Пояснительная записка к плану научно-исследовательской работы Лаборатории атомного ядра - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Тематический план дисциплины «Физика атомного ядра и частиц» 1 44.1kb.
3. ядерные модели 1 Классификация ядерных моделей 1 104.8kb.
Сценарий открытого урока по физике «Строение атомного ядра. 1 71.23kb.
Рекомендуемый перечень экзаменационных вопросов по дисциплине «Физика... 1 28.53kb.
Урок химии в 8 классе Учитель химии мкоу «оош Х. Дубянск» Тлисова... 1 38.28kb.
David Byrne из научно-исследовательской лаборатории AgriLife Research... 1 13.89kb.
«Строение атомного ядра. Ядерные силы» 1 47.33kb.
Зам. Председателя Головного совета 1 299.26kb.
Пояснительная записка к учебному плану 1 73.47kb.
Пояснительная записка к образовательному плану 7 860.65kb.
Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц. Заряд, размеры... 1 30.7kb.
«Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции» 1 55.16kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Пояснительная записка к плану научно-исследовательской работы Лаборатории атомного - страница №1/1

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к плану научно-исследовательской работы

Лаборатории атомного ядра
1. Тема: Исследование взаимодействия нуклонов с малонуклонными системами и легкими ядрами на пучках Московской мезонной фабрики
Краткий обзор состояния проблемы, ее актуальность, сравнение основных характеристик с отечественным и зарубежным уровнем.

Изучение нуклон-нуклонного взаимодействия является основой для формирования представлений о структуре ядра и механизмах ядерных реакций В течение многих лет одной из важнейших задач ядерной физики было объяснение свойств ядер исходя из данных о нуклон-нуклонных потенциалах. Несмотря на большой прогресс в исследовании NN-взаимодействия остается ряд проблем, до конца еще не решенных. Современная ситуация с нахождением точных параметров нейтрон-нейтронного взаимодействия и, в частности, с длиной нейтрон-нейтронного рассеяния, как одного из основных параметров этого взаимодействия, характеризуется весьма значительной неопределенностью, заметно влияющей на прогресс исследований в области прецизионных малонуклонных расчетов, а в более широком плане — на прогресс в изучении ядерной материи, физики нейтронных звезд и т.д. Более того, с точки зрения понимания фундаментальных взаимодействий параметры nn взаимодействия и их отличия от аналогичных параметров pp и np взаимодействий определяют величину CSB эффектов, основной причиной которых — согласно современным воззрениям — является разница в массах u и d кварков и связанная с этим небольшая разница в их динамике. Поэтому данная проблема сильно коррелирует и взаимосвязана с множеством актуальных проблем современной ядерной физики. С физической стороны, в отсутствии прямых данных об nn взаимодействии, его параметры приходится извлекать из косвенных измерений, например, на дейтроне или на 3He. Ясно, что другие нуклоны в мишени (точнее говоря, их взаимодействие с тем нейтроном в мишени, взаимодействие которого с нейтроном из падающего пучка и изучается экспериментально) могут заметно повлиять на результаты подобных измерений. А в условиях, когда для фундаментального NN взаимодействия на малых и средних расстояниях у нас нет последовательной теории, а есть лишь феноменологические модели, не позволяющие, к сожалению, полностью объяснить наблюдаемые эффекты, извлечение искомых параметров nn сил оказывается модельно зависимым. В результате, на сегодняшний день имеется два альтернативных значения длины нейтрон-нейтронного рассеяния: ann(1)=-16.2 ±0.3 фм, извлекаемое из экспериментов по трехнуклонному развалу n+d → (nn+p) и альтернативное значение ann(2)=-18.8 ± 0.6 фм, извлекаемое из других экспериментов типа d-,γ)nn с условием, что гамма-квант уносит почти всю энергию, выделяющуюся при поглощении пи-мезона, оставляя два конечных нейтрона почти с нулевой энергией. Однако этими расхождениями ситуация не исчерпывается. В частности, в ряде недавних экспериментов по исследованию трехнуклонного развала была извлечена длина nn рассеяния ann=-18.8 фм, заметно отличная от значения ann(1), извлекаемого из похожих трехчастичных экспериментов. Более того, недавно в экспериментальном исследовании трехчастичного развала n+dn+n+p в кинематике, близкой к условиям квазиупругого выбивания нейтрона из дейтрона падающим нейтроном, было установлено, что современные nn потенциалы типа CD-Bonn, выведенные из pp и pn рассеяния вкупе с полным фаддеевским расчетом реакции развала не могут описать экспериментальные данные по квазиупругому выбиванию. Поскольку нет никаких оснований сомневаться в правильности расчетов Бохумской группы, то, по всей видимости, основной причиной расхождения теории с экспериментом является неточность использованного nn взаимодействия, уже не при самых малых, а при средних энергиях 15—20 МэВ. Таким образом, проблема точного определения основных параметров nn взаимодействия и соответственно оценки CSB эффектов никоим образом не является закрытой, и ее решение повлияет на многие важные аспекты ядерной физики, начиная от аккуратных расчетов малонуклонных систем и до теории ядерной материи (симметричной и несимметричной, т.е. N>Z) и физики нейтронных звезд. В рамках настоящей темы нейтрон-нейтронное взаимодействие исследуется в кинематически полном эксперименте по исследованию реакции n+dp+n+n при энергии падающих нейтронов 13100 МэВ. При этом одновременно будет определяться как нейтрон-нейтронная, так и нейтрон-протонная длина рассеяния в двух методиках – взаимодействия в конечном состоянии (ВКС), когда два нейтрона (или np-пара) движутся вместе с малой относительной скоростью и в геометрии отдачи (когда регистрируется только одна частица из пары и второй нуклон отдачи). Данные будут получены в широком интервале энергии первичных нейтронов и для различных углов вылета вторичных частиц. При изменении углов регистрации вторичных частиц будут проведены эксперименты в геометриях квазисвободного рассеяния и геометрии SPACE-STAR, когда все три частицы разлетаются примерно под равными углами относительно друг друга.
Краткое обоснование теоретической новизны.

