Сечения захвата быстрых нейтронови факторы резонансной самоэкранировкидля продуктов деления и урана-238 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

ю 0 В 91;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

На правах рукописи УДК 539.172.4

БОХОВКО МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

Сечения захвата быстрых нейтронов и факторы резонансной самоэкранировки для продуктов деления и урана-238

Специальность: 01.04.01 — техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследований

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Обнинск — 1991

Работа выполнена в Физико-энергетическом институте.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник КОНОНОВ в. н.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор

МАТУСЕВИЧ Е. С.

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник ТОЛСТЯКОВ В. А.

Ведущая организация: Институт ядерных исследований АН СССР, г. Москва.

/<? Ь/11)иЯ 94 ^

Защита состоится « ——»—----19 J 'года в--час.

на заседании специализированного совета К 064.27.02 при Институте атомной энергетики (г. Обнинск Калужской области, Студгородок ИАТЭ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИАТЭ.

____^д 3 4 г

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, доктор физико-математических наук

ШАБЛОВ В. Л.

от:;;»

ОБШЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ.

Актуальность работы. Изучение, взанмодзйсткил di.rrpiu нейтронов с атомными ядрами является внхним источником информации о структуре високовозбужденных состояний ядра, гехпштме ядерных реакций и имеет широкое практическое примеьениэ в сс;г'ч с использоаанием ядерных данных для расчета ядерных эмфатических установок.

Современные методы расчета реакторов на быстрых нитронах, использующие многогрупповне подходы, требуют детального знания большого числа ядерных данных, в первую очередь нейтронно-физических характеристик топливно-сырьевых и ('.инструкционных материалов, а такзее накапливающихся в процяссо работы реактора продуктов деления.и трансактннидких нуклидам. Основная доля процессов взаимодействия нейтронов с ядриьн материалов зон реактора на быстрых нейтронах происходит в области неразрешенных резонансов. Главные виды вйсщмодейсп^и нейтронов в втой области энергий, как для тякелых ядер, тип н конструкционных материалов сопровождаются весьма сло*наи эффектом резонансной самозкранировки сечений. Прямой экспериментальной информации о резонансной структура в области неразрешенных -резонансов нет. В связи с этим, для определения, параметров, характеризующих влияние, резонансного поведения сечений, важным источником информации являются экспериментальные данные по нейтронным пропусканиям и самоиндикации, полученные п области неразрешенных резонансов. Таких данных в настоящее время имеется мало и проведение новых измерений,' особенно . для урана-238, является актуальным.

При проектировании и эксплуатации ядерных реакторов возникает много проблем, связанных с отравлением активной зоны продуктами деления, большая часть которых является нестабильными. Для их решения необходимо ' знание сечений взаимодействия нейтронов с продуктами деления и, в первую очередь, сечений радиационного захвата, с достаточно высокой точностью ~10*. Такая точность практически достигнута в большинстве измерений, но расхождение в результатах разных работ ene велико и достигнет 50% и более, что приводит к слишком большим неопределенностям в расчетных значениях основных реакторных параметров. Тякрм

образом, задача дальнейшего повышения точности нейтронных денных и в настоящее время не утратила своей важности, несмотря на значительна прогресс в этой области. Экспериментальные данные по сечениям захвата и параметрам нейтронных реаокансов для нестабильных нуклидов отсутствуют практически полностью. Поэтому единственно возможным методой оценки нейтронных • данных для них являются систематики совокупности данных по близлежащим ядрам. В связи с атим, измерение сечений радиационного захвата для цепочек изотопов с целью получения изотопической зависимости сечений захвата, а также нейтронных и радиационных силовых функций является актуальной задачей.

Цель работы.

1. Усовершенствование и дальнейшее развитие техники и методов эксперимента с целью расвирения возможностей и повышения точности нейгронно-физических исследований.

2. Получение новых экспериментальных данных по сечениям радиационного захвата и нейтронным пропусканиям для важнейших продуктов деления, изотопов редкоземельных ¡элементов, изотопов гафния, тантала и осмия.

3. Измерение нейтронных пропусканий и самоиндикации, получение полного сечения и факторов резонансного самоэкранирования полного сечения и сечения захвата для основного сырьевого материала быстрых реакторов урана-238.

4. Анализ экспериментальных данных в рамках статистической теории ядерных реакций с целью получения нейтронных и радиационных силовых функций для в-, р- и й -нейтронов, а также радиусов потенциального рассеяния для в -нейтронов.

