Систематическое измерение активационных сечений в интервале энергии нейтронов 13,5-14,9 МэВ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

M.I

м л I :ii M i ч.1,ч. и I I:I\,II i:it -i> nu 11 <{> i: I i!i;in,ним iinoii.ii .i ijoii.-iiia niiiiiim.iiiu.i i:h шип: ul.m.iui; i.\ ci !<i>:-Mf)J.ÍÍ\'

nil l.'HM, XI'llllIlM 11Л1С. It

«iliín i:>imii(|> - 4i fO'IO 'ii.'nii'iiiciDi.ni )

uuvo'm <41 uoiio.l.ui.iii iiiiMUK.:ii\ii.i.niiii и in i j il ui > xi'iiuioiiiivяii.i >i\ :tiilíli.iliivmf :io.m.) ihii.i.mv:i.i.;)ii

MUlllllllIUIM'.l-jl II.» 1(1,1 ) J| |\ i|\||

ii.iiHKim \il Miiiiulii i:| j

VI1111 lOlf.Y.l Я l\ill .I.A.l.ll.Dlll 1 1 ИМЯ;!! Il,'Vil

Работа выполнена в Радиевом институте им. В.Г.Хломина

Научный руководитель*

кандидатфизико-маземтическнх наук, старшин научный сотрудник ФИЛАТ121--1КОВ Анатолии Лргемович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математпчеекпх паук, старший научный сотрудник ИЗОСИМОВ Игорь Николаевич кандидат физпко-матемашческнх наук, старший научный амрудник КОТОВ Александр Александрович

Ведущая организация:

Фи зико-энергетический икс пн ут г. Обнинск Калужской обл.

Защита состоится

[О

1998 г. в -Л?-

заседании диссертационного совета Д 034.07.01 в Радиевом институте и В.Г.Хлопнна по адресу: 194021, Санкт-Петербург, 2-й Му])ииский проспск 28.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиоте Радиевого института.

Автореферат разослан '

3 " 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 034.07.01 М.К.Кузьмепко

ОЫЦЛЯ ХЛГЛК П.РПСТИКЛ гльогы

Точное знание сечений реакций. ведущих к акшкацнн материалов lmï фонами с >iicpi пей 13.5 - 14.') M >15, m есп, лежащей и обдаст сискip:> еГиропов термоядерных реакторов, очень важно для ришп'шмх проблем ирного использования атомной энергии, таких k;ik ак шпация :>i i с rpv khi toi ni i>ix ма терпалов, образование водорода и 1слия в рсактре. тшиожепне трнтня, задержанный nai|)en продуктов реакции, а шкже роблем защиты переопала, захоронения отходов, трапемутацпм ядерных атериалов, il т.д.. Хотя такие данные измеряются в icieniie длшельпою ремеим многими экспериментаторами, некоторые нерешенные проблемы je еще остаются и этой области.

Во-первых, несмотря на обилие результатов, которые были получены ля нейтронных актнвацноппмх сечений и области энергии около 14 MeV, цененные данные по сечениям част обладают неоправданно большом еопределепностыо, которая заменю превышает реально достижимую кеперпментальную погрешность, что связано обычно с большим разбросом аппых, полученных разными авторами и разные годы.

Во-вторых, существуют десятки реакции, для которых измерение бьшо ыполнено либо только одни раз, либо имеется резкое расхождение между езультатами отдельных экспериментов, что требует независимою овгорепия этих измерении.

Наконец, и сегодня еще имеются реакции, весьма важные для ехнологми термоядерных реакторов м различных приложении, сечения оторых пи разу не были удовлетвори k'jii.mo измерены. Вслед ci пне o'icyicn-.ия ксперпментальпых данных, оценки, взятые из разных библиотек, порой глпчаются очень сильно, от 2 до 100 раз.

Для улучшения ситуации необходимо получение надежных новых ,анных с использованием последних достижении экспериментальном техники.

v

Потребности в получении новых экспериментальных данных бсуждалнеь па различных конференциях и совещаниях. При пом 1содиократио отмечалось, что повышение точности исходных ядерных

данных ведет к '¡сметному cokji;ilhciiiiio расходов, например по проск■ исследовательского термоядерной) реактора, вследствие умемыиемг итлиптпх чанасов прочности вызванных большой неопределенное! ь исходных данных.

Цель работы.

Целью настоящей работы являлось систематическое и ирецишоти измерение тмро кого круга ак птациоппых сечении, важных дя термоядерного спи i ста п приложении. Среди них особое внимание был обращено на реакции, которые били рекомендованы к измерения спецналпс!амп МАГАТЭ. Получение ношах жеперпмеш альных данны может сыграть немаловажную роль в вырабо1ке орагегпн переработки утилизации продуктов ядерных производств. Падежные ткснеримешалын. данные необходимы также для опгнмнтаинн наборов парамечро теоретических моделей.

Кроме тою, ставилась задача иодиловшь как молено более пшрокут батудня проведения nouoii, более точной оценки активациоиних сечении нейтронов с энергией около 14М )В, которая основывалась бы, в основном, н результатах последних птмеренпп.

На запич у выпоен ich:

1. Экснсрпмеп кгльная ускшовкн высокой прон íbo.lii i елыюс i ii л-измерення лктпвлцпонпыч сечсппи.

2. Структурированный банк данных и комплекс upoipami для раекч сечении.

3. Лвюмампнроваинын i амма-спекл ромет р с »ременным каналом ;г paooii.i на пучке уекортеля.

4. 'Зксиернмеи ыльные peiyjiiiiai i.i сталемашческото опрсде.тспи акл нвациоиых сечепнн I 16 ядерных реакции при тнершн нейтронов 13.5 - 14. M s В.

5. Экспериментальные данные о Г) изомерных отношениях для I реакции.

6. Ретулыаш определения независимых выходов осколков дечеш: "-Th, и -!sll.

Пнутая noiiiuna раГхпи чаключаечся в юм, чю:

- нроиедеиы систематические ичмерения акпшациониых сечении. В ;iii;ijoiic nieprim iiciíipoiioii 1.1.4- 14.У M>B тмерены (функции »очбужденпя я I I 0 реакции. I 1олучспо N52 новых жсмерпмептальных чначепия.

-дня 11СЛ01О ряди реаКЦПИ ССЧСНИЯ шмсрсмы l!IR'pi!l,IC ИЛИ ОПреДеЛСИЫ с плучшеп io'iiiol'i i.io среди крайне бедного набор;) жепернменталыпах иных. И часгпосчи, впервые определены сечения pt?;iкщiíí :JI/\ni(n, 2ii):40Ain M1/\m(ii, .iii);34Am.

- для 16 реакции определеим 125 жеперимен пшьных чначенни омерпых отношении. Реаличоиана процедур;» определения ичомерных ношении ич раепадном кривой с нысокоП точностью.

- определены -.энергии и выход!,i ii;i акт деления более 40 у-переходои, пускаемых 26-ю осколками деления ядер --,2Г1), н :,HJ ча время < 2-10 * е. жачано, что выходы i амма-переходон 2f -0* чешо-ча hi.ix осколков блшки íejaunciiMi.iM выходам соответствующих нуклидов.

Научное ч ирикипсекос чиачепне pañoii.i

15 peiyjii.iaii,i настоящей района получены новые жеперимепиип.иые ерные дан и i,i с, ко торые могут быч i, пспол1.чов;п1ы:

- при проведении нотах, более точных оценок акгнвациоппых сечении;

при тестировании международных библиотек оцененных ПШаЦПОПНЫХ cc4ciiiiíí;

- при усовершенствовании сиск-матик сечении ядерных реакции;

- при тестировании параметров ндерно-фнчпческих моделей:

-при iipocKiiipoiiaiiiiii нош,ix жеиернмеп шлыпах установок для расчет пшацнп консфукцпоцных магерналои, чадержапио! о м;прсва продукт» акции, проблем чащшы персонала;

- при выработке ирея'южеиии по нерсрабоikc радиоактивных отходов.

C'ipvKiypii и »бьем. jiaúnна.

Диссертации сое гон г пч пведеиия. чеплрех глап, чаюпочеппя н иложения. Общин обьем дпсссрпншн 151 cipainma. включая I 7.S рнс\нков. аблнц и список литературы lis По наименований.

Апробация пироп,!.

Основные речультаты диссертации представлялись п докладывались м семинарах Радиевого института, XXXVI и XXXIX совещаниях по ядерно спектроскопии и структуре атомного ядра, международной копферепци "/U'Jlcl,lle ядер - 50 лег" (Ленинград, 1989), совещаниях экспертов МАГАТЭ Иллинойсе (США, 1989), Смолепице (ЧС'ФР, 1990), Вене (Акстрия, 1991, 1997 Дел Маре (CUJA, 1993, 1995), Санкт-Петербурге (Россия, 1995 международных конференциях по ядерным данным для науки и техники Mino (Япония, 1988), Юлихс (Германия, 1991), Триесте (Италия, 1997).

