барн с ошибкой меньше 3%.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИИ С ОСНОВНЫМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ ДИССЕРТАЦИИ

1 Структура сечений урана-23Х в области неразрешенных резонансов/ А А Ваньков, Ю В Григорьев, M H Николаев и др ' 3-хсторонний советско-бельгийско -голландский симпозиум по некоторым проблемам физики быстрых реакторов Мелекесс - НИИАР, 1970 - Т I -Д-21 - С 1-15

2 Температурная зависимость структуры полного сечения урана-238 в области неразрешенных резонансов/А А Ваньков Ю В Григорьев,M H Николаев и др //Inter Conf Nuc! Data for React (Helsinki. 1970)-Vien -IAEA, 1970-VI -P559-560

3 Компактный нейтронный детектор н виде батареи из пропорциальных Не счетчиков/Бемер Б, Ваньков А А , Григорьев Ю В и др//ПТЭ-1974-№ 6-С 57-59

4 Григорьев Ю В .Способ определения содержания изотопа //Авторское свидетельство N495964,1975

5 Григорьев Ю В . Способ определения сечений нейтрон-нейтронного взаимодействия //Авторское свидетельство -М - № 549023 976

6 Быстродействующая ионизационная камера деления с радиаторами из урана-235 / А А Богдзель, Ю В Григорьев. 3 дпоуги и др // Приборы и техника эксперимента -1976 -Вып 1 -С 36-38

7 Ваньков А А , Григорьев Ю В и др . Измерение сечений нейтронного поглощения урана-238 методом пропускания в сферической геометрии // 3 Всес конф по нейтр Физ Нейтр физ (Киев 1975) -Москва -Атомиз , 1976 -Т 3 -С 200-204

8 Измерение функций пропускании для '"lJ с целью определения характеристик резонансной структуры полного сечения и сечения деления в области энергий 0 002-20 кэВ /А А Ваньков. Ю В Григорьев, В Ф Украинцев и др // ВАНТ Сер Ядерные константы -1979 - Вып 4 -.V« 15 -С' 48

9 Экспериментальное изучение резонансной самоэкранировки полного сечения и сечения деления Pu-2^9 / А А Ваньков Ю В Григорьев. В Ф Украинцев и др // ВАНТ, Серия Ядерные константы -1980 - Вып 2 - С 44-50

10 Григорьев Ю В . Измерение усредненных сечений <"ст,> -'о\> и факторов резонансной блокировки Mb Mo Cd энергии нейтронов 24 4 кэВ //7 Межд конф по нейтр Физ (Киев. 2-6 октября 1983) -Москва -ЦНИИатоминф , 1984 -Т 3 - С 139-142

11 Григорьев Ю В. Бакалов "I П ИлченГ Л Исследование резонансной структуры сечения рассеяния "'KL' в диапазоне энергий нейтронов Е=!-100 кэВ //6 Всес конф по нейтр физике (Киев, 2-6 октября 1983) Нейтр физика -Москва - ЦНИИатоминф., 1984-Т2 - С 243-246

12 Vertes Р, Grigoriev Yu V . Average resonance parameters for Nb-93 and natural tungsten (Средние резонансные параметры для Nb-93 и естественного вольфрама)//Nuclear Data for Science and Technology (Mito. 1988) - Japan - IAEA, 1988- P 623-626

13 Григорьев Ю В .Гравитационный монохроматор нейтронов // ПТЭ-1988 - № 2 -С 33

14 Григорьев Ю В , Измерение ускорения силы тяжести свободно падающих нейтронов в области энергий 0 4223 -0 0175 iB/'l Межд конф по нейтр физике (Киев, 14-18

сентября 1987) Нейтр физика -М - ЦНИИатоминф, 1988 -Т1,-С 60

15 Григорьев Ю В , Бакалов Т . Вертеш П . Экспериментальное исследование резонансной структуры полного сечения и сечения рассеяния ниобия и вольфрама в области энергий нейтронов 0 465-200 кэВ // 7 Межд конф по нейтронной физике (Киев,14-18 сентября 1987)-Москва-ЦИИИатоминформ. 1988 - Т2-С271-278

16 Григорьев Ю В , Кощеев В Н и др , Измерение и анализ характеристик резонансной структуры полного сечения и сечения радиационного захвата урана-238 в диапазоне энергий 0 465 - 200 кэВ ,/ ВАНТ Сер Ядерные константы -1991 - Вып 4 -С 26-39

17 The study of neutron resonances of Sm (Изучение нейтронных резонансов Sm) /

G P Georgiev, Yu S Zamyatmn, L В Pikeiner, Yu V Grigoriev et al // Inter Conf on Nucl Data for Science and Technology (Jülich FRG, May 14-17, 1991) - Jülich FRG -1991.-V 1 -P 80-82

18 Определение параметров нейтронных резонансов 47Sml47Sm / Георгиев Г.П., Замятнин Ю С , Пикельнер JI Б , Григорьев ЮВ и др //ВАНТ Сер Ядерн конст-1992-Вып 2 - С 75-8

19 A setup for precise measurement of resonance neutron capture by self-indication (Установка для точных измерении самоиндикаций при захвате резонансных нейтронов)/ N Janeva, S Toshkov,G V М ш adyan,Yu V Grigoryev et al //Nucl Instr and

, Meth -1992,-V A313,P 266-272

20 Determination of l47Sm and M\Sni icsonace paumeters (Определение резонансных параметров 147Sm и l4ilSm) / G P Georgiev,Yu V Grigoriev, Yu.S Zamyatmn, et al // Nucl.Phys. 1993 -V A565 -P 643-656

21 Neutron resonance parameters of " 'Sn (Нейтронные резонансные параметры 119Sn) / GP.Georgiev, Yu V Grigoriev, GV Muradyan, N В Janeva // 2 Inter Seminar on Interaction of Neutron with Nuclei (1S1NN-2, Apnl 26-28, 1994)- Dubna JINR, 1994 -P 132-135

22 Multiplicity of y--rays in neution lesonances (Кратности у-лучей в нейтронных резонансах) / G Р Georgiev, Yu V Gi igoi iev, G V Muradyan, N.B Yaneva // 9 Inter Symp on Capture Gamma-Ray Spectioscopy (Losanna, Switzerland, September 20- 24, 1993) -Losanna 1994,- P 21 -25

23 Neutron resonance parameters of n ,Sn (Нейтронные резонансные параметры 119Sn) / G P Georgiev, Yu V Grigoriev, G V Muradyan, N В Janeva // Inter on Nucl Data for Science and Technology (Gatiinburg, May 9-13, 1994) -New York.-l 994 -P 321

24 Fast multilayer fission chamber with Pu-239 ( Многосекционная быстрая камера деления с Pu-239 ) / A A Bogdzel, N A Gundorm, A Duka-Zolyomi,

J Kliman,Yu V Grigoryev // Nucl Instt and Meth -1994 -V A343 -P 545-549

25 Grigoriev Yu V , The study of free falling neutron gravitational acceleration and upper limit of neutron electric charge (Изучение гравитационного ускорения свободно падающего нейтрона и верхнего предела электрического заряда нейтрона). // 2 Inter Seminar on Interaction of Neutron with Nuclei (1SINN-2 Dubna, April 26-28,1994) -Dubna - JINR, - 1994 P 335-339

26 Measurement and calculations of 11-235. Pu-239. Th-232 neutron transmitions m energy range 2 15eV-l4MeV for temperaune 77k and 293К (Измерения и расчет нейтронных

пропусканий U-235, Pu-239, Th-232 в области энергий 2 15 эВ-14 МэВ при температурах 77К и293К) ' Yu V Grigoriev, V V Sinitsa, G P Georgiev, N A Gundonn // Inter on NucI Data for Sciencc and Technology Gatlinburg - Tennessee - USA-1994-P.221-224

27 Григорьев Ю В , Георгиев Г П . Станчик X , Измерение спектров кратности у-излучения и величены а для реэонансов U // ВАНТ Сер Ядерные константы -1994 - Вып 3-4 - С 89-96

28 Investigation of resonance stiuctuie and doppler-efiect of cross-sections for Th,U and Pu (Исследование резонансной структ\ pu и допплер-эффекта в сечениях для Th,U и Pu) /Yu V Grigoriev, V V Sinitsa.G P Georgiev, N A Gundonn // ISINN-3, (April 26-28,

1995) -Dubna-JINR, 1995 -P 324-329

29 Исследование спектров множественности у-квантов при радиационном захвате нейтронов ядрами In / Ю В Григорьев, Г П Георгиев, X Файков-Станчик и др // ВАНТ, сер Ядерные константы Вып 1-2, 1995,с8-13

