1 / 78

Spalacja i fagmentacja jąder atomowych

Spalacja i fagmentacja jąder atomowych. Wysokoenergetyczny proton zderzając się z jądrem atomowym wywołuje różne reakcje: Reakcje szybkie („bezpośredniego oddziaływania”) Spalację (1 ciężki produkt + nukleony+..) Wymuszone rozszczepienie (2 ciężkie produkty+…)

hanae-robles
Download Presentation

Spalacja i fagmentacja jąder atomowych

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Spalacja i fagmentacja jąder atomowych Wysokoenergetyczny proton zderzając się z jądrem atomowym wywołuje różne reakcje: • Reakcje szybkie („bezpośredniego oddziaływania”) • Spalację (1 ciężki produkt + nukleony+..) • Wymuszone rozszczepienie (2 ciężkie produkty+…) • Fragmentację (kilka ciężkich produktów) Zrozumienie mechanizmu tych reakcji jest ciągłym wyzwaniem dla fizyków Spalacja - B.Kamys

  2. Spalacja i fagmentacja jąder atomowych Spalacja - B.Kamys

  3. Znajomość spalacji i fragmentacji ważne dla • Spalacyjnych źródeł neutronów • Subkrytycznych reaktorów gdzie neutrony powodują rozszczepienie (Toru lub innych ciężkich pierwiastków, np. „wypalonego” paliwa uranowego) • Nowe źródła energii • Możliwość zamiany radioaktywnych, długożyciowych odpadów na krótkożyciowe • Astrofizyki – skład promieniowania kosmicznego zależy od spalacji i fragmentacji materii międzygwiezdnej przez promienie kosmiczne (głównie protony) Spalacja - B.Kamys

  4. Spalacyjne źródło neutronów - SNS Spalacja - B.Kamys

  5. SNS – w Oak Ridge USA (od 2006) Spalacja - B.Kamys

  6. Europejskie źródło spalacyjne - ESS • budowane w Lund • w Szwecji Spalacja - B.Kamys

  7. Produkcja pierwiastków Spalacja - B.Kamys

  8. Modyfikacja składu pierwiastkowego Spalacja - B.Kamys

  9. Przykład ADS: MYRRHA • The Belgian Nuclear Research Centre in Mol has been working for several years on the design of a multi-purpose irradiation facility in order to replace the ageing BR2 reactor, a multi-functional materials testing reactor (MTR), in operation since 1962. • MYRRHA, a flexible fast spectrum research reactor (50-100 MWth) is conceived as an accelerator driven system (ADS), able to operate in sub-critical and critical modes. It contains a proton accelerator of 600 MeV, a spallation target and a multiplying core with MOX fuel, cooled by liquid lead-bismuth (Pb-Bi). • MYRRHA will be operational at full power around 2023. Spalacja - B.Kamys

  10. MYRRHA Spalacja - B.Kamys

  11. Dla wymienionych projektów • Konieczna jest znajomość całkowitych i różniczkowych przekrojów czynnych • Dla oddziaływania protonów z różnymi jądrami • W szerokim zakresie energii • Nie ma możliwości pomiaru wszystkich ważnych przekrojów a więc trzeba • Parametryzować zmierzone zależności a najlepiej tworzyć realistyczne modele reakcji • Istniejąca baza danych doświadczalnych NIE jest wystarczająca do tego celu Spalacja - B.Kamys

  12. Całkowite przekroje czynne: p+Au Spalacja - B.Kamys

  13. Całkowite przekroje czynne: p+Au Spalacja - B.Kamys

  14. Całkowite przekroje: p+Ag Tp=300 GeV p+Xe Spalacja - B.Kamys

  15. Całkowite przekroje czynne: Fe+p Spalacja - B.Kamys

  16. Różniczkowe przekroje czynne d2σ/dEdΩ • Różniczkowe przekroje czynne reakcji proton-jądro zmierzone dla bardzo nielicznych tarcz (jąder atomowych) • Jedynie dla kilku energii w zakresie 1 – 100 GeV • W szczególności nieznane przekroje dla lekkich produktów, które pojawiają się w reakcji znacznie częściej niż ciężkie produkty • Ich znajomość niezbędna dla testowania i rozwijania modeli reakcji dających realistyczne przewidywania dla wszystkich niezbędnych jąder i energii Spalacja - B.Kamys

  17. Schemat badań naukowych • Problem naukowy • Jego znaczenie i stan wiedzy na ten temat • Możliwość realizacji nowych badań • Projekt badań • Sposób pomiaru i analizy danych • Dostępna aparatura • Niezbędne dodatkowe wyposażenie • Oprogramowanie istniejące i dodatkowe • eksperymentu (np. akwizycja danych), • analizy danych (selekcja i porządkowanie informacji), • modeli teoretycznych (porównanie z doświadczeniem) Spalacja - B.Kamys

