ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2015, том 78, № 9, с. 797-807
ЯДРА
ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ 18бД88,189,190,192О§:
СХОДСТВО И РАЗЛИЧИЯ
© 2015 г. В. В. Варламов1)*, М. А. Макаров2), Н. Н. Песков1), М. Е. Степанов1)'2)
Поступила в редакцию 19.01.2015г.
В дополнение к полученным ранее результатам для изотопов 188>189 Os с использованием специально введенных объективных критериев достоверности данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций проанализированы экспериментальные данные по фоторасщеплению изотопов 186Д9°Д92Об. Установлено, что сечения реакций (7,1п), (7,2п) и (7,3п) для каждого изотопа по-разному удовлетворяют или, напротив, не удовлетворяют критериям достоверности. Во многих случаях переходные функции множественности — отношения Е^ = а(^,гп)/а(^,хп) сечений соответствующих парциальных реакций (7, гп) к сечению реакции выхода нейтронов а(^, хп) = а (7,1п) + 2а(7,2п) + + 3а(7,3п) + ... имеют физически недостоверные по определению значения. Показано, что причиной этого является неоднозначность зависимости значительных систематических погрешностей в экспериментально определенных множественностях нейтронов от их измеряемых кинетических энергий. Проанализирована зависимость этих погрешностей от энергетических спектров нейтронов. Для изотопов 186Д9°Д92Об получены новые оцененные данные по сечениям парциальных и полных фотонейтронных реакций, удовлетворяющие критериям достоверности.
001: 10.7868/80044002715090160
1. ВВЕДЕНИЕ
В работе [1] были проанализированы экспериментальные данные [2] по фоторасщеплению изотопов 188>189Об. Было показано, что, как и для многих других ядер (902г, 1151п, 112,114,116,117,118,119,120,122,124 £п 159181 Та 197Ди)
исследованных ранее [3—7] на пучках квазимо-ноэнергетических аннигиляционных фотонов с помощью метода разделения фотонейтронов по множественности, экспериментальные сечения парциальных реакций (7,1п), (7,2п) и (7,3п) на изотопах 188,189 Об содержат значительные систематические погрешности. Установлено, что они обусловлены неоднозначностью определения множественности нейтронов из разных реакций.
Прежде всего эти систематические погрешности проявляются в том, что в различных областях энергий налетающих фотонов введенные критерии достоверности данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций — переходные функции множественности, отношения
Fi = 0(7, in)/0(7, xn) =
(1)
''Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Россия.
2)Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, физический факультет, Россия. E-mail: Varlamov@depni.sinp.msu.ru
= а(7, т)/[а(7,1п) + 2а(^, 2п) + 3а(7, 3п) + ...]
имеют величины, превышающие физически допустимые по определению значения 1.00, 0.50, 0.33, ... соответственно для г = 1, 2, 3, ...
Такие превышения означают, что экспериментальное разделение нейтронов по множественности было выполнено некорректно. При этом превышение, например, функцией Е2 предельного значения 0.50 коррелирует с появлением при тех же энергиях физически запрещенных отрицательных значений в сечении реакции (7,1п) и, соответственно, в энергетической зависимости функции Е1. Это обусловлено необоснованным перемещением заметной части нейтронов из канала "1п" в канал "2п", в результате чего сечение реакции (7,1п) недостоверно уменьшается вплоть до физически запрещенных отрицательных значений, а сечение реакции (7,2п), соответственно, недостоверно возрастает таким образом, что значения функции Е2 начинают превышать предел 0.50. При энергиях выше порога В3п реакции (7,3п) имеют место недостоверные перемещения части нейтронов между каналами "3п" и "2п", а также "3п" и "1п".
С целью получения данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций, свободных от такого рода систематических погрешностей и удовлетворяющих критериям достоверности данных, предложен экспериментально-теоретический подход к оценке сечений, свободный от недостатков
о, мбн
E, МэВ
о, мбн
B2n B3n E, МэВ
Рис. 1. Сравнение теоретических [8, 9] исходных (сплошная кривая) и скорректированных (точки •) сечений с экспериментальным [2] сечением (треугольники) реакции выхода нейтронов (y, xn): a — 186Os, б — 190Os.
экспериментальных методов разделения нейтронов по множественности [3, 4]. Он основан на использовании для оценки сечений парциальных реакций лишь исходного экспериментального сечения реакции выхода нейтронов:
а(у,хп) и а(у, 1п)+2а(у, 2п) + (2) + 3п) + ...,
не зависящего от проблем разделения нейтронов по множественности. Вклады в это полное сечение сечений парциальных реакций (у,1п), (у,2п) и (у,3п) определяются (оцениваются) с помощью результатов расчетов, выполненных в рамках комбинированной модели фотоядерных реакций [8, 9]. Оцененные сечения, соотношения между которыми
соответствуют положениям модели (а следовательно, и критериям достоверности данных), получаются следующим образом:
стоценп) = ^/60рстэксп(у, хп), (3)
в сумме (2) давая исходное экспериментальное сечение выхода. В работе [1] такой подход был использован для оценки сечений парциальных реакций (у,1п), (у,2п), (у,3п), а также полной фотонейтронной реакции
(у, вп) и (у, 1п) + (у, 2п) + (у, 3п) + ..., (4)
сечение которой в случае средних и тяжелых ядер (для которых сечения протонных реакций имеют малые величины) представляет собой хорошее
B2n E, МэВ
Рис. 2. Сравнение (a — для i = 1, б — для i = 2) переходных функций множественности FfKcn, полученных по экспериментальным данным [2] (треугольники), с функциями F/eop, полученными по результатам теоретических расчетов [8, 9] (линии), для изотопа 186 Os.