30 Григорьев Ю В , Возяков В В. Вертеш П , Определение резонансных характеристик Nb-93 и природного вольфрама // ВАНТ, Сер Ядерные константы -Вып 1-2 - 1995 -С 14-18

31 Neutron resonances in ln"s |n investigation (Исследование нейтронных резонансов "З'п< In) / G Р Georgiev, N A Gundonn. Yu V Grigoriev, et al // ISINN-3, Dubna, Apr 26-28, 1995 -Dubna -JINR, 1995 -P 170-177

32 Investigation of y-multiplieity spectwi and neuiion capture cross-sections of 2i;Th in energy region 21 5-215eV (Исследование спектров кратности у-лучей нейтронных сечений захвата для a2Th в области энергий 21 5-215 эВ) /W Y Back, G N Kim,Yu V Grigoriev et al //Nucl lnsti and Meth in Phys Research (NIM, North-Holl ) -2000,-VB168-P 453-461

33 The measurement of the gamma - ia\ multiplicity spectra and alpha value for uranium-235 and plutonium-239 (Измерение спектров кратности гамма-лучей и величины альфа для урана- 235 и плутония -239) / Yu V Grigoriev, V V Sinitsa, Н Faikov -Stanczyk et al // 1S1NN-4. Dubna. April 27-30. 1996 -Dubna - J1NR, 1996 - P 318-325

34 Определение спинов изотопов индия по интенсивности гамма- линий /

Ю В Григорьев. Г Георгиев. Н А Гундорин и др // ВАНТ Сер Ядерные константы -1996 - Вып 2 - С 69-72

35 The gamma-ray multiplicity spectra and the alpha value for Pu in groups and resolved resonances (Спектры кратности гамма-лучей и величина альфа для Pu в группах и разрешенных резонансах) /Н Faiko\ -Stanczyk. G Р Georgiev, Yu V Grigoriev etal // ISINN-5 (Dubna May 14-17 1997) Dubna -JINR. 1997 Tp383-392

36 Григорьев Ю В , Синица В В . Гундорин Н А . Исследование резонансной структуры и температурной мвиеимости нейтронных сечений 2wPu // ВАНТ Сер Ядер кон -1997 Вып 12 -С 3

37 Measurement of gamma-ra\ multiplicity spectra and alpha value for Pu in the energy region 2- 2150 eV (Измерение спектров кратности гамма-лучей и величины альфа для Pu в области энергий 2-2150 эВ)/ Н Faikov-Stanczyk.Yu V Grigoriev ,Hyon Sung Ho et al / Ann Rep 1997 FLNP JINR -Dubna JINR.1998 - P 128

38 Исследование резонансной структуры нейтронных сечений J*Th и 237Np в области энергий 2 эВ-100 кэВ/ Ю В Григорьев. В В Синица. Н А Гундорин и др // ВАНТ Сер Ядерные константы -1998 - Вып 1-2-С 9-14

39 Investigation of Neutron Cross-Section for Tlionum-232 and Neptunium-237 in Energy Range 2 eV-100 keV (Исследование нейтронных сечений для тория-232 и нептуния-237 в диапазоне энергий 2 эВ-100 кэВ) Yu V Gngonev. V V Sinitsa et al //ISINN-6, (Dubna. May 13-16. 1998) Dubna - ll\R. 1998 -194-204

40 The gamma-ray multiplicity spectra and alpha value foi plutonium - 239 m groups and resolved resonances (Спектры кратности гамма-лучей для плутония -239 в группах и разрешенных резонансах)/ \ u V Gngonev, V V Sinitsa. Н Faikov-Stanczyk / Annual Report 1997 IPPE - Obninsk IPPE. 199S - P 53-62

41 Исследование эффекта резонансной блокировки в величине альфа для плутония-239 в области энергий 4 65 - 2150 эВ / Ю В Григорьев, В Я Китаев, К В Моисеев и др // ВАНТ Сер Ядерные константы -1998 - Вып 2 - С 23-29

42 Measurements of the gamma-iay multiplicity spectra of U-235 and Pu-239 with 16-section liquid scintillation detectoi (Измерение спектров кратности гамма-лучей для U-235 и Pu-239 на 16-секционном жидкостном сцинтилляционном детекторе) / Yu V Gngonev, V Ya kitaev. V V Smitsa et al /' ISINN - 6. (Dubna, May 13-16, 1998) -Dubna -JINR, 1998 P 250

43 Измерение спектров кратности у-лучей и величены альфа для плутония-239 в области энергий 2-2150эВ/Ю В Григорьев В Я Китаев В В Синица и др //ЯФ -1999 -Т 62 -№5 -С 923

44 The Investigation of a resonance self - shielding effect m the a -value of 2"U, 219Pu in the 4 65-2150 eV energy range (Исследование эффекта резонансной блокировки в величине а для 21i U. 2WPu в диапазоне энергий 465-2150 эВ) / Yu V Gngonev, V Ya Kitaev, К V Moiseev et al // ISINN-7 -Dubna - .ilNR,l999 -P 233

45 Определение параметров нейтронных резонансов NVSm в области энергий 15-300эВ Г П Георгиев, Ю В Григорьев. Ю С Замятнин и др //ВАНТ, Сер Ядер конст -1999 -Вып 1 -С 3-7

46 Investigation of a resonance self-shielding effect m the a-value of Pu (Исследование эффекта резонансной блокировки в а для Pu У Yu V Gngonev, V Ya Kitaev, К V Moiseev et a! '/ XIV Intel Woiksli on Nucl Fission Phys ,(Obninsk, October 12-15, 1998) -Obninsk -IPPE, 2000 -P 203

47 Измерение сечения радиационного захвата ^"Th в диапазоне энергий 20 эВ - 10 кэВ ЛОВ Григорьев, Б В Журавлев. В Я Китаев и др// ВАНТ Сер Ядер конст-2000 -Вып 2 -С 3-6

48 Исследование нейтронных сечений и величины а для v1<U в области энергий 1 мэВ-2 эВ / Ю В Григорьев.В В Синица.С" Б Борзаков и др // ВАНТ Сер Ядер конст -2000 -Вып 1 -С 3

49 Investigation of the Nb Cross-Sections m Energy Range 21 5eV-100 keV (Исследование сечений Nb в диапазоне энергий 21 5 эВ - 100 кэВ) / Yu V Gngonev, V Ya Kitaev et al // IS INN-9 -Dubna -JINR. 2001 - P310-316

50 Investigation of the Th Neutron Cross - Sections in the 10 eV-10 keV Energy Range

Исследование нейтронных сечений Tli в области энергий 10 эВ-10 кэВ) / Yu V Grigonev, V Ya Kitaev, V \ Sinitsa et al / Inter C'onf Nucl Data for Reaktors Tokio, 2001, 232- 234

51 Исследование ядерных данных на нейтронных пучках ИБР-30 и ИБР-2 / Ю В Григорьев, Ю С Замятнин. X Файков-Гтанчик и др // ЭЧАЯ - 2001 - С 216-225

52 An Accurate Redetermination of the "*Sn Binding Energy (Точное определение энергии связи ""Sn) / S В Borzakov, R Е ("linen Yu V Gngoriev et al // Nucl Ins and Meth in Physics Research (NIM. Noith-lloll.md) 2002. - V A4S0 - P 646-705

53 Изучение резонансной структуры полного и парциальных сечений Nb, Mo и Pb в области энергий 0 1- 200 кэВ /10 В Григорьев, В В Синица, Ж В Мезенцева и др //ВАНТ Сер Ядерные константы -2002 - Вып 1 -2 - С 50-61

54 Investigation of Resonance Structure of the Neutron Cross-Sections and the Alpha Value of235 U for Different Temperatures (Исследование резонансной структуры нейтронных сечений и величины альфа "" U при разных температурах)/

Yu V Grigonev, V Ya Kitaev, V V Sinitsa et al // ВАНТ Сер Ядерные константы -2002 - Вып 1-2 -С 45-49

55 Gngoriev Yu V , Investigation of (n-n)-lnteraction by Method of Overtaking Neutrons (Исследование (n-n (-взаимодействия no методу догоняющих HefiTpoHOB)//lSINN-10,

. (May 25- 28, 2002) -Dubna -J1NR. 2002 - P 405-409

56 A Setup with a Mechanical Choppei foi Monochromatization of Neutrons and Truncation of a Neutron Burst of the lBR-2(YcTaHOBKa с механическим прерывателем для монохроматизации нейтронов и укорочения нейтронной вспышки ИБР-2) / Yu V Grigonev, Zh V Mezentseva. A P Sirotm. H Faikov-Stanczyk //XII Inter Conf of Select Probl of Modem Physics Sectionll Physical Investigations at Pulsed Reactors (June 811,2003) - Dubna - J1NR -2003 - P 70

