Пленарное заседание 1. Физика ядра и элементарных частиц

Plenary meeting 1. Nuclear and elementary particle physics

ЭКСПЕРИМЕНТ CMS В ЦЕРН И УЧАСТИЕ В НЕМ ННЦ ХФТИ

О.О. Бунецкий, Е.С. Горбенко, В.А. Кизка, К.А. Клименко, Л.Г. Левчук,
 С.Т. Лукьяненко, В.Ф. Попов, А.С. Приставка, Д.В. Сорока, П.В. Сорокин

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

За 2012 г. в эксперименте CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН получена выборка данных объемом ~25 фбн^-1 для энергии соударяющихся протонов, равной 8 ТэВ. Стабильная и надежная работа БАК, детектора CMS, а также вычислительной грид-инфраструктуры эксперимента явилась основой для выдающихся достижений – обнаружения нового бозона (кандидата на роль бозона Хиггса) с массой ~125 ГэВ/с² и получения новых, рекордных ограничений на существование «новой физики» вне рамок Стандартной модели (СМ). С другой стороны, быстрое увеличение светимости БАК ужесточает требования к грид-инфраструктуре CMS, созданной для распределенной обработки данных этого эксперимента. Специализированный вычислительный комплекс (ВК) ННЦ ХФТИ (Т2-центр T2_UA_KIPT) является активным элементом этой иерархической инфраструктуры, работающим на ее 2-м «ярусе». Комплекс принимает для обработки данные с БАК, и его вычислительные ресурсы используются для анализа этих данных, а также для компьютерного моделирования эксперимента CMS. За 2012 г. на комплекс было передано более 70 Тбайт данных CMS, а интенсивность использования его вычислительных ресурсов превысила 10 тыс. kHEPspec-часов, составляя более 80 % от соответствующего общего годового вклада Украины во всемирной грид-инфраструктуре для обработки данных с БАК (WLCG). Среднегодовой уровень готовности центра к участию в обработке данных CMS превышает 90 %, что является достаточно высоким качественным показателем работы центра. В ННЦ ХФТИ продолжаются работы по обработке данных, аккумулируемых в эксперименте. В частности, с целью поиска бозона Хиггса СМ с массой М_Н = 300 ГэВ/с² по распадам H⁰ → Z⁰ Z⁰ → μ⁺ μ^- nn проанализированы данные CMS, отвечающие интегральной светимости 4,4 фбн^-1 и энергии соударения протонов, равной 7 ТэВ (полная выборка, полученная в 2011 г.). Выполненный анализ не обнаруживает указаний на существование хиггсовской частицы с М_Н = 300 ГэВ/с².

Работа поддержана грантами, выделенными Национальной академией наук Украины (НАНУ) на основании Государственной целевой научно-технической программы внедрения и использования грид-технологий на 2009 – 2013 гг. и конкурса совместных научных проектов НАНУ и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) на 2012 – 2013 гг.

250 ГэВ ЛИНЕЙНЫЙ КОЛЛАЙДЕР ДЛЯ ФАБРИКИ ХИГГСОВ
 (R&D В ANL С УЧАСТИЕМ ННЦ ХФТИ)

И.Н. Онищенко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Установившиеся усилия по созданию электрон-позитронного тэвного коллайдера, как более «чистого» для генерации бозонов Хиггса, сосредоточены в командах ILC и CLIC. Обе машины предполагаются работающими в сантиметровом диапазоне с длительностью импульса порядка сотен наносекунд, обеспечивающей высокий КПД передачи СВЧ-мощности к пучку. В результате ILC, использующий сверхпроводящие резонаторы, планируется на темп ускорения 35 МВ/м, а CLIC, базирующийся на «теплой» двухпучковой схеме, - 100 МВ/м. Усилия по новым методам ускорения в настоящее время сконцентрированы на возбуждении высокоградиентных кильватерных полей в плазме или диэлектрике лазерным импульсом большой мощности или релятивистским электронным сгустком с большим зарядом.

В настоящем сообщении представлен основанный на предшествующих исследованиях в ANL проект менее габаритного двухпучкового линейного коллайдера, базирующегося на концепции короткого импульса, позволяющей увеличить темп ускорения на порядок как в диэлектрической, так и в металлической ускоряющей структуре. Применяя модульную структуру, схема коллайдера на любую энергию становится гибкой. Представлены план исследований в ANL и ННЦ ХФТИ для демонстрации возможности создания такого коллайдера, включая генерацию мощных кильватерных полей, высокоградиентное ускорение и схему модульности.

РОЖДЕНИЕ МГНОВЕННЫХ ФОТОНОВ, ТЯЖЕЛЫХ
КВАРКОНИЕВ И СТРУЙ В p-p- И Pb-Pb-СТОЛКНОВЕНИЯХ
НА БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ

А.В. Деев¹, В.В. Котляр², Н.И. Маслов²

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина;
²ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Кратко рассмотрены результаты экспериментов на Большом адронном коллайдере (LHC, CERN), а также проблемы в интерпретации данных на основе квантовой хромодинамики (КХД). Обсуждаются исследования процессов рождения двух фотонов и двух струй, которые направлены на поиск явлений, требующих расширения стандартной модели в физике элементарных частиц. Представлены результаты расчетов корреляционных наблюдаемых (КН) в реакциях p+p→γ+jet+X, J/ψ+jet+X, jet+jet+X, для моделирования которых использован генератор событий Pythia8. Изучены зависимости полученных распределений от различных кинематических переменных. Обнаружены особенности в поведении КН. Обсуждаются возможности проведения соответствующих измерений КН на LHC с помощью существующих детекторов и с учетом расширения возможностей детектора ALICE после его планируемой модернизации.

Секция 1. Фундаментальные исследования при промежуточных и высоких энергиях

Session 1. Basic research at intermediate and high energies

ПОИСК БОЗОНА ХИГГСА СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ
С МАССОЙ 300 ГэВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ CMS В ЦЕРН

С.Т. Лукьяненко, Л.Г. Левчук, Д.В. Сорока, П.В. Сорокин

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

С целью поиска бозона Хиггса Стандартной модели с массой М_Н = 300 ГэВ по распадам H⁰ → Z⁰ Z⁰ → μ⁺ μ^- nn обработаны и проанализированы данные эксперимента CMS, отвечающие интегральной светимости Большого адронного коллайдера L_инт ~ 4,4 фбн^-1 и энергии сталкивающихся протонов в системе центра масс Е_сцм = 7 ТэВ. Следуя принятой в эксперименте CMS процедуре, анализ выполнялся в два этапа. На первом этапе, используя возможности грид-инфраструктуры эксперимента CMS, был выполнен так называемый «скимминг» – получение из исходных данных вспомогательной «облегченной» выборки, подходящей для конкретного анализа. В данном случае – это выборка событий с, по меньшей мере, двумя восстановленными мюонами, обладающими поперечными импульсами Р_Т^μ >13 ГэВ и Р_Т^μ  > 8 ГэВ. Полученный «скимминговый» набор данных был передан на дисковое хранилище специализированного вычислительного комплекса (ВК) ННЦ ХФТИ. На втором  этапе был произведен анализ этой выборки, используя локальные ресурсы ВК ННЦ ХФТИ и разработанный в эксперименте CMS программный инструментарий (в частности, базовый класс EDAnalyser программного комплекса CMSSW). Для более точной оценки сигнала и основных фоновых вкладов были также проанализированы соответствующие выборки событий, сгенерированные методом Монте-Карло (при помощи генераторов MadGraph и Powheg) с учетом NLO-поправок. Полученные при этом распределения событий по «поперечной массе» М_Т и относительному поперечному импульсу пары Z‑бозонов  |Р_Т^μμ – Р_Т^miss| удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. В результатах выполненного анализа не обнаруживается указаний на существование Хиггса Стандартной модели с массой М_Н = 300 ГэВ.

Работа поддержана грантами НАН Украины и Государственной целевой научно-технической программой внедрения и использования грид-технологий.

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В РАСПАДАХ ХИГГСОВСКОГО БОЗОНА НА ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВЕКТОРНЫЙ Z-БОЗОН И ФОТОН

В.А. Ковальчук, А.Ю. Корчин

Институт теоретической физики им.А.И. Ахиезера ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Изучены проявления эффектов «новой физики» в распаде H→Z γ. Вычислены величины параметров Стокса фотонов при некоторых значениях параметров эффективного лагранжиана взаимодействия HZγ. Показано, что исследование асимметрии A_FB «вперед-назад» относительно направления движения Z-бозона в системе покоя H-бозона для фермионов (заряженных лептонов и тяжелых c- и b-кварков), возникших в распаде H→Z γ→ фермион + антифермион + γ-квант, является тестом Стандартной Модели (СМ). В СМ эта асимметрия равна нулю, поэтому наблюдение ненулевой величины этой асимметрии будет указывать на обнаружение «новой физики».

РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОНА НА МЮОНЕ В ДВУХМОДОВОМ ИМПУЛЬСНОМ ЛАЗЕРНОМ ПОЛЕ В ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ОБЛАСТИ

О.И. Денисенко, С.П. Рощупкин

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы

Теоретически изучен процесс нерезонансного рассеяния электрона на мюоне в двухмодовой импульсной световой волне в борновском приближении. Рассматривается случай произвольных огибающих четырехмерного потенциала волны, когда время импульса значительно превышает характерный период осцилляций волн. Получена амплитуда, вероятность и сечение процесса для умеренно сильной эллиптически поляризованной импульсной лазерной волны. Интересные особенности процесса возникают для нерелятивистских энергий частиц, когда угол рассеяния в системе центра зависит от числа излученных или поглощенных фотонов комбинационных частот внешней волны.

MSSM NEUTRAL HIGGS PRODUCTION CROSS SECTION
VIA GLUON FUSION AND BOTTOM QUARK FUSION at NNLO in QCD

T.V. Obikhod

Institute for Nuclear Research NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine

MSSM Higgs production cross section σ(pp→(bb^-)h+X) in bottom-quark annihilation is evaluated at next-to-next-to-leading order (NNLO) in QCD. Scale dependence for both the factorization and the renormalization scales for √s = 7 and 8 TeV was found. With the help of computer programm HIGLU [1] the neutral MSSM Higgs production cross section σ(pp→(gg)h) via gluon fusion at LHC with √s = 7,  8 and 14 TeV including next-to-next-to-leading order QCD corrections is presented. The result for MSSM neutral Higgs boson mass is in accordance with the last experimental data at the LHC (CMS).

