Delist.ru

Исследование деления ядер урана и плутония при низких энергиях возбуждения (20.08.2007)

Автор: Рябов Юрий Васильевич

коэффициента (r1) от W (эВ) в сечениях деления U-235 и Pu-239.

W r1 W R1

40 0.656±0.015 60 0.095±0.026

60 0.340±0.022 120 0.026±0.048

100 0.259±0.033 180 0.049±0.072

140 0.079±0.045 240 0.247±0.100

180 0.160±0.059 300 0.057±0.125

220 0.192±0.071 360 0.108±0.143

240 0.245±0.080 390 0.322±0.322

260 0.514±0.085 420 0.571±0.200

300 0.437±0.100 450 0.622±0.210

320 0.238±0.110 480 0.455±0.230

360 0.172±0.124 510 0.381±0.250

440 0.139±0.167 630 0.048±0.333

Т.к. реакция (n,?) в отличие от реакций с заряженными частицами является более простой и определенной в интерпретации получаемых результатов, то наблюдение ?-переходов, приводящих во второй потенциальной яме к образованию изомера, определение их энергии и мультипольности позволило бы экспериментально подтвердить существование изомерии формы. По этой причине была предпринята попытка обнаружить образование известного спонтанно делящегося изомера U-236m (t1/2?70-130 нс) в реакции U-235(n?) при одновременной регистрации предшествующего ?-излучения. Нейтроны с энергией ~60 кэВ были получены в реакции Т(р,n) и Li(p,n) на ЭГ-5 при токах ~2-8 ?А. В результате во всех сериях измерений с различными детекторами в качестве верхней границы выхода спонтанно делящегося изомера урана с сопровождающим ?-излучением следует принять 1.5х10-4, т.к. ?is/?f=(0.21±1.25)х10-4. Достигнутая точность ограничивается в основном неблагоприятными фоновыми условиями, и отношение счета в пике мгновенного деления к счету случайных совпадений не могло быть получено лучше 3х103 .

(Глава III) С момента становления нейтронной спектрометрии (1961г) на базе TOF-спектрометра ЛНФ ОИЯИ велись классические нейтронно-спектрометрические исследования делящихся и неделящихся ядер, цель которых - определение таких параметров нейтронных резонансов, как энергия Ео, полная ширина Г, нейтронная ширина Гn , радиационная ширина Г?, делительная ширина Гf и спин J . Полное сечение взаимодействия нейтронов с ядрами (в случае изолированного резонанса) описывается известной формулой Брейта- Вигнера

(III-1)

где а - амплитуда потенциального рассеяния;

- статистический фактор, а J - спин ядра - мишени;

Резонансное сечение радиационного захвата и резонансное сечение деления

где i – относится или к радиационному захвату, или делению. Учет

теплового движения ядер мишени приводит к изменению формулы для сечения

(III-2)

Здесь Тэфф- эффективная температура образца, k - постоянная Болъцмана, А - атомный вес мишени. Наиболее простыми являются измерения пропускания нейтронов через исследуемый образец, сложнее - радиационный захват в нем нейтронов или деление.

Использование различных типов измерений для определения параметров уровней уменьшает вероятность систематических ошибок, поскольку в этих экспериментах источники ошибок различны. Кроме того, для каждого типа эксперимента измерения проводились с несколькими образцами, что дает возможность использовать значительно большее число уравнений, чем число неизвестных параметров. Это также улучшает надежность полученных результатов.

В результате впервые был получен полный набор параметров для большого числа уровней составных ядер U-236 и Pu-240 и ограниченный - для U-234.

Была исследована корреляционная зависимость между различными параметрами уровней с целью определения связей выходных каналов распада составного ядра.

Проведена оценка средних параметров уровней для двух спиновых состояний составного ядра и силовых функций для S-нейтронов.

(Глава IV) Впервые на влияние состояний переходного ядра на распределение реализующейся энергии при делении ядер между Еk-средней кинетической энергией осколков и Е*-средней энергией возбуждения осколков было обращено внимание В.Н.Андреевым. Можно было предположить, что подобные эффекты будут проявляться при делении U-233, U-235 и Pu-239 s-нейтронами в зависимости от реализуемого переходного состояния ядра. Критерием возбуждения осколков по современным представлениям является среднее число испускаемых (испаряемых) нейтронов и ?-квантов на акт деления. При этом число ?-квантов слабо зависит от А и практически не зависит от энергии взаимодействующих нейтронов. Таким образом, можно считать, что возможное изменение среднего числа нейтронов на акт деления ? полностью определяет Е* осколка. Распределение энергии возбуждения между переходными состояниями в энергетической щели, как отмечалось выше, представляет и принципиальный интерес для теоретических моделей деления ядер, и, конечно, как все, что касается информации о делении ядер урана и плутония, имеет также важное значение для реакторостроения. Схема измерений является модернизированной схемой измерений парциальных сечений деления ядер в переходной области, описанной выше. Основными компонентами измерительного комплекса являлись:

1) нейтронный спектрометр по времени пролета, позволяющий выделять нейтроны необходимой энергии;

2) детектор для регистрации нейтронов и актов деления;

3) система кодирования экспериментальной информации и передачи в Измерительный центр ЛНФ на 20-разрядный регистратор с памятью на магнитной ленте;

4) «малая» вычислительная машина с визуальным каналом связи в виде осциллографа со световым карандашом;

5) «большая» вычислительная машина ЛВТА для обработки экспериментальной информации.

В общем случае для каждого резонанса в пределах энергетических границ обрезания (ограничивается энергетическим разрешением) рассчитывалась величина ()i в соответствии с выражением

(IV-1)

где Nnj-число случаев регистрации n импульсов детектора;

Фnj - число случаев регистрации n фоновых импульсов от n?, nn -процессов в образце и реакторного фона ("переменный фон") для того же числа делений;

Fnj- число случаев регистрации n фоновых импульсов, связанных с фоном образца и радиоактивным фоном помещения ("постоянный фон")для того же времени измерения, что и Nnj;. ?i-поправочный коэффициенты на эффект энергетического смещения при регистрации переменного фона методом задержанных совпадений;

Q - поправочный коэффициент, учитывающий просчёты, связанные с разрешающим временем канала регистрации нейтронов деления.

загрузка...