57 Grigonev Yu V ,The Investigation of the Mam Neutron Properties the Gravitational Neutron Acceleration and the Cross-Sections of (n-n)-Interaction (Изучение основных свойств нейтрона гравитационного ускорения нейтрона и сечений (п-п)-взаимодействия)//XV Inter School on Nucl Pliys , Neutron Physics and Nuclear Energy (Varna September 9-13. 2003) - Sofia Bulgaria - INPNR, - 2003 - P 105-111

58 The investigation of the Doppler - effect in the alpha value of 23''U and 219 Pu for different temperatures (Изучение допплер-эффекта в величине альфа для и 239 Pu при разных температурах) / Yu V Grigonev. V YaKitaev, V V Sinitsa et al //15 Inter Workshop on Nucl Fission Phvsics (Obninsk. October 7-9, 2003) - Obninsk - IPPE-2003 -P 41-45

Подписано к печати 26.09.05 г. Формат 60x84 1/16. Усл.п.л. 1,4. Уч.-изд.л. 3,8. Тираж 45 экз. Заказ № Отпечатано на ротапринте методом прямого репродуцирования с оригинала автора. 249033, Обнинск Калужской обл., ФЭИ

"selsT"

p-8 6 16

i

'i

í

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА.

Введение.

1.1. Экспериментальная установка ПАРУС для исследования резонансной структуры и допплер-эффекта в нейтронных сечениях и отношениях сечений.

1.1.1. Нейтроноводы и коллимационная система.

1.1.2. Образцы, манипуляторы образцов, устройства для нагревания и охлаждения образцов.

1.1.3. Мониторы, детекторы нейтронов и гамма-лучей.

1.1.4. Измерительный модуль.

1.2. Экспериментальная установка РОМАШКА для измерения спектров кратности гамма-лучей, резонансных параметров нейтронных сечений и отношений сечений.

1.3. Установка для исследования энергетических спектров гамма-квантов при радиационном захвате нейтронов и делении ядер.

1.3.1. Детекторная система.

1.3.2. Система накопления информации.:.

1.3.3. Программное обеспечение.

1.4. Быстродействующие ионизационные камеры деления со слоями ^U и ^'Ри.

1.4.1. Камера деления со слоями 233U.

1.4.2. Камера деления со слоями 239Ри.

1.5. Установка ТЭКС для исследования полного сечения и сечения рассеяния.

1.6. Установка на основе механического прерывателя нейтронов для монохроматизации нейтронов и укорочения нейтронной вспышки ИБР.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЙТРОННЫХ

СЕЧЕНИЙ ИЗОТОПОВ Hf, Sm, Sn, In.

Введение.

2.1. Методика исследования резонансных параметров.

2.2. Резонансные параметры изотопов Hf.

2.3. Резонансные параметры изотопов Sm.

2.4. Резонансные параметры изотопов Sn.

2.5. Исследование резонансных параметров изотопов In по методу множественности гамма-лучей.

2.6. Определение спинов изотопов In по методу заселенности низколежащих уровней.

ГЛАВА 3. НЕЙТРОННЫЕ СЕЧЕНИЯ И ИХ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Nb, Mo, W, Pb, 23JTh,U8U.:.

3.1. Экспериментально-расчетная методика исследования резонансной структуры полных и парциальных сечений.

3.2. Функции пропусканий, полные и парциальные сечения и их факторы резонансной блокировки, резонансные параметры для 93Nb.

3.3. Функции пропусканий, полные и парциальные сечения и их факторы резонансной блокировки для Мо.

3.4. Измерение полных пропусканий, функций самоиндикации в рассеянии и получение из них полных сечений, факторов блокировки, резонансных параметров для W.

3.5. Функции пропусканий и полные сечения для РЬ.

3.6. Измерение полных пропусканий и функций самоиндикации, определение нейтронных сечений, факторов резонансной блокировки и допплер-эффекта в них для 232Th.

3.7. Измерения полных пропусканий, функций самоиндикаций, допплер-эффекта в них, и определение средних резонансных параметров, нейтронных сечений и факторов резонансной блокировки для 23!!U.

3.8. Корреляционные эффекты в нейтронных сечениях Uh Pu.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНОЙ СТРУКТУРЫ НЕЙТРОННЫХ

СЕЧЕНИЙ И ВЕЛИЧИНЫ АЛЬФА ДЛЯ 235и,и9Ри.

Введение.

4.1. Методика измерения спектров кратности излучений и величены альфа для J3U.

4.2. Методика измерения резонансной блокировки и допплер-эффекта в величине альфа 235U.

4.3. Методика измерения величины альфа для пзи в области энергий тепловых нейтронов 1 мэВ-2эВ.

4.4. Методика исследования резонансной структуры и допплер-эффекта нейтронных сечений M5U в области энергий 2.15 эВ-200 кэВ.

4.5. Измерение спектров кратности излучений и величены альфа для ^"Ри.

4.6. Исследование эффекта резонансной блокировки и допплер-эффекта в величине альфа для ^^Ри.

4.7. Исследование резонансной структуры и допплер-эффекта нейтронных сечений 239Ри в области энергий 2.15 эВ - 200 кэВ.

ГЛАВА 5. МЕТОДИКИ ИСЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕЙТРОНА С

ГРАВИТАЦИОННЫМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЯМИ.

Введение.

5.1. Гравитационный монохроматор нейтронов.

5.2. Характеристики гравитационного спектрометра нейтронов.

5.3. Измерение ускорения силы тяжести свободно падающих нейтронов.

5.4. О возможности измерения электрического заряда нейтрона.

5.5. Нейтронный монохроматор на основе эффекта силы Кориолиса.

ГЛАВА 6. МЕТОДИКА ИСЛЕДОВАНИЕ (п-п)- ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

Введение.

6.1. Исследование нейтрон-нейтронного взаимодействия с помощью метода догоняющих нейтронов.

6.2. Механика упругого нейтрон-нейтронного рассеяния в методе догоняющих нейтронов.

6.3. Расчетные и экспериментальные характеристики нейтрон-нейтронного взаимодействия, полученные по методу догоняющих нейтронов.

Актуальность темы диссертации. Развитие различных направлений науки и техники, связанных с использованием радиоактивных излучений, предопределило широкий фронт исследований по изучению как самих излучений, так и хараетеристик взаимодействия излучений с различными материалами. В процессе этих исследований и практического применения радиоактивных излучений получен громадный объем информации, выработаны требования к точности различных ядерно-физических характеристик на основе потребностей для теории и практики. Особенно высоки требования к точности ядерно-физических констант, которые используются при расчете ядерных энергетических установок, утилизации отходов атомно-энергетического производства и защиты от радиоактивных излучений. Это важно, поскольку связано со значительными материальными затратами, загрязнением окружающей среды, ядерной безопасностью. В частности, нейтронные сечения топливных и сырьевых материалов должны быть известны в некоторых энергетических диапазонах при уровне погрешностей не более долей процента [1,2,3], а для конструкционных материалов на уровне нескольких процентов. Пока требуемые точности остаются еще недостижимыми для большинства реакторных материалов, а для некоторых изотопов экспериментальные данные вообще отсутствуют. До сих пор недостаточно экспериментальной информации по резонансным параметрам ( радиационным и делительным ширинам, спинам возбужденных уровней, силовым функциям) для всех изотопов. До наших измерений фактически отсутствовали экспериментальные данные по факторам резонансной блокировки и допплер-эффекту в сечениях деления, радиационного захвата, рассеяния даже для основных реакторных материалов - изотопов урана, тория, плутония. Эти ядерно-физические константы необходимы для уточнения теоретических моделей ядра и требуются при расчете основных характеристик атомных реакторов (критмассы, температурных коэффициентов реактивности, коэффициентов воспроизводства ядерного топлива и др). Следует отметить, что на важность учета эффектов резонансной блокировки в нейтронных сечений при расчете ядерных энергетических установок впервые обратил внимание И.И.Бондаренко, автор идеи и один из создателей многогрупповой системы констант БНАБ. Первые эксперименты по изучению эффектов резонансной блокировки в полных сечениях были начаты под руководством М.Н.Николаева в ФЭИ и ОИЯИ в конце 50-х годов. Затем с 1965г при участии автора диссертации стали проводиться более широкие исследования эффектов резонансной блокировки и допплер-эффекта в полных и парциальных нейтронных сечениях на импульсном быстром реакторе ИБР-30 ЛНФ [4, 5, 6] в рамках совместной работы сотрудников ФЭИ, ОИЯИ, специалистов из Германии, Болгарии, Польши и др. стран. Что касается измерения нейтронных сечений и резонансных параметров, то основная часть информации по этим величинам была получена в 50-е - 70-е годы 20-го столетия на импульсных источниках нейтронов типа ORELA, GELINA с высоким разрешением At/1 > 0.04 нс/м в широком диапазоне энергий от 1 эВ до нескольких МэВ, на спектрометрах типа ИБР-30 с невысоким разрешением At/1 > 4 нс/м в области энергий 1 эВ - 200 кэВ [7-22] и на других источниках нейтронов. Несмотря на имеющийся большой объем информации по нейтронным константам, получение новых данных остается актуальной задачей, требуются более точные нейтронные сечения и другие величины для расчета перспективных атомных реакторов.