новизна работы.

Осуществление режима спектрометра резонансных нейтронов на базе электростатического ускорителя и абсолютизация сечений радиационного захвата методом насыщенного резонанса позволила уменьшить систематическую погрешность результатов измерений до 4%.

Применение метода весовой функции для определения полной энергия каскада захватных у-лучей позволило также значительно снизить чувствительность результатов измерений сечений захвата к спектру у-лучей.

Получена новие экспериментальные данные по сечениям радиационного захвата и пропускания для ряда важнейикх продукюв деления в области энергий 5-450 кэВ, новые результаты по сечениям захвата для 15 изотопов редкоземельных элементов и других нуклидов.

Для 1^2,1ТЗ,1Т4уь в О0лаСТИ энергия вине 80 кэВ данные получены впервые.

Получены новие экспериментальные данные по полному сечению и факторам резонансного самоэкранирования сечения захвати уранв-238 в области энергий 4-110 кэВ.

Показано, что совместный анализ экспериментальных данных по сечениям захвата и пропусканиям в рамках статистической теории ядерных реакций позволяет уменьшить (по сравнению с анализом только сечений захвата) корреляцию между параметрами. Таким способом были получены новые данные по р- и б-волповим нейтронным и а-, р- и й-волновым радиационным силовым функциям, а такге з-волновым радиусам потенциального рассеяния.

Научная и практическая ценность работы.

Научная ценность работа состоит в получении новых экспериментальных данных для большого числа изотопов важных для исследования общих закономерностей поведения сечений радиационного захвата быстрых нейтронов я силовых функция с различными орбитальными моментами.

Экспериментальные данные по факторам резонансной самоэкранировки сечения захвата и полного сечения для ураня-230 в целом подтверждают значения этого параметра, принятие п настоящее время для расчетов реакторов в системе констант БНАБ-78.

Для практического применения полученные экспериментальные данные переданы в международную библиотеку ЕХГОЯ Центра по ядерным данным.

Основные положения, выносимые на защиту. I. Разработка и осуществление импульсных режимов работы электростатического ускорителя ЭГ-1 ФЭИ для обеспечения работы спектрометра быстрых и резонансных нейтронов. Z. Разработка абсолютного метода измерений сечений радиационного захвата, создание детекторов для регистрации нейтронов, системы завиты и коллимации нейтронного пучка.

3. Новые экспериментальные результаты по сечениям радиационного захвата быстрых нейтронов и пропусканиям для ряда важнейших продуктов деления в области энергий б - 450 кэВ.

4. Новые экспериментальные результаты по сечениям радиационного захвата быстрых нейтронов для пятнадцати изотопов редкоземельных элементов,изотопов гафния,тантала и осмия.

6. Результаты теоретического анализа этих экспериментальных данных, выполненного в рамках статистической теории ядерных . реакций - нейтронные и радиационные силовые функции для р- и й-нейтронов и радиусы потенциального рассеяния для о-нейтронов. 6. Новые экспериментальные данные по полному сечению и факторам резонансной самоэкранировки сечения захвата и полного сечения для урана-238 в области энергий нейтронов 4-110 кэВ.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в обосновании абсолютного метода измерений сечений радиационного захвата нейтронов, функций пропускания и саиоиндикации, разработке, создании и оптимизации спектрометра быстрых и резонансных нейтронов, детекторных систем, автоматизации и проведении измерений. Автором разработаны, изготовлены и внедрена в практику эксперимента системы прерывания и группировки ионного пучка электростатического ускорителя, используемого в качестве импульсного источника нейтронов. В качестве основного исполнителя автор выполнил обработку . экспериментальных данных, получил окончательные результаты и провел их теоретический анализ.

Апробация работы и публикации.

Основные материалы диссертации докладывались на 4-й, Б-й и 6-й Всесоюзных конференциях по нейтронной физике ( г.Киев) в 1977, 1980, 1983 г.г. На 4 Международном симпозиуме по спектроскопии гамма-лучей захвата, Гренобль, 1981 г. и Франко-советском семинаре по быстрым реакторам, Кадараш 1988 г. По основным результатам диссертации опубликовано 9 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения. В ней содержится 129 страниц, включая 34 рисунка, 7 таблиц и список литературы из 106 наименований.

Краткое содержание диссертации.

