Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв
Представлены первые результаты исследования процессов генерации нейтронов в уран-свинцовой подкритической сборке, облучаемой релятивистскими дейтронами с энергией 4 ГэВ. Получены радиальные и аксиальные распределения числа реакций радиационного захвата и числа делений ²³⁸U, а также спектрального инд...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108949 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв / В.А. Воронко, В.В. Сотников, М.Ю. Артюшенко, Ю.Т. Петрусенко, И.В. Жук, А.С. Потапенко, А.А. Сафронова, М.Г. Кадыков, С.И. Тютюнников, В.В. Чилап, А.В. Чиненов // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 4. — С. 176-180. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859651316376141824 |
|---|---|
| author | Воронко, В.А. Сотников, В.В. Артюшенко, М.Ю. Петрусенко, Ю.Т. Жук, И.В. Потапенко, А.С. Сафронова, А.А. Кадыков, М.Г. Тютюнников, С.И. Чилап, В.В. Чиненов, А.В. |
| author_facet | Воронко, В.А. Сотников, В.В. Артюшенко, М.Ю. Петрусенко, Ю.Т. Жук, И.В. Потапенко, А.С. Сафронова, А.А. Кадыков, М.Г. Тютюнников, С.И. Чилап, В.В. Чиненов, А.В. |
| citation_txt | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв / В.А. Воронко, В.В. Сотников, М.Ю. Артюшенко, Ю.Т. Петрусенко, И.В. Жук, А.С. Потапенко, А.А. Сафронова, М.Г. Кадыков, С.И. Тютюнников, В.В. Чилап, А.В. Чиненов // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 4. — С. 176-180. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Представлены первые результаты исследования процессов генерации нейтронов в уран-свинцовой подкритической сборке, облучаемой релятивистскими дейтронами с энергией 4 ГэВ. Получены радиальные и аксиальные распределения числа реакций радиационного захвата и числа делений ²³⁸U, а также спектрального индекса σcapt²³⁸U / σf²³⁸U в объеме свинцовой мишени и уранового бланкета. Определено полное количество нарабатываемого в урановом бланкете ²³⁹Pu и полное число делений ²³⁸U. Выполнено сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки относительно энергии первичного пучка дейтронов (1,6; 2,52 и 4 ГэВ). Проведено сравнение между экспериментальными данными и расчетами, выполненными с использованием программы FLUKA2008.
The first results of the study processes of neutrons generation in the uranium-lead subcritical assembly irradiated by 4 GeV deuterons are presented. The radial and axial distributions of radioactive capture reactions and the number of ²³⁸U fissions were obtained, as well as the spectral index σcapt²³⁸U / σf²³⁸U, in volume of lead target and uranium blanket. The total amount of ²³⁹Pu accumulated in the uranium blanket and total number of ²³⁸U fissions were determined. A comparison of neutron-physical characteristics of the U/Pb subcritical assembly relative to the energy of the primary deuteron beam (1.6, 2.52 and 4 GeV) was performed. A comparison between experimental data and calculations performed using the program FLUKA2008.
Представлені перші результати дослідження процесів генерації нейтронів в уран-свинцевій підкритичній збірці, опроміненої релятивістськими дейтронами з енергією 4 ГеВ. Отримані радіальні та аксіальні розподіли числа реакцій радіаційного захоплення і числа ділень ²³⁸U, а також спектрального індексу σcapt²³⁸U / σf²³⁸U в об’ємі свинцевої мішені та уранового бланкету. Визначено повну кількість напрацьованого в урановому бланкеті ²³⁹Pu і числа ділень ²³⁸U. Виконано порівняння нейтронно-фізичних характеристик U/Pb підкритичної збірки відносно енергії первинного пучка дейтронів (1,6; 2,52 і 4 ГеВ). Проведено порівняння між експериментальними даними та розрахунками, виконаними з використанням програми FLUKA2008.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:34:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №4(80) 176
УДК 621.039.667.9
СРАВНЕНИЕ НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК U/Pb
ПОДКРИТИЧЕСКОЙ СБОРКИ, ОБЛУЧАЕМОЙ ДЕЙТРОНАМИ
С ЭНЕРГИЕЙ 1,6; 2,52 и 4 ГэВ
В.А. Воронко1, В.В. Сотников1, М.Ю. Артюшенко1, Ю.Т. Петрусенко1, И.В. Жук2,
А.С. Потапенко2, А.А. Сафронова2, М.Г. Кадыков3, С.И. Тютюнников3, В.В. Чилап4,
А.В. Чиненов4
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина;
2Объединенный институт энергетических и ядерных исследований, Минск, Беларусь;
3Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Россия;
4ЗАО Центр физико-технических проектов «Атомэнергомаш», Москва, Россия
E-mail: voronko@kipt.kharkov.ua
Представлены первые результаты исследования процессов генерации нейтронов в уран-свинцовой под-
критической сборке, облучаемой релятивистскими дейтронами с энергией 4 ГэВ. Получены радиальные и
аксиальные распределения числа реакций радиационного захвата и числа делений 238U, а также спектраль-
ного индекса 238 238U U
capt fσ σ в объеме свинцовой мишени и уранового бланкета. Определено полное количе-
ство нарабатываемого в урановом бланкете 239Pu и полное число делений 238U. Выполнено сравнение ней-
тронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки относительно энергии первичного пучка
дейтронов (1,6; 2,52 и 4 ГэВ). Проведено сравнение между экспериментальными данными и расчетами, вы-
полненными с использованием программы FLUKA2008.