Изучение отмеченных выше констант взаимодействия нейтронов с ядрами различных материалов предполагает также уточнение наших знаний о свойствах нейтрона.

Так, для подтверждения гипотезы зарядовой независимости ядерных сил, совершенствования теории гравитации, для обнаружения возможного электрического заряда нейтрона необходимо использовать прямые методы измерения количественных характеристик (п-п)-взаимодействия, взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями. Работы по этому направлению актуальны, поскольку имеются значительные расхождения в отмеченных величинах, измеренных непрямыми методами.

Целью настоящей диссертации является: разработка и внедрение новых методик измерения ядерно-физических констант; создание новой более совершенной экспериментальной техники, в том числе, надежных спектрометров нейтронов н у-лучей для исследования слабо изученных резонансных параметров изотопов Hf, Sm, Sn, In и др, для изучения эффектов резонансной блокировки и допплер-эффекта в полных и парциальных нейтронных сечениях Nb, Mo, W, Pb, ^Th, 23SU, 235U, 239Pu; измерение и анализ новых групповых нейтронных сечений и их интегральных характеристик для конструкционных и топливно-сырьевых реакторных материалов в области энергий тепловых и резонансных нейтронов; разработка прямых методов исследования количественных характеристик (п-п)-. взаимодействия, взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями, измерение сечения упругого (п-п)-рассеяния, ускорения силы тяжести свободно падающих нейтронов и верхнего предела электрического заряда нейтрона.

Практическая значимость данной работы состоит в том, что созданная экспериментальная техника, приборы, разработанные методики и полученные на их основе экспериментальные данные по резонансным параметрам, полным и парциальным нейтронным сечениям, величине альфа, факторам резонансной блокировки и допплер-эффекту в них для основных реакторных материалов позволяют уточнить и дополнить оцененные нейтронные константы в справочной литературе и в имеющихся библиотеках. Эти константы имеют важное значение для решении проблемы ядерной безопасности, трансмутации отходов атомной промышленности, при создании перспективных энергетических ядерных и термоядерных установок, для уточнения теоретических положений ядерной и реакторной физики.

Научная новизна исследований и методических разработок диссертации состоит в том, что они впервые в мире были реализованы для большинства обсуждаемых тем. Впервые были созданы уникальные быстродействующие ионизационные камеры деления с большим содержанием делящегося вещества; устройства для охлаждения, нагревания и перемещения массивных образцов-фильтров, которые не искажают своими конструкционными элементами спектр нейтронного пучка. Впервые измерены эффекты резонансной блокировки в полных сечениях 238U, 235U, 239Pu и в парциальных сечениях рассеяния, радиационного захвата и деления для Nb, Mo, W, 232Th, 238U, 235U, 239Pu, получен большой объем новой информации по нейтронным групповым сечениям, факторам резонансной блокировки и их температурной зависимости, величине альфа в энергетических группах и в большом количестве разрешенных резонансов. Впервые разработана и использована методика исследования допплер-эффекта и эффекта резонансной блокировки в полных пропусканиях и величине альфа для 232Th, 23SU, 235U, 239Pu. Впервые определены резонансные параметры для 386 разрешенных резонансов изотопов 176-177'179Hf, 147,I48,149Sm, 117,119Sn, 113,115In и получены новые средние резонансные параметры для 93Nb, W, 232Th, 238U. Впервые предложены и созданы гравитационные многощелевые монохроматоры для исследования взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями, что позволило измерить ускорение свободного падения нейтрона (980.1 ±1.1 см/с2) с минимальной погрешностью. Впервые предложен и опробован прямой метод догоняющих нейтронов для исследования нейтрон- нейтронного взаимодействия.

На защиту диссертации выносится следующие основные положения и результаты.

1. Разработка и создание: оригинальных спектрометрических установок ПАРУС, РОМАШКА, ТЭКС с многосекционными детекторами гамма-лучей и нейтронов; устройств для нагревания и охлаждения массивных образцов-фильтров; быстродействующих ионизационных камер деления с большим содержанием 235U и ^'Ри; перспективной установки на основе механического прерывателя нейтронов для монохроматизации нейтронов и укорочения нейтронной вспышки ИБР-2; оригинальных гравитационных монохроматоров для иследования взаимодействия нейтрона с гравитационным и электрическим полями; прямого метода исследования нейтрон-нейтронного взаимодействия.

2. Методики измерения и обработки полных пропусканий и функций самоиндикаций в сечениях рассеяния, радиационного захвата и деления.

3. Метод измерения спектров кратности совпадений гамма-лучей и методики определения сечений радиационного захвата, деления, величины альфа, коэффициентов резонансной блокировки и допплер-эффекта в них для Nb, Mo, W, 232Th, 238U, 235U и 239Pu.

4. Результаты измерения резонансных параметров (Ео , <К>, J, Г„ , Гг, S0 ) для изотопов

176,177,179щ I47.I48.U9Snl) 117,119^ 113.45^ в области энеррий разрешенных ре3ОНаНСОВ.

5. Результаты измерения групповых полных пропусканий и функций самоиндикации, средних резонансных параметров, групповых сечений, величины альфа, факторов ччв чч^ лчл резонансной блокировки и допплер-эффект в сечениях Nb, Mo, W, Pb, 'J,Pu.

Личный вклад автора. Все методические разработки и экспериментальные исследования проведены в основном по инициативе, под руководством и личном участии автора, который возглавляет научно-исследовательскую группу по нейтронной спектрометрии с 1983г до сих пор. Все результаты, выносимые на защиту , получены либо лично автором, либо при непосредственном участии автора. Анализ всего материала диссертации выполнен автором.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных семинарах, конференциях и опубликованы в виде 56 статей и докладов в реферируемых журналах, в трудах семинаров и конференций. Большая часть полученных данных включена в справочную литературу. Разработанные автором устройства и методики нашли применение в экспериментальной физике.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С целью получения новой информации о взаимодействии нейтронов с ядрами основных реакторных материалов и для изучения фундаментальных свойств нейтрона создана разнообразная новая экспериментальная техника и проведены многочисленные измерения с использованием различных методик на установках ИБР-30 и ИБР-2. Описанная выше экспериментальная техника и методики были созданы в течение последних 30 лет и интенсивно использовались в- первую очередь для исследования резонансной структуры нейтронных полных и парциальных сечений, допплер-эффекта и эффекта резонансной блокировки в них. По результатам экспериментальных исследований, технических и методических разработок выпущено 56 научных публикаций в реферируемых изданиях и сделано 2 изобретения. Эта работа выполнялась в рамках научных программ Физико-энергетического института и Объединенного Института Ядерных Исследований, различных грантов по изучению фундаментальных свойств нейтрона, по уточнению ядерно-физических констант, необходимых для расчета перспективных атомных энергетических реакторов и совершенствования теоретических моделей в ядерной и нейтронной физике. По инициативе автора и при его непосредственном участии проделана следующая работа. 1.Созданы оригинальные экспериментальные установоки ПАРУС, РОМАШКА и ТЭКС с различными нагревающими и охлаждающими устройствами, многосекционными нейтронными детекторами и двумя 16-секционными детекторами гамма-лучей на основе Nal(Tl) кристаллов и жидкостного сцинтиллятора; нейтронные детекторы в виде батарей 3Не и 10В счетчиков; установка на основе ИР (Зе-детектора; уникальные быстродействующие ионизационные камеры деления с большим содержанием ^U и 239Ри; разнообразная спектрометрическая аппаратура; несколько измерительных модулей на основе PC с диалоговыми программами для накопления и обработки больших объемов экспериментальной информации; многоцелевая установка с механическим прерывателем нейтронов для улучшения спектрометрических характеристик ИБР-2. Описанная выше экспериментальная техника и разработанные методики обеспечила проведение различных измерений на нейтронных пучках ИБР-30, ИБР-2 и позволили получить много новых ядерно-физических констант для основных реакторных материалов в резонансной и тепловой областях энергий.

