ВЫХОД НЕЙТРОНОВ РЕАКЦИИ (a, n) НА ТОЛСТЫХ МИШЕНЯХ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Г. Н. Власкин, Ю. С. Хомяков, В. И. Буланенко

Аннотация


Для решения задач ядерных энерготехнологий, таких, как разработка аналитических средств контроля технологических процессов изготовления и переработки ядерного топлива, обеспечение радиационной защиты персонала, совершенствование системы учета и контроля ядерных материалов и радиоактивных отходов, измерение глубины выгорания отработавшего ядерного топлива и др., требуются точные данные о выходе нейтронов при взаимодействии a-частиц с ядрами легких элементов от лития до калия. Такая информация необходима с погрешностью менее 10% в области энергии a-частиц от 4 до 9 МэВ, испускаемых природными и искусственными радионуклидами. Снижения неопределенности расчета выхода нейтронов можно достичь на основе совместного анализа (a, n)-реакций, измеренных как на ускорителях a-частиц с перенастраиваемой энергией, так и на соединениях актиноидов с легкими элементами при использовании надежных данных о тормозной способности a-частиц для элементов от водорода до калифорния. В предлагаемой работе представлены результаты такого анализа на основе экспериментальных и оцененных данных для легких изотопов 6Li, 7Li, 9Be, 10B, n B, 13С, 14N, 17O, 18O, 21Ne, 22Ne, 19F, 23Na, 25Mg, 26Mg, 27Al, 29Si, 30Si, 31P, 33S, 34S, 35Cl, 37Cl и 41K в диапазоне энергии a-частиц от 4 до 9 МэВ.

Полный текст:

PDF

Литература


Буланенко В.И., Фролов В.В., Центер Э.М. Расчетная оценка выхода нейтронов (a, ^-реакции для многокомпонентных сред. - Атомная энергия, 1982, т. 53, вып. 3, с. 160-164.

Вуколов В.А., Чукреев Ф.Е. О точности расчета выходов нейтронов для химических соединений актиноидов. - Там же, 1987, т. 62, вып. 4, с. 232-236.

Liskien H., Paulsen A. Neutron yield of light elements under a-bombardment. - Atomkernenergie, 1977, v. 30, № 1, p. 59-60.

Heaton R., Lee H., Skensved P., Robertson B. Neutron production from thick-target (a, n) reactions. - Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Res. A, 1989, v. 276, p. 529-538.

Shibata K., Murata T., Matsunobu H. Japanese Evaluated Nuclear Data Library. JENDL/AN-2003. JAERI, 2003.

Murata T., Matsunobu H., Shibata K. Evaluation of the (a, xn) Reaction Data for JENDL/AN-2005. JAEA-Research 2006-052, 2006.

Ziegler J. Helium: Stopping Powers and Ranges in All Elements. N.Y.: Pergamon Press, 1977.

Власкин Г.Н. Программа NEDIS2.0 для расчета выхода и спектров нейтронов, образующихся в (a, n-реакциях на ядрах легких элементов и за счет спонтанного деления: Препринт ВНИИНМ 06-1, 2006.

Wilson W., Perry R., Shores E. е.а. Sources-4C: a Code for Calculating (a, n), Spontaneous Fission, and Delayed Neutron Sources and Spectra. Rep. LA UR-02-1839, 2002.

Rosman K., Taylor P. Isotopic Composition of the Elements. IUPAC Commission on Atomic Weights and Abundance, 1997.

Olson M., Kavanagh R. 7Li(a, n) cross section into threshold to 5,67 MeV. - Phys. Rev. C, 1984, v. 30, № 5, p. 1375-1377.

Zwan L., Geiger K. The 7Li(a, n)10B differential crosssection measurements for a-energies of up to 8 MeV. - Phys. Rev. A, 1972, v. 180, p. 615-624.

Sealock R., Hsioa-Yuan Wu., Overley J. 7Li(a, n)10B differential cross-section measurements from threshold to E = 5.1 MeV. - Nucl. Phys. A, 1981, v. 357, p. 279-292.

Geiger K., Zwan L. Radioactive neutron source-spectra from 9Be(a, n) cross section data. - Nucl. Instrum. Meth., 1975, v. 131, № 2, p. 315-321.

Zwan L., Geiger K. The 9Be(a, n)12C cross section between 1,5 and 7,8 MeV. - Nucl. Phys. A, 1970, v. 152, № 3, p. 481-494.

Obst A., Grandy T., Weil J. Reaction 9Be(a, n)12C from 1,7 to 6,4 MeV. - Phys. Rev. C, 1972, v. 5, № 3, p. 738- 754.

Davids C. A study of (a, n) reactions on Be-9 and C-13 at low energies. - Nucl. Phys. A, 1968, v. 110, № 3, p. 619-636.

Gibbons J., Macklin R. Total cross section for 9Be(a, n). - Phys. Rev. B, 1965, v. 137, p. 1508-1509.