Всего по теме диссертации онуГшиковапо 28 раГюг, список кот ори приведен н конце авгореферата.

ШДКР'/КЛППК РЛЛ.ОТЫ

Н_iieinioii главе описывается экспериментальный мет о;

испольчовавшпися при измерении актваннопных сечении по cxcmi облучение - выдержка - нчмереппе гамма-спектров. 11рпведены парамсф! Нейтронного Генератора, описана ишкостениая копсфукиия мншенно камер|.| и держателей образцов, позволившая мннимпчировать нкла рассеянных iieiiiponoii, приведены хараюериет ики акшмнруемых обратно! Намерение наведенной акшвности проводилось с использование! спектрометров на базе Ge(Li)- н IIPCic-дстекюров, для которых подроби описаны методы 'защиты их ог фоновых излучении, проведения калиброво по энергии н эффективности, приведены основные парамечры cnempoMeipoi Далее описываются процедуры расчет поправок на поглощение iимм; к к un гон в о бра-ще и суммирои: те в каскаде,

Ичмеисиие неГпронного ноюка в процессе облучения осуществлялое двумя независимыми ецнп шлляцноннымн дагшками (с i amioiiaju нам сканирующим), для он])еделепня neiii poinioi о флюеиса испольчовалис одновременно дне опорных реакции, ~7А1(п, u)~JNa и 4"'Nb(n, 2n)4'"'Nb, ujitcie

процессе анализа результатом экспериментов сечение последней реакции цалось уточнить.

Далее приводятся раснадные характеристики для всех использованных зотонов. Завершается первая глава анализом основных составляющих огрешностеи измерения сечении.

Вторая глава посвящена описанию основного алгоритма определения :чении активации. Отмечается, что использование для определения гйтронного флгаенса с помощью мониторных фольг тех же процедур, ггорые применяются при определении активационных сечении, приводит к )му, что при этом многие источники погрешностей взаимно сокращаются, го ведет к уменьшению общей погрешности данных. Более того, для нкенрованпой геометрии облучений оказалось возможным использовать шместно все 14 (для семи сборок) или 16 (для восьми сборок) значении шоенса, собранных мониторными фольгамн, для вычисления нейтронного чюенса в каждом образце. Это позволило уменьшить некоррелированую 1сгь ошибок приблизительно и 2.5 раза по сравнению со случаем зависимого определения флюенсов отдельно для каждой сборки.

При определении числа ядер, образовавшихся в реакции, юслеживалась жизнь двух поколений радиоактивных ядер, учитывался |Спад продуктов реакции, связанных в цепочку, в течение облучения, 'следующего охлаждения и измерения гамма спектров.

Далее во второй главе описывается организация структурированного нка данных, содержащего полную информацию об облучениях, рактерпстиках образцов, распадных константах, опорных сечениях. Описан мплекс оригинальных программ /\CT1CS, использовавшийся для ределения сечении, который при взаимодействии с банком данных зволяет быстро и надежно обрабатывать экспериментальные результаты.

В третьей главе описаны методы определения характеристик «тронного поля. Для аккуратного расчета параметров нейтронного поля пользовалась компьютерная программа ЗРЕСТЯОМ. Она принимала во имание реальные свойства неитроиопроизводящеп мишени (материал и тцииа тритий-адсорбирующего слоя, неоднородность распределения

1рншя по глубине мишени, изменение nicpi ci ичсских и узловых парамсчров пучки дсй I роиов в процессе тормо;Кения) и реальную icoMcipmo зкспсрпмен i а (размеры и положение образцов, дпаикчр леи ipoiinoi о пучка и его положение па мишени). Приводя ich п обсуждаются резулькиы расчсчов. демонстрирующие влияние ртлнчнмч условии облучения п нсноль ¡усчы\ моделей ii;i снек ipi.i ней i рои он и > 1 (d, и) 'l 1е реакции.

Вторая часть трсп.ен tjkiiii.i посвящена жепернмеп ia.ni.ним метлам исследования харак I ерис шк iieiiipoiinoio ноля. Приводятся резульним жеиерпменга по измерению углового распределения нейтронов реакции I)(d, м)!11е с помощью индиевых фолы. описаны способы определения средней Miepiun нейтронов но меюдам ппркоиин-пнобпевых и никель-кобальтовых отношении. Umicaii эксперимент по оценке вклада рассеянных пей тронов.

Завершается з'реи>я шава описанием сканирующего моинюра нейгронного поля, позволяющего тмеряи, inepi етчеекие и утловьк характеристики пей ipomioi о поля и их и ¡менеиня в процессе облучения.

В чечверюй главе диссертации приводятся основные рсчулыать систематическою измерения сечсипп. Краисие сведения о ))(> нсследоваипыд реакциях прсдетаццсны в таблице I, |де дчн каж'дой реакции приведен!, период полураспада продукча реакции и порог реакции, спины и чешисп начального п конечного состояний. колпчесчво И)меренны> жеперимешаш,пых точек, значение сечения реакции при энергии neiiipoiioi 14.1 MjB полученное в peiyjii.iaie аппроксимации женерпмепгальных дапиы> прямой линией, а также средняя скорость и ¡менеиня сечения реакции i пен oj и. (ованном пи i ер вале )не;ч пи ней i рои о в.

Полные численные дат - обо всех измеренных сечениях нрнводяк'я i диссеркщпи и таблице, которая вынесена в Приложение. Кроме того bci .женерименгальные результаты пшерення сечений преде нишены па рисунках 1де они сравниваются с данными других жеиеримеиэов, а также с данным) библио1ек оцененных ядерных данных.

(блица 1. Краткая информация об щученных реакциях.

Реакция T./2 Q[M»B| III III lliifcd N a [мб] £;=14.1Мэ В do/dE [мб/МэВ]

1 2 4 5 6 7 8

»Na(n. 2n)»Na 2.61 у -12.42 3/2+ 3+ 7 19(2) 27(2)

2,AI(n, p)"Mg 9 .46 m -1.83 1/2+ 1/2+ 8 71.0(1.5) -10(2)

"А1(и, 2п)мЛ1 74000« y -13.06 5/2+ 5+ 14 8.48 (0.67) 18.2(1.7)

»Si(n, р)мА1 2.24 m -3.86 0+ 3+ 5 264(10) -25(19)

3"S¡(n, a)"Mg V.46 ni -4.20 0+ 1/2+ 7 64.1 (3.5) 8.0(1.7)

2n)wK 7.61 m -13.08 3/2+ 3+ 8 1.53(0.13) 2.53 (0.23)

4lK(n,a)»CI 37.3 ni -0.12 3/2+ 2- 8 34.7(1.6) -5.6(1.3)

4lK(n, p)4lAr 1.83 h -1.71 3/2+ 7/2- 8 51.9(1.8) -6.2(1.6)

5lV(n, a)4SSc 43.7 Ii -2.06 7/2- 6+ 7 16.0 (0.7) 3.0 (0.4)

»Mn(n, a)"V 3.74 m -0.62 5/2- 3+ 8 22.2(1.0) 1.9(0.9)

55Mn(n, 2n)54Mn 312.1 d -10.23 5/2- 3+ 7 690 (25) 142(12)

54Fe(n. p)5lMn 312.1 d 0.09 0+ 3+ 7 331 (17) -72 (26)

5l,Fe(n, p)v,Mn 2.58 h -2.91 0+ 3+ 7 112(4) -10 (3)

5"Co(n. a)5''Mn 2.58 h 0.33 7/2- 3+ 7 31.5(0.9) 0.6(0.3)

wCo(n, p)5,Fe 44.5d -0.78 7/2- 3/2- 7 50.3(1.8) -5.7(1.5)

wCo(n, 2n)5s"'Co 9.151) -10.48 7/2- 5+ 7 434 (9) 86(14)

5,Co(n, 2n)5S,"+Co 70.82 d -10.45 7/2- 2+ 7 662(10) 127(22)

51iNi (il, np) "Co a) 271.H d -5.95 0+ 7/2- 15 610(20) 120 (20)

MNi(ii, p)»'"Co 9.15 h 0.38 (1+ 5+ 7 193 (4) -64 (8)

»Ni(n, p)SSl"4sCo 70.82 d 0.40 0+ 2+ 15 349 (5) -106(1 1)

5*Ni(n, 2n)5'Ni 35.6 h -12.22 0+ 3/2- 15 236 (5) 19.8(1.1)