ВВЕДЕНИЕ
Работа ядерного реактора в подкритическом ре-
жиме является одним из вариантов безопасной энер-
гетики. В этом случае требуется облучение реактора
дополнительным потоком нейтронов. Эти нейтроны
могут быть получены с помощью интенсивных пуч-
ков релятивистских протонов или более тяжелых
ядер. В последние годы работа в этом направлении
значительно активизировалась как в области фунда-
ментальных исследований, так и в разработке кон-
кретных проектов установок, производящих энер-
гию. В настоящей статье описываются эксперимен-
ты, которые являются частью научной программы
«Исследования физических аспектов электроядер-
ного способа производства энергии и трансмутации
радиоактивных отходов с помощью пучков ускори-
теля «Нуклотрон» ОИЯИ, Дубна, Россия». Приведе-
ны первые результаты эксперимента, в котором про-
тяженная уран-свинцовая сборка облучалась пучком
дейтронов с энергией 4 ГэВ. Информация о про-
странственном и энергетическом распределении
нейтронов в объеме сборки была получена с помо-
щью активационных и трековых детекторов. Резуль-
таты облучения сборки дейтронами с энергией 1,6 и
2,52 ГэВ опубликованы в работах [1-2]. Цели данной
работы следующие:
1. Измерить наработку 239Рu в бланкете уран-
свинцовой подкритической сборки.
2. С помощью комбинированной треково-гамма-
спектрометрической методики получить про-
странственное распределение в U/Pb-сборке:
• реакций радиационного захвата 238U нейтронов;
• реакций деления 238U;
• спектрального индекса (отношения среднего се-
чения захвата к среднему сечению деления 238U).
3. Провести сравнение между экспериментальными
данными и расчетами, выполненными с исполь-
зованием программы FLUKA2008 [3].
4. Провести сравнение полученных нейтронно-
физических характеристик U/Pb подкритической
сборки относительно энергии первичного пучка
дейтронов (1,6; 2,52 и 4 ГэВ).
1. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
U/Pb-сборка (Pb-мишень: диаметр 8,4 см, длина
45,6 см, окруженная natU-бланкетом – 206,4 кг) пока-
зана на Рис.1. В целях радиационной безопасности
сборка помещалась в контейнер с защитой–
замедлителем, состоящим из гранулированного по-
лиэтилена с добавкой карбида бора и стенок из
свинца и листового кадмия.
Измерительные сенсоры располагались на пяти
детекторных пластинах (Z=0, 118, 236, 354 и 472 мм
от торца мишени), которые показаны на Рис.1. При
этом на каждой пластине имелось по 6 позиций,
расположенных на разных расстояниях от продоль-
ной оси симметрии мишени. Позиция 1 располага-
5 пластин для размещения
детекторов (сенсоров)
4 секции
30 урановых стержней в каждой секции
(суммарный вес - 206,4 кг natU)
Свинцовая мишень
D=84 мм
Рис.1. U/Pb-сборка. Свинцовая мишень
(D= 8,4 см, L= 45,6 см), окруженная бланкетом
из природного урана (m= 206,4 кг)
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №4(80) 177
лась на оси свинцовой мишени R=0. Позиция 2 рас-
полагалась на расстоянии R=30 мм от оси мишени,
позиция 3 – на расстоянии R=60 мм, позиция 4 – на
расстоянии R=85 мм, позиция 5 – на расстоянии
R=110 мм, позиция 6 – на расстоянии R=135 мм.