1. Michael Spira. HIGLU // hep-ph/9510347.

СЕЧЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ НЕЙТРАЛЬНОГО БОЗОНА
ХИГГСА MССM-МОДЕЛИ В РЕАКЦИЯХ СЛИЯНИЯ
ГЛЮОНОВ И b-КВАРКОВ С  NNLO QCD-РАСЧЕТАМИ

Т.В. Обиход

Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев

Посчитано сечение образования нейтрального бозона Хиггса MССM‑модели σ(pp→(bb^-)h+X) при аннигиляции b-кварков с помощью NNLO QCD‑расчетов. В рамках NNLO QCD-подхода была найдена зависимость как от масштаба факторизации, так и от масштаба ренормализации при √s = 7 и 8 ТэВ. С помощью компьютерной программы HIGLU [2] посчитано сечение образования нейтрального бозона Хиггса MССM-модели σ(pp→(gg)h) в реакции слияния глюонов на LHC с √s = 7,  8  и 14 ТэВ включая NNLO-коррекции к квантовой хромодинамике (КХД). Результат для рассчитанной массы нейтрального бозона Хиггса МССМ-модели находится в соответствии с последними экспериментальными данными, полученными на LHC (CMS).

1.  Michael Spira. HIGLU // hep-ph/9510347.

ПОИСК НОВЫХ ДИЛЕПТОННЫХ РЕЗОНАНСОВ
В ДАННЫХ ДЕТЕКТОРА ATLAS (LHC)

И.В. Елецких

Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна, РФ;
Институт электрофизики и радиационных технологий
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Представлены результаты поиска новых тяжелых резонансов в канале с двумя мюонами или двумя электронами в конечном состоянии в данных протон-протонных столкновений на детекторе ATLAS в 2011 году [1]. Статистически значимых отклонений наблюдаемого распределения инвариантной массы финальных частиц от предсказываемого стандартной моделью не обнаружено. Установлены новые пределы для параметров ряда теоретических моделей, предсказывающих новые резонансы в дилептонном канале – Z’, Z*, G*, моделей Калуцы-Клейна, моделей техницвета.

1. The ATLAS Collaboration // JHEP. 2012, v. 1209, p. 041.

РОЖДЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ПИОНОВ В СТОЛКНОВЕНИЯХ
Pb+Pb  ПРИ ЭНЕРГИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ √S=17 ГэВ.
СРАВНЕНИЕ С МОДЕЛЯМИ

В.С. Трубников¹, В.А. Кизка²

¹Научно-исследовательский комплекс “Ускоритель” ННЦ ХФТИ, г. Харьков; ²Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Представлены новые результаты для фактора ядерной модификации заряженных пионов, как функции поперечного импульса в кинематической области 0 < p_t < 2 ГэВ/c. Проанализировано сравнение фактора ядерной модификации в центральных и периферических столкновениях. Проведено сравнение экспериментальных спектров с предсказаниями моделей ядро-ядерных взаимодействий.

Показано, что результаты модели HIJING1.7, включающие формирование партонных струй с последующей адронизацией, а также модель EPOS1.67, включающая формирование кварк-глюонной плазмы, дают хорошее согласие с экспериментальными данными, в то время как  UrQMD2.3 дает большое расхождение с ростом поперечного импульса пионов.

РОЖДЕНИЕ ПАР φ–МЕЗОНОВ, Ξ– И Ω–БАРИОНОВ
В РАССЕЯНИИ УЛЬТРАРЕЛЯТИВИСТСКИХ ПРОТОНОВ

А.В. Деев¹, В.В. Котляр², Н.И. Маслов²

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина;
²ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

C помощью генератора событий Pythia8 исследованы механизмы реакций pp→φX, pp→ΞX и pp→ΩX. Показано, что вычисленные интегральные и дифференциальные сечения реакций обладают заметной чувствительностью к вкладам процессов излучения глюонов партонами в начальном и конечном состояниях и существенно изменяются при учете многократного рассеяния партонов. Расчеты проведены в условиях экспериментов STAR на релятивистском коллайдере тяжелых ионов  (RHIC, Brookhaven), CDF на протон–антипротонном ускорителе (Tevatron, Лаборатория им. Е. Ферми), а также ALICE, CMS и LHCb на Большом адронном коллайдере (LHC, ЦЕРН). Найден набор параметров, с которым достигается удовлетворительное описание экспериментальных данных в области энергий от 200 ГэВ до 7 ТэВ. Для достижения согласия с данными является важным выбор параметра, определяющего интенсивность рождения странных кварков.

Рассчитаны наблюдаемые для реакций, в которых рождаются пары φ‑мезонов, Ξ‑ и Ω‑барионов. Соответствующие распределения зависят как от поперечных импульсов, быстрот и азимутальных углов адронов в конечных состояниях, так и от разностей этих кинематических переменных. Исследованные  корреляционные функции представляют интерес для проверки моделей в КХД, на которых основывается моделирование столкновений протонов в области ультрарелятивистских энергий. Полученные результаты могут быть использованы при планировании новых измерений на RHIC и LHC.

СТАТУС ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ННЦ ХФТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА (ЦЕРН)

О.О. Бунецкий, К.А. Клименко, С.Т. Лукьяненко, Л.Г. Левчук,
Д.В. Сорока, П.В. Сорокин, А.С. Приставка

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Специализированный вычислительный комплекс (ВК) ННЦ ХФТИ является сертифицированным центром 2-го яруса WLCG (World-wide LHC Computing Grid) грид-инфраструктуры эксперимента CMS. Ресурсы ВК постоянно используются для хранения и обработки экспериментальных данных с Большого адронного коллайдера. Особое значение имеет корректность работы элементов ВК. Особое внимание уделяется обеспечению работоспособности вычислительных узлов, элементов дискового хранилища данных и сетевой инфраструктуры комплекса. Представлены результаты участия вычислительного комплекса (ВК) ННЦ ХФТИ в распределенном хранении и анализе данных эксперимента CMS (CERN). Обсуждаются особенности модернизации и развития ВК ННЦ ХФТИ.

СИСТЕМА УЧЕТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРИД-РЕСУРСОВ
НА ОСНОВЕ СРЕДСТВ МОНИТОРИНГА С ОТКРЫТЫМ ИСХОДНЫМ КОДОМ ZABBIX И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ APEL

К.А. Клименко, Л.Г. Левчук, Д.В. Сорока, П.В. Сорокин, А.С. Приставка

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Мониторинг элементов аппаратно-программного комплекса с использова-нием средств сбора статистических данных и оказание управляющих воздействий ZABBIX, при поддержке программного обеспечения учета использования грид-ресурсов Apel, являются критически важными задачами для организации высокопроизводительных распределенных вычислений. Представленное специализированное, комплексное программное решение обеспечивает получение детальной информации о поступающих из грид-среды (WLCG) задачах и использование ими вычислительных ресурсов, а также контроль работоспособности аппаратных и программных средств вычислительного комплекса ННЦ ХФТИ, мониторинг ключевых рабочих параметров, ведение истории событий, анализ производительности кластера и его компонентов в реальном времени. При этом производится сбор данных о конфигурации вычислительных узлов, осуществляется мониторинг сетевого оборудования, автоматизируются операции контроля состояния кластера. В системе реализован веб-интерфейс с поддержкой средств визуализации данных. Представленное решение является действующим прототипом системы учета использования ресурсов украинской национальной грид-инфраструктуры.

РАЗМЕЩЕНИЕ ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТА CMS (ЦЕРН) НА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ  ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ ННЦ ХФТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА

О.О. Бунецкий, К.А. Клименко, Л.Г. Левчук, Д.В. Сорока,
П.В. Сорокин, А.С. Приставка

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Одной из основных задач экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) является обеспечение надежности хранения данных и обмена ими для распределенной обработки. С этой целью создана глобальная грид-инфраструктура Worldwide LHC Grid (WLCG), которая состоит из множества региональных вычислительных центров, объединенных высокоскоростной сетью. Обработка данных эксперимента CMS основана на инфраструктуре WLCG. Для эффективного обмена информацией эксперимента используется служба управления данными Physics Experiment Data Export (PhEDEx). Специализированный вычислительный комплекс (ВК) ННЦ ХФТИ участвует в обработке данных эксперимента CMS с момента запуска БАК в 2009 г. ВК ННЦ ХФТИ является центром 2-го яруса грид-инфраструктуры CMS и располагает массовой дисковой памятью емкостью около 335 Тбайт, рабочими узлами суммарной производительностью около 5,5 kHEPspec06 и каналом внешней связи 0,5 Гбит/с. Ресурсы комплекса, в частности система массовой дисковой памяти, интенсивно используются грид-пользователями для обработки и хранения экспериментальной информации. Это накладывает достаточно жесткие требования к отказоустойчивости системы хранения данных. В связи с этим приводятся оптимальные варианты конфигурации дисковых серверов и их файловых систем. Рассматриваются особенности конфигурации службы PhEDEx на ВК ННЦ ХФТИ. Обсуждаются текущее состояние и перспективы дальнейшего развития хранилища данных комплекса.

Работа поддержана грантами НАН Украины и Государственной целевой научно-технической программой внедрения и использования грид-технологий.