""Ni(n, p)'"Co 5.27 y -2.04 0+ 5+ 8 155(4) -18(5)

5.27 h 1.71 3/2- 5+ 8 45.3 (0.8) -2.9 (0.4)

r'5Cu(n, p)l,5Ni 2.52 11 -1.35 3/2- 5/2- 7 21.3(0.7) -0.9 (0.9)

'l5Cu(n, 2ii)'JCu 12.7 h -9.91 3/2- 1 + 7 888 (25) 80 (40)

MZn(n, 2м)"Zn 38.0 m -11.86 0+ 3/2- 8 103.2(4.9) 82(10)

f,8Zn(n, p)«"Cu 3.75 m -4.39 0+ (6-) 8 4.19(0.20) 0.94(0.31)

1 2 3 4 5 6 7 8

**Sr(n, a) "5lnKr 4.48 h -1.10 0+ 1/2- 8 1.20(0.7) 0.54 (0.07

s*Sr(n, 2n)>"'"Sr 2.83 h -1 1.50 0+ 1/2- 8 226(10) 72(6)

8'JY(n, a)K>raRb 1.(117 m 0.13 1/2- 6- 8 1.48 (0.12) 0.75(0.10;

**Y(n, a)№'"t'Rb 1 «.63 d 0.6V 1/2- 2- 8 6.0 (0.6) 1.9(0.5)

»Y(n, 2n)»<Y I06.fi Id -1 1.4b 1/2- 4- 8 851 (25) 260(30)

'-"'Zi(n, 2.83 Ii 1.36 0+ 1/2- 7 3.79(0.15) 0.54(0.15]

wZr(n, p)'",mY 3.24 h -2.18 0+ 7+ 7 11.8(0.4) 1.2(0.3)

9"Zr(n, 2n)'v""Zr 4.18 m -12.56 0+ 1/2- 8 82(2) 83 (4)

v"Zr(n. 2n)l,,""f?Zr 78.41 h -1 1.97 0+ 9/2+ 7 607 (8) 28.3(20)

'«Zr(n. p)«Y 3.54 Ii -2.83 0+ 2- 7 18.3(1.8) 5.6(2.0)

,4Zr(n, a)"Sr 9.63 h 2.04 0+ 5/2+ 7 4.72(0.30) 0.74(0.18)

wZr(n, 2п)"лгг 64.02 d -7.85 0+ 5/2+ 7 1580 (50) 5(6)

'"Nb(n, a)'""" Y 3.24 h 4.24 9/2+ 7+ 15 5.52(0.20) 0.73(0.23)

"Nb(n, 2n)',2n,Nb HU5d -8.97 9/2+ (2)+ 15 457 (4) 5(3)

«Mo(n, a) »""'Zr 4.1 К m 3.12 (H 1/2- 8 6.0(0.3) 0.4(0.3)

"Mo(n, a)x'"nteZr 78.41 h 3.71 0+ 9/2+ 8 22.8 (0.8) 3.7(1.1)

"Mo(n, np)'"'"Nb a) «1.86 d -7.56 0+ 1/2- 8 239 (17) 32(13)

'«Мф, a) 6«) y -6.9S 0+ 9/2+ 8 1070 (300) -104(200)

42Mo(n, p)«'"Nb 10.15 d 0.29 0+ (2)+ 8 70.5(1.5) -14.6(1.7)

,!Mo(n, 2n)"""Mo 65.0 s -13.33 0+ 1/2- 7 8.6(1.0) 18.6(2.7)

'»Mo(n, a)''sZv 64.02 d 3.19 0+ 5/2+ 8 5.75 (25) 1.25 (0.26)

1шМо(п, 2n)'wMo 65.94 1) -8.29 t>+ 1/2+ 8 1476(45) 11(10)

",гМ(п. up) '"""Rh a) 4.34 d -5.71 0+ 9/2+ 8 264(60) 60(24)

W2Pd(n, 2n)imPd 8.47 li ¡0.57 0+ (5/2)+ 8 958(40) 160 (50)

,MPd(ii. a) ""Ru ЗУ.26 d 3.00 0+ 3/2+ К 4.7 (0.5) 1.3(0.5)

""'Pdfn, p) """"Rli 131 m -2.90 <>+ (6)+ 8 Я. 1 (0.4) 2.3 (0.4)

"«Pd(n. «) ",5Ru 4.441) 2.06 01- 3/2+ 8 2.77 (0.3) 1.02(0.15)

"l7Au(n, 2n) '"'""Аи, 8.28 d -9.62 1/2- 6+ 6 576(15) 49(21)

lwAg(n. 2n) 11>8mAy 4M y -7.25 1/2- 6+ 4 (»68 (30) 60(20)

"*'Cd(n, 2») '««Cd 55.5 ni -10.86 0+ 5/2+ 8 480(30) 100(20)

"JCd(n. p) ll2Ag 3.13h -3.18 0+ 2(-) 8 13.1 (0.9) 4.7(1.1)

1 2 3 4 5 6 7 8

";Cd(n, 2м)"""CM 48.54 m -9.KO 0+ 11/2- 8 630(40) 6.7(2.1)

""Cd(n. 2п)"Чл1 53.4(. h -8.70 0+ 1/2+ 7 828 (25) -36 (10)

"'Infn, n') "îll,In I.65X h -0.39 9/2+ 1/2- 7 61 (4) -16(7)

ll5Iii(n, a) "'Лg 3.1311 2.73 9/2+ 2(-) 7 2.05 (0.14) 0.6 (0.2)

"5In(n. p) "'"'CAÍ 44.6 d -0.X4 9/2+ 11/2- К 4.92 (60) 1.46(0.26)

lisln(n. p)usECci 53.46 Ii -0.66 9/2+ 1/2+ 8 4.45(0.15) 1.0(0.2)

ll5In(n. 2n) IMl"In 49.51 <J -9.2.3 9/2+ 5+ 7 1300(50) 64 (80)

nsln(n. n')1,M"In 4.4X6 Ii -0.34 9/2+ 1/2- 7 67.5 (2.5) -14(3)

l2"Te(n, 2n)1 ''""Te 4.70 d -10.57 0+ 11/2- 7 516(40) 131(28)

l2llTe(n, 2n)"''eTe 16.03 Ii -10.27 0+ 1/2+ 7 595 (40) 87(8)

,22Te(n. p)l22Sb 2.724 d -2.12 0+ 2- 7 13.79(0.55) 3.11 (0.97)

l22Tc(n.2ii)l2'"'Te 154 d -10.13 0+ 11/2- 6 764 (60) 95 (60)

l22Te(n, 2n) IJ|ï'l'e I6.78d -9.84 0+ 1/2+ 6 695 (5(1) 26(60)

mTe(n. 2n)l2*"To 11У .7 d -9.67 0+ 11/2- 7 828(54) 105(30)

120"Ге(п. 2n)l2,'"Te 57.4 d -9.26 (1+ 11/2- 5 1025(120) 37(100)

l2!,Tc(ii, p) l21i?Sli 9.01 h -3.61 0+ 8- 7 0.862(0.05) 0.4X (0.03)

l2!iTc(n, 2n)'2'iTe У.35 h -X.7X (1+ 3/2+ 7 553(30) 31 (9)

l;"Te(n, 2»)l2'*"Te 33.6 d -8.52 0+ 11/2- 7 1039(38) 96(20)

n"Te(n, 2n) ,2''!'Te 69.6 ni -8.41 0+ 3/2+ 7 652(50) 33.7 (9.6)

l,!iB;i(n. a)1,3'"Xe 15.29 m 3.35 0+ 11/2- 8 0.88 (0.05) 0.28 (0.00)

lîsBa(n,ot)"-,""r-Xe 9.14 Ii 3.X,S Ob 3/2 b 8 2.2X (0.05) 0.6 (0.1 )

"sBa(ii, np) "'Cs ;i) 30.07 y -6.28 0 + 7/21- 2 0.6X (O.OX) 0.85(0.15)

n8B;i(n, p)1 *Cs 33.41 m -4.59 0 + 3- 8 2.21 (0.10) 1.0(0.1)

l!8B;i(n, 2n) "7'nlî;i 2.552 m -9.27 0 + 1 1/2- 9 833(30) IOO(25)

•"■Cetil. 2п)и>С'е 17.711 -9.91 0 + l/2( + ) X 1401(75) 182(7)

lisCe(n, 2n)""»Ce 34.4 Ii -9.99 0 + 11/2- X 843 (42 ) 126 (52)

""Cc(n. р)ы"1,а I .(,78 d -2.98 0+ X 6.70 (0.20) 1.78(0.12)

M"Ce(n, 2n)""Ce 137.64 d -9.19 0+ 3/2+ X 1746(90) 87(23)

