Внески в ефективність реєстрації реакцій швидких нейтронів на ядрах важких оксидних сцинтиляторів

  • Генадій М. Онищенко Харківський Національний Університет імені В.М. Каразіна, Харків, Україна; Інститут сцинтиляційних матеріалів, НТЦ “Інститут монокристалів”, НАН України, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-6945-8413
  • Борис В. Гриньов Інститут сцинтиляційних матеріалів, НТЦ “Інститут монокристалів”, НАН України, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-1700-0173
  • Іван І. Якименко Харківський Національний Університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-0194-8376
  • Сергій В. Найденов Інститут монокристалів, НТЦ “Інститут монокристалів”, НАН України, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-5585-763X
  • Пилип Е. Кузнєцов Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Кафедра фізики ядра та високих енергій імені О.І. Ахієзера, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-8477-1395
  • Олександр П. Щусь Харківський Національний Університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-6063-197X
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-46
Ключові слова: оксидний сцинтилятор, ZWO, BGO, CWO, GSO, швидкі нейтрони, 239Pu-Be, резонансний захват, лічильна ефективність, густина ядерних рівнів, одноелектронний режим

Анотація

Представлені результати дослідження величини вкладів реакцій взаємодії швидких нейтронів джерел 239Pu‑Be та 252Cf в лічильну ефективність реєстрації оксидними сцинтиляторами CdWO4, ZnWO4, Bi4Ge3O12 і Gd2SiO5. Виміряно кількість гамма‑квантів, що припадає на один вхідний нейтрон, випущених з кінцевих ядер, збуджених у реакції непружного розсіювання (n, nʹγ)in, резонансного розсіювання (n, n)res і захоплення (n, γ)res і радіаційного захоплення (n, γ)cap. У якості фотоприймача використовується PMT R1307, що працює в одноелектронному режимі, фонове завантаження склало n ~ 5*103 с-1. Виміряна лічильна ефективність ε для сцинтиляторів ø40x40 мм склала для ZWO – 752, для CWO – 532, для GSO – 37 і для BGO – 23 в одиницях «імпульс/нейтрон», похибка вимірювань ~ 3-5%. На формування відгуку детектора впливають такі параметри ядерного сцинтилятора, як величина взаємодії в резонансній області, щільність ядерних рівнів кінцевого ядра, час життя збуджених ядерних станів, верхня межа резонансної області перерізу, а також час висвічування та геометричні параметри сцинтилятора. Запропонована феноменологічна модель відгуку оксидного сцинтилятора до швидких нейтронів.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

M. Anelli, G. Battistoni, S. Bertolucci, C. Bini, P. Branchini, C. Curceanu, G. De Zorzi, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 581, 368 (2007). https://doi.org/10.1016/j.nima.2007.08.005

G. Onyshchenko, V. Ryzhikov, I. Yakymenko, V. Khodusov, S. Naydenov, A. Opolonin, and S. Makhota, East European Journal of Physics, (3), 54 (2019). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-3-07

G.M. Onyshchenko, V.D. Ryzhikov, I.I. Yakymenko, and O.P. Shchus’, East European Journal of Physics, (4), 91-94 (2019). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-4-10

B. Grynyov, V. Ryzhikov, L. Nagornaya, G. Onishcenko and L. Piven’, Patent of USA. US 8.058.624 B2 (15 November 2011).

G.M. Onyshchenko, A method of recording fast neutrons and a combined detector for its implementation, Pat. 117862 Ukraine № a 2016 11057; publ. 10.10.2018, bull. № 19.

I.I. Yakymenko, and /G.M. Onyshchenko, Neutron detector: Pat. 127053 Ukraine. № u 2018 02276; publ. 10.07.2018, bull. No. 13.

B.V. Grinev, V.D. Ryzhikov, L.L. Nagornaia, G.M. Onyshchenko, and L.A. Piven, Pat. of Ukraine, N96428. The method of registration of fast neutrons. 10.11.2011.

L.L. Nagornaya, V.D. Ryzhikov, B.V. Grinyov, L.A. Piven’, G.M. Onyshchenko, and E.K. Lysetska, Abstracts IEEE Nuclear Science Symposium, (Drezden, Germany, 2008).

