Αντιδράσεις νετρονίων σε Ir και Au και παραγωγή ισομερών καταστάσεων

Καλαμαρά, Αντιγόνη; Kalamara, Antigoni

dc.contributor.author	Καλαμαρά, Αντιγόνη	el
dc.contributor.author	Kalamara, Antigoni	en
dc.date.accessioned	2019-07-03T07:52:14Z
dc.date.available	2019-07-03T07:52:14Z
dc.date.issued	2019-07-03
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48968
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.3067
dc.rights	Default License
dc.subject	cross section	en
dc.subject	(n,2n) reaction	en
dc.subject	Au	en
dc.subject	Ir	en
dc.subject	neutron induced reactions	en
dc.subject	MCNP5 simulations	en
dc.subject	EMPIRE theoretical calculations	en
dc.subject	TALYS theoretical calculations	en
dc.subject	Ενεργός διατομή	el
dc.subject	Αντιδράσεις νετρονίων	el
dc.subject	Θεωρητικοί υπολογισμοί ενεργού διατομής	el
dc.title	Αντιδράσεις νετρονίων σε Ir και Au και παραγωγή ισομερών καταστάσεων	el
dc.title	Neutron induced reactions on Ir and Au and production of isomeric states	en
dc.contributor.department	Τομέας Φυσικής, Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ	el
heal.classification	ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ	el
heal.classification	NUCLEAR PHYSICS	en
heal.classification	Nuclear physics	en
heal.classification	Nuclear physics	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e710dd44fa12f98194f8bba2bb20cba7bee18ff6
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b7255a664204eb26bd647d54c446716bab168a51
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e710dd44fa12f98194f8bba2bb20cba7bee18ff6
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85093024
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unesco6/2207
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-01-28
heal.abstract	Η μελέτη ενεργών διατομών πυρηνικών αντιδράσεων νετρονίων παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον τόσο για την Βασική Έρευνα της Πυρηνικής Φυσικής και της Αστροφυσικής, όσο και για τον τομέα των Εφαρμογών στην πυρηνική τεχνολογία, τη δοσιμετρία, την ιατρική και τη βιομηχανία. Πιο συγκεκριμένα, τα πειραματικά δεδομένα ενεργών διατομών είναι αναγκαία για τον έλεγχο των πυρηνικών μοντέλων και τον ακριβή προσδιορισμό των παραμέτρων τους. Ιδιαίτερα οι ενεργές διατομές των ισομερών καταστάσεων παρέχουν πληροφορίες για τη μελέτη του μηχανισμού αποδιέγερσης του σύνθετου πυρήνα, λόγω του ότι ο εποικισμός τους εξαρτάται άμεσα από το σπίν των ενεργειακών σταθμών που τροφοδοτούν τις ισομερείς καταστάσεις καθώς και από την κατανομή των σπίν στην περιοχή του συνεχούς. Για αυτούς τους λόγους χρειάζονται πυρηνικά δεδομένα υψηλής ακρίβειας σε μεγάλο ενεργειακό φάσμα, που σήμερα δεν υπάρχουν στις βάσεις δεδομένων. Έτσι, σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η πειραματική και θεωρητική μελέτη των ενεργών διατομών των αντιδράσεων Au-197(n,2n)Au-196, Ir-191(n,2n)Ir-190, Ir-191(n,3n)Ir-189 και Ir-193(n,2n)Ir-192 με τη μέθοδο της ενεργοποίησης, καθώς και ο ανεξάρτητος πειραματικός προσδιορισμός των ενεργών διατομών για τις δύο ισομερείς στάθμες των παραγόμενων πυρήνων: Au-197Au(n,2n)Au-196m2 και Ir-191(n,2n)Ir-190m2. Οι πειραματικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο του Επιταχυντή 5.5 MV Tandem T11/25 του ΕΚΕΦΕ "Δημόκριτος" για ενέργειες δέσμης νετρονίων από 15.3 έως 20.9 MeV, με τη μέθοδο της ενεργοποίησης. Η παραγωγή των νετρονίων έγινε μέσω της αντίδρασης H-3(d,n)He-4 (D-T) και η ενεργειακή κατανομή τους έχει ήδη μελετηθεί, μέσω της μεθόδου πολλαπλής ενεργοποίησης (multiple foil activation). Η ροή των νετρονίων, η οποία είναι απαραίτητη για τον προσδιορισμό της ενεργού διατομής των έξι αντιδράσεων, υπολογίζεται μέσω των ενεργών διατομών αντιδράσεων αναφοράς: Al-27(n,α)Na-24 και Nb-93(n,2n)Nb-92m. Μετά το πέρας των ακτινοβολήσεων, η ενεργότητα των υπό μελέτη δειγμάτων και των στόχων αναφοράς μετρήθηκε μέσω φασματοσκοπίας-γ με ανιχνευτές υπερκαθαρού γερμανίου (HPGe). Τις πειραματικές μετρήσεις συνόδευσαν Monte Carlo προσομοιώσεις των πειραματικών διατάξεων. Συνδυάστηκαν οι κώδικες NeuSDesc και MCNP5 για την προσομοίωση της διάδοσης της δέσμης των νετρονίων, ενώ MCNP5 προσομοιώσεις χρησιμοποιήθηκαν επίσης, για τον προσδιορισμό της ενδοαπορρόφησης των ακτίνων-γ μέσα στα ακτινοβοληθέντα δείγματα. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, μία πρόσφατα εφαρμοσμένη μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της ενεργού διατομής της αντίδρασης Ir-193(n,2n)Ir-192, η οποία μολύνεται από την αντίδραση Ir-191(n,γ)Ir-192 που ενεργοποιείται από χαμηλοενεργειακά, παρασιτικά νετρόνια. Επιπλέον, υλοποιήθηκαν θεωρητικοί υπολογισμοί των ενεργών διατομών των έξι αντιδράσεων ενδιαφέροντος, στα πλαίσια της θεωρίας Hauser-Feshcbach, χρησιμοποιώντας τις τελευταίες εκδόσεις των κωδίκων EMPIRE και TALYS. Οι θεωρητικοί υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν για ένα μεγάλο εύρος ενεργειών, με σκοπό χρησιμοποιώντας τις ίδιες παραμέτρους, να γίνει η αναπαραγωγή της ενεργού διατομής για διάφορα κανάλια αντιδράσεων, όπως (n, elastic), (n,2n), (n,3n), (n,p), (n,α) και (n,total). Η αναπαραγωγή των ενεργών διατομών των αντιδράσεων που οδηγούν σε ισομερείς καταστάσεις, Au-197(n,2n)Au-196m2 και Ir-191(n,2n)Ir-190m2, συνέστησε σημαντικό περιορισμό στους θεωρητικούς υπολογισμούς, λόγω της μεγάλης ευαισθησίας τους σε μικρές αλλαγές των τιμών των παραμέτρων εισόδου (input parameters).	el