МОНИТОРИНГ РАБОТЫ АППАРАТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО
КОМПЛЕКСА ННЦ ХФТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
С БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА

О.О. Бунецкий, К.А. Клименко, С.Т. Лукьяненко, Л.Г. Левчук,
Д.В. Сорока, А.С. Приставка

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Специализированный вычислительный комплекс (ВК) ННЦ ХФТИ является элементом всемирного LHC Grid (WLCG), а с 2009 г. сертифицирован как Т2‑центр (центр 2-го яруса WLCG) в грид-инфраструктуре эксперимента CMS. На ВК хранятся и обрабатываются реальные экспериментальные данные с Большого адронного коллайдера. Ресурсы ВК круглосуточно доступны пользователям WLCG для вычислений. Это накладывает особые требования к надежности работы всех элементов и служб ВК. При этом особое значение имеет постоянный мониторинг корректности работы аппаратных элементов ВК. Особое внимание уделяется электропитанию узлов ВК, температуре воздуха в помещении ВК, целостности и работоспособности элементов вычислительных узлов, дискового хранилища данных и сетевой инфраструктуры комплекса. Такой мониторинг осуществляется с использованием модернизированного комплексного решения на основе GSM-модема и возможностей современных источников бесперебойного электропитания. Обеспечен вэб-интерфейс доступ к собираемой информации при помощи ZABBIX-портала. Обсуждаются особенности модернизации мониторинговой системы ВК ННЦ ХФТИ.

Работа поддержана грантом молодых ученых НАН Украины 2011-2012 г.

АСИММЕТРИЯ ВЫХОДА ПРОТОНОВ В РЕАКЦИИ РАСЩЕПЛЕНИЯ ⁴Не(γ,pn)d ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ ФОТОНАМИ

Е.С. Горбенко, И.В. Догюст

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Рассмотрен процесс двухнуклонной фотоэмиссии ⁴Не(γ,pn)d в диапазоне энергий γ-квантов Е_γ до порога рождения мезонов. Реакция исследовалась методом стримерной камеры на пучке линейно поляризованных фотонов, который получался в результате  когерентного тормозного излучения (КТИ) электронов от ускорителя ЛУ-2000 на монокристалле алмаза. Вектор поляризации пучка γ-квантов располагался под углом ±45º к оси фотографирования. В системе координат, когда ось Х параллельна импульсу фотона, зависимость асимметрии распределения вторичных частиц от энергии и угла в с.ц.и. определяется как  Σ(Е,θ) = (N¹¹‑N┴)/(N¹¹+N┴), где N¹¹ и N┴ – выход вторичных частиц соответственно в продольном и поперечном направлениях относительно вектора поляризации фотонного пучка. Асимметрия представляет собой важную характеристику проявления однонуклонных и мезонных токов. Приведена зависимость асимметрии от энергии γ‑квантов при определенных полярных углах вылета протонов в с.ц.м.

ОБРАЗОВАНИЕ ЯДЕР ⁸Be И ¹²C В РЕАКЦИИ ¹⁶O(γ,4α)

С.Н. Афанасьев, М.С. Глазнев, Р.Т. Муртазин

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

В реакции ¹⁶O(γ,4α) выделен канал образования основного состояния ядра ⁸Be и измерено его парциальное сечение. В сечении наблюдается четыре резонанса. Выполнена подгонка линейной комбинацией функций Брейт-Вигнера и определены положение и ширина максимумов. Обнаружена корреляция между энергией, соответствующей максимуму парциального сечения, и энергией возбуждения ядра ⁸Be. Качественно результаты объяснены в модели поглощения γ‑кванта виртуальным квазибериллием. Выполнен анализ распределений по кинетической энергии α‑частиц, сопутствующих образованию основного состояния ядра ⁸Be. Данные исследовались в областях энергии, соответствующих наблюдаемым в парциальном сечении максимумам.

Определено, что одна α‑частица вышла из квазибериллия, а другая α‑частица совместно с α‑частицами, составляющими основное состояние ядра ⁸Be, образует промежуточное ядро ¹²C. Идентифицированы наблюдаемые уровни ядра ¹²C с энергиями возбуждения при 7,65  и 10,3 МэВ соответственно. Выполнен анализ энергетических и угловых распределений α‑частиц, соответствующих наблюдаемым уровням ядра ¹²C.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ РЕАКЦИИ В МНОГОЧАСТИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ НА ПРИМЕРЕ ¹²С(γ,3α) И ¹⁶O(γ,4α)

С.Н. Афанасьев

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Разработан математический код для моделирования кинематики многочастичной реакции, идущей с образованием последовательных двухчастичных состояний. Методом квадратичной интерполяции моделировались распределения по одному параметру с заданной спектральной плотностью. В качестве примера исследовались реакции α‑частичного распада ядер ¹²С и ¹⁶O. Моды распада: γ+¹²С → α₁+⁸Bе* и γ+¹⁶O → α₁+¹²С → α₁+α₂+⁸Bе*. Для генерации событий использовались литературные данные по положению максимума и ширине уровней ядер ⁸Bе и ¹²С. Механизм поглощения γ-кванта  ядром использовался в двух моделях: образование составного ядра и взаимодействие с виртуальной подструктурой. Выполнен анализ распределений по энергии возбуждения системы двух α‑частиц. В эксперименте эта задача затруднена тем, что из-за неразличимости частиц для каждого события возможны несколько комбинаций пар α-частиц (3 для ¹²С(γ,3α) и 6 для ¹⁶O(γ,4α)). А в модели есть возможность зафиксировать α‑частицы. Определены критерии для достоверного выделения резонансной пары α‑частиц.

ТРЕХЧАСТИЧНОЕ ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЕ
ЯДРА ⁴Нe ПРИ Е_γ ДО 100 МэВ

А.Л. Беспалов, М.С. Глазнев, Е.С. Горбенко, Р.Т. Муртазин, А.Ф. Ходячих

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

С помощью спектрометра на базе диффузионной камеры, расположенной в магнитном поле, исследована реакция ⁴Нe(γ,pn)d в энергетическом интервале от порога реакции до 100 МэВ. Измерены дифференциальные сечения продуктов реакции, распределение событий по углу разлета частиц в лабораторной системе, по доле энергии относительного движения двух частиц от полной кинетической энергии реакции, по кинетической энергии и импульсу частиц. Наблюдаются дейтроны с большим импульсом. Получена  зависимость средней максимальной энергии и импульса и средней минимальной энергии и импульса нуклонов от энергии γ-кванта. Качественно экспериментальные результаты объяснены в модели однонуклонного поглощения γ-кванта. Корреляция нуклона с другими нуклонами возможна перед, в момент и после поглощения им γ‑кванта, что вызывает выход второго нуклона. Поглощение γ-кванта возможно и трехнуклонной системой, которая распадается на дейтрон и нуклон. В этом случае дейтрон получает большой импульс.

ИЗМЕРЕНИЯ АСИММЕТРИИ СЕЧЕНИЙ РЕАКЦИИ ⁴Hе(γ,n)³Hе ДЛЯ ЭНЕРГИЙ ФОТОНОВ 35 И 50 МэВ

J.R.M. Annand¹, S.Al. Jebai¹, J. Brudvik², D. Burdeyniy³, K. Fissum⁴, V. Ganenko³, K. Hansen², L. Isaksson⁴, K. Livingston¹, M. Lundin², B. Nilsson², B.Schroder⁴

¹Department of Physics and Astronomy, University of Glasgow, Scotland, UK;
²MAX-Lab, Lund University, Lund, Sweden;
³Kharkov Institute of Physics and Technology, Ukraine;
⁴Department of Physics, Lund University, Lund, Sweden

Представлены предварительные результаты измерения асимметрии сечений Σ реакции ⁴Не(γ,n)³He для энергий фотонов 35 и 50 МэВ и углов вылета нейтронов 45, 90 и 130 градусов. Эксперимент проведен в 2011 году на пучке меченых линейно поляризованных фотонов когерентного тормозного излучения установки МАХ‑Lab. В эксперименте использовалась активная газовая мишень ⁴Не под давлением 20 бар, которая позволяла фиксировать факты взаимодействия фотонов с ядрами ⁴Не. Регистрация нейтронов осуществлялась с помощью счетчиков на основе жидкого сцинтиллятора, расположенных под углами 45, 90 и 130 градусов на расстоянии 1,5 м от мишени с учетом времени пролета нейтронов от мишени до детекторов.

Секция 2. Ядерно-физические методы в смежных науках

Session 2. Nuclear methods in allied sciences

СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ НА ИСТОЧНИКЕ НЕЙТРОНОВ ННЦ ХФТИ

Б.В. Борц, А.Н. Водин, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов, И.М. Неклюдов,
С.Н. Олейник, И.В. Ушаков

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

В 2013 году создание ядерной установки «Источник нейтронов, основанный на подкритической сборке, управляемой ускорителем электронов» ННЦ ХФТИ вступает в завершающую стадию. В связи с этим актуальным становится вопрос о создании экспериментальной базы на источнике нейтронов.

Разрабатываются экспериментальные ядерно-физические установки, использующие методы неупругого рассеяния, радиационного захвата, дифракции и малоуглового рассеяния тепловых и холодных нейтронов.

В настоящее время запущены проекты по созданию нейтронного дифрактометра для анализа дефектной структуры кристаллов и канала нейтрон-активационного анализа. Разработан технологический и исследовательский комплекс материаловедческих защитных камер для проведения исследований в области реакторного и радиационного материаловедения, технологического воспроизведения образцов новых перспективных материалов корпусов реакторов с повышенной радиационной стойкостью и других исследований.

В ближайшее время будет введена в строй кластерная система вычислительного центра НИК «Ускорительно-ядерные системы» ННЦ ХФТИ с 14-ю вычислительными узлами (336 ядер) и вычислительной мощностью 1,5 Терафлопса. Разработана технология по производству генератора ^99mTc, образующегося при распаде материнского изотопа ⁹⁹Mo.

ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОТОПА Pd-103 В ПОЛЕ
СМЕШАННОГО Х,n-ИЗЛУЧЕНИЯ

Н.П. Дикий, Ю.В. Ляшко, Ю.В. Рогов, А.Э. Тенишев,
А.В. Торговкин, В.Л. Уваров, В.А. Шевченко, Б.И. Шраменко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”  

Источники гамма-излучения на основе изотопа Pd-103 широко используют в ядерной медицине, в частности, для брахитерапии рака простаты. Этот изотоп производят преимущественно на циклотронах по реакции ¹⁰³Rh(p,n)¹⁰³Pd. Технология включает сложные радиохимические процедуры выделения целевого изотопа из дорогостоящей мишени и ее восстановления. В сообщении изучаются условия получения Pd-103 на относительно недорогих ускорителях электронов по реакции ¹⁰⁴Pd(γ,n)¹⁰³Pd, реализуемой путем облучения мишени из природного палладия потоком тормозного излучения. Показана возможность увеличения производительности фотоядерного метода путем подключения реакции ¹⁰²Pd(n,γ)¹⁰³Pd под воздействием фотонейтронов. Для этого конвертер тормозного излучения и фотоядерную мишень помещают внутри модератора нейтронов. Экспериментально и методом моделирования изучена зависимость выхода целевого изотопа и примесей от граничной энергии тормозного спектра, времени активации мишени и ее «охлаждения».

ВОЗМОЖНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОТОПА  W-188
БЕЗ НОСИТЕЛЯ НА УСКОРИТЕЛЕ ЭЛЕКТРОНОВ

Н.П. Дикий, Ю.В. Ляшко, Е.П. Медведева, В.И. Никифоров,
Ю.В. Рогов, А.Э. Тенишев, В.Л. Уваров, В.А. Шевченко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”  

Изотоп  W-188 является генератором Re-188, который широко применяется в ядерной медицине. Для промышленного получения W-188  используют реакцию двойного захвата нейтрона ядром W-186. Поэтому эта технология может быть реализована лишь на высокопоточных реакторах. В результате получают изотопный продукт с носителем относительно невысокой удельной активности. В сообщении показана возможность фотоядерного производства W‑188 без носителя с использованием слабо изученной реакции  ¹⁹²Os(γ,α)¹⁸⁸W. На ускорителе ЛУ-40 ННЦ ХФТИ проведен эксперимент по активации мишени на основе водного раствора OsO₄, а также фольг-мониторов из Мо и Ni пучком тормозного излучения с верхней границей спектра 40 МэВ. С помощью радиохимических процедур проведено выделение вольфрама из облученного раствора. Методом гамма-спектрометрии измерена активность W-188 и примесей в основной мишени, а также ⁹⁹Мо, ⁹⁰Мо и ⁵⁷Со, наработанных по референтным реакциям в фольгах-мониторах. Проведено сравнение экспериментальных данных с результатами моделирования на основе модифицированной программной системы PENELOPE-2008. Оценены сечения реакции ¹⁹²Os(γ,α)¹⁸⁸W и выхода изотопа W-188 в перспективных технологических мишенях.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТГОНКИ ТЕХНЕЦИЯ ИЗ РАСТВОРА

А.И. Азаров, В.А. Бочаров, М.А. Должек,
Д.А. Каплий, А.С. Ляшенко, В.А. Цымбал

Научно-исследовательский комплекс “Ускоритель” ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Отгонка технеция из раствора может быть альтернативой другим методам разделения технеция и молибдена: сорбционному, экстракционному и отгонке из расплава. Поскольку температуры кипения  оксидов (VII) технеция (310 ºС) и рения (359 ºС) близки, можно отрабатывать технику отгонки на оксиде рения, как более доступном реактиве. В литературе имеется ссылка [1, с. 393] на возможность отгонки технеция из серной кислоты. Технеций количественно отгоняли из серной кислоты при условии, что продувочный газ не содержал восстановителей [2]. По нашему мнению, температуры кипения растворов серной кислоты недостаточны для отгонки технеция (для 80 % – 210 ºС), а работать с азеотропной смесью (98,3 %) не совсем удобно. В качестве среды для отгонки мы выбрали фосфорную кислоту, температуру которой  можно легко повышать до 350 ºС без выделения вредных посторонних газов. В колбу Вюрца помещали раствор оксида молибдена в фосфорной кислоте, аликвоту стандартного раствора рения. Отгоняли оксид рения, используя воздушный холодильник. Для создания окислительной среды добавляли перманганат калия. Рений в отгоне определяли эмиссионным методом на ICP‑спектрометре. Показано, что рений легко отгоняется из растворов фосфорной кислоты.

1. Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. Современная неорганическая химия. М.: «Мир», 1969, т. 3, 592 с.

2. Л.Л. Зайцева, А.В. Величко, И.В. Виноградов. Соединения технеция и области их применения // Итоги науки и техники. Серия «Неорганическая химия». М.: ВИНИТИ, 1984, т. 9, 120 с.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ЯДЕРНОГО МИКРОАНАЛИЗА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МИГРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ-ИМИТАТОРОВ РАДИОНУКЛИДОВ В СИНТЕТИЧЕСКИХ БАРЬЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ

В.Н. Бондаренко, А.В. Гончаров, А.В. Зац, С.Ю. Саенко,
Е.А. Светличный, А.Е. Сурков, В.И. Сухоставец,
Р.В. Тарасов, А.Г. Толстолуцкий, В.А. Шкуропатенко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Методами ядерного микроанализа с помощью пучков ускоренных ионов на ускорителе «Сокол» исследованы перспективные материалы для иммобилизации радиоактивных отходов с целью получения информации о процессах диффузии химических элементов имитаторов нуклидов в этих материалах и о процессах их миграции на разных этапах изготовления и испытаний. Определено содержание примесных элементов в образце синтезированного оксида алюминия.

По данным спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния сделана оценка коэффициента диффузии европия в синтетическом оксиде алюминия. Определена динамика сорбции европия из раствора азотно‑кислого европия поверхностью синтезированных материалов. Установлено изменение в элементном составе приповерхностных областей синтетических образцов фторапатита на различных этапах обработки (испытаний).

МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ФЛЮИДНОЙ ЭКСТРАКЦИИ УРАНА В СРЕДЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА:
МАТЕРИАЛЫ И ПРОБОПОДГОТОВКА

И.Г. Гончаров¹, А.В. Мазилов¹, С.Ф. Скоромная¹, В.И. Ткаченко^1,2

¹ННЦ “Харьковский физико-технический институт”;
²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Приведено описание установки сверхкритической флюидной экстракции комплексов урана в среде диоксида углерода, а также измерительного оборудования для проведения анализа исследуемых материалов. Дано описание гамма-спектрометрического метода отбора гранитов, которые используются для моделирования материалов отвалов техногенных месторождений или отработавшего ядерного топлива атомных реакторов.  Этот метод позволяет определить количество целевого материала и на этой основе провести отбор гранитов с максимальным содержанием урана. Дано описание метода пробоподготовки и анализа экстракта на содержание урана. На примере марок гранитов с повышенным содержанием урана показано, что методы отбора образцов исходного материала и пробоподготовки могут быть использованы для моделирования сверхкритической флюидной экстракции диоксидом углерода комплексов урана из материалов атомной энергетики.

ФОТОЯДЕРНИЙ АНАЛІЗ ІОНІВ БАРІЮ,
СОРБОВАНИХ ФОСФАТОМ ТИТАНУ

Г.В. Васильєва¹, І.І. Гайсак¹, В.А. Пилипченко¹,
А.П. Осипенко¹, В.І. Яковлев², Ю.М. Килівник²

¹Ужгородський національний університет, м. Ужгород;
 ²ІСПЕ НАН України, м. Київ

Експериментально досліджено взаємодію іонів барію із водного розчину барій хлориду фосфатом титану. Залишкову концентрацію іонів барію у розчині контролювали комплексно-метричним методом із індикатором Еріохром чорний Т. Показано зменшення концентрації іонів барію в розчині внаслідок поглинання  його сорбентом. Визначено наявність іонів барію на поверхні фосфату титану фотоядерним методом аналізу. Описано переваги цього методу аналізу порівняно із хімічними методами контролю залишкової концентрації.

НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ НА Pu(Be)-ИСТОЧНИКАХ

А. Ф. Щусь, П.С. Кизим, В.Е Ковтун, В.Н. Дубина, А.В. Черный

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

На кафедре ядерной и медицинской физики ФТФ собрана установка для нейтронно-активационного анализа образцов различного состава.

В качестве источников нейтронов используются два Pu(Be)-источника с выходом 5∙10⁷ н/с для каждого.

Гамма-спектрометр включает в себя Ge(Li)-детектор (рабочий объем – 70 см³, энергетическое разрешение – 3 кэВ по линии 1332,5 кэВ ⁶⁰Со), стандартные блоки детектирования, анализатор импульсов с удаленным доступом, программное обеспечение OMEGA (ОИЯИ, Дубна).

В случае источников малой активности измерения проводятся с использованием низкофоновой установки (общий вес пассивной защиты составляет 15 т).

НИЗЬКОФОНОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ ГРУНТІВ ЗАКАЗНИКІВ ЗАКАРПАТТЯ: ШЛЯХ ДО РАДІОЕКОЛОГІЧНИХ СТАНДАРТІВ

О.І. Симканич², В.Т. Маслюк¹, М.С. Сухарєв², Н.І. Сватюк¹

¹Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород;
²Ужгородський національний університет, м. Ужгород

Методами низькофонової гамма-спектрометрії отримано дані радіоекологічних досліджень природної активності грунтів 3-х заповідних територій Закарпаття: Національних природних парків «Зачарований край», «Ужанський» та Іхтіологічного заказника. Пробовідбір грунтів здійснювався по хребтах та вздовж гірських схилів при перепаді висот до 300 м, вивчався вміст та розподіл радіонуклідів природного (рядів Th,U) та штучного походження. Встановлено залежність їх вмісту від складу грунтів та висоти точок пробовідбору. Досліджено акумулюючі властивості грунтів заповідних територій та характер міграції важких металів по їх глибині, хіміко-геологічні особливості будови гірських масивів. Дослідження важливі для встановлення стандартів вмісту радіонуклідів натериторії Закарпаття.

