Спектрометрия по времени замедления нейтронов в свинце 1: данные сечений 241Am(n,f), 242mAm(n,f), 243Am(n,f) при энергии до 100 кэВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлен обзор результатов цикла работ, выполненных объединенной группой сотрудников ИЯИ РАН и ГНЦ РФ–ФЭИ на спектрометре по времени замедления нейтронов в свинце СВЗ-100 по измерению сечений деления изотопов америция 241Am, 242mAm, 243Am нейтронами с энергией ниже 100 кэВ. Высокая светосила СВЗ-100 благодаря большой массе рабочего вещества (100 т особо чистого свинца) и генерации нейтронов протонами с энергией 209 МэВ ускорителя ИЯИ РАН позволила исследовать нейтронно-ядерные процессы в микрограммовых образцах радиоактивных нуклидов, что недоступно в экспериментах, использующих времяпролетную спектрометрию. Получена уникальная научная информация, которая частично восполняет отсутствовавшие либо дополняет имеющиеся, но зачастую противоречивые или недостаточные данные экспериментов, выполненных как на времяпролетных установках, так и на спектрометрах по времени замедления в свинце других исследовательских центров. Результаты работ ИЯИ РАН–ГНЦ РФ–ФЭИ отражены в международных базах ядерных данных и указывают в ряде случаев на необходимость корректировки рекомендованных аппроксимирующих и расчетных значений. Приведены сведения о немногочисленных реализованных и планируемых исследованиях нейтронных сечений делений изотопов америция в других центрах после завершения работ ИЯИ РАН–ГНЦ РФ–ФЭИ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Э. А. Коптелов

Институт ядерных исследований РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: koptelov@inr.ru
Россия, 117312, Москва