Позиции 1 и 2 находились внутри свинцовой мише-
ни, позиции 3, 4 и 5 – внутри уранового бланкета, а
позиция 6 – вне бланкета. Сенсоры состояли из ра-
диатора (урановые и свинцовые фольги) в плотном
контакте с твердотельными трековыми детекторами
ядер (ТТДя). Таким образом, фольги одновременно
служили радиатором для ТТДя и активационным
детектором. В качестве ТТДя использовалась искус-
ственная слюда MICA (фторфлогопит). Данный тип
трекового детектора имеет высокую эффективность
регистрации осколков деления и позволяет исклю-
чить фон от ядер отдачи при экспозиции в полях
нейтронов с жестким спектром.
ТТДя были использованы для получения про-
странственного распределения числа реакций деле-
ния natPb и natU в U/Pb-сборке. После экспонирова-
ния ТТДя протравливались в 6,8 % растворе НF при
температуре 60°C в течение 10…45 мин в зависимо-
сти от плотности зарегистрированных на детекторе
треков. После травления производился визуальный
счет треков при помощи микроскопа.
Пространственное распределение числа реакций
радиационного захвата нейтронов 238U измерялось с
помощью урановых фольг естественного состава.
Число реакций радиационного захвата 238U соответ-
ствует количеству 239Pu, образующемуся в результа-
те цепочки β-распадов 239U:
238U(n,γ)239U (23,54 мин) β- →
239Np (2,36 сут) β- →239Pu.
Измерение γ-спектров облученных фольг прово-
дили с помощью двух детекторов из особо чистого
германия (HPG) – планарного рентгеновского детек-
тора ORTEC (model GLP-36360/13) и детектора
CANBERRA (model GR1819-7600SL). Сразу после
облучения число реакций радиационного захвата
определялось с помощью детектора ORTEC по вы-
ходу γ-линии с энергией 74,66 кэВ, сопровождаю-
щей распад 239U. А через 4 часа после окончания
облучения (более 10 периодов полураспада 239U) с
помощью детектора CANBERRA по выходу γ-линии
с энергией 277,6 кэВ, сопровождающей распад
239Np. Число реакций радиационного захвата, опре-
деленное с помощью двух детекторов, совпало в
пределах ошибок.
Кроме этого, в измеренных детектором
CANBERRA спектрах было идентифицировано
большое количество γ-линий, соответствующих
распаду радиоактивных осколков деления в интер-
вале массового числа А= 88…146 (88Kr, 91Sr, 97Zr,
105Ru, 131I, 132Te, 133I, 135I, 135Xe, 143Ce, 146Ce и др.). По
измеренной интенсивности γ-линий были определе-
ны полные количества ядер этих нуклидов, нарабо-
танных за весь сеанс облучения в различных точках
уран-свинцовой сборки. Из количества образовав-
шихся продуктов деления, у которых выходы на
одно деление близки для нейтронов в широком
энергетическом диапазоне, можно определить число
реакций деления 238U. Число делений определялось
усреднением результатов для следующих осколков:
97Zr (5,7 %), 131I (3,6 %), 133I (6,3 %), 143Ce (4,3 %). В
скобках − средний кумулятивный выход для спектра
деления и для 14 МэВ нейтронов.
Определение флюенса упавших на свинцовую
мишень ускоренных дейтронов проводилось с по-
мощью стандартной методики активации алюми-
ниевой фольги в реакции 27Al(d,3p2n)24Na. Сечение
реакции для заданной энергии пучка выбиралось
путем аппроксимации известных эксперименталь-
ных значений [4,5] (Рис.2).
Рис.2. Экспериментальные значения сечения
реакции 27Al(d,3p2n) 24Na
Для трех энергий пучка флюенс дейтронов со-
ставил 2,5×1013 (1,6 ГэВ), 6,5×1012 (2,52 ГэВ) и
2,0×1013 (4 ГэВ). Ввиду малого количества извест-
ных экспериментальных данных по сечениям реак-
ций для Al-монитора ошибка в определении потока
составляет ~10 %.
