авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

( ) - 40

-- [ Страница 1 ] --

.. ( )

- 40

.04.16- “, “

-2013

НАЦИОНАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ИМ. А.И.АЛИХАНЯНА

(Ереванский физический институт)

Даллакян Рубен Коляевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ НА ПУЧКЕ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УСКОРИТЕЛЯ ЕрФИ

С ЭНЕРГИЕЙ 40 МэВ

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандитата физико-математических наук по специальности 01.04.16 “Физика ядра,

элементарных частиц и космических лучей”

ЕРЕВАН- 2013

()- :

`

.. ()

`

.. ()

.. ()

`

2013 . 7-, 14-00-,

- « » - 024 (-0036, . 2):

- : 2013 . 7-;

`

..

=========================================================

Тема диссертации утверждена ученым советом Национальной Научной Лаборатории (ЕрФИ) имени А.И.Алиханяна

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Р.О.Авакян (ННЛА)

Оффициальные оппоненты: доктор физико-математических наук

К.А.Испирян (ННЛА)

Кандидат физико-математических наук

Г.О.Оганесян (ЕГУ)

Ведущая организация: Ереванский Государственный Университет Защита состоится 7 июня 2013 г. в 14 часов на заседании специализированного совета ВАК 024 ”Физика ядра и элементарных частиц” Национальной Научной Лаборатории имени А.И.Алиханяна (ЕрФИ) (Ереван-0036, ул. Братьев Алиханян 2)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ННЛА

Автореферат разослан 7 мая 2013 г.

Ученый секретарь спец. совета

Доктор физико-математических наук Д.Р.Караханян

Актуальность проблемы

Получение информации о строении атомного ядра является одной из основных задач экспериментальных исследований ядерной физики. Такого рода информацию о строении ядра можно получить путем анализа вероятностей ядерных реакций при взаимодействии различных частиц с ядром.



Среди огромного разнообразия ядерных реакций немаловажное место занимают реакции, вызванные электромагнитными взаимодействиями. Такие реакции протекают за счёт электромагнитного поля, свойства которого подробно изучены, и механизм передачи энергии от налетающего -кванта исследуемому ядру достаточно хорошо известен. В таких реакциях проще, чем в реакциях под действием нейтронов и заряженных частиц, отделить эффекты структуры ядра от механизмов его возбуждения.

Результаты исследований различных процессов взаимодействия -квантов низких и средних энергий имеют большое значение не только в области ядерной физики. Также немаловажное значение имеют результаты этих исследований в самых различных областях науки и техники, а именно в ядерной энергетике, ядерной медицине, радиационных разделах химии, геологии, материаловедении, экологии и во многих других.

Цель и задачи исследования

Целью диссертации является измерение выходов фотоядерных реакций на линейном ускорителе электронов ЕрФИ с максимальной энергией 40 МэВ на мишенях из молибдена, ксенона и олова с образованием ядер 99mTc, 123I, 111In методом наведенной активности.

Исследования процессов взаимодействия электромагнитного излучения с атомными ядрами показывают, что изучение фотоядерных реакций связано со специфическими трудностями. В качестве основных трудностей могут быть выделены следующие:

  1. отсутствие интенсивных пучков моноэнергетических фотонов, вследствие чего приходится использовать различные математические и экспериментальные ухищрения для того, чтобы определить сечение реакции в условиях, когда спектр фотонов, ее вызывающих, близок к моноэнергетическому;
  2. относительно малые абсолютные величины сечений фотоядерных реакций; требуется высокая интенсивность фотонных пучков, для увеличения выходов реакций требуется увеличивать толщины мишеней, что приводит к ухудшению энергетического разрешения;

Проведенное в рамках в диссертации исследование ядер 99mTc, 123I, 111In, полученных на пучке фотонов линейного электронного ускорителя ЕрФИ с энергией электронов 40 МэВ направлено на решение некоторых из этих проблем.

