Распределение масс осколков деления 238U в области энергий гигантского дипольного резонанса

• Автор: Кузнецов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление

1 Введение '

2 Методика проведения эксперимента

3 Методика обработки данных

3.1 Выход реакции фотоделения

3.2 Учет активности от предыдущих облучений урановой мишени

3.3 Эффективность детектора

3.4 Учет каскадного сложения ников

3.5 Зарядовое распределение продуктов фотоделения

3.6 Учет запаздывающих нейтронов при фотоделении

3.7 Средняя энергия возбуждения ядра

3.8 Расчет выходов продуктов фотоделения
4 Результаты и обсуждение
4.1 Массовое распределение продуктов фотоделения
4.2 Анализ массового распределения в мультимодальной модели
4.3 Нейтроны деления
4.4 Сечение реакции 2д|У(у, Р)
4.5 Деление под действием у-квантов и нейтронов
4.6 Теоретический расчет характеристик продуктов фотоделения. ТАЬУЭ
5 Заключение
Литература
Приложение. Выходы продуктов фотоделения 238и

Глава
Введение
Явление деления ядер урана при облучении нейтронами было открыто в 1939 г. О. Ганном и Ф. Штрассманом [1]. В 1940 г. Г.Н. Флеров и К.А. Петржак открыли явление спонтанного деления ядер урана [2]. С тех пор интерес к изучению различных аспектов процесса деления атомных ядер не спадает на протяжении десятков лет. Это связано как с фундаментальными вопросами ядерной физики, так и с прикладными проблемами ядерной энергетики. В последнее время широко исследуется возможность создания подкритичных ядерных реакторов, в которых для производства нейтронов используется реакция скалывания от высокоинтенсивных источников протонов. Эта реакция сопровождается также вылетом 7-квантов, которые сами вызывают реакцию деления. Кроме этого существует серьезная проблема трансмутации и переработки ядерных отходов, которыми сопровождается реакция деления. Надежные полные данные о выходах осколков деления ядер доступны только для реакций под действием тепловых и реакторных нейтронов. Из-за недостатка ядерных данных во многих прикладных исследованиях используют результаты моделирования. Программы моделирования, например TALYS [3] и Empire [4], в основе которых лежат те же известные ядерные данные, воспроизводят лишь основные закономерности процесса деления. Для уточнения параметров различных моделей необходимы новые ядерные данные.
В результате деления происходит глобальная перестройка всего ядра. Процесс деления атомных ядер представляет собой уникальную возможность для изучения большого ряда физических явлений:
— Изучение первичного взаимодействия налетающей частицы с ядром, механизма поглощения первичной частицы.
— Формирование гигантских резонансов в ядрах. Связь одночастичных и коллективных степеней свободы.

— В процессе деления форма и энергия возбуждения ядра сильно изменяются. Поэтому изучая процесс деления можно получить информацию о характеристиках ядер при разных возбуждениях и деформациях.
— Изучение спуска ядра от седловой точки до момента разделения дает важную информацию о ядерной вязкости, статистических и динамических аспектах деления ядра, распределении энергии между осколками, кинетической энергии и внутренней энергии возбуждения ядра.
— Угловое распределение осколков дает информацию о механизме возбуждения делящегося ядра
— Формирование осколков деления, девозбуждение осколков деления, вылет нейтронов и 7-квантов из осколков позволяет исследовать динамику распада делящегося ядра.
— Деление ядер позволяет получать и изучать свойства экзотических ядер — нейтроноизбыточных ядер, изомеров формы, высокоспииовых изомерных состояний.
— Процесс тройного деления позволяет изучать формирование и вылет ядерных кластеров
Впервые механизм деления ядер был описан с помощью капельной модели ядра [5,6]. Н. Бор и Дж. Уиллер указали на возможность деления ядра под действием 7-квантов [5]. Впервые процесс фотоделения наблюдался в 1941 году в реакциях на тории и уране под действием монохроматических 7-квантов из реакции 19Д(р, от')16/'1 [7]. Использование 7-квантов для деления атомных обладает несколькими преимуществами. Во-первых, не существует ограничений по энергии, как для реакции по действием нейтронов и заряженных частиц, энергия непосредственно вносится в ядро. Для изучения глубокоподбарьерного деления фотоделение является единственным способом исследования. При фотопоглощении спектр передаваемых ядру угловых моментов ограничен. Так для фотопоглощения тяжелых ядер характерно поглощение квадрупольных и дипольных 7-квантов. Это упрощает квантовую картину деления в области порога деления. Однако ограниченный набор источников монохроматичных 7-квантов затрудняет исследование фотоядериых реакций. Лишь небольшое количество работ было проведено на монохроматичных источниках фотонов от ядерных реакций под действием нейтронов (п, 7) [8,9] и протонов (р, 7) [10-13].
Большинство работ по исследованию фотоделения выполнено на пучках тормозных 7-квантов. В качестве источников электронов для производства тормозного излучения используются бетатроны, линейные ускорители электронов и микротроны. В качестве тормозных мишеней в основном используются вещества с большим атомным номером. Спектр тормозных 7-квантов распределен в энергетическом диапазоне от 0 до Т - энергии электронов ускорителя. Спектр тормозных 7-квантов убывает с ростом энергии. Вид спектра и интенсивность пучка тормозных 7-квантов зависят от состава и размера тор-

В условиях нашего эксперимента мы не сможем определить какая доля изотопов теллура 1\Те образуется непосредственно в результате деления, а какая часть в результате /3“ распадов родительских ядер изобар. Выход изотопа щГе — накопленный (то есть выход, включающий в себя все способы получения ядра).
Чз 1{Р~, 52.5тгп)
Образование изотопа йода Ь2.Ътгп) происходит двумя способами.
— Непосредственно при делении урана 238и.
— При /3~ - распаде ядра гЦТе{Р~,А.9>тгп) и других родительских ядер,-которые также образуются непосредственно при делении урана. Но нас будет интересовать только образование йода Чз-^ из теллура Чз^6: так как период полураспада других родительских ядер очень короткий. В этом случае также можно определить независимый выход образования йода. Но для этого нужно знать накоплепттый выход изотопа теллура ^Те, а точнее количество ядер Чг^6 на момент окончания облучения за счет всех процессов образования этого изотопа.
134 Хр
54 А е
Это изотоп может образовываться несколькими способами.
— Непосредственно при делении урана 238и.
— При р~ - распаде Чз 52.5тггг) и всей цепочки /3“ распада родительских ядер, которые образуются непосредственно при делении 238и.
— Аналогично ядро ^Хе может получиться в результате е - захвата в ядре 1^Св(ЕС, 2.0648у), образующегося при делении урана 238и (Вероятность образования ядер с избытком протонов очень низкая).
Изотоп ксенона 4-1Xе в эксперименте может быть получен тремя разными способами.
Ядро ксенона стабильное, поэтому его образование не будет видно к спектрах остаточной активности.
Таким образом в процессе деления радиоактивные изотопы могут образовываться несколькими различными способами. В одних случаях мы можем рассчитать независимый выход образования ядра только в результате деления, в других только накопленный. В зависимости от способа образования изотопов должны использоваться различные формулы для расчета выходов реакций и формулы для определения периодов полураспада изотопов.