heal.abstract	Neutron induced reaction cross sections are of considerable importance for technological applications such as nuclear technology, dosimetry, medicine and industry. Also, they play a significant role in Nuclear Physics and Astrophysics fundamental research. More specifically, cross section experimental data is necessary when the nuclear models need to be checked and their parameters be accurately determined. Especially, cross sections of isomeric states provide important supplementary information for the study of the compound nucleus de-excitation mechanism due to the fact that their population directly depends on the spin of the levels from which the isomeric states are fed and on the spin distribution in the continuum. For the aforementioned reasons, highly accurate nuclear data in a wide energy range, that does not exist in the databases, is needed. Thus, the purpose of the present thesis is the experimental and theoretical study of the cross sections of the Au-197(n,2n)Au-196, Ir-191(n,2n)Ir-190, Ir-191(n,3n)Ir-189 and Ir-193(n,2n)Ir-192reactions, as well as the independent experimental cross section determination for the two isomeric states of the produced nuclei, namely the: Au-197Au(n,2n)Au-196m2 and Ir-191(n,2n)Ir-190m2 ones. The measurements were performed at the 5.5 MV Tandem T11/25 Accelerator Laboratory of NCSR "Demokritos" for neutron beam energies ranging from 15.3 to 20.9 MeV using the activation technique. The neutrons were produced by means of the H-3(d,n)He-4 (D-T) reaction and their energy distribution has already been studied, implementing the multiple foil activation technique. The neutron flux, which is necessary for the determination of the cross sections of the six reactions, is determined relative to the Al-27(n,α)Na-24 and Nb-93(n,2n)Nb-92m reference reaction cross sections. After the end of the irradiations, the induced activity in the target and reference foils was measured by γ-ray spectroscopy, using High Purity Germanium detectors (HPGe). The experimental measurements are accompanied by Monte Carlo simulations of the experimental setups. A combination of the MCNP5 and NeuSDesc codes is implemented for the simulation of the neutron beam transfer, while the MCNP5 code is also used in order to determine the γ-ray self-absorption in the irradiated samples. In the framework of the present thesis, a recently applied methodology was implemented for the determination of the Ir-193(n,2n)Ir-192 reaction cross section which is contaminated by the Ir-191(n,γ)Ir-192 reaction which is activated by low energy parasitic neutrons. Furthermore, the study concerning the six reactions is accompanied by theoretical cross section calculations performed in the framework of the Hauser-Feshcbach theory, using the latest versions of the EMPIRE and TALYS codes. The theoretical calculations are carried out over a wide energy range, in order to reproduce several experimental reaction channels using the same parametrization, such as the (n, elastic), (n,2n), (n,3n), (n,p), (n,α) and the (n,total) ones. The reproduction of the cross section for the two isomeric states of the produced nuclei in the Au-197(n,2n)Au-196m2 and Ir-191(n,2n)Ir-190m2 reactions constitutes a significant constraint due to their enhanced sensitivity for small changes in the input parameter values.	en
heal.sponsor	Το έργο συγχρηματοδοτείται από την Ελλάδα και την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανάπτυξη Ανθρώπινου Δυναμικού, Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση», στο πλαίσιο της Πράξης «Πρόγραμμα Χορήγησης Υποτροφιών για Μεταπτυχιακές Σπουδές Δευτέρου Κύκλου Σπουδών» (MIS-5003404), που υλοποιεί το Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών (ΙΚΥ).	el
heal.sponsor	This research is co-financed by Greece and the European Union (European Social Fund- ESF) through the Operational Programme "Human Resources Development, Education and Lifelong Learning" in the context of the project "Scholarships programme for post-graduate studies - 2nd Study Cycle" (MIS-5003404), implemented by the State Scholarships Foundation (IKY).	en
heal.advisorName	Vlastou-Zanni, Rosa	en
heal.advisorName	Βλαστού-Ζάννη, Ρόζα	el
heal.committeeMemberName	Κόκκορης, Μιχάλης	el
heal.committeeMemberName	Λαγογιάννης, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Πατρώνης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Μερτζιμέκης, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Σταματελάτος, Ίων	el
heal.committeeMemberName	Διακάκη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Colonna, Nicola	el
heal.academicPublisher	Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	203
heal.fullTextAvailability	true