EDN: BSVZNU
Авторы
Егоров А.С.1, Пиксайкин В.М.1, Митрофанов В.Ф.1, Говердовский А.А.1, Гремячкин Д.Е.1, Митрофанов К.В.1, Вайшнене Л.А.2, Воробьев А.С.2, Щербаков О.А.2
Организация
1 Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
2 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Петербургский институт ядерной физики
им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»,
Гатчина, Россия
Егоров А.С.1 – старший научный сотрудник. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: (484) 399-70-00 (доб. 80-78); e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Пиксайкин В.М.1 – ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Митрофанов В.Ф.1 – главный специалист.
Говердовский А.А.1 – главный научный сотрудник, доктор физико-математических наук.
Гремячкин Д.Е.1 – начальник департамента, кандидат физико-математических наук.
Митрофанов К.В.1 – начальник лаборатории.
Вайшнене Л.А.2 – старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Воробьев А.С.2 – старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Щербаков О.А.2 – старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Аннотация
Целью настоящего проекта является проведение экспериментальных исследований, направленных на измерение сечений генерации легких нейтронно-избыточных ядер при взаимодействии релятивистских протонов с ядрами в диапазоне массовых чисел А=18–208. На пучке релятивистских протонов синхроциклотрона ПИЯФ (г. Гатчина) была создана экспериментальная установка, включающая в себя детектор нейтронов, защиту, систему сбора и обработки экспериментальных данных и пневматическую транспортную систему для перемещения образцов с позиции облучения к детектору. Электронная система сбора и обработки экспериментальных данных построена на базе платформы приборов National Instruments, включая разработанные авторами проекта программы накопления и обработки экспериментальных данных. На базе созданной установки были проведены две серии измерений: на макромишенях (неколлимированный пучок протонов) и на микромишенях (коллимированный пучок протонов). В результате двух сеансов измерений были измерены кривые спада нейтронной активности при взаимодействии релятивистских протонов с ядрами-мишенями 18O, F, Na, Mg, Al, Si, S, Cl, Ti, Mn, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Cd, Sn, W, Pb. Обработка измеренных данных с помощью итерационного метода наименьших квадратов позволила получить массовую зависимость сечения образования ядер 17N. Данные для Zr и Mo были получены впервые. Полученные данные сравниваются с аналогичными данными других авторов. Обсуждаются возможные причины расхождения данных.
Ключевые слова
измерение сечений генерации, релятивистские протоны, синхроциклотрон ПИЯФ, детектор нейтронов, система сбора и обработки экспериментальных данных, пневматическая транспортная система, макромишени, микромишени, кривые спада нейтронной активности, ядра-мишени, метод наименьших квадратов, сечение образования ядер 17N
Ключевые слова
устойчивое развитие, ядерная энергетическая система, инновации, реакторы на тепловых и быстрых нейтронах, ядерный топливный цикл, ключевые индикаторы, ядерная и радиационная безопасность, экономика, топливообеспечение, ядерные отходы, облученное ядерное топливо, нераспространение
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Rubbia C., Rubio J.A. A Tentative Program Towards a Full Scale Energy Amplifier. CERN/LHC/96-11 (EET). Geneva, Switzerland, 1996.
- Russel G.J., Pitcher E.J., Daemen L.L. Introduction to Spallation Physics and Spallation Target Design, International Conference on Accelerator Driven Transmutation Technologies and application, Las Vegas, USA, 1994.
- Ricciardi M.V., Armbruster P., Benlliure J., Bernas M., Boudard A., Czajkowski S., Enqvist T., Keliæ A., Leray S., Legrain R., Mustapha B., Pereira J., Rejmund F., Schmidt K.-H., Stephan C., Tassan-Got L., Volant C., Yordano O. Light Nuclides Produced in the Proton-Induced Spallation of 238U at 1 GeV. GSI Report, Darmstadt, Germany, 2005.
- Carluec B., Cinotti L. ADS: Status of the Studies Performed by the European Industry. 6th OECD/NEA Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, Paris, France, 2001.