NCe(n, 2n)'"Ce 32.5 d -7.17 0+ 7/2- 8 1938(120) -68 (30)

ls,Eu(n. a) '«'"Pm 41.29 d 7.73 5/2+ 6- 15 2.0(0.2) 0.16(0.24)

mFu(n. </) "sP|'m 5.37 d 7.86 5/2+ 1- 8 1.79(0.14) 0.12(0.11)

Il

1 2 3 4 5 6 7 8

,5,Eii(n.3ii)№Eu 93.1 d -14.35 5/2+ 5/2+ 2 b)

1MI:u(ii, 2n)l5"">Bi 12.X Ii -7.9,S 5/2+ 0- 7 500 (80) 6.4 (9.0)

ls'Eu(n, 2n) '^Eu '"Iui(n.a)lsTni 36.9 у 2.6S Ii -7.94 5.87 5/2+ 5/2+ 51-) 7 1143 (4(1) 36(55)

(I-) 4 1.38(0.12) 0.436(0.08';

ls'Iiu(n. In) ,5!inlI2ll 9.31 Ii -8.60 5/2+ 0- 7 282(30) -17(5)

l5,Hu(n. 2n)IWl»7*i'Eu 13.57 у -8.55 5/2+ 3- 7 1490 (60) -6 (50)

l!ilTa(n, p)l!ilIir 42.39 d -0.25 7/2+ 1/2- 8 2.66(0.15) 1.41 (0.17)

l!ilTa(n, 2n),M,e'I"a K. 152 Ii -7.58 7/2+ 1 + 8 1185(180) 6 (30)

,s2\V(n. n'ot)l78,"2Hf 31 у -0.67 (1+ 16+ 1 c)

IH\V(ii. (>)""Ta Я.7 Ii -2.08 0+ (5-) 8 2.14(0.10) 1.34 (0.20)

w'VV(n. p)llalTa 10.5 m -3.12 0 + 2,3 8 1.33(0.10) 0.96(0.10)

m\\\n, 2ii)ISSl"\V 1 .67 m -7.39 0+ 11/2+ 8 689 (49) 12(17)

l85Re(n, 2n)m,llRe 169 d -7.87 5/2+ 8(+) 1 c)

la5Re(n, 2n)»'«Iie 38.0 d -7.68 5/2+ 3(-) 1 c)

lli7Rc(n.u)»"Ta 8.7 Ii 7.27 5/2+ (5-) 4 0.435(0.04) 0.274(0.031

'«Re(n, p)'»VV 23.72 Ii -0.53 5/2+ 3/2- 4 3.16(0.28) 0.95 (0.06)

ls;Re(n. 2n)IM'!'Re 90.64 Ii -7.36 5/2+ 1- 1 c)

'■"Aii(II, 2n) ''"'"^An 9.7 Ii -«.67 -8.07 3/2+ 3/2+ 122- 8 8 128.9(5.6) 2220(90) 22.4 (3.2) 36 (64)

6.IS3J

2'"Pb(n, 2n)'"i,"t?l'b 51.87 Ii -8.39 0+ 5/2- 8 2150(150) -30(12)

" 2isFb(n7u) Ig. 46.61 d 7.13 0+ 5/2- 8 0.470(0.026 0.31 (0.04)

2lwBi(n. 3n)2"'15i 31.55 у -14.35 9/2- 9/2- 1 c)

2mBi(n, 2n)2"k'Bi 368000 у -7.46 9/2- C5)+ 1 c)

2,2Tli(n. 2u)2,lTli 25.52 Ii -6.44 0+ 5/2+ 8 1740(100) -621 (60)

2,8U(i\. 2n)2"U 6.75 d -6.15 0+ 1/2+ 8 940 (60) -343(25)

imAIII(II, 3n)2'''Am 11.9h -12.60 5/2- (5/2)- 2 b)

M1Am(ii. 2n)M,Am 5(1.« Ii -6.63 5/2- (3-) 8 217(14) -39(14)

a) - (n, пр) означает (n, »p)+ (n, pu) + (iv A)

b) - процедура апгфокспмацни.прямой линией не имеет смысла вблшп порога

c) - процедура аппроксимации не корректна для одного измеренного знамения.

Дапее иршюдтси амадт полученных реч\'л■> чачоп, (h;uvii,iio "чуждаю u:i особенное i и пчмеренпч реакций с иыеоким иоротм; реакций, ■дутнх к обра юиаппю долцапвупик радионуклидов; реакции па шарукппоипых макрналах i ермоядержн о реактра; реакций па |дпоакпицц,IX inoioiiax. Особое внимание уделено обсуждению искотрых тболее важных и сложных с тчки ¡рения жеиеримеиia реакции. в 1С1ИОСГН, впервые и ¡меренных сечении реакций (н. 2н) п (п. ЛиI па \т. .'ivjii.iaii,i тмеренпя сечений них реакций наряду с оценками ич ра (личных iójiiioick покачаны на рисунках I н 2.

Vv 1 "-t?-

2-т

Aiii(ii. 2ч) Аш

lio ни ÍM1

' ')Н|Ч ПЯ IK'III рчмпн ( М

.lfcNÜL-3 JF.F-2

- CENOL-2

- BRONO-2

- FNlT/B-fi ЗкСТМ»рИМеШ

Pite.I. Сечение реакции :ilAni(¡i, 2n)M0Aiu

*' -v* i / Aii»(n, Ли) AuiJ ^

- - JENUI -3

- - JFF-?

- - - CENDL-2 — - - PKOND-2

КШГ/Н-6 0 С*ксп»ч>имв»и

/ - -

; ■ im

lili

Piu.2. Течение реакции '"Alian. ."чц'ЛЛш

Подраздел 4.4 иосшицсн измерению изомерных отношении. Опис метод определения изомерных от ношении из распаднои крпвс позволяющий получать результаты с высокой точностью. В таблице приведены результаты измерения изомерных отношении для 16 реакции, первой графе таблицы указана реакция, но второй и третьей - перно/ полураспада изомерного и основного состоянии. Количесп экспериментальных точек пршзодщея в четверти колонке. Пятая и тест колонки содержат информацию о величине изомерного отношения п| 'шерпш 14.1 МэВ и скоросш его изменения в использованном интерна, энергии нейтронов.

Таблица 2. Краткая сводка об измеренных изомерных отношениях.

Реакция Ту: Ьотет Т„: Сто 1нн1 N пЛа,п+ае) (Ж) [Мб] (1_-=14.1 МэВ) сШШЕ [МэВ1]

1 2 3 4 5 6

5чСо(п, 2п)58Со V. 15 1) 70.82 с! 7 0.656 (0.010) -0.003 (0.003)

-«N¡(11, р)«Со 9. 15 \\ 70.82 с1 7 0.552 (0.005) 0.020 (0.007)

хчУ(л, «)Я,КЬ 1.017 1И 18.63 11 Б 0.243 (0.021) 0.043(0.020)

Ч£г(п, 2иГ7г 4.18)1) 78.41 (1 8 0.128 (0..007) 0.086(0.009)

ч-Мо(п, 4.18 и) 78.41 с1 8 0.288 (0.016) -0.028 (0.015)

9:Мо(и, 111)) хч7.1' 60.86 с1 680 у 8 0.227 (0.035) 0.055 (0.045)

||31и(п, р)П5Сл1 44.6 с) 5.3.46 )1 8 0.520 (0.120) 0.016 (0.008)

12"Те(]1, 2п)шТе 4.70 а 16.03 11 7 0.524 (0.050) 0.026 (0.023)

>"Тс(п, 2п)п,Тс 154 с) 16.78 с1 6 0.461 (0.046) 0.033 (0.014)

шТе(н, 2и)р-чТе 33.6 (1 69.6 111 7 0.521 (0.026) 0.021 (0^032)

»«»«(и, а)'«Хе 15.29 ш 9.14 1) 8 0.381 (0.024) -0.021 (0.010)

15>Еи(п, м)14»Рт 41.29 (.1 5.37 а 8 0.611 (0.030) 0.015 (0.005)

1,|Еи(п, 2н)15('Еи 12.8 1) 36.9 у 7 0.302 (0.015) -0.009 (0.009)

|ЯЕи(и, 2п)|5:Еч 9.31 11 13.57 у 7 0.159(0.013) -0.008 (0.005)

1«11е(и, 2и)1!"Ке 169 <.1 38.0 Л 1 а)

|ч7Ли(|\, 2п),96А« 9.7 11 6.183 с1 8 0.058(0 003) 0.009 (0.005)

а) - процедура аппроксимации не корректна для одного и змеренного значения.

Отдельно онпеапы эксперимент!,1 по определению изомерного гиошеппн реакции '"N¡(11, р)58|"^Со и широком диапазоне энергии (Рис. 3).