Рис.3. Положение пучка дейтронов на свинцовой
мишени (Ed=4 ГэВ)
Определение положения пучка на мишени про-
водилось с помощью набора сенсоров ТТДя со
свинцовыми фольгами, которые располагались на
переднем торце свинцовой мишени.
Плотность треков, образовавшихся в слюде за
счет реакции natPb(d,f), пропорциональна простран-
ственному распределению первичных дейтронов.
Результат аппроксимации экспериментальных дан-
ных по положению пучка дейтронов с энергией
4 ГэВ на свинцовой мишени показан на Рис.3.
68 % первичных
дейтронов
95 % пер-
вичных
дейтронов
свинцовая
мишень
Y,
с
м
X, см
2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
12
13
14
15
16
17
σ,
ì
á
E, Ì ýÂ
Mr. Bainaigs (15.25 ± 1.5 ì á ï ðè 2330 Ì ýÂ)
Mr. Kozma (14.1 ± 1.3 ì á ï ðè 6000 Ì ýÂ
è 14.7 ± 1.2 ì á ï ðè 7300 Ì ýÂ)
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №4(80) 178
2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На Рис.4,5 представлены примеры аксиальных
(R=60 мм) и радиальных (Z=236 мм) эксперимен-
тальных распределений числа реакций радиацион-
ного захвата 238U(n,γ) и числа делений 238U(n,f) по
объему U/Pb-сборки для энергий дейтронов 1,6; 2,52
и 4 ГэВ. Показаны также расчетные значения для
4 ГэВ, полученные путем моделирования програм-
мой FLUKA2008 [3].
0 200 400 600
1E-27
1E-26
×
èñ
ëî
ð
åà
êö
èé
2
38
U
(n
,g
),
1
/à
òî
ì
/D
/E
Z, ì ì
1.6 ÃýÂ ýêñï .
2.52 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ FLUKA
R=60
0 50 100 150
1E-27
1E-26
×
èñ
ëî
ð
åà
êö
èé
2
38
U
(n
,g
),
1
/à
òî
ì
/D
/E
R, ì ì
1.6 ÃýÂ ýêñï .
2.52 ÃýÂ ýêñï ..
4 ÃýÂ ýêñï .
Z=236
Рис.4. Распределения числа реакций радиационного
захвата 238U(n,γ) для U/Pb-сборки при энергии
дейтронов 1,6; 2,52; 4 ГэВ. Данные приведены
на одно ядро 238U, на один дейтрон и на 1 ГэВ:
вверху – аксиальные распределения (R=60 мм);
внизу – радиальные (Z=236 мм)
Поскольку деление 238U – пороговый процесс, то
распределения числа делений отражают распреде-
ления в сборке нейтронов с энергией Е > 1 МэВ. В
то же время, распределения числа реакций радиаци-
онного захвата характеризуют распределение по
сборке мягкой части нейтронного спектра и, соот-
ветственно, наработку 239Pu в урановом бланкете. Из
представленных на графиках данных видно, что на-
работка 239Pu по урановому бланкету происходит
достаточно равномерно (за исключением точек, ле-
жащих вне бланкета на торцах сборки – аксиальные
распределения на Рис.4): от центра сборки к пери-
ферии уменьшение наработки плутония не более
чем в 2 раза. Небольшой рост числа реакций
238U(n,γ) на границе уранового бланкета и радиаци-
онной защиты связан с замедлением и рассеянием
нейтронов непосредственно в материалах защиты. В
отличие от реакций радиационного захвата, число
делений 238U резко спадает (более чем в 10 раз) от
центральной оси сборки к периферии (радиальные
распределения, Рис.6).
Из результатов эксперимента следует, что вид
пространственных распределений реакций 238U(n,γ)
и делений 238U(n,f) не зависит от энергии первично-
го пучка дейтронов в пределах экспериментальных
ошибок. Количество этих реакций примерно про-
порционально мощности пучка дейтронов и не зави-
сит (или слабо зависит – в пределах 10…15 % экс-
периментальных ошибок) от энергии дейтронов.
0 200 400 600
1E-27
1E-26
×è
ñë
î
äå
ëå
íè
é
23
8U
(n
,f)
,
1/
àò
îì
/D
/E
Z, ì ì
1.6 ÃýÂ ýêñï .