- Дмитриевский В.П. Электроядерный метод получения энергии. Физика элементарных частиц и атомного ядра, 1997, т. 28, вып. 3, с. 815–836.
- Wellisch J.P., Heikkinen A., Stepanov N. Bertini intranuclear cascade implementation in Geant4. Proc. of CHEP03. California, USA, 2003. Доступно на: http://arxiv.org/pdf/nucl-th/0306008 (дата обращения 03.02.2026).
- Boudard A., Aoust T., Cugnon J., David J.C., Lemaire S., Leray S., Yariv Y. Improvements of INCL4 in view of more reliable predictions for RIB facilities. European Physical Journal: Special Topics, 2007, no. 150(1), pp. 311–313. DOI: https://doi.org/10.1140/epjst/e2007-00333-2.
- Егоров А.С., Пиксайкин В.М., Говердовский А.А., Митрофанов В.Ф., Митрофанов К.В., Гремячкин Д.Е. Установка для измерения выходов изотопа 17N и запаздывающих нейтронов в реакциях под действием протонов с энергией 1 ГэВ. Приборы и техника эксперимента, 2024, № 4, с. 42–54.
- Dimitriou P., Dillmann I., Singh B., Piksaikin V., Rykaczewski K.P., Tain J.L., Algora A., Banerjee K., Borzov I.N., Cano-Ott D., Chiba S., Fallot M., Foligno D., Grzywacz R., Huang X., Marketin T., Minato F., Mukherjee G., Rasco B.C., Sonsogni A., Verpelli M., Egorov A., Estienne M., Giot L., Gremyachkin D., Madurga M., McCutchan E.A., Mendoza E., Mitrofanov K., Narbonne M., Romojaro P., Sanchez-Caballero A., Scielzo N.D. Development of a Reference Database for Beta-Delayed Neutron Emission Nuclear Data Sheets, 2021, no. 173, pp. 144–238.
- Крупный Г.И., Снитко Д.В., Янович А.А. Сечение реакций 27Al(p,spall)7Be, 27Al(p,3p3n)22Na и 27Al(p,3pn)24Na в диапазоне энергий протонов 37 МэВ – 70 ГэВ. Атомная энергия, 2000, т. 89, вып. 5, с. 418–420.
- Фролов В.В. Ядерно-физические методы контроля делящихся веществ. М.: Энергоатомиздат, 1988.
- National Instruments. URL: http://www.ni.com/.
- Data acquisition (DAQ). URL: https://www.ni.com/en/shop/data-acquisition.html.
- Piksaikin V.M., Roshchenko V.A., Korolev G.G. Relative yield of delayed neutrons and half-life of their precursors nuclei from fission of 238U by 14.2–17.9 MeV neutrons. Atomic Energy, 2007, vol. 102, issue 2, pp. 151–159.
- Piksaikin V.M., Kazakov L.E., Isaev S.G., Tarasko M.Z., Roshchenko V.A., Tertytchnyi R.G., Spriggs G.D., Campbell J.M. Energy dependence of relative abundances and periods of delayed neutrons from neutron-induced fission of U-235, U-238, Pu-239 in 6- and 8-group model representation. Progress in Nuclear Energy, 2002, vol. 41, pp. 203–222.
- Dostrovsky I., Davi R., Poskanzer A.M., Reeder P.L. Cross sections for the production of 9Li, 16C, and 17N in irradiations with GeV-energy protons. Phys. Rev., 1965, vol. 139, pp. 1513–1524.
- Батист Л.X. Образование нуклидов из различных мишеней под действием протонов с энергиями 1 ГэВ. Препринт ЛИЯФ № 861. Гатчина: ЛИЯФ, 1983.
- Перфилов Н.А., Ложкин О.В., Шамов В.П. Процессы фрагментации и деления при взаимодействии частиц высоких энергий с ядрами. Успехи Физ. Наук, 1960, т. 70, с. 3–56.
- Карнаухов В.А. Ядерная мультифрагментация и фазовые переходы в горячих ядрах. ЭЧАЯ, 2006, т. 37, вып. 2, с. 312–363.
УДК 539.172.12
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2026, выпуск 2, с. 65–76