Во введении кратко отражена важность учета при расчете быстрых реакторов резонансной структуры нейтронных сечений в области неразрешенных резонансов, обсуждена.ситуация с экспериментальными данными по сечениям радиационного захвата для продуктов деления, сформулирована цель работы, ее актуальность и прикладное значение, изложены основные результаты, выносимые на заииту.

Первая глава содержит описание экспериментальной установки-времяпролетного спектрометра быстрых и резонансных неПтронов, созданного на базе электростатического ускорителя ЗГ-1 ФЭИ, работающего в импульсном режиме. Измерения сечений захвата нейтронов проводились методом, основанным на регистрации мгновенных гамма-лучей захвата с использованием техники времени пролета для измерения энергии нейтронов и дискриминации Фона. Импульсный режим работы электростатического ускорителя осуществлялся прерыванием с помощью пари отклоняющих пластин и прямоугольного импульса напряжения с последующей группировкой синусоидальным напряжением пучка ионов на входе в ускоряющую трубку. Разработанное устройство прерывания и группировки при небольшой потребляемой мощности и компактности, что немаловажно в условиях ограниченного энергоснабжения и места внутри высоковольтного кондуктора ускорителя, позволило получат! импульсы ионного тока в широком интервале длительностей и выбирать их частоту в соответствии с требованиями эксперимента. Рассмотрены также пути дальнейшего увеличения интенсивности протонного пучка ускорителя ЭГ-1. Блок-схема экспериментов по измерению нейтронных сечений показаны на рисунках 1 и 2. Для получения нейтронов использовалась реакции , в

источником служила металлическая литиевая мишень. Детектор событий захвата представлял собой сцинтилляцношшй бак объемом 17 литров, заполненный сиинтиллятором на основе толуола с добавлением триметилбората, с целью снижения чувствительности детектора к рассеянным на образце нейтронам. Временное разрешение детектора в диапазоне амплитуд 1-10 ИзВ составило 1,9 не.

Измерение спектра нейтронов, падямшх на образен, произдилось двумя типами детекторсп. в которых использовались реакции бШп,я)3Н и 10Б(п,аг)711. Первый детектор представлял собой стекло с б11 (типа КЕ-912) диаметром 40 т, толаиной I »л?,

Рис.1. Елок-схема измерений на пролетной Сазе 2,4 м. (Е -30-460 каВ.)

0.7 и

Рис .г. Елок-схема измерений на пролетной базе 0,7 м. (Еп-=3-130 кэВ.)

б

установленное в тонкостенной едшмшевой камере перпендикулярна фотокатоду ФЭУ-30. Другой детектор нейтронов состоял из 3 ^В-пластины диаметром ББ мм и толккйой 4,25 мм я гамма-спектрометров с двумя кристаллами NaJ(rij. Детекторы имели аффективное:ь рагистрации нейтронов, плавно зависящую от энергии нейтронов, я временное разрешение 2- 2,2 не.

Электронная аппаратура для измерений сечений захвата я пропусканий построена по принципу быстро-медленной схемы и поззоляла производить одновременно многодетекторный временной и амплитудный анализ событий, регистрируемых детектором у-лучей захвата к детекторами нейтронного потока.

Во второй главе дается изложение метода измерения сечений захвата и функций пропускания, приводятся параметры спектрометра нейтронов, характеристики исследуемых образцов, обсуждаются проблемы измерения сечсний захвата, приводятся результаты кздерзнлй.

Эксперимент по измерению сечений захвата можно условно разделить на две части: измерения в области быстрых нейтронов (на пролетной базе 2,4 м в диапазона энергий 30-460 кэВ и на пролетной <5азе 0,7 м в интервале энергий 30-130 кэВ) и измерения в резонансной области энергий (2-20 эВ). В результате обработки временных спектров сечение радиационного захвата определялось следующим образом:

ffc(E) 1 SU(E)

а (Е) = К'------.(1)

Nc<E) n о*, S(E)-IL1(E)

где К - нормировочный коэффициент, который определялся по измерениям'в области насыщенного резонанса:

nf( Tf/FP-iP

К = —' Р ' 11 У г (2)

мр с sr.'?

