Анотація до роботи:

Дзисюк Н.Р.

Перерізи ядерних реакцій (n,x) на ізотопах германію, тербію та лютецію при енергіях нейтронів в околі 14 МеВ. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 Фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій. Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена вимірюванню перерізів ядерних реакцій (n, x) на ізотопах германію, тербію та лютецію з використанням нейтронно-активаційного методу. Як джерело нейтронів використано нейтронний генератор НГ-300/15. В результаті досліджень експериментально виміряно нові значення перерізів для ядерних реакцій ⁷²Ge(n,2n)⁷¹Ge та ¹⁷⁵Lu(n,a)¹⁷²Tm при енергіях нейтронів в околі 14 МеВ. Зроблено верхню оцінку перерізу ядерної реакції ¹⁵⁹Tb(n,n)¹⁵⁵Eu при енергії нейтронів 14,6 МеВ, встановлено, що вона у 5 разів є нижчою від єдиної наявної в літературі. На основі розроблених алгоритмів та сучасних підходів комп’ютерного моделювання (MCNP, GEANT) вдалося ефективно оптимізувати проведення експерименту, при цьому створено моделі використаних детекторів та нейтронного генератора, що дало можливість врахувати вплив ефектів самопоглинання, кінцевої геометрії та каскадного додавання гамма-квантів. Також здійснено врахування внеску перерозсіяних нейтронів у величини перерізів. Комплекс таких заходів забезпечив можливість суттєвого зниження кінцевих похибок виміряних величин перерізів. В результаті здійснено уточнення величин перерізів ¹⁷⁵Lu(n,p)¹⁷⁶Yb, ⁷⁰Ge(n,p)⁷⁰Ga, ¹⁷⁶Lu(n,)¹⁷³Tm та ¹⁵⁹Tb(n,p)¹⁵⁹Gd у вказаному діапазоні енергій нейтронів. Теоретичні розрахунки функцій збудження досліджуваних реакцій виконано програмним кодом TALYS-1.0 та досліджено вплив параметрів моделей на результати розрахунків, в т.ч. для перерізу реакції (n,).

Метою дисертаційного дослідження було є незалежне вимірювання нових значень перерізів ядерних реакцій (n,x) при енергії налітаючих нейтронів (13,4-14,6) МеВ з використанням нейтронно-активаційного методу та проведення розрахунків для перевірки адекватності теоретичних моделей більш надійним експериментальним даним. Головне завдання полягало в тому, щоб з використанням оптимізованих шляхом комп’ютерного моделювання експериментальних умов і основних етапів ядерно-фізичного експерименту нейтронно-активаційного методу отримати нові значення абсолютних перерізів реакцій з нейтронами з урахуванням особливостей спектрометричної установки і джерела швидких нейтронів, а також врахувати внесок перерозсіяних нейтронів у виміряні перерізи для зменшення пов’язаних з цим систематичних похибок.

Найбільш важливі результати виконаних досліджень можна сформулювати наступним чином:

1) Для реакції ¹⁷⁵Lu(n,a)¹⁷²Tm вперше виміряно значення перерізів з абсолютною похибкою не гірше 15% при енергіях нейтронів 13,5, 14,2 та 14,7 МеВ, які дорівнюють відповідно: (0,7±0,1)мб, (1,0±0,1)мб та (1,5±0,2) мб.

2) Для реакції ⁷²Ge(n,2n)⁷¹Ge вперше виміряно величини перерізів з абсолютною похибкою не гірше 10% при енергіях нейтронів 13,4, 13,7, 14,4 та 14,7 МеВ, які дорівнюють відповідно: (653±66)мб, (717±51)мб, (740±45)мб та (917±77)мб.

3) Для реакції ¹⁵⁹Tb(n,n)¹⁵⁵Eu знайдено уточнене значення перерізу, що дорівнює (0,040±0,019)мб і є в 5 разів меншим від попередньо відомої верхньої оцінки у < 0,3 мб.

4) Суттєво уточнено величини перерізів ядерних реакцій ¹⁷⁵Lu(n,p)¹⁷⁶Yb, ⁷⁰Ge(n,p)⁷⁰Ga, ¹⁷⁶Lu(n,)¹⁷³Tm та ¹⁵⁹Tb(n,p)¹⁵⁹Gd при енергії нейтронів біля14 МеВ.

5) Доведено ефективність і коректність застосування застосованої нейтронно-активаційної методики, модифікованої комп’ютерною симуляцією. Цей факт підтверджено збіжністю виміряних перерізів реакцій ⁷⁴Ge(n,)^71mZn, ⁷⁰Ge(n,2n)⁶⁹Ge та ¹⁵⁹Tb(n,2n)¹⁵⁸Tb із наявними літературними даними.