Теоретическая часть работы (проводимая совместно с НИИЯФ МГУ) будет включать полный трехчастичный анализ динамики реакции трехнуклонного развала на основе новой решеточной формы уравнений Фаддеева, развитой авторами проекта, а также новой модели трехнуклонного взаимодействия. В результате такого объединения двух основных теоретических компонент проекта авторы проекта получат в свое распоряжение единую компьютерную программу, позволяющую рассчитывать все основные процессы в трехнуклонной системе, включая упругое рассеяние (в том числе для спин-поляризованных частиц) и развал в различных кинематических комбинациях, в кинематике ВКС, в кинематике SPACE-STAR, и, наконец, в кинематике квазисвободного рассеяния, что необходимо для извлечения параметров нейтрон-нейтронного взаимодействия из трехчастичных экспериментов.


Обоснование предлагаемого решения задачи.

В работе в качестве источника нейтронов используется ловушка пучка протонов линейного ускорителя ИЯИ с энергией 200 МэВ, что позволяет использовать первичные нейтроны с энергиями 20-100 МэВ. Хотя энергетический спектр пучка нейтронов, падающего на дейтериевую мишень, широк и включает все энергии вплоть до предельной, равной энергии пучка протонов, однако регистрация в совпадении трех частиц (протона и двух нейтронов) позволяет восстановить энергию первичного нейтрона в реакции n + dp + n + n. Таким образом, данные о выходе реакции (а следовательно о длине рассеяния) будут получены в широком диапазоне энергий нейтронов 20-140 МэВ, а разброс энергий будет определяться только шириной энергетического интервала суммирования событий, в свою очередь, определяемую статистикой эксперимента. Установлена на нейтронном пучке жидкодейтериевая (CD) активная мишень-детектор вторичных протонов. Регистрация протона в мищени и определение его энергии позволяет проводить измерение времени пролета (TOF) двух вторичных нейтронов (при этом сигнал от протона является стартовым сигналом системы TOF. Система измерения энергии позволяет определять энергию протона в широкой области энергии (0.5-20 МэВ)

В дополнение к детекторам нейтронного годоскопа (5 детекторов под углами в интервале 29-42º слева от оси нейтронного пучка, установлен нейтронный детектор под углом 54 º справа от оси нейтронного пучка). Регистрация двух нейтронов в правом детекторе и в одном из левых детекторов позволяет исследовать реакцию квазисвободного рассеяния нейтрона на нейтроне в широкой области энергии первичных нейтронов и при нескольких значениях пар углов. Условием квазисвободного nn рассеяния является малая энергия протона-спектатора. Регистрация двух нейтронов в двух левых детекторов и протона в активной мишени позволяет использовать геометрию взаимодействия в конечном состоянии (ВКС) для определения длины нейтрон-нейтронного рассеяния. Возможен также вариант геометрии SPACE-STAR, когда все три частицы (протон и два нейтрона) разлетаются примерно под равными углами относительно друг друга.

