Взаимодействие нейтронов с четно-четными ядрами с А=56:206 при энергиях до 3 МЭВ и эффекты полумагических чисел нуклонов в ядрах

• Автор: Мордовской, Михаил Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ СРЕДНИХ СЕЧЕНИЙ
1.1. Оптическая модель
1.2. Оптическая модель со связью каналов
1.3. Теория средних сечений резонансных реакций
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ УПРУГОГО РАССЕЯНИЯ НЕЙТРОНОВ
2.1. Общая схема эксперимента
2.2. Формулы для расчета сечения реакции
2.3. Электронная схема эксперимента
2.4. Процедура измерений
2.5. Поправки
2.6. Ошибки измерений
ГЛАВА III. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ В РАМКАХ ОБОБЩЕННОЙ ОПТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СО СВЯЗЬЮ КАНАЛОВ
3.1.Изотопы кадмия
3.2.Ядра теллура и олова
3.3. Описание в рамках ОМСК нейтронных данных в области А
3.4. Нейтронные силовые функции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВРАБНИБ
В истории ядерной физики исследования взаимодействия нейтронов с атомными ядрами занимают важнейшее положение. Результаты таких исследований имеют непосредственное прикладное значение для расчёта атомных реакторов на тепловых и быстрых нейтронах, термоядерных энергетических установок и других систем. Достижения нейтронной физики используются в других областях науки, таких как астрофизика, физика твердого тела, биология, химия. Изучение энергетических зависимостей сечений и других характеристик взаимодействия нейтронов с атомными ядрами необходимо для проверки и развития теоретических представлений о структуре ядра и динамике взаимодействия.
За несколько десятилетий после открытия цепных ядерных реакций деления на уране было получено значительное количество экспериментальных данных по сечениям взаимодействий нейтронов с большим количеством разных ядер в широком диапазоне энергий (практически от нуля до десятков мегаэлектронвольт). Изучению взаимодействия нейтронов с ядрами посвящены многочисленные экспериментальные работы, проводимые в разных странах и на различных установках. Но, несмотря на имеющуюся обширную информацию, многие ядерные свойства предстоит ещё определить или уточнить.
Именно изучение реакций с нейтронами вызвало появление ряда современных ядерных моделей. В отличие от заряженных частиц нейтрон может проникать в ядро и вызывать ядерные реакции при сколь угодно малой кинетической энергии. Благодаря этому эксперименты по поглощению или рассеянию нейтронов оказываются весьма информативными для изучения всего диапазона явлений ядерных реакций. Этот диапазон начинается от резонансной структуры сечений при малых энергиях нейтронов (и связанной с нею свойств возбуждённых состояний ядер) и включает поведение всех компонент усреднённого описания сечений при более высоких энергиях нейтронов.
Первым этапом развития моделей ядерных реакций была концепция составного ядра, выдвинутая Н.Бором после открытия нейтронных

резонансов [1] и разработанная Бете [2] и Вайскопфом [3,4] на ее основе статистическая теория ядерных реакций. Основа модели - предположение о существовании в реакции долгоживущей промежуточной стадии, в течение которой ядро “забывает” условия образования этой стадии. Распад затем происходит по статистическим законам независимо от начальных условий образования составного ядра, т.е. прямые реакции отсутствуют и ширины резонансов не коррелируют. При этом сечение реакции монотонно зависит от энергии и массового числа.
Затем были открыты “гигантские резонансы” в зависимостях полных нейтронных сечений от энергии [5], которые не описывались в рамках статистической модели. Тогда же Фешбахом, Портером и Вайскопфом [6] была предложена оптическая модель (ОМ), использовавшая потенциал взаимодействия в виде комплексной прямоугольной ямы, мнимая часть которой связана с образованием компаунд-ядра.
На основе статистической теории и оптической модели была развита оптико-статистическая модель, представлявшая собой
феноменологический подход к описанию ядерных реакций. В рамках этой модели сечение неупругого рассеяния полностью определялось сечением через составное ядро (флуктуационное сечение). При этом прямые процессы не учитывались, а упругое и неупругое сечения связывались по формуле Хаузера-Фешбаха [7] с коэффициентами проницаемости оптической модели. Формула Хаузера-Фешбаха была получена в предположении изолированных резонансов составного ядра (Г<< О) и без учета флуктуаций резонансных параметров.
Портер и Томас установили [8], что парциальные ширины разделённых резонансов распределены по закону %2 с числом степеней свободы у=1 при фиксированном конечном состоянии. Путём введения поправочного коэффициента в нейтронные сечения (от 0,5 до 1) в работах Лейна, Лина [9], и Молдауэра [10] был проведён учёт статистического распределения нейтронных ширин. Флуктуационная поправка увеличивает сечение упругого рассеяния через составное ядро и одновременно уменьшает сечение неупругих процессов. При малом числе открытых каналов такое уменьшение может быть весьма существенным.

для каждого угла регистрации и для каждого значения энергии, при которой ведутся измерения.
Детекторы нейтронов имеют энергетический порог, вблизи которого эффективность сильно меняется с энергией. Поэтому при регистрации нейтронов малых энергий, близких к порогу регистрации, особенное значение приобретает контроль над постоянством энергии пучка нейтронов, коэффициентов усиления электронных трактов и порогов дискриминации.
Для улучшения соотношения эффект/фон можно применить систему пу -разделения. Этот метод, основанный на использовании разницы в длительности световых сигналов, образованных в детекторе от у- кванта или протона отдачи, позволяет уменьшить количество регистрируемых у-квантов.
Большое значение имеет вопрос нормировки сечений. Можно нормировать сечения к хорошо известным стандартам (например, на углероде). Есть способ получения абсолютных значений сечений путем измерения нейтронного потока, падающего на образец, тем же детектором, что и регистрирующим упруго рассеянные нейтроны.
Важным для получения сечений является метод введения поправок и исследование всех источников систематических ошибок.
Перечисленные вопросы будут обсуждаться в этой главе.
2.1. Общая схема эксперимента
Целью эксперимента было измерение на электростатическом ускорителе ЭГ-2,5 ИЯИ РАН дифференциальных сечений упругого рассеяния нейтронов на разделенных изотопах кадмия в интервале энергий нейтронов от 400 до 70 кэВ с точностью в определении абсолютных значений < 3%.
Указанная точность позволяет проверить границы применения ОМСК при энергиях =100 кэВ. Полученные при описании дифференциальных сечений упругого рассеяния нейтронов параметры оптического потенциала могут служить отправной точкой в последующем поиске единого описания нейтронных сечений для широкого круга ядер.
Исходя из поставленной задачи для измерений дифференциальных сечений упругого рассеяния нейтронов нами был выбран метод времени пролёта. В качестве детектора нейтронов использовался кристалл