Список литературы

  1. Велихов Е.П., Гагаринский А.Ю., Субботин С.А., Цибульский В.Ф. Россия в мировой энергетике XXI века. М.: ИздАТ, 2006. 136 с.
  2. Кузьминов Б.Д., Игнатюк А.В., Манохин В.Н., Сальников О.А. // Атомная энергия. 1986. Т. 61. № 6. С. 431.
  3. Азизов Э.А., Гладуш Г.Г., Минеев А.Б. УТС с магнитным удержанием и разработка гибридного реактора синтез–деление на основе токамака. М.: Тровант, 2016. 320 с.
  4. The International Network of Nuclear Reaction Data Centers: https://www-nds.iaea.org/nrdc/
  5. РОСФОНД – РОСсийская библиотека Файлов Оцененных Нейтронных Данных. АО “ГНЦ РФ–ФЭИ”. https://ippe.ru
  6. Игнатюк А.В., Николаев М.Н., Фурсов Б.И. // Атомная энергия. 2014. Т. 116. № 4. С. 209.
  7. Колесов В.Ф. Электроядерные установки и проблемы ядерной энергетики. Саров: РФЯЦ ВНИИЭФ, 2013. 620 с.
  8. Делящиеся изомеры. // Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983. С. 148.
  9. Strutinsky V.M. // Nucl. Phys. A. 1967. V. 95. P. 420.
  10. Алексеев А.А., Бергман А.А., Берлев А.И., Копте- лов Э.А. Нейтронный комплекс ИЯИ РАН. Спектрометр нейтронов по времени замедления в свинце (СВЗ-100). Препринт ИЯИ РАН № 1258/2010. М.: ИЯИ РАН, 2010. 52 с.
  11. Алексеев А.А., Бергман А.А., Берлев А.И., Копте- лов Э.А., Самылин Б.Ф., Труфанов А.М., Фур- сов Б.И., Шорин В.С. // Атомная энергия. 2009. Т. 106. № 2. С. 106. https://doi.org/10.1007/s10512-009-9142-1
  12. Alekseev A.A., Bergman A.A., Berlev A.I., Koptelov E.A., Samylin B.F., Trufanov A.M., Fursov B.I., Shorin V.S. Neutron-Induced Fission Cross Section of Uranium, Americium and Curium Isotopes. Progress Report – Research Contract 14485. Coordinated Research Project on Minor Actinide Neutron Reaction Data (MANREAD). IAEA: December 2009. 22 p. https://www-nds.iaea.org/publications/indc/indc-ccp-0451
  13. Алексеев А.А., Бергман А.А., Берлев А.И., Копте- лов Э.А., Егоров А.С., Самылин Б.Ф., Фурсов Б.И., Шорин В.С. // Атомная энергия. 2011. Т. 111. № 6. С. 352. https://doi.org/10.1007/s10512-012-9514-9
  14. Alekseev A.A., Bergman A.A., Berlev A.I., Koptelov E.A., Egorov A.S., Samylin B.F., Trufanov A.M., Fursov B.I., Shorin V.S. Neutron-induced Fission Cross Sections of Am and Cm Isotopes (Final Report of RC-14485) Resonance and Fast Neutron Induced Fission Cross Sections of Americium and Curium Nuclides (Third-year Report of RC-14485) under the CRP on Minor Actinide Neutron Reaction Data (MANREAD). IAEA: January 2012. 30 p. https://www-nds.iaea.org/publications/indc/indc-ccp-0454
  15. Алексеев А.А., Бергман А.А., Берлев А.И., Копте- лов Э.А., Егоров А.С., Самылин Б.Ф., Фурсов Б.И., Шорин В.С. // Ядерная физика. 2014. Т. 77. № 5. С. 1. https://doi.org/ 10.1134/S1063778814050056
  16. Алексеев А.А., Бергман А.А., Берлев А.И., Копте- лов Э.А., Егоров А.С., Самылин Б.Ф., Фурсов Б.И., Шорин В.С. // Атомная энергия. 2014. Т. 116. № 6. С. 338. https://doi.org/10.1007/s10512-014-9872-6
  17. Блохин А.И., Блохин Д.А., Манохин В.Н., Митенкова Е.Ф., Новиков Н.В., Сипачев И.В., Соловьева Е.В. // ВАНТ. Сер. Ядерные константы. 2008. Вып. 1–2. С. 26.
  18. Bowman C.D., Coops M.S., Auchampaugh G.F., Fultz S.C. // Phys. Rev. B. 1965. V. 137. P. 326. https://doi.org/10.1103/PhysRev.137.B326
  19. Derrien H., Lucas B. The Total Cross-Section and the Fission Cross-Section of 241Am in the Resonance Region. Resonance Parameters. // Proc. Conf. on Nucl. Cross-Sect. and Tech. Washington, 1975. V. 2. P. 637.
  20. Knitter H.H., Budtz-Jorgensen C. // Atomkernenergie. 1979. V. 33. № 3. P. 205.
  21. Dabbs J.W.T., Johson C.H., Bemis C.E. Jr. // Nucl. Sci. Eng. 1983. V. 83. P. 22. https://doi.org/10.13182/NSE83-A17986
  22. Yamamoto S., Kobayashi K., Miyoshi M. et al. // Nucl. Sci. Eng. 1997. V. 126. P. 201. https://doi.org/10.13182/NSE97-A24473
  23. Jandel M., Bredeweg T.A., Bond E.M. et al. // Phys. Rev. C. 2008. V. 78. № 3. P. 4609. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.049904
  24. Gerasimov V.F., Danichev V.V., Dement`ev V.N., Zenkevich V.S., Mozolev G.V. Measurement of Transuranium Isotopes Fission Cross Section with Lead Neutron Slowing-Down Spectrometer // Proc. Int. Sem. on Interactions of Neutrons with Nuclei (ISINN-5). JINR: Dubna Reports, 1997. No.e3-97–213. P. 348.
  25. Bowman C.D., Auchampaugh G.F., Fultz S.C., Hoff R.W. // Phys. Rev. 1968. V. 166. P. 1219. https://doi.org/10.1103/PhysRev.166.1219
  26. Dabbs J.W.T., Bemis C.E., Raman S. et al. // Nucl. Sci. Eng. 1983. V. 84. P. 1. https://doi.org/10.13182/NSE83-A17453
  27. Browne J.C., White R.M., Howe R.E. et al. // Phys. Rev. C. 1984. V. 29. P. 2188. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.29.2188
  28. Герасимов В.Ф., Даничев В.В., Дементьев В.Н., Зенкевич В.С., Мозолев Г.В. // Нейтронная физика. Матер. 1 Междунар. конф. по нейтронной физике. Т. 3. Киев, 14–18 сентября 1987. М.: ЦНИИАтоминформ, 1988. С.84.
  29. Kai T., Kobayashi K., Yamamoto S. et al. // Annals Nucl. Energy. 2001. V. 28. P. 723. https://doi.org/10.1016/S0306-4549(00)00086-4
  30. Chadwick M.B., Oblozinsky P., Herman M. et al. // Nucl. Data Sheets. 2006. V. 107. P. 2931. https://doi.org/10.1016/j.nds.2006.11.001