Таким образом, новая схема эксперимента вместе с предлагаемой совмстно с НИИЯФ МГУ теоретической схемой заметно превосходит мировой уровень в этой области.

Основные этапы работы и планируемые результаты.

1. Модернизация установки Двухплечевой спектрометр (ДС) на канале РАДЭКС ММФ для исследования реакции nd®p+n+n в различных геометриях (ВКС, КСР, SPACE STAR)

2. Проведение эксперимента по определению параметров nn-взаимодействия в реакции nd®p+n+n.при энергии нейтронов 20-140 МэВ.

3. Теоретический анализ полученных экспериментальных данных с целью получения данных о параметрах нейтрон-нейтронного взаимодействия.


Содержание намеченной на предстоящий (2012) год работы.

1. Модернизация экспериментальной установки, в том числе:

а) Исследование возможности применения различных сцинтилляционных детекторов в качестве монитора-спектрометра нейтронного пучка

б) Проверка в тестовом режиме эксперимен-тальной методики получения данных о квазисвободном нейтрон-нейтронном рассеянии в реакции ndpnn с использованием жидкого дейтерированного сцинтиллятора



в) Экспериментальная проверка восстановления спектра первичных нейтронов канала РАДЭКС на детекторе с выделением вкладов в спектр от нейтронов и гамма-квантов

  1. Получение новых данных о реакции nd развала в геометриях КСР и ВКС при различных энергиях первичных нейтронов канала РАДЭКС.

  2. Совместно с НИИЯФ МГУ проведение расчетов процессов nd развала в геометрии КСР и ВКС; анализ экспериментальных данных.

Практическая значимость планируемых результатов, возможные области применения.

Усовершенствованная во многих отношения схема эксперимента совместно с новым прецизионным трехчастичным формализмом, а также с использованием усовершенствованной модели NN и 3N сил приведет, во-первых, к более ясному пониманию основных зависимостей в трехчастичных реакциях такого типа, а также к более надежному и, главное, однозначному определению параметров nn взаимодействия, позволяющему описать основные наблюдаемые.

Будут получены данные о фундаментальной характеристике нуклон-нуклонного взаимодействия  нейтрон-нейтронной длине рассеяния  в реакции nd-развала в широкой области энергий налетающих нейтронов и для различных углов вылета вторичных нейтронов;

Будут получены данные о сечениях взаимодействия нейтронов с легчайшими ядрами  дейтерием и тритием. необходимые как для понимания механизма взаимодействия, так и для практического применения в различных инженерных расчетах.
2. Тема: Исследование структуры и механизмов взаимодействия слабосвязанных ядер с ядрами при средних энергиях
Краткий обзор состояния проблемы, её актуальность, сравнение с отечественным и зарубежным уровнем

В течение нескольких последних десятилетий сложилось и бурно развивается новое направление в ядерной физике – физика так называемых экзотических легких радиоактивных ядер, имеющих нестандартную структуру и аномальное поведение сечений взаимодействия со стабильными ядрами. Уже первые исследования на пучках легких радиоактивных ядер при промежуточных энергиях привели к открытию необычной структуры периферии ядра – так называемого нейтронного или протонного гало. Планируемые и выполненные к настоящему времени исследования как в России, так и за рубежом направлены на получение дополнительной информации о структуре и динамике гало ядер. До сих пор остается открытым вопрос о структуре ядер 6He, 11Li, 14Be с двухнейтронным гало. Анализ различных экспериментальных данных не позволяет сделать окончательный вывод о том, какая конфигурация валентных нейтронов в 6He является доминирующей: «динейтронная» или «сигарообразная». Задачи, которые предполагается решить в процессе реализации сформулированной темы, ориентированы на получение новых данных по детальным свойствам этих ядер.