•J

215

2. С помощью многосекционных сцинтилляционных (п.у)-детекторов и HPGe - детектора гамма-лучей на ИБР-30, ИБР-2 измерены амплитудо-временные, времяпролетные спектры 112 кратности совпадений у-лучей, из которых определено энергетическое положение 610 разрешенных резонансов, впервые обнаружено 53 новых резонанса, получены впервые спины для 386 резонансов, уточнены спины 15 резонансов, впервые получены нейтронные и радиационные ширины для 74 резонансов, уточнены нейтронные и радиационные силовые функции изотопов 176Hf, 177Hf, 179Hf, ,47Sm, 148Sm, 149Sm, "7Sn, 119Sn, 113In, ,13In. Кроме того, из амплитудо-временных спектров у-лучей определена с наилучшей точностью энергия связи В„=9326.35 (9) кэВ составного ядра ll!fSn и реализована методика определения спинов по заселенности низколежащих возбужденных уровней ядер изотопов индия. Получены новые значения спинов для 6 резонансов "31п и впервые определены спины для 8 резонансов "31п по этой методике. Все эти данные обсуждены на международных семинарах, конференциях и опубликованы в реферируемых журналах и справочниках.

3. На оригинальных установках ТЭКС, ПАРУС, РОМАШКА с многосекционными высокоэффективными детекторами нейтронов и гамма-лучей при низком фоне впервые удалось провести измерения полных пропусканий, функций самоиндикации в сечениях рассеяния и радиационного захвата на большом наборе толщин образцов-фильтров Nb, Mo, W, Pb, 232Th, 238U при температурах 100 К - 1000 К. Это дало возможность определить новые групповые полные сечения, парциальные сечения рассеяния и радиационного захвата, впервые получить факторы резонансной блокировки и допплеровские коэффициенты в них, уточнить средние резонансные параметры в широком диапазоне энергий от 2 эВ до 200 кэВ. Максимальные значения дапплеровских коэффициентов в пропусканиях для 232ТЬ и 238U находятся в диапазоне энергий 4.65 - 10 кэВ. Для сравнения с экспериментальными данными проведен расчет аналогичных величин на основе оцененных данных разных библиотек. Впервые была предложена и опробована методика параметризации резонансной структуры нейтронных сечений естественой смеси изотопов вольфрама и других многоизотопных элементов. Впервые была предложена и реализована методика исследования резонансных корреляционных эффектов в пропусканиях и сечениях для изотопов урана и плутония.

4. Созданные оригинальные экспериментальные установки и разработанные автором диссертации методики измерений и обработки позволили провести многоплановые исследования взаимодействия нейтронов с ядрами 233U и 239Ри в широком диапазоне энергий и дали новую обширную информацию по резонансной структуре нейтронных сечений и их интегральным характеристикам. Получены новые групповые значения величины альфа в диапозоне энергий 0.005 - 2150 эВ. Впервые получены значения величины альфа и наблюдаемые средние кратности совпадений гамма-лучей для 164 разрешенных резонансов asU в области энергий 1-150 эВ и для 94 разрешенных резонансов ^'Ри в области энергий 7.8 - 313.4 эВ. Специально созданный многосекционный жидкостный детектор у-лучей позволил впервые измерить спектры кратности в энергетических группах и отдельных резонансах для asU на 3-х и 239Ри на 4-х толщинах образцов-фильтров и открытом пучке, что дало возможность исследовать эффект резонансной блокировки в величине альфа и средних кратностях. Эффект резонансной блокировки приводит к уменьшению величины альфа в энергетических группах в диапазоне энергий 4.65-2150 эВ на 5-40 % и к увеличению средних кратностей на 10-35 %. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных величин, полученных на основе оценных данных различных библиотек. Экспериметальные данные свидетельствуют о более сильной резонансной блокировке в величине альфа по сравнению с расчетом для U и Впервые измерены полные пропускания и функции самоиндикации в делении для большого набора толщин образцов-фильтров а5и и и из них определены групповые полные сечения и факторы резонансной блокировки полного сечения, сечения деления в области энергий 2 эВ - 200 кэВ. Впервые проведены измерения допплер-эффекта в пропусканиях урана-235 и плутония-239 в широком диапазоне энергий 1 эВ-200 кэВ, Из пропусканий определены групповые допплеровские коэффициенты и наблюдаемые сечения. Максимальные значения дапплеровских коэффициентов находятся для урана-235 в области 100-215 эВ и для плутония-239 в диапазоне 215-465 эВ. Аналогичные интегральные характеристики этих изотопов получены расчетным путем по программе ГРУКОН на основе оцененных данных последних версий библиотек BROND-2, ENDF/B-6, JENDL-3. В эксперименте наблюдается более сильная резонансная блокировка сечений урана-235 по сравнению с расчетом. По допплер-эффекту экспериментальные и расчетные данные согласуются в пределах ошибок для плутония-239, для урана-235 на больших толщинах образцов-фильтров эксперимент расходится с расчетом по BROND-2 и JENDL-3 в два раза, с ENDF/B-6 имеется полное согласие.

5. Впервые были разработанны и созданны многощелевые гравитационные монохроматоры нейтронов, которые позволили измерить ускорение силы тяжести свободно падающих нейтронов с наилучшей точностью 0.1 % и определить верхний предел электрического заряда нейтрона на уровне Q„ <10"13 Qe (Qe - заряда электрона). Впервые предложен монохроматор нейтронов на основе использования эффекта силы Кориолиса. Подобного типа монохроматоры просты в изготовлении и удобны в эксплуатации при проведении измерений. Эти спектрометры можно использовать также для исследования ядерно-физических констант конденсированных сред, для измерения нейтронных сечений и других величин в области энергий тепловых, холодных и ультрахолодных нейтронов 6. Разработан и опробован оригинальный прямой метод догоняющих нейтронов для измерения сечения (п-п) - рассеяния, который позволяет использовать режим двойных совпадений рассеянных нейтронов после их столкновения и, благодаря этому, повысить точность измеряемых характеристик за счет уменьшения поправок на фоновые составляющие. Описанные выше тестовые эксперименты на нейтронных пучках ИБР-30,

ИБР-2 и Первой Атомной Станции с использованием прямого метода догоняющих нейтронов

112 8 показали, что при потоке тепловых нейтронов 10 н/см с и вакууме 10' Торр в полости детектора объемом 106 см3 и при 100% эффективности регистрации рассеянных после столкновения нейтронов в режиме двойных совпадений можно измерить сечение (п-п) — рассеяния на уровне 30 барн с погрешностью меньше 3%. При проведении тестовых измерений полного сечения (п-п)-. взаимодействия обнаружен эффект зависимости измеряемых полных пропусканий от положения образца-фильтра на разных пролетных базах, от интенсивности нейтронного источника и от материала образца.

Автор выражает искреннюю благодарность товарищам по работе А.А. Богдзелю, А.А.Ванькову, Г.П. Георгиеву, Ю.С. Замятнину, Г.Л. Илчеву, В.Я. Китаеву, Ж.В. Мезенцевой, Г.В. Мурадяну, М.Н.Николаеву, Ц.Ц.Пантелееву, Т.Б. Петуховой, Л.Б.Пикельнеру, В.В. Синице, А.П.Сиротину, И. Сиракову, Г. Файков-Станчик, Н.Б. Яневой за участие на отдельных этапах в разработке экспериментальных установок, в проведении измерений и получении конечных результатов. Выражаю благодарность также всем руководителям и сотрудникам ФЭИ и ЛНФ ОИЯИ, которые содействовали и помогали в проведении исследований.

1. Зарицкий С.М., Николаев М.Н., Троянов М.Ф., Потребность в ядерных данных для расчета быстрых реакторов // Всесоюзное совещание (г.Киев, 24-28 мая 1971). Нейтронная физика. г. Киев: - Наукова Думка, 1972. - Т. 2. - С. 5

2. Создание национальной библиотеки нейтронных данных для ядерных технологий 7 А.В.Игнатюк, В.Н.Кононов, К.ДКузьминов и др. // ВАНТ. Сер.: Ядерные константы. — 1996. Вып.1. - С.3-58

3. Импульсный реактор на быстрых нейтронах / Г.Е.Блохин, Д.И.Блохинцев, Ю.А.Блюмкина и др. // Атомная энергия. 1961.- Т. 10. - Вып.5. -С.437-446.

