Введение к работе
Актуальность темы исследований
Диссертация посвящена изучению деления тяжёлых ядер вызываемого нейтронами, энергия которых находится в области быстрых нейтронов и выше в области промежуточных энергий.
В настоящее время практическое использование реакции деления лежит в основном в тепловой области, и здесь добыт большой объём сведений о её характеристиках. Существует также понимание, основанное на теории ядра того, как будут вести себя эти характеристики при возрастании энергии инициирующих деление нейтронов. Однако накопленных сведений становится недостаточно. Развивающиеся новые технологии такие как, быстрые реакторы, электроядерные установки, обеззараживание отходов, замкнутый топливный цикл, вовлекают в использование более широкий круг ядер и применяют более высокие энергии нейтронов. Эти технологии нуждаются в точных значениях характеристик деления ядер нейтронами с энергией в десятки и сотни МэВ. Технологический интерес представляют все реакторные изотопы и элементы, входящие в состав конструкционных материалов. Есть не относящиеся к энергетике области, где используется реакция деления; это дозиметрия нейтронных полей в космосе, медицине, производство радионуклидов. Существуют научные вопросы, например, в области строения ядра, которые могут быть решены на основе лучшего понимания процесса деления.
Потребность в ядерных данных изучается, представляется на посвящённых этой проблеме конференциях [1], суммируется в так называемом мировом листе запросов на ядерные данные [2], где сечения деления – основной запрашиваемый параметр деления. В нашей стране будущее атомной отрасли отражено в федеральной целевой программе «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 – 2010 годы и на перспективу до 2015 года» [3].
Состояние теории ядра пока не позволяет описать его поведение исходя из фундаментальных сил и законов, не удаётся даже сделать это на основе единой теории. Информацию о ядерных реакциях добывают в эксперименте и с помощью ядерно-физических моделей экстраполируют в недоступные для эксперимента области. Выбор подходящей модели и её тестирование является частью работы по изучению ядра, получению о нём численных данных.
Цель работы.
Целью работы является получение величин сечений деления, которые используется в научной работе, теоретической и экспериментальной, и на которых базируются ядерные технологии.
Основные усилия были направлены на проведение измерений, т.е. получение экспериментальных величин сечений. Анализировались также эксперименты разных авторов, для оценки полученных в них результатов.
Расчеты по стандартным модельным кодам двух делительных характеристик были выполнены для тестирования каскадно-экситонной модели по экспериментальным данным в целях оценки её возможностей для воспроизводства и аппроксимации ядерных данных.
Научная новизна и значимость работы
Значимость работы состоит в том, что по результатам рассмотрения потребностей в величинах сечений деления ядер были изучены методы получения сечений, выбраны два экспериментальных метода, усовершенствованы и воплощены в экспериментальные установки. На этих установках проведены измерения сечений деления 14-ти ядер, в которых получены новые экспериментальные данные. Для ряда ядер и областей энергий получены более точные и надёжные величины сечений. Для четырёх ядер эксперимент дал энергетические зависимости сечений в широком интервале энергий нейтронов 1-500 МэВ, которые использованы для экстраполяции экспериментальных величин сечений в область 'больших энергий.
Проанализирована каскадно-экситонная модель реакции деления инициированного быстрыми нуклонами путём сравнения расчётов с экспериментом. Рассматривались два параметра реакции деления - сечение деления и угол разлёта осколков, т.е - энергетический и кинематический. Тестирование модели по такому делительному параметру, как угол разлёта осколков, проведено впервые. Анализ механизма деления ядер нуклонами в соответствии с данной моделью позволил объяснить известную из эксперимента разницу в сечениях при делении ядер протонами и нейтронами в области промежуточных энергий.
Практическая ценность работы.
Получены новые экспериментальные данные по сечениям деления 14 ядер, которые представляют собой вклад в систему ядерных данных для науки и технологии. Произведено тестирование каскадно-экситонной модели по экспериментальным данным, которое подтверждает применимость её для воспроизводства ядерных данных в области промежуточных энергий.
Апробация работы
Результаты докладывались на II, III, IV, V и VI Всесоюзных конференциях по нейтронной физике в г. Киеве; Международных конференциях в США по сечениям ядер и нейтронным стандартам (Knoxville 1977, Gaithersburg 1979); Международных симпозиумах по ядерной физике в ГДР (Gaussig 1980, 1982); Всесоюзном совещании по метрологии нейтронного излучения в Москве (1982); Международных семинарах по трансмутации (Москва 1992, Darmstadt 2003); Встрече специалистов МАГАТЭ в ЧССР (Smolenice 1983); Встрече специалистов по ядерным данным в Японии (Tokai 1998); На LI и LVIII Международных конференциях по спектроскопии и структуре атомного ядра (Саров 2001, Москва 2008, С.-Петербург 2010); Международных семинарах по взаимодействию нейтронов с ядрами в Дубне (ISINN-6, ISINN-7, ISINN-8, ISINN-9, ISINN-11, ISINN-12); Совещаниях специалистов в ЦЕРНе (Geneva 2000, 2001); Международных конференциях по ядерным данным для науки и технологии (Jlich 1991, Trieste 1997, Tsukuba 2001, Santa Fe 2004).
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка цитируемой литературы из 185 названий и приложения. Диссертация содержит 200 страниц, 68 рисунков, 23 таблицы.
Вклад автора.
Работа начиналась в Радиевом институте, продолжалась в форме международной коллаборации, использовала гранты фондов РФФИ и МНТЦ. Автор был в составе всех научных групп-участников, на ряде этапов был руководителем. Его вклад в идейную, организационную и исполнительскую работу является решающим.