с Li / /

где индекс Р соответствует величинам измеряемым в резонансной области энергий нейтронов, Ne(E) и fiLl(E) - измеряемые в эксперименте скорости счета событий захвата и нейтронного потока, п - число ядер исследуемого образца, о- (Е) и <гр -

«■ о пек net

сечение реакции Ii(n,o) Н, SL (Е)- поправка на многократное рассеянно нейтронов в детекторе нейтронов, S(E) - поппавка на

ыниюкрашое рассеяние и резонансную самоэкранировку нейтронов в

оЯра:ша. Т. ЛЕ) - пропускание детектора с 6И-стеклом, е^ -

пЭДектинность регистрации детектора событий захвата, Р' -

поправка на самэпоглощениэ у-квантов захвата в образце, Рс-

вер-'ятпосгь захвата нейтронов в образце в районе насыщенного

резонанса, которая в достаточно широкой области вблизи ценра

резонанса постоянна, близка к 1 и била рассчитана методом

Манте-Карло с высокой точностью.

Для изотопов, не имеющих удобных насыщенных резонансов,

абсолютизация измеренных сечений осуществлялась в рамках метода

восстановления полной энергии каскада у-лучей с помощью весовой

функции (метод Майер-Лейбнитца). В этом случае сечение

радиационного захвата определялось следующим выражением: 256

Е А.ТГ

11 Мс<Е> 1 "п«х<Е>А1<Е>

К -256----' (3)

<*№ Е А_, П Т,_1(Е),Б(Е) Т|,

где К- С'^'^ц ~ Н0РЫИР0В0ЧКНЙ коэффициент, полученный по результатам измерений событий захвата в области насыщенных резонансов для ядер 145Нй(4,35 эВ), 1в2И(4Дб эВ), 161Та(4,28 эВ), 197Аи(4,90б эВ), 109Аб(5,19 эВ); Щ- весовая функция детектора событий захвата, определенная в специальных опнтах и имеющая вид:

У1=3.654-и_(),331.У1'75 , (4)

где и=Вп+Еп-полная энергия испускаемых ^-квантов, У-номер канала амплитудного анализатора (или соответствующая ему энергия г квантов). Погрешность нормировки в обоих случаях не превышала

На рис. 3-5 представлены результаты измерений сечений радиационного захвата нейтронов для ряда продуктов деления. Полная погрешность полученных результатов в больней части энергетического диапазона составляет 5-10 Ж.

Для ряда вахных продуктов деления была выполнена работа по анализу и сравнению результатов наших микроскопических измерений и интегральных реакторных измерений на критических сборках. Проведенная тестировка данных по сечениям захвата 103[{П,153Еи и ' Ая показала, что эксперименты на критических сборках гго

Рис.3. Сечения радиационного захвата в 10ТАе(а), 109Ая(б) и 4ТАц(в) по данным работ: □ -Маклкна; у_МизУмото; О-Пеннитип; -оценка ч'ЭИ; ф-настояшая работа.

Рис.4. Сечения радиационного захвата в 145М (а) и 143М (б), Данные работ: -ЕИЕГ/В-У; Щ-Масгроу;

У-Ядамуро; ф-настоящая работа;-*—-оценка ФЗИ; ----МЕт-!.

Рис.5. Сечения радиационного захвата нейтронов для

тст Tcq

• Eu и 63Eu по данным работ:

® -настоящая ; "Т_-Маклии ; — - -Бедняков ;

— -расчет по оптимальным параметрам.

103

Рис.6. Сечения радиационного захвата нейтронов для 1Ш, 133С0, 147ДБ251ц по данным работ:

®-настоящей; Д-Маклин; П-Реффо; " ">и_-Мизумото, Ямамуро; -Маклин; тт*> -Бедняков; -расчет по оптимальным параметрам.

возмущению реактивности подтвердили, в целом, значения принятие в файлах оцененных данных. Результаты наших измерений позволили в значительной степени устранить имевшиеся расхождения экспериментальных данных и удовлетворить запросы на отдельные ядерные данные с требуемой точностью.

В этой же главе приведены результаты по сечениям захвата изотопов редкоземельных элементов, гафния, тантала и осмия, данные по нейтронным пропусканиям для ряда нуклидов и теоретический анализ полученных экспериментальных данных с целью извлечения средних резонансных параметров - нейтронных и радиационных силовых функций.

В области неразрешенных резонансов средние сечения могут быть описаны в рамках статистической теории ядерных реакций через средние значения параметров нейтронных резонансов (формализм Хаузера-Фешбаха-Мэлдвузра):

и и Т . Т

—- Л_ у, о ^ _ __I__пН /сч

^ - Т2 г и и , V ( '

к и т +т + Е т.1 л

у п , , 1п

1 3

где Т1,1 - проницаемости ядерной поверхности, вырыжаемые через приведенные нейтронные и радипционные силовые функции, Б1,1 - фактор, учитывающий флуктуации нейтронных ширин в каналах упругого и неупругого рассеяния, остальные обозначения являются общепринятыми.