  31. Журавлев К.Д., Крошкин Н.И., Четвериков А.П. // Атомная энергия. 1975. Т. 39. № 4. С. 285.
  32. Seeger P.A. Fission Cross Sections from Pommand. Los Alamos Scientific Lab. Report. 1970. LA-4420. 138.
  33. Wisshak K., Kaeppeler F. // Nucl. Sci. Eng. 1983. V. 85. P. 251. https://doi.org/10.13182/NSE83-A17317
  34. Knitter H.H., Budtz-Jorgensen C. // Nucl. Sci. Eng. 1988. V. 99. P. 1. https://doi.org/10.13182/NSE88-A23540
  35. Kobayashi K., Kai T., Yamamoto S. et al. // Nucl. Sci Techn. 1999. V. 36. № 1. P. 20. https://doi.org/10.1080/18811248.1999.9726178
  36. Лазарева Л.Е., Фейнберг Е.Л., Шапиро Ф.Л. // ЖЭТФ. 1955. Т. 29. С. 381.
  37. Bergman A.A., Isakov A.I., Murin I.D., Shapiro F.L., Shtranikh I.V., Kazarnovsky M.V. Lead Slowing-Down Neutron Spectrometry. // Proc. 1st Int. Conf. on Peaceful Uses At. Energy. 1955. V. 4. P. 135.
  38. Попов Ю.П. // ЭЧАЯ. 1995. Т. 26. С. 1503.
  39. Попов. Ю.П. // ЭЧАЯ. 2003. Т. 34. С. 448.
  40. Исаков А.И., Казарновский М.В., Медведев Ю.А., Метелкин Е.В. Нестационарное замедление нейтронов. Основные закономерности и некоторые приложения. М.: Наука, 1984. 264 с.
  41. Slovacek R.E., Cramer D.S., Bean E.B., Valentine J.R., Hockenbury R.W., Block R.C. // Nucl. Sci. Eng. 1977. V. 62. P. 455. https://doi.org/10.13182/NSE77-A26984
  42. Nakagome Y., Block R.C., Slovacek R.E., Bean E.B. // Phys. Rev. C. 1991. V. 43. № 4. P. 1824. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.43.1824
  43. Латышева Л.Н., Соболевский Н.М., Коптелов Э.А., Илич Р.Д. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2015. № 11. С. 9. https://doi.org/10.1134/S1027451015060142
  44. Алексеев А.А., Бергман А.А., Берлев А.И., Копте- лов Э.А., Самылин Б.Ф., Труфанов А.М., Фурсов Б.И., Шорин В.С. // Ядерная физика. 2008. Т. 71. № 8. С. 1379. https://doi.org/10.1134/S1063778808080048
  45. Шорин В.С. // ВАНТ. Сер. Ядерные константы. 2008. Вып. 1–2. С. 60 .
  46. Chadwick M.B., Herman M., Oblozinsky P. et al. // Nucl. Data Sheets. 2011. V. 112. Iss. 12. P. 2887. https://doi.org/10.1016/j.nds.2011.11.002
  47. Берлев А.И. Система регистрации, сбора и накопления экспериментальных данных с ядерно-физических установок методом времени пролета. Препринт ИЯИ–1189/2007. М.: ИЯИ РАН, 2007.
  48. Mughabghab S.F. Atlas of Neutron Resonances. Resonance Parameters and Thermal Cross Sections. Z = 1–100. Elsevier Science, 2006. 1372 p.
  49. Eleme Z., Patronis N., Stamatopoulos A. et al. // EPJ Web Conf. 2020. V. 239. Р. 05014. https://doi.org/10.1051/epjconf/202023905014
  50. Belloni F., Calviani M., Colonna N. et al. // Eur. Phys. J. A. 2013. V. 49. Р. 2. https://doi.org/10.1140/epja/i2013-13002-3
  51. Hirose K., Ohtsuki T., Shibasaki Y. et al. // J. Nucl. Sci. Technol. 2012. V. 49. № 11. P. 1057. https://doi.org/10.1080/00223131.2012.730895
  52. Buckner M.Q., Wu C.Y., Henderson R.A. et al. // Phys. Rev. C. 2017. V. 95. Р. 024610. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.95.024610
  53. Talou P., Kawano T., Young P.G., Chadwick M.B., MacFarlane R.E. // Nucl. Sci. Eng. 2007. V. 155. P. 84. https://doi.org/10.13182/NSE07-A2646
  54. Fursov B.I., Samylin B.F., Smirenkin G.N., Polynov V.N. // Proc. Int. Conf. Nucl. Data for Science and Technology. Gatlinburg, 1994. V. 1. P. 269.
  55. Гаврилов В.Д., Гончаров В.А., Иваненко В.А. и др. // Атомная энергия. 1976. Т. 41. № 3. С. 185.
  56. Meeting Nuclear Data Needs for Advanced Reactor Systems. A Report by the Working Party on International Nuclear Data Evaluation Co-operation of the NEA Nuclear Science Committee. Organization for Economic Co-operation and Development. 25-Feb-2014 // NEA/NSC/WPEC/DOC. 2014. 446. 113 p.
  57. Bellanova T.S., Kolesov A.G., Poruchikov V.A. et al. // At. Energy. 1976. V. 40. P. 298.
  58. Cote R.E., Bollinger L.M., Barnes R.F., Diamond H. // Phys. Rev. 1959. V. 114. P. 505. https://doi.org/10.1103/PhysRev.114.505
  59. Ohta M., Nakamura S., Harada H., Fujii T., Yamana H. // J. Nucl. Sci. Technol. (Tokyo). 2006. V. 43. P. 1441. https://doi.org/10.1080/18811248.2006.9711239
  60. Mendoza E., Cano-Ott D., Guerrero C. et al. // Phys. Rev. C. 2014. V. 90. P. 034608. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.90.034608
  61. Colonna N., Tsinganisa A., Vlastou R. et al. // Eur. Phys. J. A. 2020. V. 56. P. 48. https://doi.org/10.1140/epja/s10050-020-00037-8
  62. Belloni F., Calviani M., Colonna N. et al. // Eur. Phys. J. A. 2011. V. 47. Iss. 12. P. 160. https://doi.org/10.1140/epja/i2011-11160-x
  63. Patronis N., Eleme Z., Diakaki M. et al. // CERN-INTC-2020-048/INTC-P-566. 21/09/2020.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Приведенное сечение σ(Е)Е1/2 деления 241Am в зависимости от энергии нейтронов Е в области ниже 30 эВ (а) 80–40 кэВ (б): квадраты – данные ИЯИ–ФЭИ [14, 15]; кружки – Киото (KULS) [22]; треугольники вверх – РНЦ КИ (СВЗ-50) [24]; треугольники вниз – модифицированные данные РНЦ КИ. Сплошная линия – оценка ENDF/B-VII.I, усредненная по функции разрешения СВЗ-100 (ΔЕ/Е = 0.28).

