Анализ основных ядерно-физическихособенностей взаимодействия протонных пучков с тяжелыми металлическими мишенями

В. Ф. Батяев, М. А. Бутко, К. В. Павлов, А. Ю. Титаренко, Ю. Е. Титаренко, Р.С Тихонов, С. Н. Флоря, Б. Ю. Шарков, Н. М. Соболевский, В. Е. Фортов, Н. Н. Пономарев-Степной

Аннотация


В статье показана несостоятельность концепции релятивистской тяжелоядерной энергетики. С привлечением большой группы различных экспериментов в диапазоне энергии протонов 0,25-70 ГэВ продемонстрирована предсказательная способность высокоэнергетичной адронной транспортной программы SHIELD, основанной на современных ядерных моделях. Рассмотрено взаимодействие протонов энергией от 0,1 до 100 ГэВ с простой моделью системы мишень+бланкет, содержащей тяжелые элементы (свинец, торий, обедненный и обогащенный уран). Рассчитаны энерговыделение, производство нейтронов и делящихся изотопов в системе. Оказалось, что при всех рассмотренных значениях энергии протонов полезный выход энергии в слабоделящихся средах недостаточен (торий, обедненный уран), в неделящихся (свинец) - отсутствует полностью. Намерение применить обсуждаемую схему для полезного производства энергии потребует использовать бланкет, содержащий обогащенный уран. В этом варианте оптимальная энергия протонов составляет 1-3 ГэВ, что соответствует традиционной концепции электроядерных установок, основное назначение которых состоит в трансмутации ядерных отходов с одновременным производством электроэнергии. Рис. 9, табл, 4, список лит. 31 назв.

Полный текст:

PDF

Литература


Барашенков B.C. Ядерно-физические аспекты электроядерного метода. - Физ. элемент, частиц и атомного ядра, 1978, т. 9, вып. 5, с. 871-921.

Васильков Р.Г., Гольданский В.И., Орлов В.В. Об электрическом бридинге. - УФН, 1983, т. 139, вып. 3, с. 435-463.

Carminati F., Klapisch R., Revol J. e.a. Energy Amplifier for Cleaner and Inexhaustible Nuclear Energy Production Driven by a Particle Beam Accelerator. CERN/AT/93 47(ET), Geneva, 1993.

Васильков Р.Г., Гольданский В.И., Гришкевич Я.В. и др. Нейтронные выходы и потоки тепловых нейтронов в системе свинец-вода, бомбардируемой протонами высоких энергий. - Атомная энергия, 1968, т. 25,вып. 6, с. 479-483.

Васильков Р.Г., Гольданский В.И., Пименов Б.А. и др. Размножение нейтронов в уране, бомбардируемом протонами с энергией 300-600 МэВ. - Там же, 1978, т. 44, вып. 4, с. 329-335.

Vasil'kov R.G., Yurevich V.I. Neutron emission from an extended lead target under the action of light ions in GeV region. - In: Proc. Intern. Conf. ICANS-XI. KEK, Japan, October 22-26, 1990, v. 1, p. 340-353.

Брандт Р., Беляков Д.В., Бисплингхофф Б. и др. Исследование температурного и нейтронного полей в свинцовой среде при взаимодействии релятивистских протонов: Препринт ОИЯИ Р1-99-117, 1999.

Belyakov-Bodin V.I., Kazaritsky V.D., Povarov A.L. e.a. Calorimetric measurements and Monte Carlo analyses of medium-energy protons bombarding lead and bismuth targets. - Nucl. Instrum. Meth., 1990, A295, № 2, p. 140- 146.

Беляков-Бодин В.И., Дубинский В.Д., Казарицкий В.Д. и др. Калориметрические измерения и анализ методом Монте-Карло воздействия пучка протонов промежуточной энергии на мишень из урана. - Атомная энергия 1991, т. 70, вып. 5, с. 339-345.

Titarenko Yu.E., Batyaev V.F., Titarenko A.Yu. e.a. High-energy threshold reaction rates on 0.8 GeV protonirradiated thick Pb-target. - In: Proc. Intern. Conf. Nuclear Data for Science and Technology 2007. Nice, April 21-27 2007, ID 516.

Требуховский Ю.В., Титаренко Ю.Е., Батяев В.Ф. и др. Дважды дифференциальные сечения образования нейтронов из ядер Pb, W, Zr, Cu, A1, бомбардируемых протонами с энергиями 0,8, 1,0 и 1,6 ГэВ. - Ядерная физика, 2005, т. 68, № 1, с. 4-16.

