GEANT4-моделювання енергетичного спектру джерела швидких нейтронів для напрацювання методики дослідження важких сцинтиляторів
Анотація
В роботі представлені дослідження математичної моделі джерела швидких нейтронів. Проведено комп’ютерне моделювання енергетичного спектру швидких нейтронів від джерела 239PuBe. Розроблено модель джерела, що має енергетичний спектр нейтронів з кроком 100 кеВ у діапазоні енергій від 100 кеВ до 11 МеВ. Моделювання проведено методом Монте-Карло. Носієм моделі є комп'ютерна програма, розроблена мовою програмування С++ в середовищі операційної системи Linux з використанням бібліотеки класів Geant4. При моделюванні проходження нейтронів через речовини детекторів використовувалися всі необхідні класи, що містять моделі низьких енергій, і враховувалися процеси радіаційного захоплення, пружного розсіювання, поділу, непружного розсіювання, тому що програмно описані моделі процесів передбачається використовувати і для інших завдань, наприклад, проходження нейтронів через різні речовини, а також для проведення віртуальних лабораторних рабіт. При описі фізичних процесів у модулі PhysicsList розробленої програми використовувалися класи бібліотеки Geant4 G4NeutronHPElastic, G4NeutronHPElasticData, G4NeutronHPInelastic, G4NeutronHPInelasticData, G4NeutronHPCapture, G4NeutronHPCaptureData тощо, які засновані на модулях у складі пакету NeutronHP, і бібліотеки нейтронних даних G4NDL4.5. Представлені графіки, що містять змодельовані двома способами енергетичні спектри джерела швидких нейтронів 239PuBe. Проведено аналіз отриманих енергетичних спектрів. Для тестування моделі взаємодії нейтронів з речовиною проведені віртуальні ядерно-фізичні експерименти і досліджені процеси, що відбуваються у речовинах сцинтиляторів при проходженні через них потоку швидких нейтронів. У якості первинних частинок використовувалися 109 нейтронів з енергетичним спектром, отриманим в результаті моделювання 239PuBe джерела нейтронів, і випромінюваних ізотропно. Розроблена модель 239PuBe джерела нейтронів призначена для дослідження відгуку сцинтиляційних детекторів Bi4Ge3O12, CdWO4, Gd2SiO5, CsI та ін. на потік швидких нейтронів, а також дослідження важливих характеристик детекторів. У результаті проведення віртуальних ядерно-фізичних експериментів показано, що для реєстрації потоку нейтронів від джерела 239PuBe більш перспективним є використання сцинтиляторів Bi4Ge3O12 або Gd2SiO5. Результати віртуальних ядерно-фізичних експериментів знаходяться у відповідності до опублікованих експериментальних даних.
Завантаження
Посилання
V.D. Ryzhikov, B.V. Grinyov, G.M. Onyshchenko, L.A. Piven, S.V. Naydenov and O.K. Lysetska, Functional Materials, 3(21), 345-351 2014, https://doi.org/10.15407/fm21.03.345.
Neutron interaction with matter, in http://nuclphys.sinp.msu.ru/partmat/pm04.htm.
M.E. Anderson and R.A. Neff, Nuclear Instruments and Methods, 99(2), 231-235 1972, https://doi.org/10.1016/0029-554X(72)90781-1.
G.I. Britvich, V.G. Vasil'chenko, Yu.V. Gilitsky, A.P. Chubenko, A.E. Kushnirenko, E.A. Mamidzhanyan, V.P. Pavlyuchenko,V.A. Pikalov, V.A. Romakhin, A.P. Soldatov, O.V. Sumaneev, S.K. Chernichenko, I.V. Shein and A.L. Shepetov, Instruments and Experimental Techniques, 47, (5), 571-584 2004, https://doi.org/10.1023/B:INET.0000.
J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis, P. Arce, M. Asai, T. Aso, E. Bagli, A. Bagulya, S. Banerjee, G. Barrand, B.R. Beck, A.G. ogdanov, D. Brandt, J.M.C. Brown, H. Burkhardt, Ph. Canal, D. Cano-Ott, S. Chauvie, K. Cho, G.A.P. Cirrone, G. Cooperman, M.A. Cortés-Giraldo, G. Cosmo, G. Cuttone, G. Depaola, L. Desorgher, X. Dong, A. Dotti, V.D. Elvira, G. Folger, Z. Francis, A. Galoyan, L. Garnier, M. Gayer, K.L. Genser, V.M. Grichine, S. Guatelli, P. Guèye, P. Gumplinger, A.S. Howard, I. Hřivnáčová, S. Hwang, S. Incerti, A. Ivanchenko, V.N. Ivanchenko, F.W. Jones, S.Y. Jun, P. Kaitaniemi, N. Karakatsanis, M. Karamitros, M. Kelsey, A. Kimura, T. Koi, H. Kurashige, A. Lechner, S.B. Lee, F. Longo, M. Maire, D. Mancusi, A. Mantero, E. Mendoza, B. Morgan, K. Murakami, T. Nikitina, L. Pandola, P. Paprocki, J. Perl, I. Petrović, M.G. Pia, W. Pokorski, J.M. Quesada, M. Raine, M.A. Reis, A. Ribon, A. Ristić Fira, F. Romano, G. Russo, G. Santin, T. Sasaki, D. Sawkey, J.I. Shin, I.I. Strakovsky, A. Taborda, S. Tanaka, B. Tomé, T. Toshito, H.N. Tran, P.R. Truscott, L. Urban, V. Uzhinsky, J.M. Verbeke, M. Verderi, B.L. Wendt, H. Wenzel, D.H. Wright, D.M. Wright, T. Yamashita, J. Yarba and H. Yoshida, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 835, 186-225 2016, https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.06.125.
W. Press, S. Teukolsky, W. Vetterlong and B. Flannery, editors, Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing (Cambridge University Press, 2007), http://www.cambridge.org.
Geant4 User’s Guide for Application Developers (CERN, 2018), in: http://cern.ch/geant4-userdoc/UsersGuides/ForApplicationDeveloper/fo/BookForApplicationDevelopers.pdf
Geant4 Physics Reference Manual (CERN, 2018), in: http://cern.ch/geant4-userdoc/UsersGuides/PhysicsReferenceManual/fo/PhysicsReferenceManual.pdf
Наука про матеріали: досягнення та перспективи. Том 1, [Material Science: Achievements and Prospects. Volume 1], (Akademperiodyka, Kyiv, 2018), pp. 652.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