О.І. Ахієзер, and Yu.A. Berezhnoy, Теорія ядерних реакцій [Theory of nuclear reactions], (Kharkiv, 2011). (in Ukrainian)

A.G. Sitenko, Theory of Nuclear Reactions, (World Scientific, 1990).

J.M. Blatt, and V.F. Weisskopf, Theoretical Nuclear Physics, (2010).

H.D. Choi, R.B. Firestone, R.M. Lindstrom, G.L. Molnar, S.F. Mughabghab, R. Paviotti-Corcuera, et al., Database of prompt gamma rays from slow neutron capture for elemental analysis, (International Atomic Energy Agency, Vienna, 2007).

G. Breit, Theory of resonance reactions and allied topics, (Springer-Verlag, 1959).

A.M. Demidov, L.I. Govor, Yu.K. Cherepantsev, M.R. Ahmed, S. Al-Najjar, M.A. AlAmili, N. Al-Assafi, and N. Rammo, Atlas of Gamma-Ray Spectra from the Inelastic Scattering of Reactor Fast Neutrons, (Nuclear Research Institute, Baghdad, Iraq, 2017). https://nucleardata.berkeley.edu/atlas/download.html

Z. Alfassi, and C. Chung, Prompt Gamma Neutron Activation Analysis, (CRC Press, Boca Raton, FL, 1995).

I. Bergqvist, B. Lundberg, I. Nilsson, and N. Starfelt, Nuclear physics, 80, 198 (1966). https://doi.org/10.1016/0029-5582(66)90836-4

L. Bardelli, M. Bini, P.G. Bizzeti, L. Carraresi, F.A. Danevich, T.F. Fazzini, B.V. Grinyov, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, 569, 743 (2006). https://doi.org/10.1016/j.nima.2006.09.094

J.B. Marion, and J.L. Fowler, Fast neutron physics, Part I, Techniques, (1961).

J.B. Marion, and J.L. Fowler, Fast neutron physics, Part II: Experiments and Theory, (1961).

H. Goldstein, Fundamental Aspects of Reactor Shielding, (Addison-Wesley, 1959).

Tables of Nuclear Data. Japanese Evaluated Nuclear Data Library (JENDL). https://wwwndc.jaea.go.jp/NuC/index.html

JANIS Book of neutron-induced cross-sections. Java-based Nuclear Information Software (JANIS). https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_44624/janis-books

Brookhaven national laboratory. Databases. https://www.nndc.bnl.gov/ensdf/

T. von Egidy, and D. Bucurescu, Physical Review C, 72, 044311 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.72.044311

M. Grodzicka-Kobylka, T. Szczesniak, L. Swiderski, K. Brylew, M. Moszyński, J.J. Valiente-Dobón, P. Schotanus, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1019, 165858 (2021). https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165858

V. Ryzhikov, G. Onyshchenko, I. Yakymenko, S. Naydenov, A. Opolonin, S. Makhota, East European Journal of Physics, (2), 11 (2019). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-2-02

M. Grodzicka-Kobylka, M. Moszyński, and T. Szczęśniak, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 926, 129 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.10.065

S. Mianowski, D.M. Borowicz, K. Brylew, A. Dziedzic, M. Grodzicka-Kobylka, A. Korgul, M. Krakowiak, et al., Journal of Instrumentation, 15(3), P03002 (2020), https://doi.org/10.1088/1748-0221/15/03/P03002

Опубліковано
2023-12-02
Цитовано
Як цитувати
Онищенко, Г. М., Гриньов, Б. В., Якименко, І. І., Найденов, С. В., Кузнєцов, П. Е., & Щусь, О. П. (2023). Внески в ефективність реєстрації реакцій швидких нейтронів на ядрах важких оксидних сцинтиляторів. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 355-370. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-46
Номер
№ 4 (2023): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2023 Геннадій М. Онищенко, Борис В. Гриньов, Іван І. Якименко, Сергій В. Найденов, Пилип Є. Кузнєцов, Олександр П. Щусь

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

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).