4. Франк И.М., Развитие и применение в научных исследованиях импульсного реактора ИБР // ЭЧАЯ. -1972. Т. 2. - Вып.4. - С.805-860

5. Импульсный реактор ИБР-2 в 90-е годы / В.Д.Ананьев, Ж.А.Козлов, В.И.Лущиков . и др.: Сообщение ОИЯИ № РЗ-85-198. г. Дубна: ОИЯИ, 1985

6. Исследование эффекта резонансной блокировки в величине альфа для плутония- 239 в области энергий 4,65-2150эВ / Ю.В.Григорьев, В.Я.Китаев, К.В.Моисеев и др. // ВАНТ. Сер.: Ядерные константы. -1998. Вып.2. - С.23-29

7. A setup for precise measurement of resonance neutron capture by self-indication / N.Janeva, S.Toshkov, G.V.Muradyan, Yu.V.Grigoryev et.al. // Nucl.Instr. and Meth.-1992,-V.A313, -P.266-272

8. Установка для измерения нейтронных сечений и множественности излучений при взаимодействии нейтронов с ядрами. / Г.П.Георгиев, Ю.В.Григорьев, В.А.Ермаков и др.: Сообщение ОИЯИ № РЗ-88-555. Дубна: ОИЯИ, 1988

9. Быстродействующая ионизационная камера деления с радиаторами из урана-235. / А.А.Богдзель, Ю.В.Григорьев, З.Длоуги и др. // Приборы и техника эксперимента. -1976.- Вып.1. С.36 -38

10. Быстродействующая многосекционная камера деления с плутон и ем-23 9. / А.А.Богдзель, Ю.В. Григорьев, Н.А. Гундорин и др : Препринт ОИЯИ № РЗ-90- 395. -Дубна: ОИЯИ, 1990

11. Детектор нейтронов и гамма-лучей для работ в области нейтронной спектроскопии. / Х.Малэцки, Л.Б.Пикельнер, К.Г.Родионов и др.: Сообщение ОИЯИ № 13 6609. -Дубна:.ОИЯИ, 1972

12. Григорьев Ю. В., БакаловТ. П., Илчев Г. Л., Измерение эффектов резонансного самоэкранирования сечения рассеяния урана-238 в области энергий нейтронов 1 100 кэВ: Препринт ФЭИ № 1216. - Обнинск: ФЭИ, 1981;

13. Определение спинов изотопов индия по интенсивности гамма-линий / Ю.В.Григорьев, Г.ПГеоргиев, НАГундорин и др.//ВАНТ.Сер.Ядерные константы.-1996.-Вып.2,- С. 69

14. Wada М. et al. // Nucl.Instr.Meth.Phys.Res.A. 1990. - V. 294. - Р.251

15. Измерительный модуль с управляющей программой "FORD" для исследования резонансной структуры нейтронных сечений./ Ю.В.Григорьев, И.А.Сираков, Т.Д.Хрыкина, В.Г.Тишин: Препринт ФЭИ № 2060. Обнинск: ФЭИ, 1989

16. Экспериментальное изучение резонансной самоэкранировки полного сечения и сечения деления Ри-239 / А.А.Ваньков, Ю.В.Григорьев, В.Ф.Украинцев и др.//ВАНТ, Серия: Ядерные константы. -1980. Вып.2. - С.44-50

17. Fast multilayer fission chamber with Pu-239 / A.A.Bogdzel, N.AGundorin, A.Duka-Zolyomi, J.Kliman, Yu.V.Grigoryev. //Nucl.Instr. and Meth.-1994.-V.A343.-P.545-549

18. Мурадян Г.В. // Атомная энергия. -1981,- Т. 50. С.394 - 398; Muradyan G.V.// Nucl. Science. Eng.-1985,-V. 90.-P.60-74

19. Голиков В.В. и др.: Препринт ОИЯИ № 3-5736,- Дубна: ОИЯИ, 1971

20. Ivanov B.I., RosekJ.: Communication JINR № Е10-90-434. Dubna: JINR, 1991.

21. Georgiev G.P., Panajotova N.G., Grigoriev Yu.V., Neutron resonance parameters of Hf: Communication JINR № E3-96-9.-Dubna: JINR, 1996

22. Каржавина Э.Н., Ким Сек Су, Попов А.Б.: Препринт ОИЯИ № P3-6237.- Дубна: ОИЯИ, 1972

23. Попов АБ. и др. //Ядерная физика. 1980. - Т.32. - Вып.3(9). - С.603

24. Neutron Cross Section, S.F.Mughabghab. -New York: Academik Press, 1984

25. An Accurate Redetermination of the 118Sn Binding Energy / S.B.Borzakov, RE.Chrien, Yu.V.Grigoriev. // Nucl. Ins. and Meth. in Physics Research (NIM, North-Holland). -2002,- V.A480. P.696

26. Georgiev G.P. et al. // Nuclear Physics. -1993. V.A565. - P.643

27. Григорьев Ю.В. и др., Параметры нейтронных резонансов Sn: Препринт ФЭИ № 2445.- Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 1995

28. Coceva C„ Corvi F., Giacoble P.and Stefanon M. //Phys.Rev.Lett.-1970.- V.25.- P. 1047

29. Com F. and Stefanon M. // Nuclear Physics. -1974. V. A233. - P. 185

30. Исследование нейтронных сечений и квантовых характеристик ядерных уровней на основе спектрометрии множественности излучений возбужденных ядер /Г.В.Мурадян, Ю.Г. Щепкин, Ю.В.Адамчук, Г.И.Устроев:Препринт ИАЭ № 2634.-Москва:ИАЭ, 1976

31. Ponitz W.P. //Ztsch.Phys.- 1966. V.l 97. - Р.262

32. Jain А.Р. et al.//NuclearPhysics. 1974. - V.A223. - P.509-522

33. Rabenstein D. at al. // Nuclear Physics. -1972. V. A197. - P. 129-162

34. Филиппов B.B., Николаев M.H. Тараско М.З., Распределение полных сечений AJ, Ti, Сг и U для быстрых нейтронов. // Бюллетень ИЦЯД. 1966. -Вып.З. - С.93

35. Маханов У.М., Николаев М.Н., Средние характеристики резонансной структуры полных сечений некоторых тяжелых ядер. // Бюллетень ИЦЯД. 1966. - Вып.З. - С.343

36. Uttley С.А., Newstead С.М., Dement К.М. // Inter. Conf. on Nucl.Data for Reactors (Paris, 1966).- Vienna: IAEA, 1967. -V. 1. - P. 165

37. Garg J.B., Rainwater J., Havens W.W. // Phys. Rev. 1965. - V.B137. - P. 547

38. Vertes P., FEDGROUP-3-A Program System: Prepr.KFKI №I98I-34.-Budapest: KFKI,I981

39. Neutron Cross Section (ENDF/B - 4 ) / Magurna B.A.-New York: BNL, 1975

40. Japanese Evaluated Nuclear Data Library (JENDL-3) / Shibata K.et al.-Japane: JAERI, 1990

41. Blokhin A.I., Ignatyuk A.V., Kuzminov B.D. etal. // Inter. Conf. on Nuclear Data for Science and Technology (Julich, 1991). -Julich: -FRG, 1991. -P.800

42. JEF-2, The Eval. Nuclear Data Library of the OECD Nuclear Agency, Rep.IAEA- NDS-120.

43. Rose P.F., Dunford C.K. (ed. ENDF -102), Data Formats and Procedures for the Evaluated Nuclear Data File/ENDF. Upton, New York: USA, 1988

44. Групповые константы для расчета ядерных реакторов / ЛП.Абагян, Н.О.Базазянц, И.И.Бондаренко, МН.Николаев.-Москва: Атомиздат, 1964

45. Филиппов В.В., Полные нейтронные сечения некоторых конструкционных материалов в неразрешенной области. // 6 Всесоюзная конференция по нейтронной физике (Киев, 2-6 октября 1983). Москва: - ЦНИИагоминформ, 1984. - Т.З. - С. 107

46. Investigation of the Nb Cross-Sections in Energy Range 21.5eV-100 keV / Yu.V.Grigoriev, V.Ya.Kitaev et al. // ISINN-9. Dubna: - JINR, 2001. - P.310

47. Вертеш П., О расчете функций пропускания, самоиндикации и блокированных сечений для смеси изотопов по данным файлов ENDF/B. // 7 Межд. Конф. по нейтронной физике (Киев, 14-18 сентября 1987).-Москва:-ЦНИИатоминформ, 1988.-С.400