(1.7 «.Л

О (1.5

о 0.4

0

§ (1.3

а.

о

1 "-2 0.1 0.11

0.1) 2.0 4.1) 6.0 <4.11 10.(1 12.1) 14.1) 16.(1

')|ц'р| ия исГпрчпов (\Ы!)

Рис. 3. И зомерное отношение реакции 51<ЬН(и, р)^т^Со.

В подразделе 4.5 обсуждаются методы изучения мгновенного 1амма-злучеиия осколков деления :3-Т1|, !35и и -'Ч!. Описан автоматизированный 1мма-спектрометр с временным каналом для работы па мучке ускорителя, эиводятся методы измерения, обработки и расшифровки гамма-спектров, предедепы энергии и выходы на акт деления более 40 гамма-переходов, ¿пускаемых осколками за времена ^«КИ с при делении :1-Т11, 235и н --"и ¡¡¡тронами с энергией 14".9 МэВ. Показано, что выходы у-перехбдов 2' - О* гшо-четных осколков близки к независимым выходам соответствующих у'клидов. Определен средний спин осколков, возбуждаемый в результате :леппя тяжелых яде]) быстрыми пешронамн.

I?_заключении сформулированы основные результаты настоящей

ксергацпп.

Приложение содержит таблицы с полными численными данными обо :ех измеренных сечениях.

' ' ' 1 ' ' ' 1 , , , | , , , , , , | , , , , , , , | , , ,

^^-г^д'й'..^. __________

-1 1

• ■ Насгшшши работа 1

1 А ,).Оик:и сх|Н'ппк'п1 |

; : - н^оил-г.» ) ;

■ | 1----гЫсиЫюп 1 -

, 1,.., 1 -------У.А\'п£сапи «||с. ' — 1 . , . 1 , , , 1 , . . 1 , . . 1 , . . 1 , . . 1

основные ппультл ты 1>,льоты

1. Для измерений нкттпзацпонпых сечении на бате 11ей iponnoi Генератора создана т.кспернмеитальпая установка высоко upon тодителыюстн. Она включает и себя тонкооенные копструкцп околомншенных устройств, мошпоры neiiiponiioio поюка, кшма-доскюр н развитое программное обеспечение.

Алгоритм обработки результатом пзмерепня стаидаршо учшывас совместны!! распад двух поколении наведенной ак i шшос i п, содержи интегрирование но времени облучения н и 1мерсппя.

Все данные, необходимые дли pacicia сечений, ав t ома 1 нчсск извлекаются in структурированного банка данных, содержащего iiojiiivt информацию об облучениях, характерпешках ооратцо», а также оиорпы данные. Все по позволяет быстро п надежно обрабапавать данные.

2. Определение реальных характеристик нем ipoimoro поля п п птмеиеппй и процессе облучения проп зводп i ся тксиеримсп тально с номощм сканирующего сцин пшляцпопнот мониюра. Мсполыование методе) цирконий нпобпевых п никель-кадмиевых oi ношений позволяет определи! yi лову 10 такпенмоеп. средней jncpi пп пеГиропов.

Хараки'рпсшкп nenipoiinoio поля ¡лкже раечнii.ntaioioi, принимая m внимание реальные cuoiicnia пейiропонрои ¡водящей мишени (материал i юл шипа три i ии-адсорбнруютс! о слоя, неоднородность распределен!!: |])П1пя по 1л\опис мишени, изменение mepi ешчеекпх и утловых иарамезро: ну чка деи I рои о и п процессе юрможепия) и реальную 1 еоме цнпо 'жепернмен п (размеры п положение обратной, днлмечр дейipoiinoi о пупса п ею ноложешь на мпшенп).

3. I lpoiic;iein.i стлематческне измерения пктваштпимх сечений. I диапазоне шергип neiiipoiioii 13.-I - 14.V М »15 нтмсрсим функции во збуждеши ;1ля lift реакций. Ьолыпая член, сечений реакции акптанпн была п ¡мерен; при 7 или X значениях шерпш iieiiiponoii в ном ипюрваче и стапдаршыч

cari ко фиксированных условиях. Точносль данных варьируйся oí 2 до 0% п '¡аннспмостп о г миошх реальных условии, однако дня основной массы

1С1УЛЫЛТОВ 110 l'pell 1110 С 11, JIV'IIIK" 5".'Ú.

Измеренные иглченпя сечешш cpaiiminaio 101 с jic5vjii»i"a кшн дрмпх ксперпменгов 11 библиотек ядерных данных. I l;iluivniice согласие ;аблюдается сданными система! ичеекпх inMcpcniiii, проведенных » .IAHRI. (аиболее 1 ic>;i]5«i0ihuí 11 полная na cciодпяшннп день бцбдтмека оцененных .анных FHNDL/A-2.U 11 болмшнилве случаев хорошо сосдасчекя с оулыатами настоящих птмерецпп. Однако для некотрых реакции асхождеиня весьма шачиicjimim. Ряд тксперпмен сальных шачеппн лучше ипсывассся оценками российском библиотеки ADI.-.v

4. /Для целою ряда реакции сечения ичмсрс! 11.1 впервые или определены с анлучшеп (o'iiiocibio среди kjiüíi 11 с бедной) ii;iooj>;i жснеримеп 1 ачьпых .анных. В частности, впервые определены сечения реакций :"Аш(п, 2ii):lllAni

-41 А 111(11, Зл)23,,/\т. Ретулыап,! лою ткеперимеша moivi бып, полеты дт роблсм траисмутацни <j (ходок.

5. Определены изомерные опюшенпя для I (> реакции. Реанповапа роцедура определения изомерных oinoiiieiiiiii т распа.шоп к р 11 к t> 11 с ысокоп точностью.

(■>. Сотдан авюмаппнрованныи тамма-снсктромсф для тмерения некгром гамма-н ¡лучения ядерных реакций, выпиваемых быирымп стропами. С eco использованием па пучке ускорителя определены inepi пи п ыходы на aia деления более 40 у-нереходов, испускаемых 26-ю осколками слепня ядер 2i:'I'li, -15IJ 11 25!iU ia время < 2-10"s с. Показано, чю иыходы амма-нереходоп 2* - ()' четно-четных осколков блпткп к нечависнмим ыходам соотвстстиующих нуклидов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работа;»

1. В.М.Саидгареев, А.А.Филатенков, С.В.Чуваев. Автоматизироваины гамма-спектрометр с временным каналом для работы на пучх ускорителя. Тезисы докладов XXXVI совет, но яд. спектроскопии структуре ат. ядра. Л., Паука, 1986, с. 404.

2. М.В.Блинов,В.М.Саидгареев, А.А.Филатенков, С.В.Чуваев, Б.М.Шнрясч

Сечения возбуждения у-переходов в реакции ,0Zr(». n'y). Тезисы докладо XXXVI совещ. но яд. спектроскопии и структуре ат. ядра. Л., Наук; 1986, с. 75.

3. А.А.Филатенков, М.В.Блинов, С.В.Чуваев, В.М.Саидгареев. Сеченн

образования у-квантов при взаимодействии нейтронов с энергией 3 Мэ с ядрами 232Гй, и 23SU. BAI IT, сер. ЯК, 1988, вып. 2, с. 56-60.

4. М. В. Блинов, Е.А.Громова, С.С.Коваленко, Б.Д.Сциборскш С.В.Чуваев, Б.М.Ширяев. Сечение реакции î3xU(n, 2п):з71 вызываемой нейтронами спонтанного деления 252 Cf. Атомная .энерпн т 65, 1988, с. 206-208.

5. A.A.PIiilatenkov, M.V.BIiiiov, S.A.Egorov, V.A.Rubclieiija, S.V.CIiuvae\ Gaiimia quanta emission al interaction of fast neutrons with 23rfh, J3SU an 23!iU. In: Proc. of Int. C'onf. on Nuclear Data for Sei. and Teclinol., 30 May -June 1988, Mito, Japan. 1988, p.79-82,.

.6. M.В.Блинов, Е.А.Громова, С.С.Коваленко, Б.Д.Сцнборект С.В.Чуваев, Б.М.Ширяев. Сечение реакции 231(U(n, 2n)237U, вызываемо нейтронами спонтанного деления 252 Cf. Нейтронная физик; Материалы 1-й международной конф. по нейтронной физике. (Киев, H 18 сентября 1987). М. 1988. Т.З, с.277-280.

7. А.А.Филатенков, С.В.Чуваев, В.М.Саидгареев. Мгновенное гамм;

излучение, возбуждаемое в 232Tli, 235U п 23íiU нейтронами с энергией I МэВ. Тезисы докладов XXXIX совещ. но яд. спектроскопии структуре ат. ядра. Л., Наука, 1989, с. 130.

