Neutronowe przekroje czynne dla reaktorów IV generacji badania przy urządzeniu n_tof w CERN

Transkrypt

1 Neutronowe przekroje czynne dla reaktorów IV generacji badania przy urządzeniu n_tof w CERN Józef Andrzejewski Katedra Fizyki Jądrowej i Bezpieczeństwa Radiacyjnego Uniwersytet Łódzki Mądralin 2013

2 Współpraca n_tof rozpoczęła działalność w 2001 roku w CERN z inicjatywy Carlo Rubbia, laureata Nagrody Nobla, byłego dyrektora CERN. Obecnie zrzesza 101 naukowców z 32 instytucji. Celem prowadzonych badań przy urządzeniu n_tof w CERN jest precyzyjne wyznaczanie przekrojów czynnych reakcji jądrowych głównie typu (n, ), (n,f) i (n, cząstka naładowana). Obarczone małym błędem przekroje czynne są istotnie ważne dla rozwijanych technologii jądrowych, jak również dla astrofizyki jądrowej.

3

4 Urządzenie n_tof w CERN: n_tof 185 m droga przelotu Booster 1.4 GeV PS 20 GeV Linac 50 MeV

5 Szczegóły dotyczące urządzenia n_tof i charakterystyki wiązki neutronów są podane w publikacji: C. Guerrero et al., Performance of the neutron Time-of-Flight facility n TOF at CERN, oddanej do Eur. Phys. J. A (2012) 5

6 Urządzenie n_tof - zdjęcia

7 Urządzenie n_tof - zdjęcia Work Sector Type A: use of non-encapsulated radioactive samples allowed since 2010!!!

8 Porównanie trzech spektrometrów neutronów

9 [1] A. Tsinganis et al., Measurement of the 240,242 Pu(n,f) cross section at the CERN n_tof facility, Proc. Int. Conf. Nuclear Data for Sc. and Tech., New York, USA (March 2013) Tabela przedstawia podsumowanie eksperymentów dotyczących technologii jądrowej, zaproponowanych od 2001 roku (początek działalności Współpracy n_tof) Reactions measured Proposal Detect. Date 232 Th, 234 U (n,f) Measurements of Fission Cross Sections for the Isotopes relevant to the Thorium Fuel Cycle PPAC 2002/ Th, 234 U (n, ) Measurement of the neutron capture cross sections of 232 Th, 231 Pa, 234 U and 236 U C6D6 TAC 2002/04 233,236 U, 237 Np, 245 Cm (n,f) Measurements of Fission Cross Sections of Actinides FIC 2003/04 nat Pb, 209 Bi, 237 Np (n,f) Measurements of Fission Cross Sections of Actinides PPAC U, 237 Np, 240 Pu, 243 Am (n, ) Measurement of the (n, ) cross sections of 233 U, 237 Np, 240,242 Pu, 241,243 Am and 245 Cm with a Total Absorption Calorimeter at n_tof TAC Am, 238 U (n, ) Neutron capture cross section measurements of 238 U, 241 Am and 243 Am at n_tof C6D6 TAC 2010/ U(n, /f) Validation of simultaneous (n, /f) measurement of capture and fission reactions at n_tof TAC MGAS 232 Th(n,f), 235,238 U(n,f) Angular distributions in the neutron-induced fission of actinides PPAC 2010/ U(n, ) Measurement of the neutron capture cross-section of 236 U TAC C6D6 240,242 Pu(n,f) Measurement of the fission cross-section of 240 Pu and 242 Pu at CERN's ntof Facility 2011 MGAS 2011/12 93 Zr(n, ) Neutron capture cross section of 93 Zr C6D [1] 234,236 U(n,f) Fission Fragment Angular Distributions in the 234 U(n,f) and 236 U(n,f) reactions 235 U(n, /f) Measurements of neutron-induced capture and fission reactions on 235 U TAC MGAS PPAC

10 Przekrój czynny reakcji 245 Cm(n,f) w zakresie E n = 0, ev (rozdzielone rezonanse), porównany z wynikami zawartymi w bazach ENDF/B-VII.0 i JENDL/AC Znaczące różnice występują dla niektórych ważnych rezonansów poniżej 20 ev. Przekrój czynny reakcji 245 Cm(n,f) w zakresie E n = 1 kev 1 MeV (nie rozdzielonych rezonansów) porównywany z dotychczasowymi wynikami. Całkowity błąd systematyczny wynosi 5 % w całym zakresie energii.

11 Większość badań prowadzonych przy urządzeniu n_tof dotyczy wyznaczania wartości przekroju czynnego na radiacyjny wychwyt neutronów ważnych dla technologii jądrowych oraz dla analizy procesów nukleosyntezy pierwiastków chemicznych. Przekrój czynny reakcji 232 Th(n, ) pomnożony przez E 1/2. Pokazane są zmierzone wartości i fitowana krzywa.

12 Wydajność reakcji 241 Am(n, ) w zakresie energii neutronów od cieplnych do 1 MeV, wyznaczona dla tarczy o aktywności 4 GBq. Końcowy wynik analizy danych będzie prezentowany w: K. Fraval et al., Analysis of 241 Am(n, ) cross section with C6D6 detectors, Proc. Int. Conf. Nuclear Data for Sc. and Tech. 2013, New York, USA (2013)

13 Publikacje naukowe dotyczące reakcji (n,f) i (n, ) Publikacje n_tof-ph1 (między innymi): 1 Phys. Rev. Lett. // 25 Phys. Rev. C // 15 Nucl. Inst. Meth. // 2 EPJ [> 10 artykułów/rok]

14 Pionowy kanał neutronowy n_tof oraz EAR-2 Nowa stanowisko aparaturowe (EAR-2) 20 m EAR-1 (185 m) n_tof target Długość drogi przelotu : 20 m pod kątem 90 względem kierunku wiązki protonów. Spodziewany wzrost strumienia neutronów: 25 razy. Drastyczna redukcja intensywności błysku w chwili t 0. 14

15 10-12 September 2012, Kraków, Poland