Суть анализа состояла в подгонке расчетных сечений к экспериментальным данным методом максимума правдоподобия и

оценке Р нейтронных и радиационных силовых функций путем минимизации квадратичного функционала:

(б)

где ?э-вектор совокупности экспериментальных и ?тео ^теоретических, рассчитанных по формуле (5) сечений захвата нейтронов, V - ковариационная матрица погрешностей экспериментальных

данных, Р0-вектор априорных значений средних резонансных параметров, -ковариационная матрица ошибок этих параметров, которая предполагалась диагональной.

Полученные в результате анализа средние нейтронные и радиационные силовые функции для р- и й- нейтронов, и радиусы потенциального рассеяния для в- иеИтронов с полными ошибками приведены в таблицах 1-2. В таблицах также приведены рассчитанные и усредненные по максвелловскому спектру при кТ-30 кзГ сечения ¡радиационного захвата, используемые для решения задач ядерной астро|«зики. Несчитанные по зтим яараметрам сечения, показанные на рис.5,6 сплошной линией, иаходятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.

• Третья глава посвящена результатам измерений пропусканий и самоиндикации в уране-238. .

Для экспериментального определения факторов резонансной самоэкраннровки был использован метод, основанный на измерении двух типов пропусканий нейтронов через исследуемые образцы с различной толщиной - парциальное пропускание, измеренное детектором, чувствительным только к сечению ватнчта Тс(т), и пропускание по полному сечению Т^(г), которые имеют вид:

X г(Е)ос(Е)ехри^(Е)]аЕ Мс(т) ДЕ

Тс(т)=-= -:-—■ (7)

Ис(г) ; у(Е)<гс(Е)аЕ ЛЕ

х «>(Е)е(Е)ехр|-1го-^(Е)1сЖ Мп(т) ■ ЬЕ

Тг(т)= '- = —-;--4 (8)

Н <Г) Х»(ЕМЕ)а!Е йЕ

где Ис(т) к К^Ст) - число отсчетов детектора событий захвата и Нейтронного детектора при толщине фильтра г, Нс(0) и Нп(0) -соответствующие числа отсчетов в -экспозиции на открытом нейтронном лучке, (>(Е) -форма спектра нейтронов источника, е(Е)-энергетлческая зависимость эффективности детектора нейтронов, ЛЕ - ширина функции разрешения спектрометра.

На основе величин Тс(т) и Т^Дт) значение фактора самоэкраннровки можно получить, используя соотношение:

Таблица 1

Результаты анализа сечений радиационного захвата быстрых нейтронов

параметр 103 107 А6 109 Ав 133 Св 143 1М

/ Н0,фм б.4±0.б — — — —

Э0хЮ4 0.53 0.38 0.46 0.7 3.2

Б^Ю4 4.3+0.2 4.1±1.2, 4.5+1.4 1.3+0.4 1.0±0.3

32х104 0.53+0.2 0.4+0.1 0.46+0.1 0.72±0.2 3.2+1.0

50.5+10.1 63.1±12.б 56.5±11.3 77.Ы5.4 4б.3±9.3

Б^хГО4 50.5±15.2 63. 1±18.9 5б.5±17.0 42± 13 1,0±0.3

Зу2*104 50.5±15.2 63.1±18.9 56.5*17.0 47±14 4.5±1.4

«гс >,ПрИ кТ-30 кэВ, мбарн 741+37 809*40 802±39 507±28 305±19

Параметр 15ЭГЬ 1560(1 1б0С(1 . 1б5Но 175Ьи

/ Н0.фм 8.2±0.3 8.4+0.3 8.0+0.3 8.7±0.4 8.410.3

5^10" 1.55 1.5 1.6 1.8 1.8

Б^Ш4 0.8±0.2 1.310.4 0.7±0.2 1.0+0.3 0.510.2

Б^Ю4 1.б±0.5 1.510.4 1.6+0.5 1.8±0.5 1,8±0.5

Э „хЮ4 Т° 417±83 12.9±2.б 10,8±2.2 200±40 187±37

Зу1х104 249+75 5.5+1.7" 1.71.0.5 154±46 161±48

Б^ХЮ4 78.4±23.5 5.3±1.6 1.7±0.5 76.1±22.8 108±32

<(Гс> при кТ-30 кэВ, мбарн 1471±66 319121 200±ГЗ 1134157 ЭЭ2150

продолжение таблица 1

параметр 14Э ; 147 ; Бт | 152 1 151 Ей 153 Ей»