8. M.V.BlÍHov,A.A.Filatenkov,B.M.Shiryaev,S.V.CIuivaev. Measurements i

Cross Sections of the lll4Ag(n,2n)l0S'»Ag, 15'Eu(n,2u)'5,>'"Eu an l53Eu(n,2n)l52Eu Reactions at Neutron Energy 14 MeV. Ггос. of an 1АЕ/ Consultants' Meeting (11-12 Sept. 1989, Illinois, USA). IAEA Repoi INDC(NDS)-232L, 1990, p.87-94.

9. А.А.Филатенков, С.В.Чуваев. Спектры гамма-пзлучеппя, возбуждаемого

232Th, 233U н 23SU нейтронами с энергией 15 МэВ. Тезисы докладо отраслевой конференции по радиохимии и ядерной физике. M ЦНИИатомннформ, 1989, с. 43-44.

10. А.А.Филатенков, С.В.Чуваев. Мгновенное гамма-излучение осколко деления 232Th, 235U и 33liU. Труды между пар. коиф. "Деление ядер - 50 лет (16-20 октября 1989, Ленинград), т. 2, 1992, с. 136-142.

11. A.A.Filatenkov, S.V.CIiuvaev. Prompt Gamma-Rays Ггот Tli-232, U-235 an

U-238 Fission Fragments. Proc. of the IAEA Specialists' Meeting (5-7 Feb] 1990, Smolenice, CSFR). IAEA Report INDC(NDS)-238L, 1990, p.31-36.

lb

2. A.A.Filatenkov, M.V.BIinov, S.V.CIuivaev, V.M.Saiclgareev. Gatuma-Ra\s of

Some Principal Fuel Nuclei Fxciled by Monocliroinalic Neutrons. Proc. of Int. Conf. 011 Nuclear Data lor Sci. and Tcclinol., < I 3-17 May 1991, Julieli, Germany), 1992, p. I 19-121.

v M.V.IMimw, A.A.l-'ilalenkov, S.V.CIuivaev, V.M.Saidgarecv. Measurements of Activation Cross Sections of Iron, Nickel, Cobalt, and Zirkonimii Isotopes at Neutron Energies 1.3.6 - 14.9 Mev. I'roc. of Int. Conl". oil Nuclear Data for Sci. ami Tcclinol, (13-17 May 1991, .lulich, C.ennany), 1992, p.373-375.

h M.B.Ijjiiiiioii, A.A.'l'iuiareiiKoii, F.M.II liipsien, C.B.Myitacn. II iMcpeiuie

ee'ieiinii peaKnnii ""Agin,]!!)11®11 Ag, l<ll-u(n,2n)l<.....En it li3llii(ii,2u)l5:liti

Mini iiiepriiii iieiirponoH 14 M)B. HAIIT, cep. ill\, 1992, m.iii. I, c. 25-26.

). A.A.'PiiJiareilKOB, C.B. llynaen, l{.M.Can;u apecn. Il uiepeinie (|iyin<nuii B036v>imeumi peaKiuin (n.n'y ) tin >i;rpa.\ iopun-2.32 n vpuna-238. BA11T, cep. >1K, 1992, bum. I, c.2.3-24.

). M.V.lilinov, A.A.Filatenkov, S.V.CIuivaev. Measurements of Activation Cross Sections for Some Long-lived Nuclides Important in Fusion Reactor Technology. Proc. of IAF.A Consultant's Meeting oil Long-lived Activation for Fusion" (I 1-13 Nov. 1991, Vienna, Austria). lAHA Report INDC(NDS)-263, 1992, p. 143-154.

M.V.BIinov, S.V.CIuivaev, A.A.Filatenkov, B.P.Gavriiov. Measurements of Some Activation Cross Sections tor Generation of Long-lived Nviclules. Proc. ol"2-nd Res. Meeting IAEA Consultant's on Long-lived Activation for Fusion (29-30 Apr. 1993, Del Mar, USA). IAEA Report INDC(NDS)-2X6, 1993, p.Gl-66.

>. A.A.Filatenkov, S.V.CIuivaev. Inelastic Interaction of Neutrons with Actinoid Nuclei Studied by Means of lligli Resolution Ganiina-spcetroscopy in Neutron Beam. Proc. of the 1994 Symposium on Nuclear Data (17-18 Nov. 1994, Tokai, Japan. JAFRI Report INDS (.IPN)-I7.3/U,

1994, p.36-46.

). A.A.Filatenkov, S.V.CIuivaev, V.AJakovlev, V.P.I'opik. Recent Nuclear Data Measurement at Khlopin Radium Institute. Fusion Engeneering and Design, V37 (1997), p. 151-158.

). M.V.BIinov, S. V.CIuivaev, A.A.Filatenkov, V.AJakovlev, A.A.Rimski-Korsakov. Measurement of Cross Sections of Some Reactions of Importance in Fusion Reactor Technology. Proc. of 3-rd IAFA Research Consultant's Meeting on Long-lived Activation for Fusion (19-23.lune

1995, St-Pctersburg).IAEA Report INDC(NDS)-342, 1996, p. 5.3-64.

. A.A.Filatenkov, S.V.CIuivaev, V.N.Aksenov, V.AJakovlev. Systematic Measurement of Activation Cross Sections at Neutron Energies from 13.4 tol4.9 MeV. IAEA Report INlX'(CCP)-402, 1997, p.l-40.

:. A.A. <]>iiJiaTeiiKOB, C.li.Myisaeii, B.H.Akcciiob, B.A.>Ikohjicb. CncrcMaTit'iecKoe ii iwepcune aKiiusainioiiuwx ccicihii"i b uirrepiuijie luepruu ueihponoB 13.4- 14.9 MjB. 13 AI IT, cep. >1K, 1996 , bun. 2 ,c. I.

23. A.Walhier, W.Kulsclicra, A.Pnller, P.Slcier. ll.Vonarli. S. ( Imv;u-v, . I'ilalenkov, (1.Mertens, W'.Kdi'ltow. Study of the -7AI(n. 2n)-"AI rcartio Proyiess report 1995/96 lust, fuer Radiiiiuforsclunii; und keinplivsik, Wie I 946, p.21 -2.).

2-1. A.A.I;ilatenk»v. S.V.CIuivaev, V.AJakovlev, A.Y.Malvslienkov. S.K.Vasil|c Systematic Measnieinenis of Cross Sections al Neutron 1 vncrjiics from 13.4 11.9 MeV. I'n.e. ol" lui. ( onf. on Nuclear Data for .Sei. and lecliuok. (19. May )997,TiicMc, Italy), p. 598-602.

25. ;\.\\ alliier. S.Y.CIiii\ac\. A.A.I ilalinkm. W.k ubclu-i a. (¡.Mertens, A.l'rilk W.Rocliou. P.Sleiei. . I I.Yonarli. .Study of llie :'.\l(i), 2n):'v\l reaction. Pin of Int. C'onl". on Nuclear Data l'or Scie, and Teclmok, (19-24 May 1997.'fliest Italy), p. 1248-1251.

2(i. S.V.I luivae\, A.A .1'ilatenkov, V.A..lako\lev, A.Y.Mahshcnkov, S.K.Va>il|c M. Awiueanu, Avniicanu. Measurement ami analysis of the (n.p), (n.u (n.2n). and (n.up) reaction cross sections of V1l 'o and -,;iNi. Proc. of Int. Cor on Nuclear Dala for Scie, and Tcclinu!., ( I 9-24 May 19'J7.Trieste, Italy), p.59 597.

27. А.А.1тк\1еико\. S.Y.Ciuivacv. D.I..Smith, V.lkeila. V.A.Jakovle S.K.Vasiljev. Measurement of -"Am Activation Cross Sections at Nieutn I'Tteiuy around 1-1 McV. Proc. of Int. Coitf. on Nuclear Data lor Seie. aii Techno)., 119-24 May 1997,Trieste, Italy), p. 13 13-15 16.

2.S. Y. AvriLicaiiii, S. Sudar. Cs.M.Biic/ko, J. Csikai. , A.A.Filatcfiko S. Y'.Clim ace. R.Doc/i. V. Semkova, V.A. Xclenetsky. knerj:y dependence < the isomeric cross section ratio in the v;Nii(n.p)'i!i"l"Co reactions. I'roc. of In ( 'onf. on Nuclear Data for Scie, and I eclinok. (19-24 May I<197,Trieste. Italy n. 1274-l27(i.

