Трансмутация атомных ядер в интенсивных потоках γ-квантов

• Автор: Лютиков, Игорь Адольфович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Глава 1. Метод исследования

1.1 Моделирование процесса трансмутации атомных ядер

1.2 Спектр тормозного излучения

1.3 Описание сечений реакций

1.4 Описание эксперимента

Глава 2. Комплекс программ расчёта трансмутационных цепочек

2.1 Расчетный блок программного пакета

2.2 Визуализирующий блок программного пакета

Глава 3. Результаты

3.1 Влияние интенсивности тормозного спектра у-квантов на трансмутацию изотопа |65Но

3.2 Трансмутация изотопа |291

3.3 Трансмутация изотопа 99Тс
3.4 Поведение траектории трансмутации в зависимости от изотопов «соседей» и интенсивности потока у-квантов, на примере стабильных изотопов Хе
3.5 Образование изотопа 178Ш в интенсивном пучке у-кваитов при облучении естественной смеси изотопов гафния
3.6 Влияние интенсивности потока на формирование трансмутационной цепочки изотопа |448п1
3.7 Сравнение результатов, полученных при помощи созданного комплекса программ, с результатами компьютерного моделирования с использованием библиотеки программ СЕА1ЧТ-4 и данными экспериментов, проведенных на ускорителе КМТ-70 в НИИЯФ МГУ
Заключение
Литература:

Исследование трансмутации атомных ядер под действием потоков у-квантов высокой интенсивности является необходимым для решения многих фундаментальных и прикладных задач:
• в изотопической инженерии - введение примесей в материалы [1, 2, 3];
• в атомной промышленности - разрушение долгоживущих продуктов радиоактивных отходов, образующихся при работе ядерных реакторов [4, 5, 6];
• в астрофизике - образование химических элементов во Вселенной [7, 8];
• в ядерной физике - получение и исследование ядер, расположенных вдали от полосы /^-стабильности;
• проведение активационного анализа.
В настоящее время активно изучаются различные способы введения примесей в полупроводники. Один из возможных путей решения этой задачи - использование фотоядерных реакций [3]. Возможность применения такого метода введения примесей в материалы основана на том, что при облучении образца у-излучением с разными верхними границами тормозного спектра будут происходить различные ядерные реакции. Например, введение примеси 27А1 в структуру 28Б1 может осуществляться в результате двух различных цепочек реакций [9]:
2*БЦу,р)”А1, м57(у, л)27 5/(/Г ,7]/2 =4.16с)27 Л1.
Такой метод введения примесей в материалы имеет ряд преимуществ: 1) возможность с высокой точностью контролировать концентрации введенных примесей при постоянном фотонном потоке; 2) распределение введенных примесей имеет высокую объемную однородность.

При работе атомных реакторов образуется большое количество долгоживущих изотопов - продуктов ядерного деления. В последнее время предложены различные методы утилизации этих изотопов. Одним из эффективных методов является метод сжигания их в реакциях под действием нейтронов. Такой метод можно эффективно использовать только в том случае, когда сечения реакций под действием нейтронов на интересующих изотопах велики и ядра, образовавшиеся в результате присоединения нейтронов, являются короткоживущими с последующим распадом в стабильные изотопы. Однако существует часть изотопов, которые являются долгоживущей составляющей радиоактивных отходов, в частности, такие изотопы как 908г, 99Тс, 1231 и 135Сз, которые имеют малые сечения взаимодействия с нейтронами. Исследования возможности преобразования долгоживущей составляющей радиоактивных отходов, основанной на фотоядерных реакциях, показали перспективность такого подхода [4, 5, 11]. Для реализации этого метода необходима разработка комплекса программ, позволяющего прослеживать динамику всей цепочки образовавшихся изотопов. В результате модельных расчетов можно подобрать наиболее эффективные параметры облучения: интенсивность потока у-излучения, время облучения, минимально необходимое время выдержки смеси, образовавшейся в результате трансмутации, для распада короткоживущих изотопов.
Одним из механизмов образования атомных ядер в процессе нуклеосинтеза является астрофизический у-процесс, который необходимо учитывать при образовании легких изотопов химических элементов. Проводятся различные эксперименты, в которых исследуется возможная роль астрофизических у-процессов в образовании химических элементов [7].
Известно, что ядра тяжелее железа образуются в реакциях нейтронного захвата в астрофизических г- и 5- процессах. Однако эти процессы нейтронного захвата не могут объяснить образование некоторых тяжелых (А > 100) нейтронодефицитных ядер, так как образование этих ядер от других стабильных изобар блокировано цепочкой /Г-радиоактивных ядер с малыми перио
Глава 2. Комплекс программ

10 2 0,ООЕ+ОО 1, 45Е+09 ... 0,00Е+00 I —>2,53Е+13
10 3 0,00Е+00 2, 24Е+09 ... 0,ООЕ+ОО |—>2,53Е+13
10 4 0,00Е+00 3, 03Е+09 ... 0,00Е+00 |-->2,52Е+13
10 5 0,00Е+00 3, 81Е+09 ... 0,00Е+00 |—>2,52Е+13
10 6 0,ООЕ+ОО 4, 59Е+09 ... 0,00Е+00 |-->2,51Е+13
10 7 0,ООЕ+ОО 5, ЗбЕ+09 ... 0,00Е+00 |--> 2,51Е+13
10 8 0,ООЕ+ОО б, 13Е+09 ... 0,00Е+00 I —>2,51Е+13
10 9 0,00Е+00 б, 90Е+09 ... 0,ООЕ+ОО |—>2,50Е+13
10 10 0,00Е+00 7, 67Е+09 ... 0,ООЕ+ОО |—>2,50Е+13
10 11 0,ООЕ+ОО 8, 44Е+09 ... 0,00Е+00 |—>2,49Е+13
10 12 0,ООЕ+ОО 9, 20Е+09 ... 0,00Е+00 |—>2,49Е+13
10 13 0,00Е+00 9, 95Е+09 ... 0,00Е+00 |— >2, 49Е+13
10 14 0,00Е+00 1, 07Е+10 ... 0,ООЕ+ОО | —>2, 48Е+13
10 ... ...
численные данные об эволюции траектории трансмутации. В столбце «И» содержится информация о количестве изотопов трансмутационной цепочки. В столбце «бТ» приведено время в условных временных единицах. В столбцах «Ър» и «Ар» содержатся результаты, рассчитанные по формулам (1.55) в каждый момент времени:
N (1Т <Лр» «Ар»
33 1 54,0015 135,9974
33 2 54,0032 135,9947
33 3 54,0048 135,9921
33 4 54,0064 135,9895
33 5 54,0081 135,9869
33 б 54,0097 135,9842
33 7 54,0113 135,9816
33 8 54,0129 135,979
33 9 54,0145 135,9764
33 10 54,0162 135,9737
33 11 54,0178 135,9711
33 12 54,0194 135,9685
33 13 54,021 135,9659
33 14 54,0226 135,9633
33 15 54,0242 135,9606
33 16 54,0258 135,958
33 17 54,0274 135,9554