Zvenigorodskij A.G., Zherebtsov V.A., Lazarev L.M. e.a. The Library of Evaluated and Experimental Data on Charged Particles for Fusion Application (SaBa). IAEA-NDS-191, 1999.

West D., Sherwood A. Measurements of thick-target (a, n) yields from light elements. - Ann. Nucl. Energy, 1982, v. 9, p. 551-577.

Zwan L., Geiger K. The 10B(a, n)13N, 13N* cross section for a-energies from 1,0 to 5 MeV. - Nucl. Phys. A, 1973, v. 216, p. 188-198.

Zwan L., Geiger K. The 11B(a, n)14N cross section for a-energies up to 8 MeV. - Ibid., 1975, v. 246, p. 93- 103.

Calvet J., Gale N., Garg J., Ranavataram K. Neutron angular distributions from the reaction 11B(a, n)14N. - Nucl. Phys., 1962, v. 31, p. 471-477.

Mani G., Dutt G. Reaction mechanism for the 11B(a, n)14N reaction. - Ibid., 1966, v. 78, p. 613-624.

Harissopulos S., Becker H., Hammer J. e.a. Cross section of the 13C(a,n)16O reaction: a background for the measurement of geo-neutrinos. - Phys. Rev. C, 2005, v. 72, 062801, p. 1-5.

Bair J., Haas F. Total neutron yield from the reaction 13C(a, n)16O and 17,18O(a, n)20,21Ne. - Phys. Rev. C, 1973, v. 7, № 4, p. 1356-1364.

Schiffer J., Kraus A., Risser J. Analysis of angular distributions in the 13C(a, n)16O reaction. - Phys. Rev., 1957, v. 105, № 6, p. 1811-1815.

Sekharam K., Divatia A., Mehta M. e.a. 13C(a, n)16O reaction cross section between 1,55 and 5,57 MeV. - Ibid., 1967, v. 156, № 4, p. 1187-1193.

Kerr G., Morris J., Risser J. Energy levels of 17O from 13C(a, a0)13C and 13C(a, n)16O. - Nucl. Phys. A, 1968, v. 110, p. 637-656.

Robb A., Scher W., Sheldon E. Spin and parity assignments for 17O levels from the 13C(a, n)l6Og.s reaction. - Ibid., 1970, v. 147, p. 423-448.

Gruhle W., Schmidt W., Burgmer W. The 14N(a, n) and 16O(d, n) excitation functions. - Ibid., 1972, v. 186, p. 257-263.

Вуколов В.А., Чукреев Ф.Е. О выходе нейтронов из (a, n-реакции на нуклидах изотопов кислорода и фтора. - В c6.: Физика атомного ядра и элементарных частиц. М., 1983, ч. 2, с. 218-223.

Hansen L., Anderson J., McClure J. e.a. The (a, п) cross section on 17O and 18O between 5 and 12.5 MeV. - Nucl. Phys. A, 1967, v. 98, p. 23-32.

Буланенко В.И. О выходе нейтронов (a.n)-реакции на кислороде. - Атомная энергия, 1979, т. 47, вып. 1, с. 28-31.

Хабахпашев А.Г., Центер Э.М. Измерение времени жизни первого возбужденного уровня 21Ne. - ЖЭТФ, 1959, т. 37, вып. 4(10), с. 991-993.

Центер Э.М., Хабахпашев А.Г., Пиркин И.А. γ-Лучи нейтронного источника Po-18O. - Там же, с. 1133- 1134.

Giles I.S., Peisah M. A survey of the analytical significance of prompt gamma-rays induced by 5 MeV alpha-particles. - J. Radioanal. Chem., 1979, v. 50, p. 307- 360.

Moss G., Caldwell J. Assay of TRU waste containing (a, п) sources. - Nucl. Mater. Manag., 1986, v. XV, р. 427-431.

Lees E., Lindley D. Neutron production from (a, n-reaction in 241AmO2. - Ann. Nucl. Energy, 1978, v. 5, p. 133-139.

Balakrishnan M., Kailas S., Mehta M. A study of the reaction 19F(a, п)22№ in the bombarding energy range 2.6 to 5.1 MeV. - Pramana, 1978, v. 10, p. 329-338.

Norman E., Chup T., Lesko K. e.a. 22Na production cross section from the 19F(a, п) reaction. - Phys. Rev. C, 1984, v. 30, p. 1339-1340.

Zwan L., Geiger K. Energy levels in 23Na from the 19F(a, п) reaction. - Nucl. Phys. A, 1977, v. 284, p. 189- 198.

Norman E., Lesko K., Chup T. e.a. Gamma-ray production cross section for a-particle induced reactions on 19F and 23Na. - Rad. Eff., 1986, v. 94, p. 307-310.

Freeman R., Mani G. Levels in 23Na from alpha bombardment of 19F. - Nucl. Phys., 1964, v. 51, p. 593-603.

Овечкин В. В. Гамма и нейтронное излучение фторидов 239Pu. - Атомная энергия, 1980, т. 48, вып. 1, p. 48- 49.