2.52 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ FLUKA
R=60
0 50 100 150
1E-27
1E-26
×
èñ
ëî
ä
åë
åí
èé
2
38
U
(n
,f)
,
1/
àò
îì
/D
/E
R, ì ì
1.6 ÃýÂ ýêñï .
1.6 ÃýÂ FLUKA
2.52 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ FLUKA
Z=236
Рис.5. Распределения числа делений 238U(n,f) для
U/Pb сборки при энергии дейтронов 1,6; 2,52; 4 ГэВ.
Вверху – аксиальные распределения (R=60 мм);
внизу – радиальные (Z=236 мм)
Сравнение экспериментальных результатов с
расчетными результатами, полученными моделиро-
ванием по программе FLUKA2008, показывает хо-
рошее согласие для большей части U/Pb-сборки. К
сожалению, на данном этапе не удалось корректно
описать при моделировании (FLUKA2008) замедле-
ние и рассеяние нейтронов в радиационной защите
сборки. Ранее, в работе [1], было проведено модели-
рование по программе MCNPx 2,5e для энергии дей-
тронов 2,52 ГэВ и также было получено хорошее со-
гласие с экспериментальными данными. Расхождение
(1,5 раза) наблюдалось только на границе уранового
бланкета и биологической защиты сборки.
Полученные распределения реакций захвата и
деления позволяют построить распределения спек-
тральных индексов 238 238U U
capt fσ σ . Спектральные
индексы – это отношение средних (эффективных)
сечений различных реакций в данном спектре ней-
тронов. Спектральный индекс 238 238U U
capt fσ σ харак-
теризует соотношение между скоростями захвата и
деления нейтронов в материале уранового бланкета,
а также несет информацию о спектральном составе
потока нейтронов в ядерно-физической установке.
Знание спектральных индексов и наличие компью-
терного кода, позволяющего достаточно точно их
рассчитывать, является весьма важным для проек-
тирования энергетических ADS-систем. Экспери-
ментальные значения спектральных индексов явля-
ются наиболее точными и удобными величинами
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №4(80) 179
для сравнения с результатами моделирования по
программам типа FLUKA, MCPNХ, так как они не
содержат в себе погрешность, связанную с неопре-
деленностью флюенса первичных частиц, бомбар-
дирующих мишень в ADS-устройствах.
На Рис.6 приведен пример экспериментальных и
расчетных значений спектрального индекса
238 238U U
capt fσ σ (аксиальное распределение для R=60 мм).
0 200 400 600
1
1.6 ÃýÂ ýêñï .
2.52 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ FLUKA
Ñ
ïå
êò
ðà
ëü
íû
é
èí
äå
êñ
Z, ì ì
R=60
Рис.6. Аксиальное распределение (R=60 мм)
спектрального индекса 238 238U U
capt fσ σ для U/Pb-
сборки при энергии дейтронов 1,6; 2,52; 4 ГэВ
Результаты нашего эксперимента и проведенного
расчета (код FLUKA) значений спектрального ин-
декса 238 238U U
capt fσ σ в бланкете U/Pb-сборки совпа-
дают в пределах погрешности измерений и не зави-
сят от энергии дейтронов в пределах эксперимен-
тальных ошибок.
0 200 400 600
0.0
0.2
0.4
0.6
Ñ
ïå
êò
ðà
ëü
íû
é
èí
äå
êñ
Z, ì ì
1.6 ÃýÂ ýêñï .
2.52 ÃýÂ ýêñï .
7.32 ÃýÂ ýêñï . [6]
R=0
0 50 100 150 200 250
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Ñ
ïå
êò
ðà
ëü
íû
é
èí
äå
êñ
R, ì ì
1.6 ÃýÂ ýêñï .
2.52 ÃýÂ ýêñï .
4 ÃýÂ ýêñï .
7.32 ÃýÂ ýêñï . [6]
Z=118 ì ì
Рис.7. Пространственные распределения спектральных
индексов для U/Pb-сборки (1,6; 2,52; 4 ГэВ) и для
свинцового блока размерами 50×50×80 см (Ed=7,3 ГэВ).
