Produkce neutronů ve spalačních reakcích deuteronů na sestavě olověného terče a uranového blanketu Ondřej Svoboda Produkce neutronů ve spalačních reakcích deuteronů na sestavě olověného terče a uranového blanketu Ondřej Svoboda

Obsah Projekt Energy plus Transmutation Projekt Energy plus Transmutation Deuteronové experimenty – monitory svazku Deuteronové experimenty – monitory svazku – výsledky – výsledky MCNPX simulace MCNPX simulace Srovnání experiment  simulace Srovnání experiment  simulace Závěr Závěr

Projekt Energy plus Transmutation Hlavní cíl projektu: studium transmutace štěpných produktů a vyšších aktinoidů spalačními neutrony Hlavní cíl projektu: studium transmutace štěpných produktů a vyšších aktinoidů spalačními neutrony Naše úkoly: Naše úkoly: o studium produkce neutronů v tlustém, těžkém terči obklopeném štěpným blanketem ozařovaném lehkými ionty GeVových energií o Monte-Carlo simulace dané sestavy o porovnávání experimentů a simulací

Sestava Energy plus Transmutation

Protonové a deuteronové experimenty Doposud uskutečněny: Doposud uskutečněny: - p + experimenty – energie 0,7; 1; 1,5 a 2 GeV Analyzovány & simulovány - p + experimenty – energie 0,7; 1; 1,5 a 2 GeV Analyzovány & simulovány - d + experimenty - energie 1,6 a 2,52 GeV - d + experimenty - energie 1,6 a 2,52 GeV Předběžné výsledky… Předběžné výsledky… Urychlovač Nuclotron (Spojený ústav jaderných výzkumů, Dubna, Rusko) Urychlovač Nuclotron (Spojený ústav jaderných výzkumů, Dubna, Rusko) Intensita ~ /puls, celková Intensita ~ /puls, celková Doba ozařování: ~ 8 h Doba ozařování: ~ 8 h Deuterony pro nás představují novou výzvu – obtíže jak v experimentu, tak v simulacích!!

Monitory svazku - reakce 27 Al monitor svazku – (p,3pn) 24 Na – dobře známé  exp 27 Al monitor svazku – (p,3pn) 24 Na – dobře známé  exp – (d,3p2n) 24 Na – pouze jediná experimentální hodnota v naší oblasti energií – (d,3p2n) 24 Na – pouze jediná experimentální hodnota v naší oblasti energií  exp = ± 1.50 mbarn (2330 MeV) nat Cu monitor svazku – (d,X) – mnoho izotopů (např.: 58 Co, 56 Co, 55 Co, 52 Mn, 48 Cr, 48 Sc, 44m Sc, 57 Ni, 48 V, 43 K, 61 Cu atd.) nat Cu monitor svazku – (d,X) – mnoho izotopů (např.: 58 Co, 56 Co, 55 Co, 52 Mn, 48 Cr, 48 Sc, 44m Sc, 57 Ni, 48 V, 43 K, 61 Cu atd.) – žádný  exp v naší energetické oblasti!!

Al a Cu čtverec 10x10 cm, 1 m před terčem - stejné ve všech experimentech Al a Cu čtverec 10x10 cm, 1 m před terčem - stejné ve všech experimentech U 1,6 GeV d+ experimentu problém – jediná reakce se známým  exp dává nesmyslné výsledky (patrně chyba při měření na HPGe detektoru) U 1,6 GeV d+ experimentu problém – jediná reakce se známým  exp dává nesmyslné výsledky (patrně chyba při měření na HPGe detektoru) Možné řešení: Možné řešení: Monitor intensity svazku  exp 2,52 GeV d+ Cu Výtěžky + známá intensita svazku 1,6 GeV d+ Cu monitor Výtěžky + napočtené  výpočet Intensita svazku 2,74 x d+ Chyba takovéhoto určení?!?

Monitory svazku – předběžné výsledky pro 1.6 GeV Profil svazku Pozice za terčem Pozice před terčem

Detekce neutronů Reakce E prahová [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 AlAuBiCoInTa EXFOR data

Umístění aktivačních fólií

Měření a vyhodnocení  spekter Výtěžky naprodukovaných izotopů počítány s ohledem na všechny nezbytné korekce: Výtěžky naprodukovaných izotopů počítány s ohledem na všechny nezbytné korekce: - rozpad během ozařování, chlazení, měření - nerovnoměrné ozařování - koincidence - nebodové zářiče - mrtvá doba - účinnost detektoru

Podélné rozložení výtěžků izotopů produkovaných ve Au a Al fóliích ( Podélné rozložení výtěžků izotopů produkovaných ve Au a Al fóliích (1.6 GeV deuterony)

Příčné rozložení výtěžků izotopů produkovaných ve Au a Al fóliích (1,6 Příčné rozložení výtěžků izotopů produkovaných ve Au a Al fóliích (1,6 GeV deuterony)

Podélné rozložení výtěžků izotopů produkovaných v Bi fóliích ( Podélné rozložení výtěžků izotopů produkovaných v Bi fóliích (1.6 GeV deuterony)

Příčné rozložení výtěžků izotopů produkovaných v Bi fóliích (1,6 Příčné rozložení výtěžků izotopů produkovaných v Bi fóliích (1,6 GeV deuterony)

Simulace deuteronů v MCNPX 2.6.C V kódu dostupná celá řada modelů – pro deuterony GeV energií použitelný pouze jediný!! (INCL4 ) INCL4 zhruba 10x pomalejší než ostatní, doba výpočtu ~ 10 dní/8 procesorech řešení přes CESNET Popis U/Pb sestavy v MCNPX

Experiment versus simulace I Příklad exp/sim v podélném směru, 3 cm nad osou, 2,52 GeV deuteron

Experiment versus simulace II Příklad exp/sim v radiálním směru, první mezera, 2,52 GeV deuteron

Závěr Protony – Protony – vyhodnocení i simulace hotovy, pozorovány nesrovnalosti!! potřeba dalších experimentů… Deuterony – vyhodnocení z velké části hotovo – simulace obtížné, ale řešitelné Budoucí plány: Budoucí plány: Provést protonové experimenty s vyššími energiemi Provést protonové experimenty s vyššími energiemi Pokračovat v deuteronových experimentech Pokračovat v deuteronových experimentech – listopad 2007: 4 GeV deuterony – listopad 2007: 4 GeV deuterony Detailní analýza možných zdrojů nejistot Detailní analýza možných zdrojů nejistot Děkuji za Vaší pozornost..