Studium využití tříštivých reakcí k transmutaci radionuklidů Ondřej Svoboda Studium využití tříštivých reakcí k transmutaci radionuklidů Ondřej Svoboda Vedoucí práce: RNDr. Vladimír Wagner, CSc.

Obhajoba Diplomové práce Úvod V rámci své diplomové práce jsem zpracoval data z experimentu, který spadá pod projekt „Energy plus Transmutation“ V rámci své diplomové práce jsem zpracoval data z experimentu, který spadá pod projekt „Energy plus Transmutation“ Projekt „Energy plus Transmutation“ se zabývá problematikou neutronových zdrojů, které by byly vhodné pro ADTT Projekt „Energy plus Transmutation“ se zabývá problematikou neutronových zdrojů, které by byly vhodné pro ADTT Doposud byla v rámci projektu provedena celá řada experimentů v oblastech: Doposud byla v rámci projektu provedena celá řada experimentů v oblastech: - terčových materiálů a vhodné geometrie - zdrojů nabitých částic s ohledem na jejich vydatnost a dosahované energie - transmutační schopnosti systémů (jodové vzorky) - složitější sestavy s uranovým blanketem

Obhajoba Diplomové práce Hlavní cíle experimentu Studium spalačních reakcí a hustot neutronových toků ve velkých systémech terče a blanketu Studium spalačních reakcí a hustot neutronových toků ve velkých systémech terče a blanketu Srovnání experimentálních výsledků se simulacemi a vyvození závěrů z hlediska použitých modelů a knihoven Srovnání experimentálních výsledků se simulacemi a vyvození závěrů z hlediska použitých modelů a knihoven Ověření účinných průřezů pro vysokoenergetické neutrony Ověření účinných průřezů pro vysokoenergetické neutrony Výzkum neutronové bilance a schopností multiplikace použitého blanketu Výzkum neutronové bilance a schopností multiplikace použitého blanketu

Obhajoba Diplomové práce Tříštivé (spalační) reakce Pro většinu transmutačních reakcí potřebujeme silná neutronová pole => hledání vhodného zdroje Pro většinu transmutačních reakcí potřebujeme silná neutronová pole => hledání vhodného zdroje Vysokoenergetické nabité částice produkují při srážkách s jádry těžkých prvků mnoho neutronů (tříštivé reakce) Vysokoenergetické nabité částice produkují při srážkách s jádry těžkých prvků mnoho neutronů (tříštivé reakce)

Obhajoba Diplomové práce Experiment Proběhl v červnu 2004 na Nuclotronu v LVE SÚJV Dubna, Rusko Proběhl v červnu 2004 na Nuclotronu v LVE SÚJV Dubna, Rusko Urychlované částice: protony s energií 0.7 GeV; celkový počet protonů dle integrátoru svazku: 5.19*10 13 (značná chyba) Urychlované částice: protony s energií 0.7 GeV; celkový počet protonů dle integrátoru svazku: 5.19*10 13 (značná chyba) Ozařování: 8 hodin 51 minut Ozařování: 8 hodin 51 minut

Obhajoba Diplomové práce Terč Terč - tlustá olověná tyč (délka 48 cm, průměr 8,4 cm), rozdělená do Terč - tlustá olověná tyč (délka 48 cm, průměr 8,4 cm), rozdělená do 4 částí Aktivační detektory - umístěny mezi jednotlivými částmi terče, dále pak před, za i nad blanketem Aktivační detektory - umístěny mezi jednotlivými částmi terče, dále pak před, za i nad blanketem Terč byl obklopen přírodním uranem ve formě válců (206,4 kg) Terč byl obklopen přírodním uranem ve formě válců (206,4 kg) Celá sestava kryta v boxu, stěny vyplněny polyethylenem (biologické stínění) Celá sestava kryta v boxu, stěny vyplněny polyethylenem (biologické stínění) Stěny boxu vyloženy kadmiem pro odstínění tepelných neutronů Stěny boxu vyloženy kadmiem pro odstínění tepelných neutronů

Obhajoba Diplomové práce Monitory svazku Před terčem byly umístěny dva monitory svazku, které určovaly přesnou intenzitu, profil a polohu svazku Před terčem byly umístěny dva monitory svazku, které určovaly přesnou intenzitu, profil a polohu svazku Velký monitor měřil celkový tok protonů Velký monitor měřil celkový tok protonů Menší monitory měřily pozici a profil svazku Menší monitory měřily pozici a profil svazku Složení: Al a Cu fólie Složení: Al a Cu fólie

