Исследование процесса деления ядер протонами и нейтронами промежуточных энергий Л.А.Вайшнене, В.Г.Вовченко План 1.Основные результаты, полученные на протонах с Е p МэВ 2. Оценка сечений деления ядер-актинидов нейтронами с Е n > 200 МэВ 3. Возможности создания нейтронных пучков с энергией от 200 до 1000 МэВ 4. Измерение характеристик деления ядер-актинидов: а/ Измерение полных сечений деления нейтронами с Еп> 200 МэВ б/ Измерение массовых распределений осколков деления протонами с энергией в интервале МэВ

Энергетическая зависимость сечений деления

3

Импульсный спектр протонов pC, 12, 1 GeV P, GeV/c d /(d dP), отн. ед. В качестве примера спектра вторичных протонов приведен спектр протонов, полученный при создании пучка поляризованных протонов. p pC Р-импульс в лаб. с.

Спектры протонов, рассеянных на ядрах под углом 12град. Ер=660 МэВ

. ПОЛНЫЕ СЕЧЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НУКЛОНОВ Полные сечения, мб. E k, МэВ pp np Ф.А. Arndt et al.

Неупругое взаимодействие протонов с ядрами 12 C 27 Al 64 Cu 119 Sn 207 Pb 238 U Энергия нуклонов, МэВ Полные сечения неупругого взаимодействия, мб

Сечения деления ядер. Используя модель описания сечений неупругого взаимодействия нуклонов с ядрами, грубо деление ядер можно свести к двум последовательным процессам – возбуждения ядра и его деления: f (E,A,Z)= in (E,A,Z) f(E,x), где функция f(E,x) -делимость ядра с параметром делимости x= Z 2 /A. На следующем слдйде представлена оценка делимости для 8 ядер, измеренных в ПИЯФ, когда полные сечения измерялись с одновременной регистрацией двух массивных осколков на совпадения.

. Энергетическая зависимость делимости ядер E, МэВ Делимость ядер

СЕЧЕНИЯ ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР АКТИНИДОВ ПРОТОНАМИ И НЕЙТРОНАМИ 232 Th(2) 233 U(2) 235 U(1,2) 238 U(1,2) 237 Np(1) 239 Pu(1) Сечения деления, мб

СЕЧЕНИЯ ДЕЛЕНИЯ 238 U ПРОТОНАМИ И НЕЙТРОНАМИ Сечения деления, мб Полные сечения деления ядра 238 U протонами (сплошная линия с коридором ошибок) и нейтронами (точечная линия). Экспериментальные данные, соответственно, черные точки и светлые квадраты. 238 U(1,2) МэВ

СЕЧЕНИЯ ДЕЛЕНИЯ 233 U ПРОТОНАМИ И НЕЙТРОНАМИ Полные сечения деления ядра 233 U протонами (сплошная линия с коридором ошибок) и нейтронами (точечная линия). Экспериментальные данные, соответственно, черные точки и светлые квадраты. 233 U(2) Сечения деления, мб МэВ

СЕЧЕНИЯ ДЕЛЕНИЯ 239 Pu ПРОТОНАМИ И НЕЙТРОНАМИ Полные сечения деления ядра 239 Pu протонами (сплошная линия с коридором ошибок) и нейтронами (точечная линия). Экспериментальные данные, соответственно, черные точки и светлые квадраты. Сечения деления, мб МэВ 239 Pu(1)

СХЕМА ВЫВОДА НЕЙТРОННОГО ПУЧКА ИЗ СП-40

Спектры нейтронов под углом Lab =7.5 Eр=1000 МэВ d 2 /d /dT, мб/стр/МэВ 64 Cu 9 Be Энергия нейтронов, МэВ

Спектры нейтронов под углом Lab =11.3 Eр=1000 МэВ Энергия нейтронов, МэВ d 2 /d /dT, мб/стр/МэВ 64 Cu 9 Be

Параметры нейтронного пучка 1. Возможный поток нейтронов на мишени регистрирующей аппаратуры в ΔE n 100 МэВ: НО-М E n =450 МэВE n =900 МэВ Y 1 Y 2 Beσ pBe ~510 5 ~2,510 5 Cuσ pCu ~ ~ Вредный фон: γ- фон, фон медленных нейтронов (сечение деления велико). Методы борьбы: а) конвертор (Pb) и очищающий магнит, б) тщательный отбор по времени пролета.

Л.Вайшнене

Преимущества ППЛС: 1. Высокая эффективность регистрации осколков; 2. Хорошие временные характеристики 3. Нечувствительность к легким частицам и в связи с этим возможность использования их в прямом пучке.

Схема регистрации делительных событий. 1. мишень; 2. подложка; 3. крепление мишени; 4. ППЛС; HV- источник высокого напряжения; FP- предусилитель; D- формирователь; CDC - преобразователь заряд-код; CU - схема совпадений.

Зависимость эффективности регистрации ППЛС осколков деления и альфа-частиц от приложенного напряжения

Амплитудные спектры деления 238 U

3 критерия отбора: 1.Пороговый критерий; 2. Критерий совпадений; 3. Критерий полной кинетической энергии

1 – камера, наполненная гептаном; 2 – входное окно; 3 – ППЛС; 4 – мишень; S1-S3, C1-C3 – сцинтилляционне счетчики Схема установки для измерения деления ядер протонами и нейтронами

Двухплечевой времяпролетный спектрометр Предназначен для измерения энергии и массы осколков деления.

Стартовый детектор

Камера Брэгга

Общий вид двухплечевого пролётного спектрометра

Схема эксперимента и Блок-схема электроники

Форма импульсов с камер Брэгга время

Двухмерное распределение событий, зарегистрированных камерами Брэгга

Двухмерное распределение событий, зарегистрированных камерами Бэгга X- масса осколков (а.е.м.) Y- параметр формы кривой Брэгга

Массовое распределение осколков деления

Преимущества данной установки 1.Совмещение стартового детектора и мишени позволяет отказаться от использования отдельного "старт"-детектора, что дает возможность существенно уменьшить расстояние до конечного Брэгг-ППЛС детектора, не уменьшая времяпролетной базы, а также максимально минимизировать энергетические потери осколков на пути их регистрации. 2. Применение Брэгг-ППЛС детектора, принцип действия которого (в отличие от традиционных кремниевых детекторов) позволяет создать детектор большой площади, что обеспечит большой телесный угол регистрации осколков и приемлемую скорость набора событий. 3. Одновременное использование двух мишеней делящихся веществ позволяет существенно снизить время набора необходимой статистики при тех же затратах ускорительного времени.

Схема эксперимента D - медный поглотитель, BM - отклоняющий магнит, C1, C2 и С3 – коллиматоры, ML1, ML2 – дублеты квадрупольных линз

Е МэВ Р МэВ/c Интенсивность пучка протонов, с -1 1 дублет2 дублета - А2 дублета - Б E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E11 Характеристики протонного пучка Интенсивность протонного пучка переменной энергии (интенсивность пучка с Ер=1000 МэВ равна 3х10 12 с -1 ) Параметры нейтронного пучка НОМ E n =450 МэВ (Δ E n100 МэВ) E n =900 МэВ (Δ E n100 МэВ) I 2 Beσ p Be ÷210 5 Cuσ p Cu ÷510 5