1 ik. iiijican.' n печл п. 06.и).46. l'a i решение :¡a-?'J(>2 ui 5(1.09.9; l> II I I'll îaic. № 53 Тир;г,к 7n

V '-> V'* С/

• и*

О

и''

РАДИЕВЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. В.Г.ХЛОПИНА

На правах рукописи

ЧУВАЕВ Сергей Владимирович

СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВАЦИОННЫХ СЕЧЕНИЙ В ИНТЕРВАЛЕ ЭНЕРГИИ НЕЙТРОНОВ 13.5 - 14.9 МэВ

01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, ст.н.с. А.А.Филатенков.

Санкт-Петербург 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................... 4

Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД..............12

1.1. Источник нейтронов и геометрия облучений...........12

1.1.1. Параметры нейтронного генератора НГ-400 ....... 12

1.1.2. Система фиксации образцов при облучении .......14

1.1.3. Оценка вклада рассеянных нейтронов...........14

1.2. Изготовление и паспортизация образцов.............15

1.3. Измерение наведенной активности ................ 18

1.3.1. Спектрометр на базе Ge(Li)-детектора........... 19

1.3.2. Спектрометр на основе HPGe-детектора.........24

1.3.3. Первичная обработка спектров...............25

1.4. Поправки на поглощение в образце ...............26

1.5. Поправки на суммирование в каскаде...............28

1.6. Мониторирование нейтронного потока.............29

1.6.1. Изменение нейтронного потока в процессе облучения . . 29

1.6.2. Определение флюенса с помощью активационных фольг . 30

1.7. Опорные сечения............................31

1.8. Распадные характеристики......................33

1.9. Погрешности измерения сечений...................37

1.10. Основные выводы главы 1 . .....................38

Глава 2. ОСНОВНОЙ АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СЕЧЕНИЯ АКТИВАЦИИ.......................39

2.1. Определение числа ядер мишени .................39

2.2. Определение флюенса нейтронов..................39

2.3. Определение числа ядер, образовавшихся в реакции .......43

2.4. Организация банка экспериментальных данных .........46

2.5. Комплекс программ для определения сечений...........48

2.6. Основные выводы главы 2......................49

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЙТРОННОГО ПОЛЯ..........51

3.1. Расчет параметров нейтронного поля................51

3.1.1. Алгоритм расчета характеристик нейтронного поля. . . . 51

3.1.2. Обсуждение результатов расчета нейтронного поля. ... 55

3.2. Экспериментальное исследование нейтронного поля .......60

3.2.1. Угловое распределение нейтронов .............60

3.2.2. Вклад рассеянных нейтронов................62

3.2.3. Сканирующий монитор нейтронного поля.........63

3.3. Основные выводы главы 3......................65

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ СЕЧЕНИЙ .............66

4.1. Краткая информация об изученных реакциях............68

4.2. Рисунки с измеренными данными, оценками и результатами других экспериментов.........................72

4.3. Обсуждение результатов систематического измерения

сечений ............................... 92

4.4. Измерение изомерных отношений.................105

4.4.1. Определение изомерных отношений из распадной

кривой............................105

4.4.2. Результаты определения изомерных отношений.....108

4.4.3. Измерение изомерного отношения реакции

58Ni(n, p)58m>gCo в широком диапазоне энергии......111

4.5. Мгновенное гамма-излучение осколков

деления 232Th, 235U и 238U......................114

4.5.1. Эксперимент......................... 115

4.5.2. Результаты определения независимых выходов осколков 122

4.5.3. Определение среднего спина осколков деления......125

4.6. Основные выводы главы 4.....................127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................129

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................133

ПРИЛОЖЕНИЕ .................................142

ВВЕДЕНИЕ

Точное знание сечений реакций, ведущих к активации материалов нейтронами с энергией 13.5 - 14.9 МэВ, то есть лежащей в области спектра нейтронов термоядерных реакторов, очень важно для различных проблем мирного использования атомной энергии, таких как активация конструкционных материалов, образование водорода и гелия в реакторе, размножение трития, задержанный нагрев продуктов реакции, а также проблем защиты персонала, захоронения отходов, трансмутации ядерных материалов, и т.д.. Хотя такие данные измеряются в течение длительного времени многими экспериментаторами, некоторые нерешенные проблемы все еще остаются в этой области.

Во-первых, несмотря на обилие результатов, которые были получены для нейтронных активационных сечений в области энергий около 14 МэВ, оцененные данные по сечениям часто обладают неоправданно большой неопределенностью, которая заметно превышает реально достижимую экспериментальную погрешность, что связано обычно с большим разбросом данных, полученных разными авторами в разные годы. В качестве примера можно привести экспериментальные данные по измерению сечения реакции 65Си(п, р)65М (Рис.1).

Во-вторых, существуют десятки реакций, для которых измерение было выполнено либо только один раз, либо имеется резкое расхождение между результатами отдельных экспериментов, что требует независимого повторения этих измерений. Среди них можно упомянуть такие реакции, как 92Мо(п, пр)91тмэ, 106Рс1(п, р)1°6тЩ1, 106Сс1(п, 2п)1°5С(1, и т.д. Типичным примером может служить реакция 206РЬ(п, а)203Щ (Рис.2).

Наконец, и сегодня еще имеются реакции, весьма важные для технологии термоядерных реакторов и различных приложений, сечения которых ни разу не были удовлетворительно измерены. Это, например,

92Мо(п, пр)91>Л>, 241Аш(п, 2п)240Ан1, 241Аш(п, Зп)239Аш, и т.д. Вследствие отсутствия экспериментальных данных, оценки, взятые из разных библиотек, порой отличаются очень сильно, от 2 до 100 раз, что видно на примере Рис.3.

- AUL-3

— — - EAF-3

- ENDFB-6

-- - JENDL-3

+ Borman 63

о Clator 69

■ Ikeda 88

□ Maslov 72

• Mitra 67

А Molla 94

▲ Ngoc 80

♦ Ryves 78

* Santry 65

+ Bonazzol 64

X Bramlitt 63

О Dresler 72

□ Ercan 91

о Gupta 84

д Meadows 87

Pepelnik 85

Pollehn 61

V Prasad 69

* Qaim 77

a Rohertso 73

12.0

13.0 14.0 15.0

Neutron Energy (MeV)

16.0

Рис. 1. Сечение реакции 65Cu(n, p)65Ni. Оценки и эксперименты.

6 -

а

о

• т—<

t>4

<D 00

GO СЛ

о

U

2-

206

Pb(n, af3Hg

т /

/

/

/

/

/ /

/ / ✓

' / / /

у,'

12.0

13.0 14.0 15.0

Neutron Energy (MeV)

ADL-3

---EAF-4

------FENLA/PA

---JENDL/A-3

■ Maslov 72 ♦ Yu-Wen 67

16.0

Рис. 2. Сечение реакции 206Pb(n, a)203Hg. Оценки и эксперименты.

о 12.0

---^N01.-3

---^-2

-----СЕЫоьг

----ВРОШ-2

-ЕШР/В-6

13.0 14.0 15.0

Меи^гоп Energy (МеУ)

Рис.3. Сечение реакции 241Аш(п, Зп)2^Аш. Результаты оценок.

239 ,

о

Для улучшения ситуации необходимо получение надежных новых данных с использованием современной экспериментальной техники.

Потребности в получении новых экспериментальных данных обсуждались на различных конференциях и совещаниях [1-5]. При этом неоднократно отмечалось, что повышение точности исходных ядерных данных ведет к заметному сокращению расходов, например по проекту исследовательского термоядерного реактора, вследствие уменьшения излишних запасов прочности, вызванных большой неопределенностью исходных данных.

Целью настоящей работы являлось систематическое и прецизионное измерение широкого круга активационных сечений, важных для термоядерного синтеза и приложений. Среди них особое внимание было обращено на реакции, которые были рекомендованы к измерениям специалистами МАГАТЭ [6-8]. Получение новых экспериментальных данных может сыграть немаловажную роль в выработке стратегии переработки и утилизации продуктов ядерных производств. Кроме того, надежные

экспериментальные данные необходимы для оптимизации наборов параметров теоретических моделей.

Кроме того, ставилась задача подготовить как можно более широкую базу для проведения новой, более точной оценки активационных сечений для нейтронов с энергией около 14 МэВ, которая основывалась бы, в основном, на результатах последних измерений. Примерами таких исследований являются систематические измерения сечений более 190 реакций, которые с хорошей точностью были выполнены недавно в JAERI (Япония) [9, 10], а также измерения для 58 реакций, проведенные в IAE (Китай) [11].

Общий объем диссертации 151 страница, включая 178 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 136 наименований. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения.

