Сессия ученого Совета ОФВЭ, декабря 2012г., Лаборатория короткоживущих ядер В. Н. Пантелеев Эксперименты на установке ИРИС

ИРИС - единственная в России ISOL установка (работает в ПИЯФ с 1975 г.) Протоны: 1000 MeV, до 0.3 μA на мишени Мишени: фольги тугоплавких металлов, расплавленные металлы, карбиды металлов; 238 UC для получения изотопов, распадающихся β - распадом Ионные источники: плазменные, поверхностной ионизации, высокоселективный лазерный ионный источник Получаемые изотопы: изотопы большинства элементов Периодической системы с периодами полураспада миллисекунды-годы Главные цели: ядерно-физические исследования; с 2010 г. разработка методов получения радионуклидов для ядерной медицины Долгоживущие изотопы Cs из 238 UC мишени, измеренные с помощью цилиндра Фарадея на коллекторе масс-сепаратора ИРИС. Эффективность получения ε r-i = 65±15%

Схема новой лазерной установки УЛИСС

Основные направления работ ЛКЯ в 2012 году: 1.Завершение исследований изотопических сдвигов и сверхтонкой структуры изотопов Tl на установке УЛИСС и проведение лазерно-спектроскопических исследований на установке ISOLDE 2. Работа над проектом РИЦ Разработка и исследование новых мишенных веществ. Тесты по выделению генераторного изотопа 82 Sr из облученных ниобиевой, иттриевой и рубидиевой мишеней, приготовление генераторного изотопа Sr-82 для испытаний в РНЦ РХТ. Исследование мишенных веществ для РИЦ-80 (договор с НПО ЛУЧ, РОСАТОМ) 4. Проект ИРИНА

1. Улучшена статистика и уточнено значение дифференциальной аномалии сверхтонкой структуры 2. Закончена обработка данных по радиусам опубликовано 2 статьи, готовится еще одна, итоговая. В этом году получены данные для 185 Tl. 3. Установлены ранее неизвестные 30 гамма-линий 189 Hg (бета-распад 189 Tl). 4. Начата подготовка к измерению изотопсдвигов и сверхтонкой структуры изотопов Bi. Лазерная спектроскопия на установке ИРИС-УЛИСС

Новые измеренные гамма - линии 189 Hg, после β-распада 189 Tl

Исследование и разработка новых мишенно-ионных устройств для ядерно-физических экспериментов и медицины

Высоковакуумный стенд и высокотемпературное мишенное устройство для тестирования новых мишенных веществ Исcледовались мишенные вещества для установок РИЦ-80 и ИРИНА, изготовленные по нашему заказу в НПО ЛУЧ : обогащенный 100 Мо, карбонитрид 238 U, карбид циркония, дикарбид иттрия, а также фольги ниобия и порошок RbCl.

ЕγЕγ S γ до нагрева Sγ после нагрева Выделение 99 Мо из облученного молибденового диска, приготовленного методом центрифужного разделения изотопов. За время t = 2 ч. при температуре 2500 °С из облученного образца вылетает около 90% 99 Mo Диски обогащенного 100 Мо, Тпл =2623 °С. Производство НПО ЛУЧ

нуклидSr-85Rb-83Zr-95 Nb-95 Еγ (кэВ) Sγ до нагрева Sγ после нагрева Доли улетуч. (%) За время t = 4 ч. при температуре 2150 °С из облученного образца вылетает 52% 85 Sr, 34% 85 Rb и около 17% изотопов Zr и Nb. Образец карбонитрида урана Тпл =2900 °С. Производство НПО ЛУЧ Выделение радионуклидов из облученного стержня карбонитрида урана, приготовленного методом высокотемпературного спекания

Выделение радионуклидов из облученных дисков дикарбида иттрия, приготовленных методом высокотемпературного спекания Диски дикарбида иттрия Тпл =2000 °С. Производство НПО ЛУЧ x120 Гамма-спектр облученной мишени дикарбида иттрия Гамма спектр выделенного из мишени 82 Sr для испытаний Sr/Rb генератора в РНЦ РХТ 19 декабря специально приготовленный хлорид стронция передан в РНЦ РХТ для тестов Sr/Rb генератора

Все высокотехнологичные высокотемпературные мишенные вещества были изготовлены во ФГУП НПО ЛУЧ (РОСАТОМ) в рамках договора между НПО ЛУЧ и ПИЯФ по созданию и исследованию высокотемпературных мишенных веществ для установок РИЦ-80 и ИРИНА. По условиям данного договора ПИЯФ получил в 2012 г. 4,7 млн. руб. В соответствии с договором по нашему заказу были изготовлены и поставлены уникальные мишенные вещества, которые исследовались на нашем ускорителе и в перспективе будут использованы на радиоизотопном комплексе РИЦ-80 и установке ИРИНА. В настоящее время в РОСАТОМ подана заявка на заключение договора ЛУЧ –ПИЯФ на 5 млн. руб. на 2013 г.