Obhajoba Diplomové práce Sledované izotopy v monitorech svazku izotop energie  linky (keV) poločas rozpadu (h)intenzita linkyúčinný průřez [mbarn] Cu f ó l i e 58 Co810, ,69942,7 52 Mn 744, ,2 909,9 935,53894,59,9 1434, ,9 48 V 983, , ,5 1312,09697,511,5 47 Sc159,37780,468,32,3 44 Sc1157,0313,999,95,1 44m Sc271,1358,686,74,0 Al f ó l i e 24 Na 1368,55 14, ,4 2754,1099,910,4 7 Be477, ,910,55,7 22 Na1274, ,699,913,8 Monitory svazku byly měřeny vícekrát – krátkodobá/dlouhodobá měření

Obhajoba Diplomové práce Výsledky z monitorů svazku Vyhodnocení monitorů svazku mělo stěžejní význam pro celý experiment! Vyhodnocení monitorů svazku mělo stěžejní význam pro celý experiment! celkový tok protonů velkým detektorem (5)x10 13 celkový tok protonů malým detektorem (5)x10 13 posun svazku 0.5(1) cm nahoru a 0.1(1) cm doleva

Obhajoba Diplomové práce Detekce vznikajících neutronů Neutrony vznikající při tříštivých reakcích v Pb terči byly měřeny pomocí aktivačních detektorů Neutrony vznikající při tříštivých reakcích v Pb terči byly měřeny pomocí aktivačních detektorů Jako aktivační detektory jsme použili Au, Al, Bi, Y, Co fólie Jako aktivační detektory jsme použili Au, Al, Bi, Y, Co fólie Fólie měly tvar čtverců cca 2x2 cm, ~ 1 g těžké, tloušťka ~ 0,1 mm (dle typu fólie), celkem více jak 150 kusů Fólie měly tvar čtverců cca 2x2 cm, ~ 1 g těžké, tloušťka ~ 0,1 mm (dle typu fólie), celkem více jak 150 kusů Reakce Prahová energie [MeV] Poločas rozpadu 197 Au (n,2n) 196 Au8,16,183 d 197 Au (n,3n) 195 Au14,8 186,1 d 197 Au (n,4n) 194 Au23,238,02 h 197 Au (n,5n) 193 Au30,217,65 h 197 Au (n,6n) 192 Au38,94,94 h 197 Au (n,7n) 191 Au45,73,18 h

Obhajoba Diplomové práce Vyhodnocení fólií Fólie byly proměřeny na HPGe detektoru Fólie byly proměřeny na HPGe detektoru Vyhodnocení naměřených spekter jsem provedl pomocí programu Deimos32, který fituje gama-píky Gaussovou křivkou Vyhodnocení naměřených spekter jsem provedl pomocí programu Deimos32, který fituje gama-píky Gaussovou křivkou Následovalo přiřazení píků k příslušným izotopům Následovalo přiřazení píků k příslušným izotopům Výtěžky jednotlivých izotopů určeny s ohledem na všechny korekce (rozpad během ozařování, koincidence, nerovnoměrné ozařování, plošné zářiče…) Výtěžky jednotlivých izotopů určeny s ohledem na všechny korekce (rozpad během ozařování, koincidence, nerovnoměrné ozařování, plošné zářiče…)

Obhajoba Diplomové práce Výsledky z aktivačních detektorů Axiální směr Radiální směr

Obhajoba Diplomové práce Simulované spektrum energií neutronů

Obhajoba Diplomové práce Porovnání experimentálních dat se simulacemi simulace provedeny v MCNPX Radiální směrAxiální směr

Obhajoba Diplomové práce Závěr V rámci své diplomové práce jsem vyhodnotil experiment E+T s 700 MeV protony, provedl simulace zkoumané sestavy pomocí MCNPX a porovnal získané výsledky V rámci své diplomové práce jsem vyhodnotil experiment E+T s 700 MeV protony, provedl simulace zkoumané sestavy pomocí MCNPX a porovnal získané výsledky V současné době je vyhodnocení prakticky hotovo a pracuje se na závěrečné zprávě V současné době je vyhodnocení prakticky hotovo a pracuje se na závěrečné zprávě Výsledky vyhodnocení monitoru svazku byly použity jako podklad pro zprávu “The beam intensity determination – the Nuclotron experiment June 2004” Výsledky vyhodnocení monitoru svazku byly použity jako podklad pro zprávu “The beam intensity determination – the Nuclotron experiment June 2004” V listopadu 2005 proběhl zatím poslední experiment Energy plus Transmutation – deuterony 1,26 AGeV, další je plánován na červenec 2006 V listopadu 2005 proběhl zatím poslední experiment Energy plus Transmutation – deuterony 1,26 AGeV, další je plánován na červenec 2006 Děkuji za Vaši pozornost…