В первой главе описывается экспериментальный метод, использовавшийся при измерении активационных сечений по схеме: облучение - выдержка - измерение гамма-спектров. Приведены параметры Нейтронного Генератора, описана тонкостенная конструкция мишенной камеры и держателей образцов, позволившая минимизировать вклад рассеянных нейтронов, приведены характеристики активируемых образцов. Измерение наведенной активности проводилось с использованием спектрометров на базе Ge(Li)- и HPGe-детекторов, для которых подробно описаны методы защиты их от фоновых излучений, проведения калибровок по энергии и эффективности, приведены основные параметры спектрометров. Далее описываются процедуры расчета поправок на поглощение гамма-квантов в образце и суммирование в каскаде.

Изменение нейтронного потока в процессе облучения осуществлялось двумя независимыми сцинтилляционными датчиками (стационарным и сканирующим), для определения нейтронного флюенса использовались одновременно две опорных реакции, 27Al(n, a)24Na и 93Nb(n, 2n)92mNb, причем в процессе анализа результатов экспериментов сечение последней реакции удалось уточнить, эти данные приводятся в таблице 1.2.

Далее приводятся распадные характеристики для всех использованных изотопов. Завершается первая глава анализом основных составляющих погрешностей измерения сечений.

Вторая глава посвящена описанию основного алгоритма определения сечений активации. Отмечается, что использование для определения нейтронного флюенса с помощью мониторных фольг тех же процедур, которые применяются при определении активационных сечений, приводит к тому, что при этом многие источники погрешностей взаимно сокращаются, что ведет к уменьшению общей погрешности данных. Более того, для фиксированной геометрии облучений оказалось возможным использовать совместно все 14 (для семи сборок) или 16 (для восьми сборок) значений флюенса, собранных мониторными фольгами, для вычисления нейтроного флюенса в каждом образце. Это позволило уменьшить некоррелированую часть ошибок приблизительно в 2.5 раза по сравнению со случаем независимого определения флюенсов отдельно для каждой сборки.

При определении числа ядер, образовавшихся в реакции, прослеживалась жизнь двух поколений радиоактивных ядер, учитывался распад продуктов реакции, связанных в цепочку, в течение облучения, последующего охлаждения и измерения гамма спектров.

Далее во второй главе описывается организация структурированного банка данных, содержащего полную информацию об облучениях, характеристиках образцов, распадных константах, опорных сечениях. Описан комплекс оригинальных программ ACTICS, использовавшийся для определения сечений, который при взаимодействии с банком данных позволяет быстро и надежно обрабатывать экспериментальные результаты.

В третьей главе описаны методы определения характеристик нейтронного поля. Для аккуратного расчета параметров нейтронного поля использовалась компьютерная программа SPECTRON. Она принимала во внимание реальные свойства нейтронопроизводящей мишени (материал и толщина тритий-адсорбирующего слоя, неоднородность распределения трития по глубине мишени, изменение энергетических и угловых параметров пучка дейтронов в процессе торможения) и реальную геометрию эксперимента

8

(размеры и положение образцов, диаметр дейтронного пучка и его положение на мишени). Приводятся и обсуждаются результаты расчетов, демонстрирующие влияние различных условий облучения и используемых моделей на спектры нейтронов из Т(с1, п)4Не реакции.

Вторая часть третьей главы посвящена экспериментальным методам исследования характеристик нейтронного поля. Приводятся результаты эксперимента по измерению углового распределения нейтронов реакции Б(с1, п)3Не с помощью индиевых фольг, описаны способы определения средней энергии нейтронов по методам цирконий-ниобиевых и никель-кобальтовых отношений. Описан эксперимент по оценке вклада рассеянных нейтронов.

Завершается третья глава описанием сканирующего монитора нейтронного поля, позволяющего измерять энергетические и угловые характеристики нейтронного поля и их изменения в процессе облучения.

В четвертой главе диссертации приводятся основные результаты систематического измерения сечений. Краткие сведения о 116 исследованных реакциях представлены в таблице 4.1, где для каждой реакции приведено значение сечения реакции при энергии нейтронов 14.1 МэВ полученное в результате аппроксимации экспериментальных данных прямой линией, а также средняя скорость изменения сечения реакции в использованном интервале энергий нейтронов. Полные численные данные обо всех измеренных сечениях приводятся в таблице, которая вынесена в Приложение.

На рисунках 4.1 - 4.116 результаты измерения сечений сравниваются с данными других экспериментов, а также с данными библиотек оцененных ядерных данных. Далее приводится анализ полученных результатов, отдельно обсуждаются особенности измерения реакций с высоким порогом; реакций, ведущих к образованию долгоживущих радионуклидов; реакций на конструкционных материалах термоядерного реактора; реакций на радиоактивных изотопах. Особое внимание уделено обсуждению некоторых наиболее важных и сложных с точки зрения эксперимента реакций, в частности, впервые измеренных сечений реакций на 241Ат.

Подраздел 4.4 посвящен измерению изомерных отношений. Описан метод определения изомерных отношений из распадной кривой, позволяющий получать результаты с высокой точностью. В таблице 4.2 и на рисунках 4.123 -4.138 приведены результаты измерения изомерных отношений для 16 реакций. Отдельно описаны эксперименты по определению изомерного отношения реакции 58№(п, р)58т>§Со в широком диапазоне энергии.

В подразделе 4.5 обсуждаются методы изучения мгновенного гамма-излучения осколков деления 232ТЬ, 235и и 238и. Описан автоматизированный гамма-спектрометр с временным каналом для работы на пучке ускорителя, приводятся методы измерения, обработки и расшифровки гамма-спектров. Определены энергии и выходы на акт деления более 40 гамма-переходов, испускаемых осколками деления за времена <2.10'8 с. Показано, что выходы у-переходов 2+ - 0+ четно-четных осколков близки к независимым выходам соответствующих нуклидов. Определен средний спин осколков, возбуждаемый в результате деления тяжелых ядер быстрыми нейтронами.

В заключении сформулированы основные результаты настоящей диссертации.

Приложение содержит таблицы с полными численными данными обо всех измеренных сечениях

На защиту выносится:

1. Экспериментальная установка высокой производительности для измерения активационных сечений.

2. Структурированный банк данных и комплекс программ для расчета сечений.

3. Автоматизированный гамма-спектрометр с временным каналом для работы на пучке ускорителя.

4. Экспериментальные результаты систематического определения активационых сечений 116 ядерных реакций при энергии нейтронов 13.5 - 14.9 МэВ.

5. Экспериментальные данные об изомерных отношениях для 16 реакций.

6. Результаты определения независимых выходов осколков деления

232^, 235и И 238и.

Основные результаты диссертации представлялись и докладывались на семинарах Радиевого института, XXXVI и XXXIX совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, международной конференции "Деление ядер - 50 лет" (Ленинград, 1989), совещаниях экспертов МАГАТЭ в Иллинойсе (США, 1989), Смоленице (ЧСФР, 1990), Вене (Австрия, 1991, 1997), Дел Маре (США, 1993, 1995), Санкт-Петербурге (Россия, 1995), международных конференциях по ядерным данным для науки и техники в Мито (Япония, 1988), Юлих (Германия, 1991), Триест (Италия, 1997).

Всего по теме диссертации опубликовано 28 работ [12-39].

Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД

Измерение активационных сечений проводилось по схеме: облучение -выдержка - измерение гамма спектров. Остановимся подробнее на основных особенностях эксперимента.

1.1. Источник нейтронов и геометрия облучений

1.1.1. Параметры нейтронного генератора НГ-400.

Облучение образцов проводилось на нейтронном генераторе НГ-400 Радиевого института им. В.Г.Хлопина. Использовались нейтроны реакции 3Н(<1, п)4Не [40, 41]. Энергия налетающих дейтронов в различных облучениях составляла от 220 до 320 кэВ при токе 100 - 200 мкА. Диаметр пучка ионов на мишени составлял около 5 мм. Мишенью служил титан-тритиевый слой толщиной 0.8 - 2.5 мг/см2, нанесенный на молибденовую подложку толщиной 0.3 мм диаметром 14.1 мм. С целью уменьшения вклада нейтронов, рассеянных околомишенными конструкциями, использовалась мишенная камера с толщиной боковых стенок не более 0.5 мм, причем для обеспечения механической прочности конструкции с одной стороны и достаточного теплосъема с мишени с другой стороны, она была изготовлена многослойной из стали и меди. Вакуумное уплотнение осуществлялось с помощью накидной гайки, которая была максимально удалена от мишени, уплотнителем служило алюминиевое кольцо толщиной 0.15 мм. Использовалось воздушное охлаждение мишени направленной струей воздуха. Устройство мишенной камеры представлено на Рис. 1.1.

Всего в рамках настоящей работы было проведено около 200 отдельных облучений, продолжительность которых варьировалась от 30 секунд до 20 суток в зависимости от периодов полураспада продуктов реа