1. V.T. Maslyuk  et al. // J. Envir. Rad. 2012, v. 10, n. 4, p. 1-4.

ИЗОХРОННЫЙ ОТЖИГ ОПТИЧЕСКИХ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ ОБЛУЧЕННЫХ БОЛЬШИМИ ДОЗАМИ ЭЛЕКТРОНОВ С ЭНЕРГИЕЙ 14,5 МэВ КРИСТАЛЛОВ LiF

Т.А. Окунева, В.Т. Маслюк, И.Г. Мегела

Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород

Кристаллы LiF:Mg,Ti диаметром 5 мм, толщиной 1 мм облучались при комнатной температуре электронами с энергией 14,5 МэВ флюенсом до 10¹⁶ эл/см² с плотностью флюенса до 2,4∙10¹³ эл/(см²с). Температура образцов во время облучения контролировалась медь-константановой термопарой. Ввиду того, что при столь высоких плотностях потока образцы нагреваются, их температура не больше 20 ºС поддерживалась продувом парами принудительно испаряемого жидкого азота. Измерялись, возникающая в результате облучения длительная фосфоресценция и наведенное оптическое поглощение кристаллов LiF. Изохронный отжиг проводился с шагом 25 ⁰С, период отжига составлял 15 мин. Обнаружено, что у образцов LiF, у которых фосфоресценция падала практически до нуля, после отжига при 75 ⁰С резко возрастала, чего в необлученных контрольных образцах не наблюдалось, а в спектрах оптического поглощения в процессе отжига наблюдалось помимо отжига наведенного поглощения также перераспределение между возникшими полосами. Очевидно, такое поведение свидетельствует о существенном взаимодействии в процессе отжига зарядов между разными ловушками.   

КОНЦЕПЦИЯ СПИНОВОЙ ТЕРАПИИ

А.Н. Довбня, В.П. Ефимов, А.С. Абызов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Иммунная система наиболее эффективно обнаруживает раковые клетки как переродившиеся клетки самого организма преимущественно лишь тогда, когда опухоль уже разрослась и, следовательно, направленное и полное ее удаление из организма не гарантировано. Предлагается концепция разрывов гетерополярных зарядовых и спиновых связей в ДНК-структурах биологических клеток для введения в них размерных макромолекул Т– и В–лимфоцитов с поверхностными рецепторами при идентификации антигенов и синтезе антител с целью усиления факторов раннего распознавания и уничтожения объемных раковых образований иммунной системой организма. Ионы, полученные за счет энергии митахондрий в клетке, и ионы, дополнительно введенные в организм лекарственным электрофорезом, приводятся в состояние ларморовской прецессии и дрейфового движения в поперечной геометрии электрического и магнитного полей Е_┴H, наложенных на биологическую структуру. В продольной геометрии полей Е||H или H = 0 и при медикаментозном обеспечении реализуется стандартный метод лекарственного электрофореза, при этом разрыв связей N‑H прекращается, но усиливается процесс дрейфа атомов с разорванными связями с сохранением направленности спина у атомов водорода. Метод спиновой терапии в отличие от традиционных методов химиотерапии и радиационной терапии не создает угрозы возникновения рецидива в организме в целом и в локализованной области уничтожения недоброкачественных образований, не нарушая при этом процесса репликации нормальных биологических клеток.

РАДИАЦИОННЫЙ ФАКТОР В УСКОРЕНИИ ЛОКАЛИЗОВАННОГО ПРОЦЕССА ДИФФУЗИИ АТОМОВ ПРИМЕСИ В СТРУКТУРЕ КРЕМНИЯ

А.Н. Довбня, В.П. Ефимов, А.С. Абызов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Для максимального прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию в кремниевом фотоэлектропреобразователе необходимы протяженные проводящие квантовые нити, источниками которых являются области кластеров с повышенной зарядовой плотностью и направленной деформацией. Стабилизация квантовых нитей производится при высокой диффузии атомов примеси, находящейся в состоянии жидкой фазы. С целью увеличения глубины смещения легированной примеси в структуре кремниевого полупроводника анализируются воздействия радиационных и температурных факторов на ускорение гетерогенного процесса диффузии ее атомов. Отжиг кристалла после его радиационной обработки позволит устранить остаточное разупорядочение структуры полупроводника с сохранением наноразмерных проводящих нитей, необходимых для увеличения КПД кремниевых фотопреобразователей и их ресурса эксплуатации [1].

1. A.N. Dovbnya, et al. // Telecom. and Radio Eng. 2012, v. 71, n. 4, p. 349-364.

ГАММА-АКТИВАЦИЯ НАНОКАТАЛИЗАТОРОВ
ZnO и ZrO₂ В КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ

Н.П. Дикий¹, А.Н. Довбня¹, Ю.В. Ляшко¹, Д.В. Медведев¹,
Е.П. Медведева¹, И.Д. Федорец², Н.П. Хлапова²

¹Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков; ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков

Исследовано влияние γ-активации тормозным излучением с максимальной энергией 22 МэВ и током 500 мкА наноструктурных катализаторов ZnO и ZrO2 на процесс конверсии метанола. Гамма спектры продуктов реакций ⁶⁶Zn(γ,n)⁶⁵Zn, ⁹⁰Zr(γ,n)⁸⁹Zr, ⁹⁶Zr(γ,n)⁹⁵Zr от ZnO и ZrO₂ регистрировались Ge(Li)-детектором с разрешением 3,25 кэВ по линии 1333 кэВ.

Методом рентгеновской дифрактометрии проведен сравнительный анализ фазового состава и состояния кристаллической структуры исходных и γ‑активированных образцов.

Каталитическая активность нанокатализаторов ZnO и ZrO₂ оценивалась по оптической плотности выделившихся в процессе конверсии метанола продуктов реакции. Концентрация идентифицированных продуктов каталитической реакции метанола при использовании γ-активированных нанокатализаторов превышала выход этих же продуктов относительно исходных ZnO и ZrO₂.

Полученный результат свидетельствует о направленном усилении действия высокоактивных центров, индуцированных в оксидах на стадии каталитической реакции Оже‑электронами от ⁶⁵Zn и ⁸⁹Zr.

Sr/Ca‑СООТНОШЕНИЕ ПРИ ОСТРОМ ПЕРИОДОНТИТЕ

Н.П. Дикий¹, А.Н. Довбня¹, Д.В. Медведев¹,
Е.П. Медведева¹, Л.П. Рекова², Г.П. Рузин²

¹Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков; ²Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков

Данная работа проведена совместно с кафедрой хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Диагноз – острый или обострившийся периодонтит – является поводом для хирургического вмешательства, а основной процедурой – операция удаления зуба.  Объектом исследования являлись удаленные коренные зубы, которые были предварительно взвешены, стерилизованы, высушены и помещены в алюминиевые контейнеры для γ‑активации тормозным излучением на ЛУЭ с максимальной энергией 22 МэВ. Для определения соотношения Sr/Ca использовались реакции ⁴⁸Ca(γ,n)⁴⁷Ca → ⁴⁷Sc и ⁸⁶Sr(γ,n)⁸⁵Sr. Гамма-излучение продуктов этих ядерных реакций регистрировалось при помощи Ge(Li)‑детектора с энергетическим разрешением 3,25 кэВ по линии 1333 кэВ. Показано снижение Sr/Ca‑соотношения (<1) в удаленных зубах, в зависимости от степени тяжести заболевания пациентов.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДИЦИНСКИХ
ИЗОТОПОВ ДЛЯ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ
НА ЭЛЕКТРОННОМ УСКОРИТЕЛЕ ННЦ ХФТИ

Н.П. Дикий¹, А.Н. Довбня^1,2, Ю.В. Ляшко¹, Д.В. Медведев¹,
Е.П. Медведева¹, Н.И. Айзацкий², В.Л. Уваров², М.А. Должек², М.И. Азаров²

¹Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков; ²Научно-исследовательский комплекс “Ускоритель” ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Представлены возможности производства медицинских изотопов на линейном ускорителе электронов с последующим использованием радиохимических способов их выделения. Показаны преимущества линейных ускорителей в производстве изотопов относительно реакторов и циклотронов. Параметры линейного ускорителя (Е = 25 МэВ, ток до 1 мА) НИК «Ускоритель» позволяют нарабатывать практически всю гамму изотопов для ядерной медицины без загрязнения окружающей среды и с высокой экономической эффективностью.

По результатам экспериментов по производству β-эммитера ⁶⁷Cu из реакций ⁶⁸Zn(γ,p)⁶⁷Cu, γ-излучателя Тс^99m из реакции ¹⁰⁰Mo(γ,n)⁹⁹Mo и Оже-излучателя ^195mPt c использованием реакции ¹⁹⁷Au(γ,np)^195mPt получены 4 патента, 2 акта испытания на изолированных опухолевых клетках, биологических средах (кровь, плазма, сыворотка крови) и животных.

Экстракционные установки для проведения радиохимического выделения указанных изотопов размещены в горячих камерах.

Возможности наработки медицинских изотопов для Тс^99m составили 1 Ки, для ⁶⁷Cu – 0,3 Ки, для ^195mPt – 0,1 Ки в сутки соответственно и могут удовлетворять потребности ядерной медицины целого региона Украины.

МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ ДЕТЕЙ
В ЭКОЛОГИЧЕСКИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ РЕГИОНАХ
УКРАИНЫ И СОЗДАНИЕ БАНКА ДАННЫХ

Н.П. Дикий¹, А.Н. Довбня¹, Ю.В. Ляшко¹, Д.В. Медведев¹,
Е.П. Медведева¹, Т.В. Фролова², О.В. Охапкина²

¹Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков; ²Харьковский национальный медицинский университет

Проведен мониторинг состояния здоровья детей (9-14 лет), проживающих в Змиевском районе, в котором находится одна из крупнейших ТЭС Украины (мощностью 2,4 ГВт). В результате сжигания топливных продуктов в атмосфере присутствуют естественные радионуклиды ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K, ²¹⁰Pb, которые были определены на фильтрах с использованием Ge(Li)-детектора.

Для изучения взаимосвязи между экологическими факторами данного региона и уровнем распространенности нарушений структурно-функционального состояния костной ткани проведена оценка элементного анализа волос с использованием методов гамма‑активации и денситометрии. Определение содержания основных элементов в волосах детей (всего 1680 детей) выполнено с использованием γ-активационного анализа. Спектры γ‑излучения от волос измерены Ge(Li)-детектором с энергетическим разрешением 2,8 кэВ при энергии 1333 кэВ. Полученные результаты показали прямую зависимость снижения индекса ⁴⁴Са/⁴⁸Са от 0,8 до 0,9, по сравнению с нормой, равной 1, с результатами снижения индекса прочности состояния костной ткани, измеренного методом денситометрии. Анализ комплексного обследования детей установил, что 16,2 % детей не имели отклонений в состоянии здоровья, у 83,8 % выявлены нарушения структурно-функционального состоянии костной ткани, у 34,8 % – функциональные нарушения сердечной деятельности, у 17,4 % – функциональные нарушения пищеварительной системы.