Проект ИРИНА (Исследование Радиоактивных Изотопов на нейтронАх) на реакторе ПИК

Установка ИРИНА (Исследование Радиоактивных Изотопов на нейтронАх) на реакторе ПИК В мишени из 4 г 235 U при потоке 3x10 13 n/см 2 сек Скорость образования референсного изотопа 132 Sn ат/сек На проектируемой установке EURISOL при протонном токе 5mA в мишени 238 U толщиной 200 г/см 2 в прямой реакции образуется атомов 132 Sn, Для проекта SPIRAL-2 (протоны 100 MeV, 1mA,, С-конвертер, пуск в 2014 г.): атомов 132 Sn в мишени 400 г 238 U На реакторе, обеспечивающем поток тепловых нейтронов выше n/см 2 сек, можно получить самые высокие выходы крайне удаленных нейтронно-избыточных ядер Установка ИРИНА будет обеспечивать самые высокие в мире выходы нейтронно- избыточных радионуклидов

Проект ИРИНА (Исследование Радиоактивных Изотопов на НейтронАх) Масса мишени 3- 4 г 235 U; поток нейтронов в месте мишени (3-5)x10 13 n/см 2 сек; мишень из карбида высокообогащенного урана-235 Лазерный ионный источник; твердотельные лазеры накачки; cистема умножения и cканирования частоты для проведения измерений изотопических сдвигов и сверхтонкой структуры исследуемых ядер Ионная ловушка SHIPTRAP для прецизионного измерения масс ядер вблизи границы нуклонной стабильности

Канал ГЭК-6-6 Общий вид установки ИРИНА в экспериментальном зале реактора ПИК.

Мишень-ионный источник установки ИРИНА с ионо-оптической системой в канале ГЭК-6-6 Временная шкала работ по проекту г.г. Разработка и тестирование на пучке синхроциклотрона ПИЯФ мишенно-ионных устройств на основе U Создание и испытание на ИРИСе прототипа ионо-оптической системы установки ИРИНА. Создание проекта установки Строительство установки и ее физический запуск Работа установки на получение Физических результатов. ~2018 Замена трубы канала ГЭК-6-6

Финансирование в 2012 году: Для проведения работ по программе ИРИС-ISOLDE в 2012 г. получено: 1,3 млн. руб. – ПИЯФ НИЦКИ 8000 $ - Мин.обр. РФ Командировки на ISOLDE всего: 220 ч/д 58 ч/д - Мин.Обр. РФ 162 ч/д – CERN, ISOLDE Для проведения работ по проекту ИРИНА финансирование ПИЯФ НИЦКИ – 0 руб. По договору ПИЯФ – НПО ЛУЧ (РОСАТОМ) получено 4,7 млн. руб.

1. New laser setup for the selective isotope production and investigation in a laser ion source at the IRIS (Investigation of Radioactive Isotopes on Synchrocyclotron) facility A. E. Barzakh, D. V. Fedorov, V. S. Ivanov, P. L. Molkanov, V. N. Panteleev, and Yu. M. Volkov Rev. Sci. Instrum. 83, 02B306 (2012) 2. Hyperfine structure anomaly and magnetic moments of neutron deficient Tl isomers with I = 9/2 A. E. Barzakh, L. Kh. Batist, D. V. Fedorov, V. S. Ivanov, K. A. Mezilev, P. L. Molkanov, F. V. Moroz, S. Yu. Orlov, V. N. Panteleev, and Yu. M. Volkov Physical Review C 86, (2012) Конференции: 6th International Conference on Laser Probing. Paris, 4-8 June 2012 (LAP-2012) New laser setup at the IRIS facility. Magnetic moments and mean squared charge radii of neutron deficient Tl isotopes. A.E. Barzakh, D. V. Fedorov, V. S. Ivanov, K. A. Mezilev, P. L. Molkanov, F. V. Moroz, S. Yu. Orlov, V. N. Panteleev, Yu. M. Volkov XXIII Russian Particle Accelerator Conference (RuPAC-2012) Sept , 2012, Saint-Petersburg, Russia. Project of the radioisotope facility RIC-80 at cyclotron C-80 at PNPI. V.N. Panteleev, A.E. Barzakh, L.Kh. Batist, D.V. Fedorov, A.M. Filatova, V.S. Ivanov, K.A. Mezilev, F.V. Moroz, P.L. Molkanov, S.Yu. Orlov, Yu. M. Volkov, PNPI, NRC Kurchatov Institute, Gatchina, , Russia E.K. Dyakov, I.B. Savvatimova, RISPA LUCH, Podolsk, , Russia Научно-практическая конференция Ускорители частиц и радиационные технологии - для будущего России, 28 сентября 2012 г., Санкт-Петербург. The project of RIC-80 (Radioactive Isotopes at cyclotron C-80) facility at PNPI. V.N. Panteleev, A.E. Barzakh, L.Kh. Batist, D.V. Fedorov, A.M. Filatova, V.S. Ivanov, K.A. Mezilev, F.V. Moroz, P.L. Molkanov, S.Yu. Orlov, Yu. M. Volkov. Публикации и конференции