/ Я ,4м — ; — | — — . а.з*а,е

80х104 4.4 ' 4.а ' 2.2 3.7 2.5 '

0. 9*0.3 1 0.8*0.2 О1.9*0.3 0.5*0.2 1.2*0.4

Э^Ю4 4.43*1.3 ' 4.8*1.4 2.1*0.6 3.7*1.1 2.5*0.8

Б Лх104 /0 63.7*12.7 154*31 20.8*4.2 1739*348 745*149

Б ,хЮ4 5.1*1.5 16*4.8 0.6*2.6 9091273 640*192

Зу2хЮ4 20.6*6.2 86.4*26 8.3±2.5 626*188 503*151

«гс>,при кТ-ЗО КзВ, мбарн 456125 953*47 445±25 3458*102 2447*73

таблица ^

Изотоп 80*Ю4 ВМЬ325 Б^Ю4 Э2х104 V*™4 Б^хЮ4 <сс> При кТ-ЗОкэВ мбарн

160Ву 2.0 1.5*0.4 2.2*0.6 39.6*7.9 31.4*9.4 13.1*3.9 806*40

161Пу 1.75 I,3±0.4 1.8*0.6 650*130 422 *127 322*97 1836*92

162Су 1.8 I,3±0.4 2.0*0.6 17.3*3.5 10.4*3.1 7.6*2.3 427*21

1630у 1.9 1.1±0.3 2.1*0.6 165*33 129*39 61*18 1026*51

1б40у 1.7 1.1*0.3 1.6*0.4 7.8*1.6 3.1*0.9 2.8*0.8 209*15

170уь 2.4 2.1*0.3 2.5*0.а 56.4*11.3 32.7*9.8 16.9*5.1 989*50.

171уь 1.7 I.0*0.3 1.7*0.5 266*53 121*36 69.7*20 1371*69

172уь 1.7 I,0±0.3 1.7*0.5 18.2*3.6 9.2*2.9 6.0*1.8 420*25

продолжение таблицы 2

Изотоп 30хЮ4 З^Ю4 32хЮ4 3 о-Ю4 5^*10* Зу2хЮ4 «г > ПрИ кТ-ЗОкэВ, нб а ри

173П 1.7 1.0*0.3 1.7±О.С 137*27 72.4122 72*21.6 еео±43

174уь 1.6 I.0*0.3 I,6±0.5 5.4*1.1 2.8*0.8 2.110.6 173*14

170ТЬ 2.3 I.0*0.3 2.3±0.7 4.6*0.9 1.7*0.6 1.4*0.4 136*II

176И 1.4 0.8*0.2 1.4±0.4 18.8*3.0 15.7*4.7 20.2±6.1 449*27

177т 2.Б 0.9*0.3 2.6*0.8 364173 147*44 154*46 1663+е3

2.2 0.8+0.2 2.2*0.6 8.7±1.7 10.9*3.3 7.0+2.3 327*20

1.7 0.8+0.2 1.7*0.6 150*30 67.4*20 138*41 858*43

1В0НГ 1.9 0.8*0.2 1.9+0.6 4.4*0.9 2.0*0.8 3,7±1.1 169 + 14

шТа 1.7 0.6+0.2 I.710.5 150*30 96*29 70.3*21 761+39

18703 3.1 0.6+0.2 3.1±0.Э 159*32 . 86+26 129±39 922*4^

о

Гс= --(10)

/Т^гИг О

Схема эксперимента по прямому измерению факторов резонансного самоэкранирования показана на рис.2.

Парциальные пропускания 1с(т) измерена методом спмоиндика-ции, в котором события захвата нейтронов в образце-индикаторе из металлического урана-238 регистрировались по мгновенным у-лучам захвата большим сшштилляционним детектором, а нейтронный поток - детектором с тонким (1 йИ-стеклом, расположенным перед образцом-индикатором. Для измерений попользовали образны-фи.чьтры из металлического семи различных толщин.

На ркс.7 прсдставлепы зкеперимепталыше данные по Тг и в гшеисмости от толашны фильтра при различных энергиях нейтронов и результаты расчета этих величин, выполненных в рамках програм-

много комплекса ГРУКОН, в котором для вычисления нейтронных сечений и их функционалов в области неразреаенных резонансов используется формула Брейта-Вигнера с учетом межуровневой интерференции с поправкой на вклад далеких резонансов.