ВОЗДЕЙСТВИЕ γ-АКТИВАЦИИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ НАНОФАЗНЫХ ZrO₂‑КАТАЛИЗАТОРОВ
В ТРАНСЭТЕРИФИКАЦИИ МАСЕЛ

И.Д. Федорец¹, Н.П. Хлапова¹, Н.П. Дикий², А.Н.Довбня²,
Ю.В. Ляшко², Д.В. Медведев², Е.П. Медведева²

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина;
²Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

В процессах гетерогенной трансэтерификации растительных масел (при получении биотоплива) основные химические превращения определяются характером активации реагентов на твердотельном оксидном катализаторе. Большая удельная поверхность и высокая концентрация активных центров на поверхности частиц способствуют высокой адсорбции за счет разрыва молекул углеводородов и ускорению процессов катализа. Этим качествам удовлетворяют нанооксиды ZrO₂, ZnO, ТiO₂ и др. Цель данной работы – изучение возможности повышения функциональных характеристик γ‑активированных нанофазных ZrO₂‑катализаторов в процессах гетерогенной трансэтерификации.

В качестве катализаторов использовались нанопорошки ZrO₂ моноклинной, тетрагональной и кубической сингонии, стабилизированные Y₂O₃ и Eu₂O₃. Активация ZrO₂ проведена тормозным γ-излучением с Е_γмах = 22 МэВ, I = 500 мкА. Данные о структурно-фазовом составе в ряду кристаллических модификаций ZrO₂ были получены методом рентгеновской дифрактометрии. Каталитическая активность ZrO₂ оценивалась по оптической плотности продуктов превращения оливкового и льняного масел методом абсорбционной спектроскопии. Показано, что γ‑активация ZrO₂ увеличивает каталитическую активность всех полиморф ZrO₂. Объяснением повышения функциональности γ‑активированных ZrO₂‑катализаторов являются большие ионизационные потери Оже‑электронов от ⁸⁹Zr и ⁹⁵Zr, приводящие к образованию на поверхности наночастиц оксида дополнительных высокореакционных центров.

СОРБЦИЯ ТРАНСУРАНОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
КОЛЛОИДНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ γ-ГЕМАТИТА

Н.П. Дикий¹, Ю.В. Ляшко¹, Д.В. Медведев¹,
Е.П. Медведева¹, И.Д. Федорец², Н.П. Хлапова²

¹Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков; ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Одной из основных проблем ядерной энергетики является обращение с ОЯТ и ВАО. Основная масса этих отходов представлена оксидами урана‑235 и урана‑238, а также наиболее опасными для биосферы Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Cs, трансурановыми элементами Np, Pu, Am и др. Транспорт и распространение этих элементов в подземных водах или геологической среде зависят от таких факторов, как форма радионуклидов, взаимодействие с другими компонентами, присутствующими в подземных водах. Поэтому для извлечения, например, трансурановых элементов предпочтительнее использовать сорбционные материалы, способные избирательно сорбировать эти элементы. Помимо селективности сорбционные материалы должны обеспечивать высокую скорость извлечения веществ. В данной работе оценивалась возможность использования наночастиц гематита (γ-Fe₂O₃, ~ 40 нм, Sigma-Aldrich, USA) в качестве селективных сорбентов в отношении трансурановых элементов.

Концентрации ^235,238U, ²³⁴Th, ²⁴¹Am в водной среде после их сорбции наночастицами γ-Fe₂O₃ были измерены Ge(Li)-детектором с энергетическим разрешением 3,2 кэВ по линии 1333 кэВ. Содержание ^235,238U в воде составило 19,1 мкг/л. Содержание ²³⁴Th, ²⁴¹Am измерено в относительных единицах. Максимальная сорбция ^235,238U, ²³⁴Th, ²⁴¹Am на наногематите была достигнута через 6 ч.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ОРГАНИЧЕСКИМИ КРАСИТЕЛЯМИ

А.Ю. Буки, С.П. Гоков, Ю.Г. Казаринов, С.А. Каленик, В.И. Касилов,
С.С. Кочетов, Л.А. Махненко, П.Л. Махненко, И.В. Мельницкий,
 В.В. Цяцько, О.А. Шопен

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”  

Исследовались дозовые зависимости (в диапазоне доз 0,5...15 Мрад) оптической плотности относительных концентраций ряда органических красителей при облучении их электронным пучком с энергией 16 МэВ. Исследование показало, что эти зависимости близки к линейным в данном диапазоне доз. С целью понимания физико-химических процессов было проведено компьютерное моделирование энергетических спектров ионов, образовавшихся при развале молекул красителей при помощи программы SRIM‑2010. Анализ показал, что радиационно‑стимулированные химические процессы играют основную роль в разрушении исходных органических молекул красителей. На долю остальных процессов (взаимодействие электронов с ядрами, каскадные процессы) приходится порядка 10 % всех разрушений.

 МЕТОДИКА НАРАБОТКИ ^99mТс НА БАЗЕ
ЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ «ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ»

И.М. Карнаухов, И.М. Неклюдов, И.В. Ушаков, Б.В. Борц,
 А.Н. Водин, А.Ю. Зелинский, С.Н. Олейник

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

За основу разрабатываемой ядерно-физической методики получения изотопа ^99mTc на ядерной подкритической установке «Источник нейтронов» ННЦ ХФТИ принята ядерная реакция ⁹⁸Mo(n,γ)⁹⁹Mo (T_1/2 = 66,02 ч) → ^99mTc (T_1/2 = 6,01 ч). Для потока тепловых нейтронов 2∙10¹³ n∙см^-2∙c^-1 на границе активной зоны установки ожидаемая наработка ^99mТс достигнет величины 16 Ku за одну партию при облучении образца Mo₂O₃ массой 100 г. Выделение ^99mTc будет производиться экстракционным методом, в котором в качестве водной фазы используется щелочно-карбонатный раствор, а экстрагентом является метилэтилкетон. Предполагаемой производительности будет достаточно для удовлетворения потребностей Украины и поставок на зарубежный рынок.

ОСОБЕННОСТИ ИОННО-ФОТОННОЙ ЭМИССИИ ГРАНАТОВ

В.В. Бобков, И.А. Афанасьева, В.В. Грицына, Д.А. Рыжов, Д.И. Шевченко

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Ранее [1] было установлено существенное отличие спектров ионно-фотонной эмиссии (ИФЭ) для железоиттриевых гранатов (ЖИГ) в сравнении со спектрами ИФЭ для чистого железа. В продолжение этой работы было проведено сравнение основных параметров ИФЭ для алюмоиттриевых гранатов (АИГ) и алюминия. Исследования проводились на экспериментальной установке, описанной в [2], которая позволяет получать выделенный по массам пучок ионов Ar⁺ с энергией 20 кэВ и плотностью тока 15...20 мкА∙см^-2.

 Установлено, что интенсивность излучения возбужденных атомов алюминия возрастает для АИГ в сравнении с чистым металлом, как в остаточном вакууме, так и при напуске кислорода. Кроме того, для АИГ наблюдается излучение, обусловленное распадом высоковозбужденного состояния 3d ²D⁰, которому присуще двухэлектронное возбуждение атома алюминия, хотя известно [3], что при ионной бомбардировке вероятность двухэлектронного возбуждения мала. Этот факт может быть связан с особенностью механизма образования возбужденных частиц. При ионной бомбардировке гранатов  можно допустить выбивание из решетки сложных комплексов типа Me_mO_n, с последующим их развалом и  образованием возбужденных атомов металла.

1. V.V. Bobkov et all. // Vacuum. 2012, v. 86, р. 1624.

2. С.С. Алімов та ін. // УФЖ. 2011, т. 56. № 3, с. 211.

3. R.J. MacDonald, P.J. Martin // Surf. Sci. 1977, v. 67, p. 237.

Пленарное заседание 2. Ядерно-физические исследования

Plenary meeting 2. Nuclear-physical research

 (γ,n)-РЕАЦИИ НА ЯДРАХ ¹¹³In И ¹¹⁵In
В АСТРОФИЗИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ЭНЕРГИЙ

И.Л. Семисалов¹, Е.А. Скакун¹, В.И. Касилов¹, В.Ф. Попов¹,
С.С. Кочетов¹, В.Т. Маслюк², В.М. Мазур², О.А. Парлаг², И.И. Гайниш²

¹Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков;
²Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород

Одним из сценариев звездного нуклеосинтеза так называемых р-ядер (35 протонно-избыточных ядер в области масс от 74 до 196) является γ-процесс, представляющий собой последовательность низкоэнергетичных (припороговых) простых фотоядерных реакций на средних и тяжелых ядрах, предварительно образовавшихся в плазме звезды в s‑ и r-процессах. В настоящей работе методом активации измерены интегральные сечения фотоядерных реакций ¹¹³In(γ,n)^112m+gIn и ¹¹⁵In(γ,n)^114mIn в области энергий фотонов тормозного спектра от порога до 14 МэВ. Естественные и обогащенные мишени индия облучались пучками тормозного излучения линейного ускорителя электронов ЛУЭ-300 (ННЦ ХФТИ, г. Харьков) и микротрона М-30 (ИЭФ, г. Ужгород), а интегральные выходы ядер-продуктов измерялись с применением Gе(Li)- и НРGе-гамма-спектрометров. Получены скорости исследуемых реакций в условиях тепловой фотонной ванны плазмы звезды, описываемой спектром Планка. Значения скоростей реакций сравниваются с предсказаниями теории Хаузера-Фешбаха, реализованой в NON-SMOKER [1].

1. T. Rauscher, F.-K. Thielemann. Predicted cross-sections for photoninduced particle emission // Atomic Data and Nuclear Data Tables. 2004, v. 88, iss. 1, p. 1-81.