Обоснование предлагаемого решения задачи

Одна из основных трудностей как экспериментального, так и теоретического решения таких задач обусловлена тесной связью проблем структуры гало ядра с вопросами механизма его взаимодействия с ядром-мишенью. Именно это обстоятельство служит причиной неоднозначных заключений, сделанных в разных исследовательских центрах относительно структуры двухнейтронного гало в ядрах 6He, 11Li, 14Be в результате анализа данных, полученных с помощью различных экспериментальных методик. Поэтому важным пунктом таких исследований является выбор адекватного механизма процесса взаимодействия этих ядер с мишенью. Так, например, исследование реакций типа передачи двух нейтронов при столкновении гало ядра с мишенью позволяет получить более детальную информацию о структуре нейтронного гало в ядрах типа 6He, 11Li и т.д. по сравнению с методом по измерению полных сечений реакций. Основным направлением работ по данной теме является предложение, теоретическое обоснование и экспериментальная реализация исследований корреляций нейтронов в гало ядрах в реакциях квазисвободного рассеяния (КСР) протона на нейтроне, «динейтроне» и на других кластерах, а также в реакциях передачи двух нейтронов.

В экспериментах будут использованы пучки радиоактивных ядер 6He, 11Li с энергией 3-15 МэВ/нуклон, полученные на ускорителе в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова (ОИЯИ, Дубна). В этой области энергии достигаются оптимальные условия для наблюдения КСР протона на нейтронном кластере как целом. События реакций регистрируются в фотоэмульсии в условиях обратной кинематики. При этом поиск событий реакций КСР и их обработка проводится на полностью автоматизированном измерительном комплексе ПАВИКОМ, созданном в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН. Система ПАВИКОМ более чем в 100 раз ускоряет обработку и анализ исходного экспериментального материала.

Другим направлением работ является теоретическое исследование реакций дифракционного типа под действием слабосвязанных (в том числе и гало) ядер, в частности, реакций развала, зарядового обмена, а также различных механизмов реакции передачи двух нейтронов. Для решения этой задачи предполагается использовать потенциальную модель нескольких тел и усовершенствованную теорию реакций, которая адекватно учитывает специфическую структуру ядра-снаряда, взаимодействие в начальном и конечном состояниях и позволяет описывать данные в широком диапазоне энергии от нескольких десятков до сотен МэВ/нуклон.


Планируемые результаты

На основе предложенного подхода к описанию процесса дифракционного типа предполагается провести расчеты дифференциальных сечений реакций развала слабосвязанных ядер с двух и трехчастичной структурой и установить общие закономерности сечений, обусловленные сильным поглощением частиц-конституентов ядром-мишенью.


Описание основных характеристик, перспектива их улучшения, сравнение с отечественными и зарубежными аналогами

Использование экспериментального метода фотоэмульсий позволяет повысить эффективность исследований по сравнению с отечественными и зарубежными результатами на пучках экзотических ядер с низкой интенсивностью. Объёмные расчеты характеристик взаимодействия для широкого круга сталкивающихся ядер позволят оптимизировать постановку экспериментальных работ. Результаты теоретического анализа полученных и других имеющихся экспериментальных данных позволят извлечь важные параметры, характеризующие структуру гало ядер (например, вес кластерного двухнейтронного состояния в ядрах типа 6He и 11Li) и сделать заключения о характере протекания реакций с участием слабосвязанных ядерных систем.


Новизна темы

Исследование корреляций в гало ядрах представляет собой новое быстро развивающееся направление в ядерной физике низких и средних энергий. Изучение экзотических ядер с двумя и более валентными нейтронами может дать информацию о возможности существования нейтронных кластеров в слабосвязанных ядерных системах. Полученные к настоящему времени результаты как в России, так и за рубежом носят предварительный характер, а их интерпретация в разных исследовательских центрах приводит к резко противоречивым заключениям. Поэтому назрела необходимость в новом экспериментальном подходе и теоретической интерпретации к этой актуальной проблеме физики ядра.


Где и каким образом могут быть использованы планируемые результаты

Полученные экспериментальные данные об угловых и энергетических распределениях продуктов реакции в результате теоретического анализа, основанного на диаграммном методе исследования прямых ядерных реакций и методе пространственно-временных корреляционных функций, широко использующихся в физике многочастичных систем, позволят устранить неоднозначность выводов о структуре экзотических радиоактивных ядер типа 6He, 11Li. Результаты расчетов сечений реакций зарядового обмена с участием слабосвязанных ядер могут быть использованы при определении длины nn -рассеяния из данных о nn- взаимодействияи в конечном состоянии.


Основные этапы работы и планируемые результаты. Содержание намеченной на предстоящий год работы

1. Моделирование эксперимента с использованием созданной программы расчета кинематических переменных.

2. Создание полной программы обработки экспериментальных данных на установке ПАВИКОМ.