Titarenko Yu.E., Batyaev V.F., Karpikhin E.I. e.a. Experimental and theoretical study of the residual product nuclide yields in 100-2600 MeV proton-irradiated thin targets. - J. Nucl. Sci. Technol., 2002, № 2, p. 1175- 1178.

Titarenko Y.E., Batyaev V.F., Mulambetov R.D. e.a. Excitation functions of product nuclei from 40 to 2600 MeV proton-irradiated 206,207,208,natPb and 209Bi. - Nucl. Instrum. Meth., 2006, v. A562, № 2, p. 801-805.

Острецов И.Н. Современные энергетические проблемы человечества и релятивистская ториевая энергетика. - В сб.: Глобальные проблемы безопасности современной энергетики. Межд. научная конф. Москва, 4-6 апреля 2006, с. 108-116.

Галанин М.В., Острецов И.Н., Солодченкова С.А. и др. Теоретические основы релятивистской тяжелоядер ной энергетики. - Там же, с. 402-413.

Барашенков B.C., Соболевский Н.М., Тонеев В.Д. Взаимодействие высокоэнергетического излучения с веществом. - Атомная энергия, 1972, т. 32, вып. 2, с. 123-129.

Барашенков B.C., Соболевский Н.М., Тонеев В.Д. Прохождение пучков высокоэнергетических частиц через толстые слои вещества. - Там же, т. 32, вып. 3, с. 217-221.

Dementyev A.V., Sobolevsky N.M. SHIELD - universal Monte Carlo hadron transport code: scope and applications. - Radiat. Measur., 1999, v. 30, p. 553-557.

Соболевский Н.М. Компьютерные исследования взаимодействия адронов и ядер со сложными средами. Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. физ.-мат. наук. М, ИЯИ РАН, 2004.

Абагян Л.П., Базазянц Н.О., Николаев М.Н., Цыбуля A.M. Групповые константы для расчета реакторов и защиты. М.: Энергоатомиздат, 1981.

Dementyev A.V., Sobolevsky N.M., Stavissky Yu.Ya. Neutron yield from extended lead target under incident protons of 0.1 to 100 GeV. - Nucl. Instrum. Meth., 1996, v. A374, № 1, p. 70-72.

Arai M., Kiyanagi Y., Watanabe N. e.a. Neutron production from lead targets for 12 GeV protons. -Neutron Res.,1999, v. 8, p. 71-83.

Акопян А.Г., Колмычков Н.В., Кузин А.В. Измерение выхода нейтронов из вольфрамовой мишени, облучаемой протонами энергией 70 ГэВ. - Атомная энергия,1993, т. 75, вып. 3, с. 219-223.

Ryabov Yu.V., Matushko G.K., Slastnikov V.N. Measurement of the average neutron yield from 250 MeV protons absorbed in a lead target. - Zeitschrift fur Physik A: Atoms and Nuclei, 1983, v. A311, p,363-365.

Chadwick M., Oblozinsky P., Herman M. e.a. ENDF/B VII.0: next generation evaluated nuclear data library for nuclear science and technology. - Nuclear Data Sheets, 2006, v. 107, № 12, p. 2931-3060.

Shcherbakov O.A., Donets A.Yu., Evdokimov A.V. e.a. Neutron-induced fission of 233U, 238U, 237Np, 239Pu and 232Th in the energy range 1-200 MeV. - In: Proc. IX Intern. Sem. on Interaction of Neutrons with Nuclei ISINN-9. Dubna, May 23-26, 2001, p. 257-270.

Lisowski P.W., Gavron A., Parker W.E. e.a. Fission cross sections in the intermediate energy region. - In: Proc. Spec. Meet. on Neutron Cross Section Standards for the Energy Region above 20 MeV. Uppsala, Sweden, 21- 23 May, 1991, p. 177-186.

Гольданский В.И., Тарумов Э.З., Пенькина B.C. Деление тяжелых ядер нейтронами высокой энергии. -Докл. АН СССР, 1955, т. 101, № 6, с. 1027-1030.

Eismont V., Prokofjev A.V., Smirnov A.N. e.a. Relative and absolute neutron-induced fission cross sections of Pb-208, Bi-209 and U-238 in the intermediate energy region. - Phys. Rev. C, 1996, v. 53, № 6, p. 2911-2918.

Prokofjev A.V. Compilation and systematics of proton induced fission cross-section data. - Nucl. Instrum. Meth., 2001, v. A463, № 3, p. 557-575.

Воронков А.В., Соболевский Н.М. Взаимодействие пучка протонов с массивной свинцовой мишенью при энергиях до 100 ГэВ: Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша, № 78, 2000.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.