Э*ф«ця нецтроноё, S 1 I к R»Mfiii4tnnisunn

i V\\ ivFVA^-A; \ \Д | . ; v-^WV--;. —« 1 — » - * ' V

■\Л\\ V.e.—л "

\«>>i I

içli ¿pi nis ' Толщина рилыгра, ,mt*,/J~

Рис.7. Пропускания по полному сеченв» Т^ п ло сечению захвата Тс в зависимости от энергии нейтронов я толиинн фильтра.

Эксперимент: Q-Tr; расчет:

-Tt.----тс.

Экспериментальные результаты по нейтронному пропусканию использовались для определения полного сечения. При этом для экстраполяции к нулевой толщине фильтра применялась расчетная модель ГРУКОН. Полученные данные по величине o-t показаны на рис.В и сравниваются с данными других работ.

Экспериментальные результаты по самоиндикации Тс(г) совместно с данными по пропусканию Tt(t) использовались для определения факторов резонансной сомоэкранировки сечения захвата fc согласно выражению (10). Экстраполяция величин Тс(г) и Tt(r) к бесконечной толщине проводилась с использованием расчетного комплекса ГРУКОН. При этом доля экстраполированной площади под кривыми пропусканий не превышала 1585 полной плоиади. В таблице 3 приведены полученные таким способом значения факторов резонансной самоэкранировки сечения захвата а зависимости от энергии

41 и

1 14

О

»

Рис.8. Полное сечение нейтронов для '^и.

Данные работ: @-настоядей; О-^ононова; Д-Биона; О -Пеннитца; □-Гоубоне; СЭ-Филиппова; ^¡7-Аттли; X-Литвинского;——-расчет по программе ГРУКОН.

Таблица 3

Сравнение групповых констант для 2331), полученных в нестоящей работе, со значениями, принятыми в БНАВ-78.

о^ ,бари

Группа БНАБ Еп,кзВ Настоят,ая БНАБ работа Настоящая работа БНАБ Настоящая работа БНАБ

12 4.65-10 16.46+0.45 15.88 0.617+0.044 0.668

11 10-21.5 14.58+0.35 14.48 0.777±0.035 0.755 0.868±0.035 0.030

10 21.5-46.5 13.73±0.29 13.464 0.864±0.031 0.855 0.931+0.024 0.910

9 46.5-100 12.36+0.25 12.571 0.946±0.029 0.915 0.980±0.019 0.958

нейтронов I1 £ и оцененная погрешность этой величина, а такте Факторы резонансной самоэкрэнировки полного сечения. Сравнение полученных в настоящей работе экспериментальных значения полного сечения и факторов резонансной самоэкранировки с данными КНЛБ-78 показывает, что они в целом подтверждают значения этих велкччн. принятые в настоякее время для расчетов реакторов.

# » « и «Гч м к !м

Основные результаты и выводи работы:

1.Разработана новая высокоаффзктнвная методика измерения сечений радиационного захвата нейтронов и функций пропускания на спетрометре быстрых и резонансных нейтронов по времени пролета, в котором в качестве импульсного источника нейтронов использовался элекростагичеокий ускоритель.

2.Разработини и осуществлены различные варианты импульсного режима роботы злэхтростатического ускорителя ЭГ-1 ФЭй, обеспечивающие работу спектрометра в области бистрых и резонансных нейтронов.

3. Выполнаш; измерения селений в&хвата быстрых нейтронов и нейтронных пропусканий для больной группы нуклидов в области А»1СС-203. Для абсолютизации сечений приманен метод насыщенного резонанса, который позволил исключить прямое измерение нейтронного потока, определение зффективности детектора событий .зсаьата и, как следствие, повысить точность намерения сечений радиационного захвата быстрых нейтронов до 3,5й.

4.Для лдер, не. я*йи«кх удобных насыщенных резокансов, абсолютизация селений осуществлена путем восстановления полной энергии каскада »—лучей захвата с использованием метода весовой функции, что позволял-) уменьшить систематическую погрешность, связанную с различием спектров у-лучей захвата, и дало возможность определения сечения захвата с помощь» одной опорной величины - сечения реакции 611(п,а)3Н.

5. Получены сечения радиационного захвата нейтронов в области энергий 5-450 кэВ и нейтронные пропускания в интервале

103

о-1 СОО кэВ для рада важнейших продуктов деления: И!),

Ю7''й%, 133С8, 143-145Ш, 147'1523ш, 151'153ЕЦ.

