تأثيرات الإثارة في النظائر الانشطارية لليورانيوم المستحثة بالنيوترونات باستخدام كود OPTMAN لغاية20 MeV

نوع المقالة : بحث

المؤلف

قسم الفيزياء ، كلية العلوم ،جامعة الازهر، اسيوط ، مصر.

الملخص

في هذا العمل ، تمت دراسة النظائر الانشطارية المستحثة بالنيوترونات لليورانيوم ، على وجه الخصوص ؛ اليورانيوم -233 واليورانيوم -235 باستخدام كود النموذج البصري ذي القنوات المزدوجة (OPMAN) حتى 20 إلكترون فولت. استلزم الطلب الكبير على وقود المفاعلات النووية إجراء هذا البحث. كواحد من النويدات المشعة الرئيسية التي تحدث بشكل طبيعي مع وجود الكثير من التنقيب عن الوقود ، حدث اليورانيوم -233 في أثر بينما ظهر اليورانيوم -235 في 0.71٪. يمكن أن تؤدي العملية بخطوتين بعيدًا عن اليورانيوم -233 واليورانيوم -235 عند التقاط النيوترونات إلى إنتاج مواد انشطارية لاستخدامها كوقود للمفاعلات. على الرغم من أن اليورانيوم -233 واليورانيوم -235 ليسا في حد ذاتها مادة انشطارية ، لكنهما وقود مفاعل التوليد. تم إجراء الحسابات لكل من المشتقات المحتملة الموسعة (PED) والتي تمثل نموذج الدوار الصلب (RRM) الذي يعامل النوى على أنها كرة اهتزازية صلبة بالإضافة إلى حساب الحفاظ على الحجم النووي وإمكانات النموذج الدوراني (RMP) التي تمثل نموذج دوار ناعم (SRM) يتعامل مع النوى كأشكال كروية مشوهة دوارة ناعمة. تمت مقارنة كل من البيانات المحسوبة بالبيانات المسترجعة من ملف Dada النووي المقيَّم (ENDF) والذي وجد أنه في توافق جيد. تم العثور على طاقات العتبة في جميع الحالات لتكون ≤ 4 MeV لكل من PED (توسع المحتمل بواسطة المشتقات) و RMP (إمكانات النموذج الدوراني). ويلاحظ أن النتائج من خطة إدارة المبردات تتفق بشكل أفضل مع البيانات المسترجعة من تلك التي تم الحصول عليها من PED.

الكلمات الرئيسة

الموضوعات


[1] I. Ahmad and F. Koki. Calculation of reactions cross section for neutron-induced reactions on 127I isotope. International Journal of Medical Physics, Clinical Engineering and Radiation Oncology, 6(1): 344–359, 2018, doi:10.4236/ijmpcero.2017.63031.
[2] I. Ahmad, Y. Y. Ibrahim, and K. F.S. Evaluations of reactions cross section of radionuclide by particles induced nuclear reactions using exifon code. Boson Journal of Modern Physics, 3(2): 220–235, 2018.
[3] K. Ayhan. Excitation function calculations of neutron-induced reactions of some zirconium target isotopes. Journal of Fusion Energy, 36: 230–233, 2018, doi:10.1007/s10894-017-0143-0.
[4] H. Naik, G.N. Kim, K. Kim, M. Zaman, M. Nadeem,and M. Sahid. Neutron-induced reaction cross-section of 93Nb with fast neutron based on 9Be(p,n) reaction. Nuclear Physics A, 970(1):156–168, 2018, doi:10.1016/j.nuclphysa.2017.11.011.

[5] H. Liang, Z. Wu, Z. Zhang, Y. Han, and X. Jiao. Calculations and analysis of n+93Nb reaction. Nuclear Science and Engineering, 187(1): 107–26, 2018, doi:10.1080/00295639.2017.1295699.

[6] A. Koning, D. Rochman, J.C. Sublet, N. Dzysiuk, M. Fleming, and S. Van Der Marck. Tendl: Complete nuclear data library for innovative nuclear science and technology. Nuclear Data Sheets, 155(1): 1–55, 2019, doi:10.1016/j.nds.2019.01.002.
[7] M. Avrigeanu and V. Avrigeanu. Optical potential for incident and emitted low-energy α particles. III. non-statistical processes induced by neutrons on Zr, Nb, and Mo nuclei. Physical Review C, 2022, doi:10.48550/arXiv.2302.09845.
[8] V. Avrigeanu and M. Avrigeanu. Role of consistent parameter sets in an assessment of the α-particle optical potential below the coulomb barrier. Physical Review C, 99(1): 044613, 2019, doi:10.1103/PhysRevC.99.044613.