Вверху − аксиальные распределения (R=0, вдоль оси
мишени); внизу − радиальные (Z=118 мм)
На Рис.7 для сравнения представлены экспери-
ментальные распределения спектральных индексов
238 238U U
capt fσ σ для U/Pb сборки и для полностью
свинцовой мишени размерами 50×50×80 см, облу-
чаемой дейтронами с энергией 7,3 ГэВ (результаты
работы [6]). Видно, что аксиальные распределения
спектральных индексов (вдоль оси свинцовой ми-
шени) практически идентичны для всех четырёх
пучков. В то время, как для радиальных распределе-
ний виден значительный вклад нейтронов, обра-
зующихся при делении урана бланкета в случае
U/Pb-сборки.
На основе полученных пространственных рас-
пределений реакций радиационного захвата нейтро-
нов и делений 238U в бланкете уран-свинцовой сбор-
ки (всего 15 точек) можно определить полное коли-
чество 239Pu и полное число делений 238U в целом по
всему объему урана.
Полное число ядер 239Pu и полное число делений
в урановом бланкете
(на 1 дейтрон и на 1 ГэВ энергии пучка)
239Pu 238U(n,f) Ed, ГэВ
Экспе-
римент
MCNPx
[1]
Экспе-
римент
FLUKA
1,60 3,3(4) 3,1(3) 3,1
2,52 3,1(3) 2,7 2,8(3) 3,0
4,00 3,9(4) 4,3(4) 3,6
В таблице приведены интегральные эксперимен-
тальные (интерполяция экспериментальных точек
по объему урана) и расчетные (интерполяция рас-
четных точек) значения нарабатываемого количест-
ва 239Pu и числа делений 238U для энергий дейтронов
1,6; 2,52 и 4 ГэВ. Результаты приведены на 1 дей-
трон и на 1 ГэВ. Имеется хорошее согласие между
экспериментальными и расчетными результатами.
Экспериментальные значения для 4 ГэВ несколько
превышают значения для энергий дейтронов 1,6 и
2,52 ГэВ. Частично это связано с разным положени-
ем пучка на мишени (см. Рис.3). При моделировании
программой FLUKA положение пучка на мишени
также учитывалось.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенное сравнение экспериментальных дан-
ных с результатами моделирования при использова-
нии компьютерного кода FLUKA2008, а также кода
MCNPx 2,5e (для энергии дейтронов 2,52 ГэВ в ра-
боте [1]) показало хорошее согласие результатов
эксперимента с расчетами, т.е. расчетные модели, в
основном, корректно описывают перенос частиц
внутри бланкета. Имеются различия между экспе-
риментом и расчетами для периферии бланкета
вблизи биологической защиты.
Экспериментально показано, что в пределах
ошибок (~10…15%) наработка 239Pu и число деле-
ний 238U в урановом бланкете прямо пропорцио-
нальны интенсивности пучка дейтронов и энергии
дейтронов (в диапазоне 1,6…4 ГэВ). Для данного
диапазона энергий дейтронов подобные экспери-
менты проведены впервые.
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №4(80) 180
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. В.А. Воронко, В.В. Сотников, В.В. Сидоренко,
И.В. Жук, А.С. Потапенко, М.И. Кривопустов,
С.Р. Хашеми-Несхад, П.С. Кизим. Нейтронно-
физические характеристики уран-свинцовой
сборки, бомбардируемой релятивистскими дей-
тронами // Вісник ХНУ ім. Каразіна. 2006, № 746,
с.75-81.
2. В.А. Воронко, В.В. Сотников, В.В. Сидоренко,
В.В. Жук, И.В. Жук, А.С. Потапенко,
М.И. Кривопустов, П.С. Кизим. Генерация ней-
тронов в уран-свинцовой сборке при облучении
дейтронами с энергией 1,6 ГэВ // Вопросы атом-
ной науки и техники. Серия «Ядерно-физические
исследования». (47). 2008, № 1, p.174-178.
3. A. Ferrari, P.R. Sala, A. Fasso`, and J. Ranft.
FLUKA: a multi-particle transport code // CERN-
2005-10 (2005), INFN/TC_05/11, SLAC-R-773.
4. J. Banaigs, et al. Determination De L‘Intensite D‘Un
Faisceau De Deutons Extrait D’Un Synchrotron Et
Mesure Des Sections Efficaces Des Reactions C-
12(D.P2N)C-11 et Al-27(D.3P2N)Na-24 a 2.33 GeV
// Nuclear Instruments and Methods in Physics Re-
search. 1971, v.96, p.307-311.