6. ¡¡случены сечения радиационного захвата изотопов редкоземельных элементов: • }59ТЬ, з58'1б0Сс1, 1б5Яо, 1751л, 160,161,162,163,1б40у1 170.1Т1,172,173,1Т4,176уЬ( из070П0в

176,177,178,179, шо,^ 181та 1870з_

Для изотопов 1«'2,173,174у^ в энерГетйческом диапазоне 80-450 кэВ данные получены впервые.

7. Я области энергий 4-110 кэБ в результате прямых изме-ркскР. получены экспериментальные данные по {акторам резонансной слмойкранировки сечения захвата в и. В результате анализа

получены данные по полным сечениям и факторы резонансной самоэкранировки полного сечения 23%.

8. Вся полученная экспериментальная ин$юрмаиия по сечениям захвата я нейтронным пропусканиям проанализирована в рамках статистической теория ядерных реакций. Получены средние резонансные параметры - нейтронные и радиационные силовые функции р-и d-нейтронов и радиусы потенциального рассеяния для в-нейронов.

Основные результаты опубликованы в следующих работах 1. Боховко М.В., Володин В.И., Глотов А.П., Дудкин H.A.,

Канаки В.Н., Кононов В.Н., Полетаев Е.Д., Романов В.А. // Импульсный режим работы электростатического ускорителя ЗГ-1 ФЭИ. Препринт ФЭИ-1024. 1980, с.1-16.

2. Кононов В.Н., Полетаев Е.Д., Казаков Л.Е., Боховко М.В. //Детектора нейтронов с неносекундным временным разрешением// Приборы и техника эксперимента. 1979'. №3. с. 77-81.

3. Боховко М.В., Казаков Л.Е., Кононов В.11., Полетаев Е.Д.// Спектрометрическая вппаратура для абсолютного измерения сечения радиационного захвата быстрых нейтронов в уране-238. // Препринт ШИ-937. Обнинск. 1979, с. 1-24.

4. Боховко М.В., Казаков Л.Е., Кононов В.Н., Полетаев Е.Д., Тимохов В.М., Воеводский A.A. Измерение сечений радиационного захвата в серебре в области анергий 4-400 кэВ.// Вопросы атомной науки и техники. Сер. ядерные константы. 1987. Вып. 2. с. 21-24.//INDC (CCP)-280/L. 1988,С.15-20.

5. Боховко М.В., Казаков JI.E., Кононов В.Н., Полетаев Е.Д., Тимохов В.М., Воеводский A.A. Измерение сечений радиационного захвата нейтронов изотопами 143Nd и 1451М в области энергий 4-420 кэВ.// Вопросы атомной науки и техники. Сер. Ядерные константы. 1985. Вып. 3, с.12-16.

6. Боховко М.В., Воеводский A.A., Кононов В.Н., Полетаев Е.Д.,

Тииохов Б.И. Сечения радиационного захвата, нейтронные пропускания я средние резонансные параметры для ряда ядер-продуктов деления.// Препринт ФЗИ-2168, Обнинск, 1991, С.1-18.

Т. Б'.'Я;', я час С.М., Боховко М.Б., Мантуров Г.Н., Дитце К. ' утонченно сечений захвата 103RU, 1Q5rd, 109Ag и l53Eu на основе ааалкзе экспериментов на быстрых сборках// Атомная энергия, 1SÜ9. Г. 67, Вып. 3, С.199-204. 0. r>jxoi?;;o М.В., Казаков Л.Е., Кононов. В.Н., Полетаев Е.Д., р.шохов В.М. Сечения радиационого захвата быстрых нейтронов для изотопов диспрозия.// Вопроси науки и техники. Сер. Ядерные константы. 19S8. Вып.4, с.в-14. 9. Боховко И.В., Воеводский A.A., Кононов В.II., Полетаев Е.Д.,

-¡кмохоо В.И. Сечения радиационного захвата и пропускания

181

бустрцх нейтронов для изотопов редкоземельных элементе Та и 10W/ Пргпртт ¡ШИ-2169, Обнинск, 1ЭЭ1, с.1-24.

Подасано к печати 8.5.I99I г. Формат GOxSO I/I6

Бумаг» писчая # I Усл. п.л. 1,4 Уч.-ияд.л. I Тираж 100 эка.

Отпечатано на ротапринте.

249020 г.Обнинск Калужской обл., ФЭИ