3. Облучение ядерных фотоэмульсий на пучках 6Li, 6,8He, 11Li.

4. Обработка данных, получение импульсных распределений заряженных частиц и выделение реакции квазисвободного рассеяния протона на различных частицах, составляющих исследуемые гало ядра.

5 Теоретический анализ данных эксперимента с целью получения данных о структуре нейтронного гало.

6. Поиск наиболее адекватного поставленной задаче механизма реакций с легкими радиоактивными ядрами для изучения структуры таких ядер.

7. Определение общих закономерностей реакции развала слабосвязанных ядер с двух- и трехчастичной структурой, обусловленных поглощением составляющих частиц ядром-мишенью, на основе расчетов дифференциальных сечений в усовершенствованной дифракционной модели реакций.


Содержание работы на 2012 г.

1. Создание программ выделения траекторий при переходе частиц из одной ФЭ в следующую для анализа протяженных треков (> 400 микрон). Применение такой программы дает возможность использовать стопки, состоящие из большого числа ФЭ, что в свою очередь позволит увеличить эффективность эксперимента, увеличит область энергий первичного пучка гало-ядер, в которой будут получены экспериментальные данные.

2. Проведение плановых облучений ядерных фотоэмульсий на пучке в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова ОИЯИ и получение предварительных данных о КСР протона на дейтронном кластере ядра 6Li, сравнение с аналогичными данными о КСР на динейтронном кластере ядра 6He.

3. Теоретический анализ инклюзивных реакций срыва валентного нуклона и срыва остова гало-ядра на основе моделей дифракционного типа. Расчеты интегральных и дифференциальных сечений этих реакций для легких и средних ядер-мишеней


Исследование квазисвободного рассеяния протона на валентном нейтроне и нейтронных кластерах радиоактивных гало ядер 6He, 8He, 11Li и др. является естественным продолжением и развитием работ по изучению кластерной структуры стабильных ядер 6Li, 7Li, 9Be и др. Экспериментальные данные о реакции КСР протона при средней энергии позволят получить прямую информацию о вероятности образования нейтронных кластеров в гало ядрах с двумя и более валентными нейтронами, устранить неоднозначность выводов о структуре ядер 6He, 11Li. Модельные расчеты сечений реакций развала слабосвязанных ядер и реакции передачи двух нейтронов, демонстрирующие влияние механизма реакции на информацию о структуре гало ядра, могут быть использованы при интерпретации экспериментальных результатов.
Научный руководитель темы Е.С.Конобеевский, зав. лабораторией

3. Тема: Разработка методов и аппаратуры низкофоновых измерений гамма-излучений с использованием германиевых гамма-спектрометров

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы - высокочувствительное определение содержания естественных радиоактивных элементов и нанопримесей в высокочистых веществах и материалах.

С целью проведения низкофоновых измерений без использования дорогостоящих подземных установок предполагается создать низкофоновую установку на основе германиевого спектрометра с активно-пассивной защитой для регистрации слабоинтенсивного гамма-излучения со сравнимыми или лучшими характеристиками, по сравнению с установками, используемыми в подземных условиях. Нужные характеристики предлагается достигнуть за счет тщательной оптимизации, как состава защиты, так и конструкции всего спектрометра для снижения фона внешнего излучения и излучения конструкционных материалов.

Современное состояние исследований в данной области науки, сравнение ожидаемых результатов с мировым уровнем

Низкофоновые измерения с помощью германиевых детекторов проводятся в подземных или наземных лабораториях. Уровень фона в подземных лабораториях, как правило, значительно ниже, чем в наземных, из-за подавленного излучения, вызванного космическими частицами. Однако измерения активностей образцов (особенно содержащих короткоживущие изотопы), облученных на ускорителях или нейтронных генераторах, должны проводиться вблизи облучающих устройств (в наземных лабораториях).

Сравним параметры нескольких установок функционирующих в наземных лабораториях. В работе J.I.Byun at all (2002 г.) описан Ge спектрометр с относительной эффективностью 60%, в котором использована пассивная и активная защита. Пассивная защита состоит из 150 мм свинца (20 мм с активностью <10 Bq/kg и 130 мм с активностью <50 Bq/kg). Скорость счета фона в интервале энергии 30-3000 кэВ составляла 1.2 с-1 и 0.36 с-1 (без активной защиты и с ее включением, соответственно).