Научная новизна и практическая ценность работы

Научная новизна и практическая ценность полученных результатов состоит в пополнении банка данных фотоядерных реакций. Для создания новых теоретических моделей по фотоядерным реакциям требуются надежные экспериментальные данные. Приведенные результаты могут быть непосредственно использованы для проверки и развития моделей ядерных реакций. В частности, в случае величин удельной активности образования изотопа 99mТс разброс представленных в литературе данных составляет от 90 Бк/мгмкАч до 3200 Бк/мгмкАч. Существование такого широкого разброса свидетельствует о том, что требуются новые надежные измерения для развития существующих и создания новых теоретических моделей, описывающих фотоядерные процессы. Аналогичная ситуация в той или иной мере относится и к другим изотопам.

Одновременно в результате фотоядерных раеакций получаются изотопы 99mTc, 123I и 111In, которые имеют большое применение в ядерной медицине и других отраслях науки и техники.

Полученные нами результаты пополнят имеющийся банк данных, созданный на основе экспериментальных измерений, выполненных в научных центрах США, Европы и России.

Основные защищаемые положения:

  • Экспериментальная установка на пучке электронов линейного ускорителя ЛУЭ50 Национальной Научной лаборатории им. А.Алиханяна (ЕрФИ);
  • Методика экспериментов по исследованию фотоядерных реакций;
  • Монте-Карло расчеты для оптимизации условий экспериментов – выбор энергии электронов, толщины конвертора;
  • Монте-Карло расчеты и экспериментальное исследование для оптимизации толщины мишеней;
  • Экспериментальное измерение выходов фотоядерных реакций и активностей изотопов 99mTc, 123I и 111In.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах Национальной Научной Лаборатории им. А.Алиханяна (ЕрФИ), а также были доложены на международных конференциях и семинарах:

  • Восьмая Международная конференция “Ядерная и радиационная физика” ICNRP’2011, 20-23 сентября 2011г., г. Алматы, Республика Казахстан.
  • 14-й Международный семинар НКК МНТЦ “Развитие инноваций и трансфер технологий в контексте глобальной безопасности”, 27-28 сентября 2011 г., г. Алматы, Республика Казахстан.
  • International Conference under the sponsorship of the International Science and Technology Center (ISTC) “Radiation Safety Challenges in the 21st Century”Yerevan, Armenia June 20-21, 2012

По теме диссертации опубликовано 3 работы в журналах Известия НАН РА(Физика) и Armenian Journal of physics.

Объем и структура диссертации: Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 96 страниц печатного текста, включая 66 рисунков, 9 таблиц и список литературы из 53 наименований.

Краткое содержание диссертации

Введение содержит краткое научное обоснование актуальности исследований фотоядерных процессов в области гигантского дипольного резонанса (ГДП). Дано описание общего состояния проблемы,приведены структура и основные положения диссертации. Обоснована актуальность проведения измерений сечений реакций 100Mo(,n)99Mo99mTc, 124Xe(,n)123Xe 123I, 112Sn(,p)111In и 112Sn(,n)111Sn 111In. Рассмотрена возможность получения изотопов 99mTc, 123I и 111In на электронных ускорителях.

В первой главе дано краткое описание теоретических предпосылок и обоснование экспериментальных исследований фотоядерных процессов как с точки зрения получения информации о структуре взаимодействий, так и с целью определения выходов изотопов, имеющих практическое применение для диагностики и терапии онкологических заболеваний. Описан активационный метод измерения выходов реакций 100Mo(,n)99Mo99mTc, 124Xe(,n)123Xe123I, 112Sn(,p)111In и 112Sn(,n)111Sn 111In и определения их сечений.

Описаны исследования и моделирования изучаемых процессов посредством программ GEANT и PENELOPE с целью определения оптимальных параметров пучка фотонов и геометрии установки. Приведены результаты Монте-Карло моделирования процесса тормозного излучения электронов в танталовой мишени с целью выбора оптимальной толщины конвертора [1](Рис. 1.1).

Рис. 1.1 Зависимость выхода фотонов от толщины танталового радиатора.