МЕХАНІЗМИ ФОРМУВАННЯ КІНЦЕВОГО СТАНУ
РЕАКЦІЇ ⁷Li(d,αα)n ПРИ НИЗЬКИХ ЕНЕРГІЯХ ДЕЙТРОНІВ

Ю.М. Павленко, О.К. Горпинич, А.В. Степанюк, Ю.Я. Карлишев,
В.В. Осташко, Н.Л. Дорошко, Т.О. Корзина, І.П. Дряпаченко,
Е.М. Можжухін, Л.Л. Дулгер, Д.В. Касперович

Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ

Диференціальні перерізи тричастинкової реакції ⁷Li(d,αα)n вимірювалися в кінематично повному експерименті на тандем-генераторі ЕГП-10К ІЯД НАН України при енергії дейтронів 4,2 МеВ. Аналіз спектрів збігів двох α-частинок показав, що основним механізмом реакції ⁷Li(d,αα)n в досліджених ділянках фазового простору є утворення і розпад незв’язаних станів ядер ⁵Не і ⁸Ве, які при Е_d = 4,2 МеВ можуть збуджуватися в цій реакції (завдяки високому значенню її енергетичного балансу) до енергій Е* ~ 17 і 18 МеВ відповідно. Домінуючий внесок у кореляційні спектри зумовлено резонансами, що відповідають основному та першому збудженому стану ядра ⁵Не, а також резонансами ⁸Ве (16,6; 16,9 МеВ). Внеском статистичного процесу утворення тричастин-кового кінцевого стану реакції можна знехтувати. Визначено резонансні енергії та ширини основного та першого збудженого стану ядра ⁵Не: ⁵Не_о.с. – Е_R = (0,78 ± 0,02) МеВ, Г = (0,75 ± 0,16) МеВ; ⁵Не* – Е_R = (2,6 ± 0,3) МеВ, Г = (3,5 ± 1,3) МеВ. Отримані значення Е_R і Г в межах похибок узгоджуються з даними, які отримано з R-матричного аналізу бінарного процесу nα-розсіяння [1]. Аналізуються можливі причини значного розкиду відповідних даних, визначених при дослідженні різних тричастинкових реакцій.

1. D.R. Tilley et al. // Nucl. Phys. 2002, v. А708, p.155.

ОСОБЛИВОСТІ РОЗПАДУ ПЕРШОГО ЗБУДЖЕНОГО СТАНУ
ЯДРА ⁸Вe  В РЕАКЦІЇ ¹¹B(р,αα)α ПРИ НИЗЬКИХ ЕНЕРГІЯХ ПРОТОНІВ

Ю.М. Павленко, В.М. Пугач, В.Л. Шаблов, О.К. Горпинич,
 А.В. Степанюк, В.О. Кива, Ю.Я. Карлишев, В.В. Осташко,
 І.П. Дряпаченко, Е.М. Можжухін, Д.В. Касперович, Л.Л. Дулгер

Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ

У кінематично повному експерименті на тандем-генераторі ЕГП-10К ІЯД НАН України при енергії протонів Е_р = 2,65 МеВ досліджено тричастинкову реакцію ¹¹В(р,αα)α. Кореляційні вимірювання виконані за кінематичних умов, що відповідають спостереженню в близьких ділянках фазового простору резонансної взаємодії двох пар α-частинок в області енергій збудження першого  збудженого стану ядра ⁸Ве. В спектрах збігів двох α-частинок спостерігалися резонансні максимуми, положення та ширини яких суттєво відрізняються від даних, отриманих при дослідженні бінарного процесу αα‑розсіяння (Е* = 3,03 МеВ, Г = 1,513 МеВ [1]). Форму резонансних кривих у виміряних кореляційних спектрах можна пояснити деструктивною інтерференцією амплітуд, що відповідають взаємодії в  різних парах α-частинок. На це вказують результати виконаних раніше досліджень реакції ¹¹В(р,αα)α [2]. Аналізується також можливість прояву впливу кулонівського поля третьої α‑частинки на розпад короткоживучого резонансу  ⁸Ве* [3].

1. D.R. Tilley et al. // Nucl. Phys. 2004, v. А745, n. 3-4, p. 155.

2. В.И. Гранцев и др. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1977, т. 41, с. 147.

3. Yu.N. Pavlenko et al. // Int. Journ. Mod. Phys. 2010, v. Е19, p. 1220.

МАЛОНУКЛОННЫЕ СИСТЕМЫ: СОСТОЯНИЕ
И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ю.П. Ляхно.

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Модельно независимые расчеты основных состояний ядер, а также состояний рассеяния можно провести на основе реалистических межнуклонных сил, а также используя точные методы решения многонуклонной задачи. Обсуждаются достигнутые точности в измерении межнуклонных сил, результаты расчетов основных состояний малонуклонных ядер, а также возможные выводы о структуре других ядер.

Секция 3. Структура ядра в реакциях на пучках протонов, нейтронов и легких ядер 

Session 3. Nuclear structure in proton, neutron, light-nuclei reactions

РАСШИРЕННЫЕ СИЛЫ СКИРМА В МИКРОСКОПИЧЕСКОЙ
ОПТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ NA-РАССЕЯНИЯ

В.В. Пилипенко, В.Н. Тарасов, В.И. Куприков

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”, г. Харьков

Продолжены исследования NA-рассеяния при средних энергиях на основе модели микроскопического нуклон–ядерного оптического потенциала, действительная и мнимая части которого определяются из расчетов массового оператора одночастичной функции Грина по теории возмущений до второго порядка. Модель усовершенствована путем использования расширенного варианта сил Скирма, который включает тензорные и зависящие от ядерной плотности скоростные члены. Данная модель применяется для одновременного использования эффективных NN-сил Скирма для описания как структуры ядер, так и наблюдаемых NA-рассеяния в самосогласованном подходе. Из анализа сечений и поляризаций nA-рассеяния с контролем ряда характеристик ядерной материи и структуры конечных ядер найдены новые варианты параметров сил Скирма. Расчеты показали важную роль зависящих от плотности скоростных членов сил для улучшения описания рассматриваемой совокупности данных. Учет тензорных сил Скирма не приводит к заметному улучшению описания экспериментальных данных. Проведены расчеты дифференциальных сечений и поляризаций упругого рассеяния нейтронов и протонов на ядрах в широком диапазоне массовых чисел при различных энергиях, а также полных сечений реакций для nA- и pA-взаимодействия. Предложенные силы Скирма позволяют неплохо описать как основные характеристики ядерной структуры, так и экспериментальные данные по сечениям и поляризациям NA-рассеяния.

ДЕФОРМАЦИЯ ЯДЕР 2s1d-ОБОЛОЧКИ В СВЯЗАННЫХ СОСТОЯНИЯХ

И.В. Ушаков, Г.К. Хомяков

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Выполнены расчеты приведенных вероятностей М1- и Е2-переходов между связанными состояниями ядер 2s1d-оболочки в рамках модели Нильссона для случаев с одинаковой (одночастичная модель Нильссона) и различной (модифицированная модель Нильссона) деформациями ядер в начальном и конечном состояниях.

Совокупный анализ с экспериментальными данными по приведенным вероятностям М1- и Е2-переходов позволил определить параметры деформации исследованных ядер в связанных состояниях.

ВНУТРИЯДЕРНАЯ КОНВЕРСИЯ К-ЗАПРЕЩЕННЫХ
Е1-ПЕРЕХОДОВ В ДЕФОРМИРОВАННЫХ ЯДРАХ

В.А. Желтоножский, А.П. Лашко, Т.Н. Лашко, А.Н. Саврасов

Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев

Под внутриядерной конверсией подразумевают поправку в коэффициентах внутренней конверсии (КВК), возникающую при замене переходных электромагнитных потенциалов, вычисленных для точечного ядра, на переходные потенциалы, вычисленные для ядра конечных размеров. Этот эффект проявляется только для заторможенных переходов и приводит к аномалиям в КВК, величина которых характеризуется параметром проникновения λ. В случае же К-запрещенных переходов необходимы очень большие факторы запрета (F_w ≥ 10⁸), которые наблюдаются, в частности, для γ‑переходов, сопровождающих распад трехчастичного изомерного состояния в ¹⁷⁷Lu (K^π = 23/2^-, T_1/2 = 160 дней). КВК и величина параметра проникновения λ₁ для К-запрещенного (ΔК=8) Е1‑перехода с энергией 55 кэВ определены нами из баланса интенсивностей уровня 21/2^- 1260 кэВ в ¹⁷⁷Hf. Для этого с применением четырех различных типов полупроводниковых детекторов с высокой точностью были измерены интенсивности γ-лучей, запитывающих и разряжающих данный уровень. Выполнен анализ всех известных случаев проявления внутриядерной конверсии для переходов такого же типа в ^169,171Tm, ¹⁶⁹Yb и ¹⁸⁰Hf. Приводится эмпирическая зависимость ядерного параметра проникновения λ₁ от фактора запрета F_w для К-запрещенных Е1-переходов. Она хорошо описывается прямой | λ₁| = a + b∙log(F_w) с параметрами a = -(3,5 ± 1,5); b = 0,63 ± 0,11.

ВЕРХНЯ ГРАНИЦЯ НА ВЕЛИЧИНУ МАГНІТНОГО ПОЛЯ
В СЕРЦЕВИНІ ГІБРИДНОЇ ЗІРКИ

О.О. Ісаєв

Інститут теоретичної фізики ім. О.І. Ахієзера ННЦ ХФТІ, м. Харків; Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків

Розглянуто вплив сильного магнітного поля аж до 10²⁰ Гс на поведінку речовини в серцевині гібридної зірки, яка складається з кори ядерної матерії та дивної кваркової матерії в серцевині. З'ясовано, що в магнітних полях, більших за деяку критичну величину Н_с, поздовжній (уздовж поля) тиск стає від’ємним, що приводить до появи нестійкості. Знайдено оцінку на величину критичного поля, яке, в залежності від повної густини числа баріонів та константи мішка, в якому знаходяться кварки трьох ароматів, може бути дещо менш або більш ніж 10¹⁸ Гс. Фактично величина критичного поля появи поздовжньої нестійкості являє собою верхню границю на величину магнітного поля, що може досягатися в серцевині гібридної зірки. У таких сильних полях важливі ефекти анізотропії тиску в речовині [1]. Знайдено анізотропне рівняння стану дивної кваркової матерії в магнітних полях аж до величини критичного поля Н_с появи поздовжньої нестійкості.