[9] V. Avrigeanu and M. Avrigeanu. Validation of an optical potential for incident and emitted low-energy α-particles in the a ≈ 60 mass range. The European Physical Journal A, 57(1): 54, 2021, doi:10.1140/epja/s10050-020-00336-0.

[10] V. Avrigeanu and M. Avrigeanu. Validation of an optical potential for incident and emitted low-energy α-particles in the a ≈ 60 mass range. II. neutron–induced reactions on Ni isotopes. The European Physical Journal A, 58(1): 189, 2022, doi:10.1140/epja/s10050-022-00831-6.

[11] V. Avrigeanu and M. Avrigeanu. Consistent optical potential for incident and emitted low-energy α particles. II. α emission in fast-neutron-induced reactions on Zr isotopes. Physical Review C, 96(1): 044610, 2018, doi:10.1103/PhysRevC.96.044610.

[12] T. Kawano, Y. Cho, P. Dimitriou, D. Filipescu, N. Iwamoto, V. Plujko, and et al. Nuclear data sheets. 163(1): 109–62, 2020, doi:10.1016/j.nds.2019.12.002.

[13] S. Goriely, P. Dimitriou, M. Wiedeking, T. Belgya, R. Firestone, J. Kopecky, and et al. Reference database for photon strength functions. The European Physical Journal A, 55(1): 172, 2019, doi:10.1140/epja/i2019-12840-1.
[14] V. Avrigeanu and M. Avrigeanu. Consistent assessment of neutron-induced activation of 93Nb. Frontiers in Physics, 11(1): 1142436, 2023, doi:10.3389/fphy.2023.1142436.
[15] H. Naik, G. Kim, and K. Kim et al. Measurement of cross sections of zr-isotopes with the fast neutrons based on the 99Be (p,n) reaction. The European Physical Journal A,57(1): 267, 2021, doi:10.1140/epja/s10050-021-00568-8.
[16] H. Naik, G. Kim, and K. Kim et al. Production cross-sections of mo-isotopes induced by fast neutrons based on the 9Be (p, n) reaction. The European Physical Journal Plus, 135(1): 704, 2020, doi:10.1140/epjp/s13360-020-00728-7.
[17] A. Gopalakrishna, G.N. Kim, H. Naik, and et al. Measurement of 99mo production cross-section from the 100Mo(n,2n) reaction with quasi monoenergetic neutron based on the 9Be(p,n) reaction. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 316(1): 561–569, 2018, doi:10.1007/s10967-018-5832-2.

[18] Z. Yaling, L. Jianyang, Z. Xunchao, C. Hanjie, Y. Xuesong, Y. Lin, F. Fen, and Y. Lei. Neutronics performance and activation calculation of dense tungstengranular target for China-ADS. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 410(1): 88–101, 2018, doi:10.1016/j.nimb.2017.08.003.

[19] Qiang Wang, Tong Liu, Yijia Qiu, Changlin Lan, Bingjun Chen, Qian Zhang, Xuwen Zhan, and Kaihong Fang. Measurement of the cross sections for 238U (n, ) 239U reaction in the energy range of 14.1-14.8 MeV using neutron activation method. Radiation Physics and Chemistry, 152: 125–128, 2018, doi:10.1016/j.radphyschem.2018.08.013.
[20] M. Kerveno, M. Dupuis, A. Bacquias, F. Belloni, and D. Bernard et al. Measurement of 238U (n, n’γ) cross section data and their impact on reaction models. Physical Review C, 104(4): 0446–0449, 2021, doi:10.1103/PhysRevC.00.004600.

[21] Eric V. Johnstone, Natalia Mayordomo, and Edward J. Mausolf. Discovery, nuclear properties, synthesis and application of echnetium-101. Communications Chemistry, 1(1): 1–9, 2022, doi:10.1038/s42004-022-00746-9.

[22] International Atomic Energy Agency. Impact of fuel density on performance and economy of research reactors. IAEA Nuclear Energy Series, NF-T-2.7, 2021.
[23] Waldemar Witt. Changing the shape of a zirconium nucleus. Physical Review, 8(1): 1–10, 2018.
[24] M. I. Anthony, O. O. Ige, U. Rilwan, S. A. Jonah, M. A. Aliyu, and Atef El-Tahe. Comparative Analysis of the Excitation Functions of 238U as Breeder Fuel Using OPTMAN Code. Kirkuk  Journal of Science, 2023.