Описаны разработанные и созданные экспериментальные установки для проведения измерений [2] (Рис.1.2), системы мониторирования параметров пучка и параметров экспериментальной установки, системы оперативного измерения поперечного профиля электронного пучка системой, основанной на вибрирующей струне [3].

Рис. 1.2. Экспериментальная установка под электронным пучком. 1 - цилиндр Фарадея, 2 – мишенный модуль, 3-люминифорный экран контроля позиции пучка, 4 – дистанционное устройство передвижения мишенного модуля.

Приведены результаты измерения профиля пучка (см. Рис.1.3).

Рис. 1.3. Результат измерения профиля пучка в вертикальном направлении.

Приведено описание разработанных мишенных капсул для твердотельных (Рис. 1.4) и газообразных (Рис. 1.5) мишеней.

Рис. 1.4. Мишенная капсула для твердотельной мишени. Слева – с таблетками из спресованного порошка МоО3, справа – полностью заполненная тем же порошком и покрытая медной фольгой для проведения монитора накопленной интенсивности фотонного пучка.

Описана система измерения спектров гамма-квантов посредством детектора на основе NaI(Tl) и полупроводникового детектора из сверхчистого германия. Приведены результаты энергетической калибровки и измерения абсолютной эффективности детекторов (Рис.1.6, 1.7).

Рис. 1.5. Схема газовой мишени

Рис. 1.6. Зависимость эффективности (в процентах) регистрации гамма-квантов детектором NaI(Tl) от энергии на расстоянии 10 см от входного окна.

Рис. 1.7. Эффективность детектора из сверхчистого германия на расстояниях 0, 3, 5, 7.7, 10, 25 и 50 см от источника до детектора.

Во второй главе диссертации дано описание методики экспериментального исследования реакции 100Mo(,n)99Mo. Рассмотрены схема распада 99Mo99mTc, интенсивности и энергии распадных гамма-квантов,

+ 100Mo 99Mo+ n Порог реакции = 9.1 MeV

T1/2 ~ 67 часа 99mTc (T1/2 ~6 часов)

Для оценки ожидаемых выходов реакции 100Mo(,n)99Mo проведено Монте-Карло моделирование зависимости выхода (наработки) атомов 99Mo от энергии фотонов. Для моделирования процессов использовался пакет GEANT4. Количество наработанных атомов 99Mo оценивается моделированием числа вылетающих нейтронов, принимая во внимание, что вероятность поглощения в молибдене вылетевших нейтронов мала, а также с учетом того, что сечения сопутствующих реакций + 2n и + np малы по сравнению с сечением основной реакции + n. Зависимость выхода нейтронов от энергии фотонов приведена на Рис. 2.1.

Рис. 2.1. Зависимость числа нейтронов, вылетевших из мишени 100Mo толщиной 1 см от энергии фотонов (каждая точка является результатом от 105 фотонов).

Показано, что максимальное значение сечения реакции наблюдается при энергии фотонов E~17 МэВ, что хорошо согласуется с опубликованными результатами других авторов [4].

Проведено два сеанса облучения образцов из МоО3 для исследования процессов образования 99Мо и соответственно 99mТс. Первый сеанс был проведен при энергии пучка 20 МэВ, второй – при энергии 40 МэВ. Измерены спектры излучения облученных образцов(см. Рис.2.2), измерена специфическая активность выхода, проведено сравнение с ранее опубликованными результатами [5,1]. В литературе по данным различных экспериментов приводились результаты по специфической активности (наработанная активность, приведенная на единицу массы мишени - мг, на единицу интенсивности пучка – мкА, и на длительность облучения – час) от 90 Бк/мгмкАчас[5] до 3200 Бк/мгмкАчас[12]. По результатам описанных в диссертации исследований получен результат 3000 Бк/мгмкАчас.

Научный центр Ссылка Активность, Бк/мгмкАч
ОИЯИ Р12-2004-210 [12] 3200
РГУ Радиохимия, 1993[5] 90
ХФТИ ЕРАС-98 [1] 370
ЕрФИ Настоящая работа[2] 3000






Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.