Экспериментальное определение скоростей реакций и расчетное моделирование облучения толстой свинцовой мишени протонами до 800 МэВ

• Автор: Титаренко, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ПРОЕКТОВ ЭЛЕКТРОЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК
1.1. Материалы, используемые в мишенных станциях ЭлЯУ
1.2. Анализ ядерных данных по материалам нейтронно-образующих мишеней и экспериментальных образцов, используемых для определения их параметров
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ РЕАКЦИЙ ОБРАЗОВАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ ПРОТОННЫХ РЕАКЦИЙ
2.1. Методика определения скоростей реакций
2.2. Оценка погрешностей измерений скоростей реакций
2.3. Выводы по разделу
3. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Внешний вывод протонного пучка и определение энергии протонов
3.2. Модель свинцовой мишени
3.3. Экспериментальные образцы
3.4. Облучение модели свинцовой мишени
3.5.Гамма-спектрометрический анализ облученных образцов
3.6. Мониторирование протонного пучка
3.7. Определение мощности и геометрических параметров протонного пучка
3.8. Выводы по разделу
4. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ РЕАКЦИЙ
4.1. Распределения скоростей реакций нуклидов внутри свинцовой

мишени
4.1.1. Скорости реакций на27А1,59Со, па*РЬ
4.2. Распределения скоростей реакций нуклидов на поверхности свинцовой мишени
4.2.1. Скорости реакций на 27А1,па*'1п, 181Та, 197Аи,па1РЬ,209В1.
4.2.2. Скорости реакций на 12С, 19Р, 59Со, б3Си, б5Си, 64Еп, 93МЪ,169Тт
4.3. Выводы по разделу
5. РАСЧЕТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИШЕНИ
5.1. Расчетное моделирование измеренных скоростей реакций
5.2. Определение потоков нейтронов и протонов на внешней поверхности и внутри мишени
5.3. Оценка активности мишени
5.4. Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Явление генерации большого количества нейтронов, при облучении висмута дейтонами с энергией 200МэВ, было открыто Р. Гоеккерманом и И. Перлманом в 1948 г. и независимо, но немного позже, П. О’Конором и Г. Си-боргом, при облучении урана а-частицам и с энергией 380 МэВ, в том же 1948 г [1,2]. Эти работы и- послужили базой для создания различных проектов по использованию этого явления на первом этапе, который фактически продолжался до 90-х годов прошлого века. Достаточно подробное описание проектов того периода приводится в работах [3,4,5]. Цели этих проектов коммерческое производство 239Ри и 233Ц. Экспериментальные исследования, связанные с этой тематикой (называемой электроядерным бридингом), проводились в США (Ливермор, Ок-Ридж), Канаде (Чак-Ривер) и в России (ОИ-ЯИ) [4,5,6,7,8].
Достижения теории и практики в области физики ускорителей, наиболее известным из которых является открытое в 1956-1967 гг. В.В. Владимирским, И.М. Капчинским и В.А. Тепляковым явление пространственнооднородной высокочастотной квадрупольной фокусировки пучков, дали возможность перейти к созданию современных сильноточных ускорителей протонов и ионов, необходимых для практической реализации этого явления [9]:
В начале 90-х годов прошлого века, по инициативе нобелевского лауреата К.Руббиа, наступил второй этап развития этой тематики, однако ее направленность трансформировалась [10,11]. Вместо электроядерного бри-динга, в первую очередь, стали рассматривать задачу выжигания ядерных отходов и минорных актинидов, накопление которых могло повлиять на темпы развития ядерной энергетики во всем мире.
В настоящее время на базе сильноточных ускорителей проектируются и создаются ядерные установки двух типов. К первым относятся установки типа «спаляционный нейтронный источник, СНеИ», назначение которых -обеспечить прогресс в области фундаментальной и прикладной физики, ма-

После окончания процедуры юстировки ложемента в него, с плотным прилеганием друг к другу, устанавливались все 23 свинцовых диска с линейками. Геометрическое положение линеек с экспериментальными образцами в специальных пазах относительно вертикальной оси фиксировалось, с помощью полукруглого трафарета. Сверху мишень покрывалась специальным кожухом из ватмана, на котором, с помощью скотча закреплялись экспериментальные образцы. Для уменьшения вклада реакции радиационного захвата часть экспериментальных образцов были в кадмиевых чехлах. После облучения кожух из ватмана обеспечивал дистанционный съем экспериментальных образцов. Линейки, с экспериментальными образцами, таюке извлекались из дисков дистанционно с помощью специальной «удочки» [47,76,77].
3.3 Экспериментальные образцы
В экспериментах определяются абсолютные значения скоростей реакций на следующих нуклидах: 209Вц па'РЬ, 197Аи, шТа 1б9Тт, Па11п, 93М>, 65Си, мZn, 63Си, 59Со, 27А1, 19Р, 12С. Параметры экспериментальных образцов представлены в табл. 2. Данные по составу образцов представлены в таблицах 3 и 4. Размещение образцов на мишени указано на рис. 9, 10 и в таблице 2. Образцы располагались либо на боковой поверхности свинцовых дисков либо в специальных пазах свинцовых линеек [76].
Места расположения образцов помечены метками: 8 (0° от вертикали), М (45° по часовой стрелке от вертикали), Ь (90°), К (135°), I (180°), I (225°), О (270°), N (315°) - на внешней поверхности дисков и А, В, С, Д Е - в линейках. Метки всех дисков строго соосны, т.е. одни и те же метки на разных дисках лежат на одной прямой параллельной оси мишени.
В случаях, когда сертификаты отсутствовали, экспериментальные образцы подвергались исследованиям в лаборатории масс-спектрометрии и хромато-