  18. PISA – Proton Induced SpAllation • Projekt PISA – wykonanie pomiarów na wewnętrznej wiązce pierścienia synchrotronowego COSY w Juelich • Zaletami są: • Możliwość użyciabardzo cienkich tarcz(niezbędna aby nie zniekształcić widm i rozkładów kątowych) • Otrzymanie mimo todużej statystyki pomiarów(bo wiązka wielokrotnie przechodzi przez tarczę) • Praca w „supercyklu”,tzn. przy tych samych ustawieniach tarczy, detektorów, elektroniki użycie na przemian kilku energii wiązki, dla których mają być wykonane pomiary Spalacja - B.Kamys

  19. PISA c.d. • Wady pomiarów na wewnętrznej wiązce: • Cała aparatura – komora rozproszeń, ramiona detekcyjne są bezpośrednio połączone z wysoką próżnią panującą w pierścieniu synchrotronowym  wielkie techniczne wymagania dotyczące próżni • Utrudniony dostęp do aparatury dla testów, ulepszeń i modyfikacji bo odbywają się inne doświadczenia • Wszystko musi być przemyślane i przygotowane wcześniej tak aby nic nie zmieniać w czasie pomiaru • Trudności z absolutną normalizacją przekrojów czynnych Spalacja - B.Kamys

  20. COSY – COoler SYnchrotron Spalacja - B.Kamys

  21. Detektory kilku rodzajów • Detektory Bragga – identyfikacja Z, detekcja cząstek o bardzo małych energiach i silnie hamowanych • Detektory „channel-plate” – to detektory do wyznaczania czasu przelotu cząstek („start” i „stop”) do identyfikacji A razem z det. Bragga • Teleskopy z kilku detektorów krzemowych – identyfikacja (A,Z) metodą DeltaE-E, – pomiar energii większych niż detektor Bragga • Detektory scyntylacyjne jako część teleskopu do pomiaru największych energii Spalacja - B.Kamys

  22. Schemat układu detekcyjnego PISA Spalacja - B.Kamys

  23. Rysunek aparatury Spalacja - B.Kamys

  24. Zdjęcie komory rozproszeń Spalacja - B.Kamys

  25. Teleskopy krzemowe i scyntylacyjne Spalacja - B.Kamys

  26. Elektronika i zdalne sterowanie detekcją Spalacja - B.Kamys

  27. Uchwyt tarczy („frame”) i tarcza („target”) Spalacja - B.Kamys

  28. Wiązka padających na tarczę protonów Spalacja - B.Kamys

  29. Schemat detektora Bragga Spalacja - B.Kamys

  30. Detektor Bragga (bez obudowy) Spalacja - B.Kamys

  31. Detektor Bragga + det. krzemowe Spalacja - B.Kamys

  32. „Multichannel plate” (detektory start-stop) Spalacja - B.Kamys

  33. Impulsy z detektora Bragga Spalacja - B.Kamys

  34. Widma „amplituda-energia” i „energia-czas” Spalacja - B.Kamys

  35. Identyfikacja pierwiastków (Z): „Bragg” Spalacja - B.Kamys

  36. Identyfikacja Z c.d. Spalacja - B.Kamys

  37. Identyfikacja A: „Bragg”+TOF Spalacja - B.Kamys

  38. Identyfikacja izotopów Be Spalacja - B.Kamys

  39. Identyfikacja A c.d. Spalacja - B.Kamys

  40. Przykładowe widma (Bragg det.) Spalacja - B.Kamys

  41. Widma „DeltaE-E” z detektorów krzemowych Spalacja - B.Kamys

  42. DeltaE-E dla dwu wzmocnień sygnałów Spalacja - B.Kamys

  43. DeltaE-E det. krzemowy+CsI(Tl) Spalacja - B.Kamys

  44. Absolutna normalizacja przekrojów Spalacja - B.Kamys

  45. Całkowity przekrój p+A 7Be w funkcji Ep Spalacja - B.Kamys

  46. Kontrola absolutnej normalizacji Spalacja - B.Kamys

  47. Typowe widma cząstek Spalacja - B.Kamys

  48. Typowe widma cięższych cząstek Spalacja - B.Kamys

  49. Tradycyjny model reakcji Spalacja - B.Kamys

  50. Typowe widma lekkich cząstek: p,d,t Spalacja - B.Kamys

More Related