Delist.ru

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

Автор: Рябов Юрий Васильевич

2. Модель нейтронных резонансных реакций Линна, созданная на базе «микромакроскопического» метода расчета барьеров деления Струтинского, позволила анализировать и понимать многие экспериментальные результаты в этой области исследований и стимулировала постановку новых экспериментов. Эти подходы явились основой программы экспериментальных исследований физики деления в переходном состоянии и интерпретации полученных результатов в группе физики деления Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ.

ТАБЛИЦА II. Импульсные нейтронные источники на

основе ускорителей протонов.

Характеристики нейтронных источников LANSCE

Англия

CERN-PS

Швейцария

Tsukuba Япония

ИЯИ РАН

Энергия протонов, МэВ 800 800 24 ГэВ 500 300

Материал нейтронной мишени

Число протонов в импульсе

10-12, р/импульс

0.03-1.9

Длительность протонного импульса, мкс 0.25 0.25 0.006 0.007 0.25-60

Частота следования импульсов, Гц

Средняя интенсивность быстрых нейтронов 10-15 , нейтр./с

0.008–1.9

Средний ток быстрых нейтронов с поверхности мишени 10-11, нейтр./см2с

0.15 – 8.0

Плотность нейтронов за импульс 10-10 нейтр./см3 импульс

0.004– 0.3

Примечание: Для TOF_спектрометра ТРОНС приводится диапазон параметров для мин. длительности импульса протонов и штатной длительности.

3. Основным методом исследований являлся метод времени пролета с использованием импульсных источников нейтронов на основе импульсного реактора периодического действия ЛНФ ОИЯИ (ИБР и ИБР в режиме бустера с электронным ускорителем), а также импульсного нейтронного источника на основе электронного линейного ускорителя CEN Saclay (Франция). И тот и другой нейтронные источники были многие годы в числе лучших по своим физическим параметрам.

4. Для измерения парциальных сечений урана-235 и плутония-239 были созданы искровые, газовые сцинтилляционные и ионизационные делительные камеры, а также PSD сцинтилляционные детекторы на основе кристаллов стильбена.

5. Учитывая технические возможности импульсного источника нейтронов ИБР, была создана и использовалась уникальная регистрирующая система на основе большеобъемного жидкостного сцинтилляционного детектора, нагруженного кадмием, позволившая разделить регистрируемые процессы деления и радиационного захвата. Этот метод измерений на нейтронном пучке в методе времени пролета был применен впервые и только в ЛНФ ОИЯИ.

6. Впервые методом времени пролета были измерены парциальные сечения (деление и радиационный захват) урана-235 и плутония-239 в энергетической области от тепловых нейтронов до 100 кэВ.

7. Из анализа сечения реакции (сумма сечений деления и радиационного захвата), а также самих парциальных сечений, были получены:

а. силовые функции урана-235 и плутония-239 для s и p нейтронов,

б. методом регрессивного анализа на ЭВМ была обнаружена квазипериодическая структура в сечениях деления урана-235 и плутония-239, обусловленная влиянием уровней второго типа в модели Струтинского-Линна на экспериментальное сечение деления,

в. на ЭВМ проведена подгонка под измеренные моделируемых сечений деления путем генерирования параметров уровней во второй потенциальной яме, имеющих делительные ширины, распределенные по закону Портера-Томаса, и расстояния между уровнями по закону Вигнера, и экспериментально полученных параметров уровней в первой потенциальной яме. Это позволило определить делительные ширины уровней во второй потенциальной яме и их плотность.

8. Установлена граница образования изомера формы (основного состояния во второй потенциальной яме) урана-236m, получаемого в реакции (n,?) при энергиях нейтронов 60кэВ и 0.4 МэВ.

9. Впервые в нашей стране была разработана методика, включая программное обеспечение, комплексного получения параметров делящихся ядер из измерений сечений деления, радиационного захвата (их суммы-сечения поглощения) и пропускания в «хорошей» геометрии (сечение поглощения + сечения резонансного и потенциального рассеяния), что позволило уточнить известные данные о параметрах уровней урана-235 и плутония-239, а также существенно расширить число исследованных уровней.

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

11. 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.

12. Впервые проведены измерения возбуждения осколков деления урана-235 и плутония-239 в резонансных состояниях, образованных при взаимодействии с S- нейтронами.

13. Для проведения этих исследований был модернизирован большой жидкостный детектор мгновенных нейтронов деления, создана новая специальная электроника одновременной регистрации эффекта и фона, система кодирования экспериментальной информации и передачи в Измерительный центр ЛНФ на 20- разрядный регистратор с памятью на магнитной ленте и специализированный комплекс накопления, хранения экспериментальной информации, контроля за ходом эксперимента и предварительной обработки данных с использованием «малой» вычислительной машины с визуальным каналом связи в виде осциллографа со световым карандашом и «большой» вычислительной машины ЛВТА ОИЯИ для обработки полученной экспериментальной информации

14. В измерениях среднего числа мгновенных нейтронов деления для нейтронных резонансов урана-235 и плутония-239 с разными спинами была обнаружена, по- видимому, глубокая связь между двумя последовательными стадиями процесса деления: переходными состояниями ядра при критической деформации, с одной стороны, и моментом разделения на два осколка и их разлетом, с другой. Разница в среднем числе мгновенных нейтронов для двух спиновых состояний позволяет утверждать, что энергия энергетической щели между переходными состояниями при критической деформации переходит в дополнительное возбуждение осколков.

15. Впервые полученные средние значения по резонансной области энергий взаимодействующих нейтронов (S-взаимодействие) числа мгновенных нейтронов на акт деления для урана-235 и плутония-239 представляют значительный интерес и для прикладных работ по расчетам энергетических реакторов с большой активной зоной, где вклад надтепловых нейтронов в общем спектре, увеличивается, а, значит, необходимо иметь более точную информацию о характеристиках взаимодействия надтепловых нейтронов с делящимися ядрами.

16. В течение последних 3-4 лет был подготовлен и реализован проект нейтронного времяпролетного спектрометра, названного «ТРОНС» (ТРОицкий Нейтронный Спектрометр), на основе модернизированной ловушки протонного пучка линейного ускорителя ММФ ИЯИ РАН.

загрузка...