В работе K.Kozak at all. (2001 г.) описаны три варианта гамма спектрометров с эффективностью 10, 15 и 25%, работающих в Институте ядерной физики (Краков, Польша). Использованы различные варианты активной и пассивной защиты. Наилучший результат получен в спектрометре с пассивной и активной защитой – 3.5 с-1 (в пересчете на 100% эффективность по линии 1332 кэВ по сравнению с детектором NaI (3′′ *3′′)).

В работе D. S. Mrda at all. (2004 г.) с применением только пассивной защиты из Pb, Cu Sn и с продувкой камеры детектора азотом получено значение фона порядка 2 с-1 (в пересчете на 100% относительную эффективность.

В ИЯИ РАН совместно с ГИРЕДМЕТ на протяжении многих лет функционировал гамма-спектрометр с эффективностью 45% с пассивной защитой из свинца (внешняя защита толщиной 100 мм) и внутренней защитой из оргстекла, алюминия, железа и меди толщиной 30 мм и высотой 180 мм для поглощения рентгеновского излучения из свинца [4]. Фон в диапазоне энергий 50-2650 кэВ составлял 5 с-1 (время измерения 72 час). Установка использовалась для определения активности материалов, содержащих неравновесные ряды урана и тория, а также для их определения с чувствительностью 10-4 – 10-5 % масс.

Наряду с определением естественных радиоактивных элементов предполагается разработать высокочувствительные, прецизионные и инструментальные методики определения благородных и редких металлов в чистых материалах и минеральном сырье.

Разработанные методики предполагается использовать для контроля технологий добычи и получения редких и благородных металлов.
Общий план работ на весь срок выполнения проекта

1. Комплексные исследования материалов, перспективных для использования в качестве защиты германиевого детектора существующими методами (масс-спектральные, радиометрические, химические, активационные и др.) на содержание естественных радиоактивных элементов.

2. Определение оптимального состава внешней и внутренней защиты. Определение оптимальной конфигурации "активной защиты" на базе пластмассового детектора.

3. Измерение фона для каждой конфигурации и состава защиты в диапазоне энергий гамма-квантов 100-2500 кэВ.

4. Изготовление низкофоновой установки на основе германиевого спектрометра с активно-пассивной защитой с использованием оптимальных вариантов конфигурации и состава защиты.

5. Создание системы регистрации, сбора и обработки информации для низкофоновой установки.

6. Разработка высокочувствительных методик определения содержания естественных радиоактивных элементов и нанопримесей в высокочистых веществах и материалах.
План работ на 2012 год

1. Проектирование и изготовление блоков из листов стали и меди для использования их в качестве элементов защиты в низкофоновой камере.

2. Монтаж низкофоновой камеры с внешней защитой из блоков стали и внутренней защитой из блоков меди и вольфрама; определение оптимальных толщин блоков защиты путем измерения фона; исследование эффективности такой конфигурации для низкофоновых измерений

3. Разработка и изготовление «активной» защиты на основе сцинтилляционных детекторов для уменьшения влияния вклада космического излучения в низкофоновые измерения. Монтаж системы сцинтилляционных детекторов с комплексом аппаратуры для измерений с использованием метода антисовпадений.

4. Сравнение эффективности применения программного обеспечения Angamma»,«Spectroline» (НПЦ «Аспект») и программы первичной обработки сигналов DPP-PHA для блока DT5720 (цифровой сигнальный процессор) производства фирмы CAEN (Италия).

5. Оценка возможности использования камеры для определения содержания благородных и редких металлов в минеральном сырье и продуктах его переработки.


Научный руководитель темы Андреев А.В., главный научный сотрудник

Подтема: Свойства симметрии и коллективные возбуждения атомных ядер. Взаимодействие нейтронов с несферическими и переходными ядрами и оболочечная структура ядра

В течение ряда лет в Лаборатории атомного ядра проводился систематический анализ экспериментальных данных по взаимодействию нейтронов с энергиями до 3 МэВ с четно-четными сферическими ядрами среднего и тяжелого веса (56 A  206). В результате было получено единое (с одним набором параметров) описание совокупности низкоэнергетических нейтронных данных для сферических четно-четных ядер. Расчеты эффективных нейтронных сечений и силовых функций нейтронов проводились в рамках двухфононного приближения модели оптической модели со связью каналов (ОМСК). При этом анализ показал, что у магических, полумагических или близких к ним ядер необходимо учитывать уменьшение параметра диффузности, связанное с заполнением нуклонных оболочек.