Получение на тепловых нейтронах нейтронно-избыточных ядер в районе дважды магических ядер 132 Sn и 78 Ni позволяет снизить на несколько порядков вклад соответствующих изобар Cs и Rb по сравнению с получением на протонах

Расчетные выходы ISOL системы PIAFE на реакторе в Гренобле (мишень - 4 г 235 U нейтронный поток - 3×10 13 н/см2сек)

Сравнение расчетных выходов (в мишени) установки ИРИНА и SPIRAL2 IRIN SPIRAL2 NuclideZT1/2 sec Cum.YieldCum.Yield 74 Ni280,94,58E+062,75E Cu290,3421,09E+071,15E Zn300,5452,42E+082,64E+09 84Ga310,0851,11E+101,24E Ge320,5352,13E+094,09E As330,495,27E+108,60E Se340,276,66E+082,71E Br350,1023,09E+093,35E Kr360,787,19E+094,45E Rb 370,0513,48E+101,79E Sr 380,0691,73E+089,02E Y 390,32,68E+111,02E Ag 470,1091,58E+021,71E Cd 480,1958,78E+108,03E In 490,181,71E+081,06E Sn 501,121,77E+102,62E Sb 510,821,15E+103,45E Te 521,46,62E+107,96E I 530,434,07E+103,69E Xe 540,97,16E+071,87E Cs 550,141,31E+073,53E Ba 560,35,02E+077,82E La 570,511,05E+103,15E+09 Из приведенной таблицы видно что, для большинства крайне удаленных нейтронно-избыточных изотопов выходы на установке ИРИНА выше, чем на установке SPIRAL2, физический запуск которой планируется в 2014 г. и которая, согласно сегодняшним оценкам, будет иметь самые высокие выходы нейтронно-избыточных изотопов.

Из облученных на протонном пучке мишеней: ниобиевых фольг, UC высокой плотности, жидкого Pb, соли RbCl, жидкой меди выделены долгоживущие изотопы более 35-ти элементов от 7 Be до 233 Ра (протактиний) 7Be 46Sc 51Cr 54Mn 56Co 59Fe 65Zn 74As 75Se 83Rb 82Sr 85Sr 88Y 91Nb 95Zr 102Rh 103Ru 110Ag 115Cd 117Sn 121Te 125Sb 127Xe 136Cs 140Ba 141Ce 144Pm 148Eu 171Lu 175Hf 185Os 188Pt 188Ir Другие радионуклиды 195Au 202Tl 206Bi 228Th 233Pa Предложена и экспериментально осуществлена принципиально новая возможность выделения изотопов труднолетучих элементов из легкоплавких мишеней

Состав Лаборатории короткоживущих ядер 1. В.Н. Пантелеев – с. н. сотр., зав. лабораторией 2. Ф.В. Мороз - с. н. сотр., зам. зав. лаб. 3. А.Е. Барзах – вед. н. сотр. 4. Ю.М. Волков – с. н. сотр. 5. В.С. Иванов – ст. н. сотр. 6. В.В. Лукашевич – с. н. сотр. 7. К.А. Мезилев - с. н. сотр. 8. П.Л. Молканов – н. сотр. 9. С.Ю. Орлов- н. сотр. 10. Д.В. Федоров – с. н. сотр. 11. А.М. Филатова – н. сотр. 12. Евцихевич А.В. – слесарь 13. Лемешко Г.Г. – вед. инженер, 1/2 ст. 14. Копченов Н. А. – токарь 15. Паршина В. И. – техник (секретарь), 1/2 ст 16. Федоров Т. Т. – рег. р/ап. 17. Ионан-Басалаева Я. Д. – лаборант (уборщица)