приближение к сечению полного фотопоглощения для изотопов 188>189Оз.
Настоящая работа посвящена использованию описанного подхода для анализа достоверности экспериментальных данных по сечениям фотонейтронных реакций на изотопах 186>190>192Об, получению новых данных для этих ядер в рамках экспериментально-теоретического подхода и обсуждению сходства и различий процессов фоторасщепления всех пяти указанных выше изотопов осмия.
2. СОГЛАСОВАНИЕ СЕЧЕНИЙ РЕАКЦИЙ ВЫХОДА НЕЙТРОНОВ а(у, хп) С РЕЗУЛЬТАТАМИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
В исследованиях, выполненных ранее [3—7, 10, 11], было проанализировано большое количество данных о сечениях полных и парциальных фотонейтронных реакций, большинство из которых было получено на пучках квазимоноэнергетических аннигиляционных фотонов с помощью метода разделения нейтронов по множественности в Ливер-
Таблица 1. Центры тяжести Ец/г и интегральные сечения аинт сечений реакции выхода нейтронов 186,190,192Оз(7, хп)
МэВ сгинт, МэВ мбн
Ецт, МэВ
сгинт, МэВ мбн £ц/г, МэВ сгинт, МэВ мбн
Область энергии Эксперимент [2] Теория — исх. [8, 9] Теория — корр.
Область энергии Эксперимент [2] Теория — исх. [8, 9] Теория — корр.
Область энергии Эксперимент [2] Теория — исх. [8, 9] Теория — корр.
Еинт = В2п = 14.9 МэВ*
13.21 13.07 13.18
1302.0 ± 14.1 1398.6 ± 37.6 1292.5 35.2
Ешт = В2п= 13.7 МэВ 12.06 1178.1 ±4.5 11.95 1172.9 ±27.5 12.01 1203.6 ±28.7
Ешт = В2п = 13.3 МэВ 11.72 959.6 ±4.1 11.82 1021.3 ±24.6 11.82 1021.3 ±24.6
186 ОБ
Еинт = 20.0 МэВ*
15.13 14.99 15.22
190 ОБ Еинт =
15.17 15.16 15.17
192 ОБ Еинт =
15.06 15.13 15.13
2833.8 ± 27.8 2812.6 ± 51.0 2820.1 51.1
ВЗп = 21.7 МэВ 3840.3 ± 17.4 3771.0 ± 52.8 3840.3 ± 55.2
В3п = 21.1 МэВ 3924.2 ± 17.1 3943.2 ± 57.3 3943.2 57.3
Еинт
16.90 17.35 17.41
Еинт
16.94 17.32 17.32
31.0 МэВ
4623.7 ± 55.1 4780.0 ± 55.5 4905.0 ± 58.1
31.0 МэВ 4892.0 ± 63.4
5062.8 ± 60.3 5062.8 60.3
Интегрирование по общей области энергий Е > 11.1 МэВ.
!
море (США) и Сакле (Франция). Было установлено, что систематические расхождения между сечениями парциальных реакций (7,1п), (7,2п), (7,3п) из разных экспериментов достигают ^60%, тогда как между сечениями реакции выхода нейтронов (7, хп) — лишь ~12%.
В связи с этим предложенный в [3, 4] экспериментально-теоретический подход к оценке сечений парциальных фотонейтронных реакций основывается на использовании экспериментальных данных именно о сечении реакции (7, хп), которое, во-первых, не зависит от проблем разделения нейтронов по множественности, а во-вторых, достаточно хорошо описывается в рамках комбинированной модели фотоядерных реакций [8, 9]. Небольшая корректировка теоретических сечений еще больше улучшает ситуацию. Для изотопов 188,189Об такая корректировка включала [1] соответственно умножение на коэффициенты 1.14 и 1.05 и смещение к большим энергиям на величины соответственно 0.30 и 0.45 МэВ. В настоящей работе в случае изотопа 186 Об было применено лишь смещение теоретического сечения к большим энергиям на величину 0.50 МэВ, а в случае изотопа 190Об — лишь умножение теоретического сечения на коэффициент 1.02. В случае изотопа 192Об согласие экспериментального и теоретического сечений было настолько хорошим, что корректировка не потребовалась. Сечения реакции (7, хп) на изотопах 186,190Об, использованные в процедуре оценки в рамках экспериментально-теоретического метода, представлены на рис. 1, а их интегральные сечения приведены в табл. 1. Хорошо видно, каким образом
дополнительная корректировка улучшает согласие экспериментальных и теоретических сечений реакции выхода нейтронов.
На основании скорректированных (в случае изотопов 186,190Об) или исходных (в случае изотопа 192Об) расчетных данных были определены переходные функции множественности Егтеор(1), которые затем были использованы в процедуре получения оцененных сечений парциальных реакций (3).
3. ПЕРЕХОДНЫЕ ФУНКЦИИ
МНОЖЕСТВЕННОСТИ НЕЙТРОНОВ Е, КАК ОБЪЕКТИВНЫЕ КРИТЕРИИ
ДОСТОВЕРНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
На рис. 2—6 проводится сравнение энергетических зависимостей переходных функций множественности нейтронов Егтеор, рассчитанных в рамках комбинированной модели [8, 9], с энергетическими зависимостями функций Е?ксп, полученными по данным работы [1] для всех трех обсуждаемых в настоящей работе изотопов осмия 186,190,192Об, а также исследованных ранее изотопов 188,189Об.
Приведенные данные наглядно представляют определенные особенности функций Е,экс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.