Одновременно впервые была предпринята попытка систематизировать экспериментальные сечения неупругого рассеяния нейтронов с возбуждением уровней 2l+ в ядрах с 56 A  206 как функцию произведения NpNn (где Np и Nn --- соответственно числа валентных протонов и нейтронов). Известно, что это произведение может рассматриваться как мера коллективности, связанной с величиной квадрупольной поляризуемости ядра. В результате было показано, что сечения неупругого рассеяния нейтронов с возбуждением уровней 2l+ в ядрах плавно зависят от величины NpNn . Это произведение может сильно меняться при переходе к соседнему четно-четному изотопу, если при этом появляется (или исчезает) полумагическое число. Например, для 70Ge NpNn =0, а для 72 Ge NpNn =40, что вполне соответствует различию неупругих сечений для этих изотопов в 1,7 раза.

Эти два подхода хорошо дополняют друг друга: одновременное их применение позволяет находить области N и Z, в которых существуют полумагические числа и определять числа валентных нуклонов в сложных случаях. В частности, получены указания, подтверждающие предположение о существовании полумагического числа N=64, что приводит к выводу о двойной магичности ядра 114 Sn. В то же время эти подходы позволяют рассчитывать нейтронные сечения в случаях, когда их экспериментальное измерение невозможно.

В настоящее время проводятся аналогичные расчеты нейтронных сечений и силовых функций для несферических и переходных ядер. При этом для последних предполагается, в частности, исследовать роль неаксиальной деформации.

После завершения этих расчетов предполагается проанализировать имеющиеся спектроскопические данные в зависимости от NpNn , в частности, положение так называемых "вторгшихся" 0+-состояний с целью подтверждения или опровержения предположения о существовании других полумагических чисел (например, N,Z=56 и 76.

Содержание работы на 2012 г

1.Изучение различий в поведении зарядового и массового распределения толщины поверхностного слоя четно-четных ядер в области 58≤A≤250.

2.Исследование толщины поверхностного слоя (параметра диффузности) четно-четных ядер (как сферических, так и несферических) с A> 58 из анализа экспериментальных данных по взаимодействию нейтронов малых энергий с ядрами в рамках оптической модели со связью каналов.

3.Изучение зависимости параметра диффузности от произведения валентных нуклонов Np и Nn для цепочки четно-четных изотопов никеля и цинка.

4.Расчет сечений рассеяния нейтронов в диапазоне налетающих энергий нейтронов до 5 МэВ на сплюснутом ядре194Pt в модели жёсткого неаксиального ротатора на основе разработанной и опубликованной ранее программы для расчёта рассеяния нейтронсв для чётно-чётных деформированных ядер.

Сравнение с экспериментальными данными.


Осуществление этой программы приведет к более глубокому пониманию коллективных свойств ядер, выявлению полумагических чисел нуклонов и роли np-взаимодействия валентных нуклонов в возникновении ядерной несферичности.
Научный руководитель подтемы Д.А. Заикин, внс, дфмн

4. Тема: Разработка основ создания средств аварийной радиационной защиты третьего поколения (АРЗ–3) и методов испытаний и контроля для повышения безопасности и экологической чистоты ядерной энергетики.
Краткий обзор состояния проблемы, ее актуальность, сравнение основных характеристик с отечественным и зарубежным уровнем.

Мировая и отечественная атомная энергетика пережила бум строительства АЭС в семидесятых годах прошлого века. Многие энергоблоки действующих АЭС выработали свой первоначальный ресурс и продолжают работу за счет его продления на основании частичной замены и модернизации оборудования, и (или) за счет остаточного ресурса. Это не может не вызывать озабоченности по поводу возможных аварийных ситуаций. Еще одним поводом для неё может оказаться ядерный терроризм (в качестве как минимум намерений можно привести цитату из статьи Марка Дейча в МК от 15.09.2006: «…наедине осужденный за теракт в Беслане Нурпаши Кулаев…тихо сказал…а знаете, вы меня все равно скоро отпустите…, когда мои братья захватят атомную электростанцию, вы же меня и выпустите; и еще денег дадите»).