48. Neutron Cross-Sections BNL-325 // Supplement. 1966. - N 2,- P. 118

49. FrohnerF. //Nuclear Theory for Applications (Triest, 1978)-Vienna: -IAEA, 1978

50. Gyulassy M., Perkins S.T. // Nucl. Science Eng. 1974. - V.53.- P.482

51. Gilbert A,Cameron G.W. Can. // Journal of Physics. 1965. - V.43. - P. 1446

52. Vertes P, Grigoriev Yu.V., Average resonance parameters for Nb-93 and natural tungsten. Nuclear Data for Science and Technology (Mito, 1988). Japan: - IAEA, 1988,- P.623-626

53. Григорьев.Ю.В., Возяков В.В, Вертеш П., Определение резонансных характеристик ниобия-93 и природного вольфрама. // ВАНТ, Сер.:Ядер. конст.-Вып. 1-2.-1995. С. 14

54. Изучение поглощения нейтронов продуктами деления в критической сборке/ С.М.Бедняков, В.А.Дулин, Г.Н.Мантуров, В.К.Можаев. // ВАНТ.Серия:Ядерно-реакторные данные. -Москва:- ЦНИИатоминформ, 1986. Вып.1. - С. 62

55. БелановаТ.С., Горбачева Л.В., Груздевич О.Т. и др. // 6 Всесоюзная конференция по нейтронной физике (Киев,2-6 окт. 1983).-Москва:-ЦНИИатоминформ,1984.-Т.2,- С. 92

56. Григорьев Ю.В., Измерение усредненных сечений и факторов резонансной блокировки для Nb, Mo, Cd на энергии 24.4 кэВ. // 6 Международная конференция по нейтронной физике (Киев, 2-6октября 1983).-Москва: ЦНИИатоминформ, 1984.-Т.З.- С. 139;

57. Macklin R.L.// Nucl. Science Eng.-1983.-V.84.-P.98

58. Попов А.Б., Самосват Г.С. //Ядерная физика. 1987.-Т.45. - С. 1522

59. Изучение резонансной структуры полного и парциальных сечений Nb, Мо и РЬ в области энергий 0.1- 200 кэВ / Ю.В.Григорьев, В.В.Синица, Ж.В.Мезенцева и др. // ВАНТ. Сер.: Ядерная константы. 2002. - Вып. 1 -2. - С.50

60. Расчетно экспериментальное исследование резонансной структуры полного сечения и сечения радиационного захвата тория-232 в области энергий 4.65 эВ-46.5 кэВ / Ю.В.Григорьев, Г.Н.Мантуров и др.: Препринт ФЭИ № 2120.- Обнинск: ФЭИ. -1990.232 237

61. Исследование резонансной структуры нейтронных сечений Th и Np в области энергий 2 эВ-100 кэВ / Ю.В.Григорьев, В.В.Синица, Н.А.Гундорин и др. //ВАНТ. Сер.: Ядерные константы. 1998. - Вып. 1-2,- С.9

62. Измерение сечения радиационного захвата Th-232 в диапазоне энергий 20 эВ 10 кэВ / Ю.В.Григорьев, Б.В.Журавлев, В.Я.Китаев и др. // ВАНТ. Сер.:Ядерные константы. -2000.-Вып.2.-С.З

63. Григорьев Ю.В., Кощеев B.H. и др., Измерение и анализ характеристик резонансной структуры полного сечения и сечения радиационного захвата урана-238 в диапазоне энергий 0.465-200 кэВ.//ВАНТ. Сер.: Ядерные константы.-1991.-Вып.4.-С.26-39

64. ByounT.Y., Block R., SemlerT. // Nat. Top. Meet, on New Development in Reactor Physics and Shielding (New York, Sept. 1972). -New York: US AEC, 1972. - P. 115

65. Боховко M.B., Кононов B.H. и др. // ВАНТ.Сер.Ядерные константы.-1988.-Вып.З,-С. 11

66. Николаев М.Н., Хохлов В.Ф., Система подгрупповых констант. / Бюллетень информационного центра по ядерным данным. Обнинск: -ФЭИ, 1967. -Вып.4. -С.420

67. Ваньков А. А., Григорьев Ю.В. и др., Измерение сечений нейтронного поглощения U-238 методом пропускания в сферической геометрии //3 Всесоюзная конференция по нейтронной физике (Киев, 1975).-Москва: -Атомиздат, 1976. -Т.З. С.200

68. Мантуров Г.Н., Лунев В.П., Горбачева Л.В / 6 Всесоюзная конференции по нейтронной физике ( Киев, 1983). Москва: - ЦНИИатоминформ, 1984. -Т.2. - С.231

69. Vankov A A,Grigoryev Yu.V.etal. // Inter.Conf. Nuclear Data for Reactors (Helsinki, 1970). Vienna: - IAEA 1970. - V.l. -P.559

70. Казаков Л.Е., Кононов B.H. и др.//ВАНТ. Сер.:Ядерные константы.-1986.-Вып.З.-С.37

71. Измерение сечений деления, захвата и альфа урана-235 / Г.В.Мурадян, Г.И.Устроев, Ю.Г.Щепкин и др.// 4 Всесоюзная конференция по нейтронной физике (Киев, 18-22 Апреля 1977). -Москва: -ЦНИИатоминформ, 1977. -Т.З. С. 119

72. Измерение величины альфа на резонансах U и Ри. / Ю.В.Адамчук, М.АВосканян , Г.В.Мурадян и др. // 6 Всесоюзная конференция по нейтронной физике. (Киев, 2-6 октября 1983).-Москва: ЦНИИатоминформ, 1984. - Т.2. - С. 137

73. Измерение значений альфа на резонансах плутонпя-239 / Ю.В.Адамчук,М.А.Восканян," Г.В.Мурадян, Ю.Г.Щепкин. //Атомная энергия. 1986. - Т.61. -Вып.3. -С. 199

74. Schomberg M.G. et al. / Ratio of the Capture and Fission Cross-Sections of Pu-239 in the Energy Range 0.10 30 keV. // Inter. Conf. Nuclear Data for Reactors (Helsinki, 1970).-Vienna: - IAEA.-V. 1. - P.315

75. Czirr J.B., Lindsey J.S., U-235 and Pu-239 Capture to - Fission Ratio. // Int. Conf. Nuclear Data for Reactors (Helsinki, 1970). - Vienna: - IAEA,1970. - V.l. P.331

76. Simultaneous Measurement of the Fission, Capture, Scattering and Total Cross-Sections of Pu-39. /Farrell J.A., G.F.Auchampaugh, M.S.Moore, P.ASeeger// Inter.Conf. Nuclear Data Data for Reactors (Helsinki, 1970). -Vienna. IAEA, 970. - V. 1. - P.543

77. Weston L.W. and Todd J.H.: Memorandum to Chrien R.E. -USA:USA, 1972

78. Sowerby M.G. and Konshin V.A // At.Energy Rev.( IAE A,Vienna).-1972. -V.10 (4). P.453

79. Derrien H.and De Saussure G., R-matrix Analysis of Pu-239 Neutron Cross-Sections in the Energy Range up to 1000 eV: Preprint ORNL/TM-10986.-USA: ORNL 1989

80. Belyaev F.N. et al. // Proc. Inter. Conf. Nuclear Data for Reactors (Helsinki, 1970).- Vienna. -IAEA, 1970. V.l. P.339

81. Ryabov Yu.V. et al. // Inter.Conf. Nuclear Data for Reactors. (Helsinki,1970).-Vienna:-IAEA, 1970.-V.1.-P.345; Рябов Ю.В. и др.//Атомная энергия. -1976.-Т.40. Вып.4.-С.339; -1976. -Т.41. - Вып.1. -С.45

82. Измерение отношения сечений захвата и деления для Pu-239 / В.ПБолотский, Г.В. Мурадян и др. // Атомная энергия. 1977. -Т.42. - Вып.З. - С.218

83. Kononov V.N. et al. // Inter.Conf. Nuclear Data for Reactors (Helsinki, 1970). Vienna: -IAE A, 1970.- V.l.- P.543; Кононов B.H. и др. // Атомная энергия. -1971. - Т.30. - С.362

84. Групповые константы для расчета реакторов и защиты / Л.П.Абагян, Н.О.Базазянц, М.Н.Николаев, АМ.Цибуля. Москва: Атомиздат, 1981

85. Ваньков А А., Григорьев Ю.В., Классификация методик по измерению отношения нейтронного сечения захвата к сечению деления: Препринт ФЭИ №325. -Обнинск: ФЭИ, 1972

86. Каппе W.R, Stewart H.B.and White F.A.,Capture-to-Fission Ratio of Pu-239 and U-235 for1.termediate Energy Neutrons. // Inter. Conf. on Using of Atomic Energy (Geneva, Augest 8 20,1955). - Geneva: -IAEA, 1955. - V.4. - P.370

