Сечение деления 238U протонами промежуточных энергий

• Автор: Дорошенко, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 111 с. : ил.

* Содержание.

Глава 1. Изготовление и тестирование мишеней

Ф § 1.1. Изготовление мишеней

§ 1.2. Измерение активности мишеней с помощью ионизационной камеры с сеткой Фриша

§ 1.3. Измерение коэффициента эффективности

* регистрации альфа-частиц

§ 1.4. Моделирование геометрии измерений

§ 1.5. Тестирование высокоактивных мишеней

§ 1.6. Результаты измерений характеристик мишени

^ Глава 2. Экспериментальный метод измерения сечения деления

§ 2.1. Плоскопараллельные лавинные счетчики

Ф § 2.2. Монитор протонного пучка
§ 2.3. Мониторирование пучка протонов с помощью реакции упругого рассеяния протонов
§ 2.4. Получение пучков протонов с энергиями 200- 1 ООО МэВ
§ 2.5. Процедура измерений сечения деления
§ 2.6. Обработка данных
* § 2.7. Результаты измерений сечения деления
Глава 3. Результаты исследования экспериментальных сечений
^ деления 238и
§ 3.1. Поправки и погрешности экспериментальных данных. 86 § 3.2. Теоретическое описание энергетической
зависимости сечения деления
^ Выводы
Литература
В XXI веке ожидается существенное увеличение потребности в энергии, особенно в развивающихся странах, где рост населения наиболее высок [1].
Развитие ядерной энергетики как альтернативного традиционным энергоресурсам источника энергии [2], сдерживается проблемами ядерной, радиационной и экологической безопасности. Особо важное место занимают вопросы предотвращения ядерных аварий (в первую очередь, связанных с потерей контроля над критичностью реактора), а также безопасного обращения с облученным ядерным топливом и радиоактивными отходами [3].
К числу способов решения сложившейся проблемы относятся концепции и технологии ядерной переработки (ядерной трансмутации) долгоживущих радиоактивных материалов и перевода их в относительно короткоживущие или стабильные нуклиды.
Одной из перспективных трансмутационных концепций является электроядерная технология. Ее физической основой является использование подкритического энерговыделяющего бланкета с интенсивным внешним источником нейтронов.
Этот подход имеет два существенных преимущества. Во-первых, такая установка, в силу подкритичности энерговыделяющего бланкета, гарантирована от разгонных аварий. Во-вторых, существует возможность реализации любых концепций энерговыделяющих бланкетов, обеспечивающих нейтронные спектры таких параметров, которые позволят создать оптимальные условия протекания реакций трансмутации.
В то же время совершенно очевидны физико-технические и инженерные трудности практической реализации электроядерной технологии. Одними из главных трудностей являются проблемы обоснования и конструирования мишенных устройств, а также подкритических энерговыделяющих бланкетов. Недостаток достоверных ядерных данных в области взаимодействия нуклонов промежуточных энергий с ядрами, в особенности, сечений деления, лежит в
основе указанных проблем. Для их решения исследуются имеющиеся ядерные данные, проводятся эксперименты, предпринимаются попытки создания ядерных моделей для описания процесса взаимодействия нуклонов промежуточных энергий с ядрами мишенных устройств (РЬ, В1), конструкционных материалов (Бе, 2т) и подкритических энерговыделяющих бланкетов (230-232ТЪ, »2. аджадибц 2*^ 238ри и др ) [4]_
Существующая в настоящее время база данных по сечениям деления ядер дает большой разброс и отсутствует для большинства ядер. Ядро 238и является эталонным для данной области исследований, сечение деления которого используется для относительных измерений [12-14], а при исследовании сложных ядерных реакций, на сечение деления нормируются измеряемые

сечения других процессов [19]. Сечение деления и протонами промежуточных энергий необходимо, также для создания моделей ядерных реакций. Следовательно, абсолютное сечение деления ядер 238и должно быть известно из независимых экспериментов с хорошей точностью. Однако расхождения в величине сечения деления 238и достигают иногда 100%, а в области энергии протонов от 660 до 1000 МэВ, данные по сечению деления и вообще отсутствуют, и как результат, ничего нельзя сказать об абсолютной делительной функции возбуждения не только 238и, но и других ядер периодической системы.
С начала изучения деления 238и протонами промежуточных энергий, не смотря на многочисленные попытки аналитически описать этот процесс, по сей день, продолжаются исследования и проводятся эксперименты по определению сечения деления в промежуточной области энергий. Первые экспериментальные работы по измерению сечений деления 238и протонами промежуточных энергий были проведены еще в 1950-м году [5].
Измерение сечения деления исследуемого ядра протонами включает в себя измерение числа протонов прошедших сквозь мишень, числа исследуемых ядер в мишени, находящихся на пути пучка протонов и числа делений исследуемых ядер, вызванных протонами.
В системе центра масс, распределение углов вылета осколков деления, принималось изотропным [25]. При этом с учетом закона сохранения импульса при взаимодействии протона с ядром 238и, угловые распределения осколков деления в лабораторной системе отсчета будут искажены [47]. На рис. 27 представлены распределения косинусов углов вылета осколков деления в лабораторной системе отсчета в результате пересчета по закону сохранения импульса и энергии передачи импульса протоном ядру мишени. Заполненные фигурки на графике соответствуют осколкам, попавшим в телесный угол детектора.
Рис. 27. Косинус углов вылета осколков деления в л.с.о. относительно направления пучка протонов
На рис. 28 представлены энергетические распределения осколков деления до прохождения ими сквозь материалы мишени и 1111ЛС (Ш^, А1203, алюминизированный майлар), и после. Значения потерь энергии осколков

деления Для материалов с помощью программы 8ЫМ2003 [45]. Для
йЕ /
сравнения, значения ' были рассчитаны с помощью формализма,
предложенного в работе [48]. При этом, несмотря на существенные различия