5. P. Kozma and V.V. Yanovski. Application of BaF2
scintillator to off-line gamma ray spectroscopy //
Czech Journal of Physics. 1990, v.40, p.393-397.
6. V.M. D'yachenko, V.A. Voronko, V.Ya. Kostin,
K.D. Tolstov, et al. Neutron generation in a lead tar-
get by protons, deuterons, and α-particles with mo-
mentum of 4.5 GeV/c per nucleon // Atomic Energy,
Springer New York. 1989, v.67, p.783-785.
Статья поступила в редакцию 25.05.2012 г.
COMPARISON OF NEUTRON-PHYSICAL CHARACTERISTICS OF U/Pb SUBCRITICAL
ASSEMBLY IRRADIATED BY 1.6, 2.52 AND 4 GeV DEUTERONS
V.A. Voronko, V.V. Sotnikov, M.Yu. Artiushenko, Y.T. Petrusenko, I.V. Zhuk, A.S. Potapenko, A.A. Safronova,
M.G. Kadykov, S.I. Tyutyunnikov, V.V. Chilap, A.V. Chinenov
The first results of the study processes of neutrons generation in the uranium-lead subcritical assembly irradiated
by 4 GeV deuterons are presented. The radial and axial distributions of radioactive capture reactions and the number
of 238U fissions were obtained, as well as the spectral index 238 238U U
capt fσ σ , in volume of lead target and uranium
blanket. The total amount of 239Pu accumulated in the uranium blanket and total number of 238U fissions were de-
termined. A comparison of neutron-physical characteristics of the U/Pb subcritical assembly relative to the energy of
the primary deuteron beam (1.6, 2.52 and 4 GeV) was performed. A comparison between experimental data and
calculations performed using the program FLUKA2008.
ПОРІВНЯННЯ НЕЙТРОННО-ФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК U/Pb ПІДКРИТИЧНОЇ
ЗБІРКИ, ОПРОМІНЕНОЇ ДЕЙТРОНАМИ З ЕНЕРГІЄЮ 1,6; 2,52 і 4 ГеВ
В.А. Воронко, В.В. Сотніков, М.Ю. Артюшенко, Ю.Т. Петрусенко, І.В. Жук, А.С. Потапенко,
А.А. Сафронова, М.Г. Кадиков, С.І. Тютюнніков, В.В. Чілап, А.В. Чіненов
Представлені перші результати дослідження процесів генерації нейтронів в уран-свинцевій підкритичній
збірці, опроміненої релятивістськими дейтронами з енергією 4 ГеВ. Отримані радіальні та аксіальні розподі-
ли числа реакцій радіаційного захоплення і числа ділень 238U, а також спектрального індексу 238 238U U
capt fσ σ в
об’ємі свинцевої мішені та уранового бланкету. Визначено повну кількість напрацьованого в урановому
бланкеті 239Pu і числа ділень 238U. Виконано порівняння нейтронно-фізичних характеристик U/Pb підкритич-
ної збірки відносно енергії первинного пучка дейтронів (1,6; 2,52 і 4 ГеВ). Проведено порівняння між експе-
риментальними даними та розрахунками, виконаними з використанням програми FLUKA2008.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-108949 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:34:18Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Воронко, В.А. Сотников, В.В. Артюшенко, М.Ю. Петрусенко, Ю.Т. Жук, И.В. Потапенко, А.С. Сафронова, А.А. Кадыков, М.Г. Тютюнников, С.И. Чилап, В.В. Чиненов, А.В. 2016-11-18T15:51:53Z 2016-11-18T15:51:53Z 2012 Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв / В.А. Воронко, В.В. Сотников, М.Ю. Артюшенко, Ю.Т. Петрусенко, И.В. Жук, А.С. Потапенко, А.А. Сафронова, М.Г. Кадыков, С.И. Тютюнников, В.В. Чилап, А.В. Чиненов // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 4. — С. 176-180. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108949 621.039.667.9 Представлены первые результаты исследования процессов генерации нейтронов в уран-свинцовой подкритической сборке, облучаемой релятивистскими дейтронами с энергией 4 ГэВ. Получены радиальные и аксиальные распределения числа реакций радиационного захвата и числа делений ²³⁸U, а также спектрального индекса σcapt²³⁸U / σf²³⁸U в объеме свинцовой мишени и уранового бланкета. Определено полное количество нарабатываемого в урановом бланкете ²³⁹Pu и полное число делений ²³⁸U. Выполнено сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки относительно энергии первичного пучка дейтронов (1,6; 2,52 и 4 ГэВ). Проведено сравнение между экспериментальными данными и расчетами, выполненными с использованием программы FLUKA2008. The first results of the study processes of neutrons generation in the uranium-lead subcritical assembly irradiated by 4 GeV deuterons are presented. The radial and axial distributions of radioactive capture reactions and the number of ²³⁸U fissions were obtained, as well as the spectral index σcapt²³⁸U / σf²³⁸U, in volume of lead target and uranium blanket. The total amount of ²³⁹Pu accumulated in the uranium blanket and total number of ²³⁸U fissions were determined. A comparison of neutron-physical characteristics of the U/Pb subcritical assembly relative to the energy of the primary deuteron beam (1.6, 2.52 and 4 GeV) was performed. A comparison between experimental data and calculations performed using the program