6) Розрахунковим шляхом показано, що реакція ¹⁷⁵Lu(n,)¹⁷²Tm при енергії нейтронів 14,6 МеВ у 50 % відбувається за механізмом зриву.

Дванадцять отриманих в роботі експериментальних результатів по перерізах внесено до міжнародного банку даних EXFOR (CSISRS) (Міжнародне Агентство з Атомної Енергії (МАГАТЕ), секція ядерних даних, Відень, Австрія). Нові та уточнені значення величин перерізів та ізомерних відношень є оригінальними та вагомими як для доповнення та оновлення баз ядерних даних, так і для тестування теоретичних моделей, що використовуються в сучасних розрахункових кодах.

Загальний висновок роботи підтверджує ефективність і прецизійність реалізованого активаційного методу в дослідженнях перерізів реакцій з нейтронами, що дозволив за рахунок стабілізації нейтронного джерела і використання сучасної гамма-спектрометричної апаратури, застосованих дисертанткою, отримати більшість нових та уточнених ядерних даних з меншими похибками у порівнянні з відомими значеннями.

Публікації автора:

1. Особливості визначення перерізу ядерної реакції ⁷²Ge(n,2n)⁷¹Ge / Н.Р. Дзисюк, І.М. Каденко, В.К. Майданюк // Вісник Київського Університету, фіз. - мат. науки. – 2007. –№1. – С. 367–370.

2. Визначення перерізів ядерних реакцій (n,x) на ізотопах германію / Н.Р. Дзисюк, І.М. Каденко, В.К. Майданюк [та ін.] // Ядерна фізика та енергетика. – 2007. – №4 (22). – С. 68–71.

3. Вимірювання перерізів ядерних реакцій (n,p) на ізотопах цирконію / С.В. Бєгун, Н.Р. Дзисюк, І.М. Каденко [та ін.] // Ядерна фізика та енергетика. – 2007. – №3 (21). – С.42–47.

4. The cross sections for (n,x) nuclear reactions on terbium and lutetium isotopes/ N. Dzysiuk, І. Kadenko, V. Maidanyuk, G. Primenko, R. Yermolenko // Nuclear Physics and atomic energy. – 2008. –Vol.24, no. 2. – P. 34–38.

5. The cross sections for (n,x) nuclear reactions on zirconium and germanium isotopes / Dzysiuk N., Begun S., Kadenko І., Maidanyuk V., Primenko G. // Proceedings of the 3th International enlargement workshop Neutron Measurements, Evaluations and Applications (NEMEA-3), October 25–28, 2006. – Borovets, Bulgaria, 2006. – P. 145–148.

6. Dzysiuk N., Kadenko I. Experimental determinations of cross sections for (n,x) nuclear reactions // Week of doctoral student (WDS-2007) Proceedings of Contributed Papers, Part III, June 3-6, 2007. – Prague, Czech Republic, 2007. – P. 188–192.

7. Dzysiuk N., Kadenko I. Measurements of (n,x) cross sections for Ge isotopes // Nuclear Physics Methods and Accelerators in Biology and Medicine-2007, Editors: C. Granja, C. Leroy, I. Stekl, AIP Conference Proceedings, Vol. 958, American Institute of Physics, New York, USA . – 2007. – P. 112–113.

8. Cross sections of (n,p) nuclear reactions on zirconium isotopes / Begun S.V., Dzysiuk N.R., Kadenko І.М., Maidanyuk V.К., Primenko G.І. // International conference Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy (NPAE-Kyiv2006), May 29-June 3, 2006. – Ukraine, Kyiv, 2006. – P. 124.

9. The cross sections for (n,x) nuclear reactions on zirconium and germanium isotopes / N. Dzysiuk, S. Begun, І. Kadenko, V. Maidanyuk, G.Primenko // Abstract book of 3-rd Enlargement workshop on Neutron Measurements, Evaluations and Applications (NEMEA-3), October 23-26, 2006. – Bulgaria, Borovets, 2006. – P.16.

10. Experimental determination of cross sections for (n,x) nuclear reaction on zirconium and germanium isotopes / N. Dzysiuk, S. Begun, І. Kadenko, V. Maidanyuk, G.Primenko // Abstract book of Seven International Ural Seminar “Radiation Damage Physics of Metals and Alloys”, 25 February-3 March, 2007. – Sneginsk, Russia, 2007, – P.106.

11. N. Dzysiuk, І. Kadenko, V. Maidanyuk, G. Primenko, R.Yermolenko. Cross sections of (n,x) nuclear reactions on germanium, terbium and lutecium isotopes // Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy" (NPAE2-Kyiv2008), June 9-15, 2008. – Kyiv, Ukraine, 2008. – P. 53.