Скачать (229KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Предварительные экспериментальные данные [49] (n_TOF, CERN) измерения сечения деления ядер 241Am(n,f) в диапазоне энергии от нескольких мэВ до МэВ при 60% полной статистики (черные линии и кружки с указанием погрешности). Хорошее согласие с рекомендованными значениями библиотек ENDF/B-VIII.0 (толстая линия 1) и JEFF-3.3 (тонкая линия 2) в околопороговом энергетическом интервале. Наблюдается область неразрешенных резонансов (энергия больше 150 эВ). Для разрешенных резонансов (меньше 150 эВ) заметно перекрытие рекомендованных данных и разброс измеренных значений.

Скачать (96KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Приведенное сечение σ(Е)Е1/2 деления ядер 242mAm в зависимости от энергии нейтронов Е в области ниже 2 эВ (а) и 1 эВ – 30 кэВ (б): кружки – данные ИЯИ–ФЭИ [14]; линия – данные ENDF/B-VII; треугольники – результаты Ок-Риджа [26]; квад- раты – данные СВЗ-40 [29]. Значения ENDF/B-VII и [26] усреднены по функции разрешения СВЗ-100 (оценка ENDF/B-VII опирается на данные [27]).

Скачать (172KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение результатов измерения сечения деления 242mAm(n,f) c данными других спектрометров и рекомендованными данными JENDL-3.3 (сплошная линия), усредненными с учетом разрешения СВЗ [51]: закрашенные кружки – СВЗ-40 (KULS, 2012, [51]); пустые кружки – СВЗ-50 (ИАЭ, [24]); квадраты – СВЗ-40 (KULS, 2001, [29]); треугольники – СВЗ-100 (ИЯИ–ФЭИ, [11]).

Скачать (79KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Приведенное сечение σ(Е)Е1/2 деления 243Am в зависимости от энергии нейтронов Е: квадраты – данные ИЯИ–ФЭИ [13, 14]; треугольники – данные KULS [35]; тонкая линия – оценка ENDF/B7; толстая линия – оценка JENDL-4.0; данные усредненные по функции разрешения СВЗ-100.

Скачать (103KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024