Batchelor R., Towler J. Neutron spectra and differential cross sections of the reactions 19F(a, п)22Na and 27Al(a, п)30P. - In: Proc. Phys. Soc., 1959, v. 73, p. 307- 309.

Власкин Г.Н., Овечкин В.В., Буланенко В.И. Выход нейтронов и фотонов в результате реакций 19F(a, n, γ), 19F(a, p, γ), 19F(a, a', γ). - В сб.: IV Mежд. конф. по учету, контролю и физической защите ядерных материалов. Обнинск, 19-23 октября 2009 г., с. 326-333.

Bair J., Gomez del Campo J. Neutron yields from alphaparticle bombardment. - Nucl. Sci. Engng, 1979, v. 71, p. 18-28.

Doukellis G., Rapaport J. The 26Mg(p,n)26Al and 23Na(a,n)26Al reactions near threshold. - Nucl. Phys. A, 1987, v. 467, p. 511-527.

Skelton R., Kavanagh R. 26Mg(p, n)26 Al and 23Na(a, n)26 Al reaction. - Phys. Rev. C, 1987, v. 35, № 1, p. 45-54.

Roberts J. Neutron Yields of Several Light Elements Bombarded with Polonium Alpha Particles. Los Alamos Lab. Rep. MDDC-731, 1944.

Norman E., Chup T., Lesko K., Schwalbach P. 26g,mAl production cross section from the 23Na(a, n)26Al reaction. - Nucl. Phys. A, 1982, v. 390, p. 561-572.

Zwan L., Geiger K. Cross section for the 25Mg(a, n)28Si reaction for Ea № 4.8 MeV. - Nucl. Sci. Engng, 1981, v. 79, p. 197-201.

Anderson M., Mitchell L., Sevior M., Sargood D. 25Mg(a,n)28Si and 26Mg(a, n)29Sі as neutron sources in explosive neon burning. - Nucl. Phys. A, 1983, v. 405, p. 170-178.

Bair J., Willard H. Level structure in 22Ne and 30Si from the reactions 18O(a, п)21№ and 26Mg(a, п)29Sі. - Phys. Rev., 1962, v. 128, № 1, p. 299-304.

Flyn D., Sekharan K., Hiller B. e.a. Cross section and reaction rates for 23Na(p,n)23Mg, 27Al(p,n)27Si, 27Al(a, п)30P, 29Si(a,n)32S and 30Si(a,n)33S. - Phys. Rev. C, 1978, v. 18, № 4, p. 1566-1576.

Howard A., Jensen H., Rios M. e.a. Measurement and theoretical analysis of some reaction rates of interest in silicon burning. - Astrophys. J., 1974, v. 188, p. 131-139.

Balakrishnan M., Mehta M., Kailas A. 29Si(a,n)32S reaction from 2.15 to 5.25 MeV bombarding energy. - Phys. Rev. C, 1975, v. 11, № 1, p. 54-63.

McMurray W., Holz D., Herden I. Study of the reactions 31P(a, p)34S and 29Si(a,n)32S. - Z. Phys., 1971, v. 247, p. 453-465.

Hirko R., Jones A. Studies of low-lying levels of 33S by the 30Si(a,n)33S reaction. - Nucl. Phys. A, 1972, v. 192, p. 329-340.

Encyclopedia of Physics. Ed. by S. Flugge. V. 38/2. Neutrons and Related Gamma Ray Problems. Berlin, 1959. 110 p.

Scott A., Morton A., Tingwell C. e.a. Cross sections and thermonuclear reaction rates for 41K(a,n)44Sc and 41K(a, p)44Ca. - Nucl. Phys. A, 1991, v. 523, p. 373-385.

Feige Y., Oltman B., Kastner J. Production rates of neutrons in soils due to natural radioactivity. - J. Geophys. Res., 1968, v. 73, p. 3135-3142.

Scott A., Morton A., Tims S. e.a. The 34S(a, γ)38Ar 34S(a,n)37Ar and 34S(a, p)37Cl cross section. - Nucl. Phys., 1994, v. 552, p. 363-377.

Matsunobu H., Oku T., Iijima S. e.a. Data Book for Calculating Neutron Yields from (a, п) Reaction and Spontaneous Fission. JAERI 1324, 1992.

Горшков Г.В., Зябкин В.А., Лятковская Н.М., Цветков О. С. Естественный нейтронный фон атмосферы и земной коры. М.: Атомиздат, 1966.

Croft S., McElroy R. The thick target (a, п) production yield of sulphur. - In: 43rd Annual Meeting INMM. USA, Orlando, 23-27 June, 2002, Paper 381.

Martin H. Reaction Gamma Rays in Plutonium Compounds, Mixtures, and Alloys. USA RF Rep. RFP-2832 TID-4500-R62, 1975.

Selinov I.P. Tables of Atoms, Atomic Nuclei, and Subatomic Particles. Center of Intern. Data on Atomic Energy and Nuclides of the Russian Academy of Sciences and the Ministry on Atomic Energy of the Russian Federation, 1998.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.