FLUKA2008. Представлені перші результати дослідження процесів генерації нейтронів в уран-свинцевій підкритичній збірці, опроміненої релятивістськими дейтронами з енергією 4 ГеВ. Отримані радіальні та аксіальні розподіли числа реакцій радіаційного захоплення і числа ділень ²³⁸U, а також спектрального індексу σcapt²³⁸U / σf²³⁸U в об’ємі свинцевої мішені та уранового бланкету. Визначено повну кількість напрацьованого в урановому бланкеті ²³⁹Pu і числа ділень ²³⁸U. Виконано порівняння нейтронно-фізичних характеристик U/Pb підкритичної збірки відносно енергії первинного пучка дейтронів (1,6; 2,52 і 4 ГеВ). Проведено порівняння між експериментальними даними та розрахунками, виконаними з використанням програми FLUKA2008. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв Comparison of neutron-physical characteristics of U/Pb subcritical assembly irradiated by 1.6, 2.52 and 4 Gev deuterons Порівняння нейтронно-фізичних характеристик U/Pb підкритичної збірки, опроміненої дейтронами з енергією 1,6; 2,52 і 4 Гев Article published earlier |
| spellingShingle | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв Воронко, В.А. Сотников, В.В. Артюшенко, М.Ю. Петрусенко, Ю.Т. Жук, И.В. Потапенко, А.С. Сафронова, А.А. Кадыков, М.Г. Тютюнников, С.И. Чилап, В.В. Чиненов, А.В. Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений |
| title | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв |
| title_alt | Comparison of neutron-physical characteristics of U/Pb subcritical assembly irradiated by 1.6, 2.52 and 4 Gev deuterons Порівняння нейтронно-фізичних характеристик U/Pb підкритичної збірки, опроміненої дейтронами з енергією 1,6; 2,52 і 4 Гев |
| title_full | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв |
| title_fullStr | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв |
| title_full_unstemmed | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв |
| title_short | Сравнение нейтронно-физических характеристик U/Pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 Гэв |
| title_sort | сравнение нейтронно-физических характеристик u/pb подкритической сборки, облучаемой дейтронами с энергией 1,6; 2,52 и 4 гэв |
| topic | Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений |
| topic_facet | Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108949 |
| work_keys_str_mv | AT voronkova sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT sotnikovvv sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT artûšenkomû sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT petrusenkoût sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT žukiv sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT potapenkoas sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT safronovaaa sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT kadykovmg sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT tûtûnnikovsi sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT čilapvv sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT činenovav sravnenieneitronnofizičeskihharakteristikupbpodkritičeskoisborkioblučaemoideitronamisénergiei16252i4gév AT voronkova comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT sotnikovvv comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT artûšenkomû comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT petrusenkoût comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT žukiv comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT potapenkoas comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT safronovaaa comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT kadykovmg comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT tûtûnnikovsi comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT čilapvv comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT činenovav comparisonofneutronphysicalcharacteristicsofupbsubcriticalassemblyirradiatedby16252and4gevdeuterons AT voronkova porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT sotnikovvv porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT artûšenkomû porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT petrusenkoût porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT žukiv porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT potapenkoas porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT safronovaaa porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT kadykovmg porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT tûtûnnikovsi porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT čilapvv porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev AT činenovav porívnânnâneitronnofízičnihharakteristikupbpídkritičnoízbírkiopromínenoídeitronamizenergíêû16252í4gev |