87. Bramblett R.L., Czirr J.B. Energy Dependent Shielding Factors for U-235 Foil Transmission // Nuclear Science and Engineering. 1969. - V. 35.- P. 350-352

88. Григорьев Ю.В. Георгиев Г.П., Станчик X.,Измерение спектров кратности у-излучений и величены а для резонансов U-235 // ВАНТ. Сер.: Дцер.конст- 1994. Вып.3-4,- С.89

89. Исследование нейтронных сечений и величены а=сту/ст(Для ^'U в области энергий1 мэВ 2 эВ / Ю.В.Григорьев, В.В.Синица, С.Б.Борзаков и др.// ВАНТ. Сер.: Ядерные константы. - 2000. - Вып.1.- С.3-6

90. The measurement of the gamma-ray multiplicity spectra and alpha value for uranium-235 and plutonium-239 / Yu.V.Grigoriev, V.V.Sinitsa, H.Faikov Stanczyk et al // ISINN-4 (Dubna, April 27-30, 1996). -Dubna: - JINR, 1996. - P.318

91. Measurement of gamma-ray multiplicity spectra and alpha value for Pu in the energy region2 2150 eV / H.Faikov-Stanczyk,Yu.V.Grigoriev.,Hyon Sung Ho et al. / Annual Report 1997 FLNP JINR. -Dubna: JINR, 1998,- P. 128

92. The gamma-ray multiplicity spectra and alpha value for plutonium 239 in groups and resolved resonances / Yu.V.Grigoriev, V.V.Sinitsa, HFaikov - Stanczyk. / Annual Report 1997 IPPE.- Obninsk: IPPE, 1998. - P.53

93. The gamma-ray multiplicity spectra and the alpha value for Pu in groups and resolved resonances / H.Faikov-Stanczyk, G.P.Georgiev, Yu.V.Grigoriev et al. // ISINN-5 (Dubna

94. May 14-17, 1997).-Dubna:-JINR, 1997.-P.383

95. Измерение спектров кратности у-лучей и величины а для И9Ри в области энергий 22150 эВ / Ю.В.Григорьев, В.Я.Китаев,В.В.Синица и др.//Ядерная физика.-1999.-Т.62. -№ 5,- С.923-932

96. Investigation of a resonance self-shielding effect in the a value of Pu / Yu.V.Grigoriev, V. Ya.Kitaev, K.V.Moiseev et al. // XIV International workshop on Nuclear Fission Physics, (Obninsk, October 12-15, 1998). - Obninsk: -IPPE, 2000. - P.203

97. Исследование эффекта резонансной блокировки в величене альфа для плутония-239 в области энергий 4,65-2150эВ / Ю.В.Григорьев, В.Я.Китаев, К.В.Моисеев // ВАНТ.- 1998. -.Вып.3-4. С. 10

98. Групповые константы для расчета реакторов и защиты / Л.П.Абагян, Н.О.Базазянц, М.Н.Николаев, А.М.Цибуля. Москва: Энергоиздат,1981; Мантуров Г.Н., Николаев М.Н., Цибуля А.М., Система групповых констант БНАБ-93//ВАНТ.-1006.-Вып.1.-С.89

99. Лукьянов А. А., Структура нейтронных сечений,- Москва: Атомиздат. 1978

100. Исследование эффекта резонансной блокировки в величине альфа для плутония-239 в области энергий 4.65 2150 эВ / Ю.В.Григорьев, В.Я.Китаев, К.В.Моисеев и др. // ВАНТ. Сер.: Ядерные константы. -1998. - Вып. 2. - С. 23

101. The Investigation of a resonance self shielding effect in the a -value of U-235,Pu-239 in the 4.65-2150 eV energy range / Yu.V.Grigoriev, V.Ya.Kitaev, K.V.Moiseev et al. // ISINN-7. -Dubna: - JINR, 1999.-P.233

102. Weigmann H., Wartena J.A. and Burknolz C., On alpha of U-235 forsub thermal neutron energies. // Inter. Conf. Nucl. Data for Science and Technology (Yulich, Mayl3-17 1991). -Yulich Germany: -IAEA, 1991. P.38

103. Perez RB„ De Saussure G.,Silver E.G. et al.// Nuclear Science and Engineering.-1973,- V.52. -P. 46

104. De Saussure G.et al.// Inter.Conf.Nuciear Data for Reactors.-Vienna.-LAEA,1966,-V.2.- P.233

105. The Investigation of Resonance Structure of the Neutron Cross-Sections and the Alpha Value of233 U for Different Temperatures / Yu.V.Grigoriev, V.Ya.Kitaev, V. V.Sinitsa et al. // ВАНТ. Сер.: Ядерная константы.- 2002. Вып. 1-2. -С. 45

106. The investigation of the Doppler-effect in the alpha value of 233U and 239 Pu for different temperatures / Yu.V.Grigoriev, V.YaKitaev, V. V.Sinitsa etal. // 15 Inter. Workshop on Nucl. Fission Physics (Obninsk, October 7-9, 2003). Obninsk:- IPPE.2003

107. Цубои Т., Гравитационное поле Земли,- Москва.: МИР, 1982.

108. Dabbs W.T., Harvey J.A., Paya D„ Horstmann. //Phys.Rev.-1965.-V.139.-№3B.-P.756 760

109. McReynolds A.W. // Phys. Rev. -1951.- V.83, № 1. - P. 233-234.

110. McReynolds A.W. // Bull. Amer. Phys. Soc.-1967.- V.12.-№ l.P. 105

111. Григорьев Ю.В., Гравитационный спектрометр нейтронов: Препринт ФЭИ № 1215. — Обнинск: ФЭИ, 1981

112. Григорьев Ю.В.,Гравитационный монохроматор нейтронов // ПТЭ.-1988,- № 2. -С.ЗЗ

113. Григорьев Ю.В., Гравитационный монохроматор нейтронов и монохроматор на основе эффекта силы Кориолиса: Препринт ФЭИ № 2797. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2000

114. Григорьев Ю. В., Экспериментальное исследование взаимодействия нейтронов с. гравитационными полем Земли: Препринт ФЭИ № 1656. Обнинск: ФЭИ, 1985

115. Александров Ю.А., Фундаментальные свойства нейтрона. М.: -Атомиздат. 1976

116. Шапиро И.С., Эстулин И.В. // ЖЭТФ. -1956. Т.30. - № 3. С. 579 - 582

117. Zom С., Chambberlain G.E., Hughes V.M. // Bull.Amer.Phys.Soc. -I960,- V.5. -№ 1, -P.36

118. Shull C.G., Billman К.W., Wedgwood F.A.//Phys.Rev.-1967.-V.153.-№5.-P.1415-1429

119. Grigoriev Yu.V., The study of free falling neutron gravitational acceleration and upper limit of neutron electric charge. // 2 Inter.Seminar on Interaction of Neutron with Nuclei (ISINN-2,

120. Dubna, April 26-28 ,1994). Dubna: - JINR, - 1994. P.335-339

121. Phillips R.H., Growe K.M. // Phys.Rev. -1954. V.96. - P.484

122. Glassier H., Honecker R. //Nucl.Phys. 1969. - V. A136. - № 2. - P.446

123. Шкляровский Г.М. //Ядерная физика. -1968. Т. 16. - Вып.6. - С. 1270

124. Djbrozemsky R, // Nucl. Instr. and Meth. 1974. - V. 118. - № 1. - P. 1

125. Бондаренко И.И., Ковалев В.П., Золотухин В.Г. // Ядерная физика. -1965. -Т.2. Вып.5. -С. 839

126. Bowman C.D.,Levakov B.G.,Lyzhin А.Е. et al. // ISINN-8 (Dubna, May 17-20,2000). -Dubna: JINR. - P. 245

127. Глестон С., Эдлунд М., Основы теории ядерных реакторов.- Москва: Иностранная литература. 1954

128. Абрамов А.И., Казанский Ю.А., Матусевич Е.С., Основы экспериментальных методов ядерной физики.-Москва: Атомиздат. 1970.

129. Компактный нейтронный детектор в виде батареи из пропорциальных Не счетчиков / Бемер Б, Ваньков А. А., Григорьев Ю. В. и др. // ПТЭ. 1974. - № 6. - С.57-59.

130. Energy model of a pulse nuclear pumped laser system / P.P.Dyachenko, AV.GuIevich, AV.Zrodnikov et. al. // 7 Intern.Conf. on Emerging Nuclear Energy Systems (ICENES'93) World Scientific, 1994. P.372