Радиационные поражения при авариях на ядерных реакторах, как правило, являются результатом воздействия (сочетания) ряда поражающих факторов и могут привести к особой форме болезни – острой лучевой болезни от сочетанного облучения (ОЛБС). Результаты отечественных и мировых исследований в этой области обобщены в монографии [1]. Аварийная защитная одежда, как средство индивидуальной защиты была впервые в мире разработана с участием авторов темы и поставлена в боевой расчет пожарных и спасателей в нашей стране в 1994 году и находилась в эксплуатации до 2007 года. На основании Постановления Правительства РФ № 789 от 22 декабря 2006 Приказом Министра МЧС введены в нормы обеспечения пожарных частей по охране АЭС, экспериментальных ядерных реакторов и на предприятиях с применением ядерных компонентов средства аварийной радиационной защиты второго поколения – комплекты РЗК. При планируемой работе такая одежда может служить дополнительной защитой к защите временем. В случае не планируемого повышенного облучения это средство может оказаться основным для сохранения жизни.

Краткое обоснование теоретической новизны.

Разработка проводилась на основе имеющейся совокупности мировых ядерно-физических данных, отечественных и зарубежных исследований биологических эффектов и наблюдений развития лучевых поражений у пострадавших. В частности, при авариях на кораблях с ЯЭУ, аварии на ЧАЭС, при испытаниях термоядерного устройства на Маршалловых островах, атомных бомбардировках (данные американо–японского фонда Хиросимы), а также с использованием результатов ряда оригинальных работ. Был проведен корреляционный анализ показателей состояния кроветворных органов в зависимости от воздействия различных компонентов сочетанного облучения. Эти результаты позволили сформулировать общую концепцию парциальной индивидуальной защиты от сочетанного облучения и требования к материалам и средствам индивидуальной защиты изолирующего типа (СИЗ ИТ) и реализовать ее в СИЗ ИТ первого и второго поколений для пожарных и спасателей на АЭС и предприятиях ядерно-энергетического цикла. Следующим этапом развития средств индивидуальной защиты должны стать разработки СИЗ ИТ для специальных условий.
Обоснование предлагаемого решения задачи.

Нарушение герметичности ТВЭЛов ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) приводит к выбросу газообразных и летучих веществ: благородных радиоактивных активных газов (криптонов и ксенонов и радиоактивных изотопов йода, находящихся при температуре активной зоны в парообразном состоянии). Специфика защиты от высокоэнергетичных бета—излучателей состоит в том, что, во-первых, испускаемые ими бета-электроны обладают достаточно высокой проникающей способностью и, во-вторых, они способны генерировать в материале защиты интенсивное рентгеновское излучение. Например, 4-Мэвное бета излучение имеет экстраполированный пробег 2 г/см2, что соответствует 17 метрам воздуха, или 2 сантиметрам биологической ткани. При изотропном облучении такими электронами всего тела дозовая нагрузка примерно эквивалентна облучению 10 МэВ гамма—фотонами (при равенстве бета и гамма потоков), либо десятикратно увеличенному 700 кэВ гамма излучению. В окиси свинца, используемой для производства защитных композитов, такое 4-Мэвное бета излучение образует тормозное излучение, которому передает около 15% своей энергии. Особым и специфическим случаем радиационного воздействия в упомянутых условиях является внутреннее бета облучение «жесткими» бета–излучателями гипофиза – важнейшего регулятора эндокринной системы организма [1].

Решение задачи должно быть достигнуто путем оптимизации параметров многослойной гетерогенной защиты при условиях ограничения её массы, значительного ослабления воздействия высокоэнергетичных бета–электронов и ограничении генерирования тормозного излучения.
Основные этапы работы и планируемые результаты. Содержание намеченной на предстоящий год работы.

1.Анализ распределения тяжести поражений при радиационных авариях и проблемы инструментального обеспечения дозиметрических измерений при использовании средств индивидуальной радиационной защиты в условиях пожаров и аварий на АЭС и других радиационно-опасных объектах.

2. Составление отчета по теме.
Практическая значимость планируемых результатов, возможные области применения определяется возможностью расширить область применения аварийной индивидуальной защиты на практически важные и специфические условия аварий на ЯЭУ.

1.Гогин Е.Е., Емельяненко В.М, Бенецкий Б.А., Филатов В.Н. Сочетанные радиационные поражения. – М.: ППО «Известия». – 2000. – 240 с


Научный руководитель темы Бенецкий Б.А., главный научный сотрудник

Руководитель структурного подразделения научной организации



Конобеевский Е.С., зав.лабораторией атомного ядра




Мужчины создают законы, женщины — нравы. Франсуа Гибер
ещё >>