1. А.А. Isayev, J. Yang // Phys. Lett. 2012, v. B707, p. 163.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ПРОТОНОВ В D(d,p)-РЕАКЦИЯХ

О.О. Белюскина, В.И. Гранцев, К.К. Кисурин, С.Е. Омельчук,
Ю.С. Рознюк, Б.А. Руденко, Л.И. Слюсаренко, Б.Г. Стружко

Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев

При начальной энергии дейтронов Е_d = 36,9 МэВ измерены инклюзивные спектры протонов на мишенях CD₂ и ¹²С в энергетическом диапазоне 5 ≤ Е_p ≤ 40 МэВ. Статистическая точность измерений составила 1...3 %. Определение спектров протонов, соответствующих реакции D(d,p), проводилось путем учета  фона, создаваемого углеродной мишенью в спектре от мишени CD₂. Абсолютные значения сечений определены с точностью ~15 %. 

Выполнены кинематические расчеты, указывающие положение максимумов сечений при развале одного из дейтронов в процессе  столкновения. Анализ инклюзивных спектров проведен по микроскопической дифракционной теории, разработанной В.К. Тартаковским для трехчастичных реакций развала. Рассмотрены два случая: развал налетающего дейтрона и развал дейтрона мишени. Расчеты, выполненные по дифракционной модели, показали, что основной вклад в энергетические спектры дают протоны из трехчастичных реакций развала дейтрона. Проведены расчеты сечений для четырехчастичных реакций, учитывающие образование несвязанных динуклонных пар – дипротона и динейтрона или двух синглетных дейтронов. Учет вклада протонов из четырехчастичных реакций приводит к улучшению согласия теоретических спектров с экспериментальными.

ВЛИЯНИЕ УГЛОВОГО МОМЕНТА НА ПРОЦЕСС ЗАХВАТА
В РЕАКЦИЯХ СИНТЕЗА СВЕРХТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Р.А. Анохин, К.В. Павлий

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

На основании динамико-статистического описания [1] процесса захвата в реакциях слияния тяжелых ядер определено влияние углового момента на вероятность и сечение захвата.

С увеличением начального значения углового момента (в точке касания) уменьшается барьер квазиделения, что приводит к уменьшению сечения захвата. Это объясняет существование критического значения углового момента, которое вносит вклад в процесс захвата. Расчеты динамики взаимодействия ядер показали, что значение углового момента уменьшается до 70 % от начального. Следовательно, в реакцию вносят вклад те значения, при которых барьер квазиделения отсутствует. Согласно полученным данным, при выборе изотопной конфигурации ядер, при проведении экспериментальных работ, следует использовать ядра с высокой зарядовой и низкой массовой асимметрией. Выбор зарядовой асимметрии объясняется уменьшением кулоновского барьера, а массовой – увеличением барьера квазиделения. 

1. R.A. Anokhin, K.V. Pavlii // Problems Atomic Sci. Tech. 2011, n. 5, р. 16‑23.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВЕЛИЧИНЫ КИНЕТИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ ПУЧКА И ИЗОТОПНОЙ КОНФИГУРАЦИИ
ПУЧКА-МИШЕНИ ПРИ СИНТЕЗЕ 120-го ЭЛЕМЕНТА

Р.А. Анохин, Б.В. Зайцев, К.В. Павлий

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

На основании динамико-статистической модели [1] были проведены расчеты сечения захвата для 49 реакций, в которых образуется 120-й элемент. На основании расчетов динамики взаимодействующих ядер сделаны следующие выводы:

1. Увеличение кинетической энергии приводит к увеличению энергии возбуждения, что приводит к снижению вероятности выживания СТЭ. Следовательно, экспериментальные работы целесообразно проводить при энергиях, когда 0<σ_c<σ_c^max.

2. Согласно полученным данным наиболее перспективными реакциями для экспериментального получения 120-го элемента являются следующие реакции: Ni+U, для которой  σ_с^max = 0,1…0,64 мбн; Fe+Pu – σ_с^max = 0,4…0,84 мбн; Cr+Cm –σ_с^max = 0,8…1,2 мбн; Ti+Cf – σ_с^max = 1,2…1,6 мбн. Следовательно, при выборе изотопной конфигурации пучка-мишени следует использовать элементы с высокой зарядовой и низкой массовой асимметрией.

1. R.A. Anokhin, K.V. Pavlii. Dynamic-statistical description of capture cross-section - initial stage of the fusion of heavy nuclei reactions // Problems Atomic Sci. Tech. 2011, n. 5, р. 16‑23.

МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ
ВИВЧЕННЯ НЕЗВ’ЯЗАНИХ СТАНІВ НАЙЛЕГШИХ ЯДЕР

О.М. Поворозник, О.А. Понкратенко

Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ

Джерелом експериментальної інформація при визначенні характеристик незв’язаних збуджених рівнів найлегших ядер за допомогою 3- та 4-частинкових ядерних реакцій є двовимірні спектри збігів, отримані в кореляційних експериментах. Такого роду дослідження вимагають значного вимірювального часу прискорювачів і тому для зменшення експериментальних витрат використовують, як правило, збільшення тілесних кутів детекторних пристроїв та товщини мішеней. Робота демонструє, як використання методу Монте-Карло дозволило авторами розробити методи прогнозування кореляційних експериментів, процедури обробки отриманих даних з враховуванням експериментальних умов дослідження та отримати цілий ряд нових даних про енергетичні характеристики схем збудження найлегших ядер ⁴Не, ⁵Не, ⁵Lі, ⁶Не та ⁶Lі, встановити моди їх розпаду, а також визначити співвідношення цих мод розпаду, як наприклад, для 2, 3 та 4 збуджених станів ядра ⁴Не.

ДОСЛІДЖЕННЯ ДВОДІРКОВИХ ЗБУДЖЕНИХ СТАНІВ
ТА ЕНЕРГІЙ СПАРЮВАННЯ НУКЛОНІВ ПАРНО-ПАРНИХ ЯДЕР

Р.М. Плекан, І.В. Хіміч

Ужгородський національний університет, м. Ужгород

У рамках адіабатичної тричастинкової моделі ядра [1, 2] проводиться теоретичний опис стаціонарних станів сферичних (деформованих) парно-парних  ядер із врахуванням крім сильної також і електромагнітної взаємодії.

Парно-парне ядро у запропонованій моделі моделюється як система, що складається із відповідного остова і двовалентних нуклонів. В основі моделі лежить припущення про розділення руху валентних нуклонів у ядрі на швидкий рух по кутових змінних на гіперсфері S⁵(Ώ) і адіабатичний (повільний) уздовж гіперрадіуса R.

У роботі, зокрема, досліджуються енергії спарювання нуклонів та енергетичні спектри дводіркових збуджених станів парно-парних ядер, у яких   до заповнення зовнішніх оболонок не вистачає двох протонів. Ефективність моделі ілюструється на прикладі чисельних розрахунків для парно-парних ізотопів аргону та заліза.

1. М.М. Капустей, Р.М. Плекан, В.Ю. Пойда, І.В. Хіміч // УФЖ. 2001, т. 46, с.  524.

2. Р.М. Плекан, В.Ю. Пойда, І.В. Хіміч // УФЖ. 2004, т. 49, с. 743.

ФАКТОРИЗАЦИЯ МНОЖЕСТВ АКТИВНОСТЕЙ
ГАММА-АКТИВНЫХ НУКЛИДОВ РЯДОВ Th232, U235, U238
В ОБРАЗЦАХ КЕРАМИКИ И ПОИСК ИЗОХРОН

О.М. Поп, М.В. Стец, В.Т. Маслюк

Институт электронной физики  НАН Украины, г. Ужгород

Рассматриваются результаты факторизации – разложение множества на фактор-подмножества – множеств абсолютных и относительных активностей (в частности, коэффициентов неравновесности) гамма-активных нуклидов (ГАН) рядов Th232, U235 и U238, полученных в результате ядерной гамма-спектрометрии (ЯГС) образцов керамики, изготовленной в одно и тоже время из одного и того же сырья, но отличающимися технологиях. 

Факторизация данных ЯГС образцов строительной и бытовой керамики, позволяет достаточно надежно разделять партии образцов по фактору «сырье-технология».

Среди полученных в конечном итоге регрессионных зависимостей величин активностей образцов керамики, изготовленных в одно и тоже время, есть зависимости пар дочерних и материнских нуклидов, которые могут рассматриваться как изохроны, одним из параметров которых является время, которое используется в задачах ядерной хронометрии.

БОЗОННЫЕ СВОЙСТВА УРАВНЕНИЯ ДИРАКА:
СИММЕТРИИ, РЕШЕНИЯ, ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

В.М. Симулик, И.Ю. Кривский, И.Л. Ламер

Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород

В дополнение к хорошо известным фермионным свойствам уравнения Дирака для свободного поля найдены и проанализированы скрытые бозонные свойства этого уравнения. Показано, что уравнение Дирака может описывать не только фермионные, но и бозонные состояния. Доказательство выполняется поэтапно тремя последовательными шагами. Во-первых, доказаны бозонные Пуанкаре симметрии этого уравнения, во-вторых, найдены его бозонные решения, в третьих, получены бозонные законы сохранения.

Доказательство выполнено в рамках теоретико-группового подхода к теории поля и методов, развитых Баргманом и Вигнером. При этом используются две важные новые идеи: во-первых, рассмотрение и все доказательства изначально проводятся в представлении Фолди-Вотхойзена [1], а результаты для стандартного уравнения Дирака получаются в качестве вторичных, как следствия преобразования Фолди-Вотхойзена; во-вторых, вместо стандартной 16-мерной алгебры Клиффорда-Дирака используется 29‑мерная обобщенная алгебра Клиффорда-Дирака над полем вещественных чисел [2, 3]. Продемонстрировано, что дополнительные бозонные свойства уравнения Дирака являются следствиями использования дополнительных ортов обобщенной вещественной алгебры Клиффорда-Дирака.

1. L. Foldy, S. Wouthuysen // Phys. Rev. 1950, v. 78, n. 1, p. 29–36.

2. V.M. Simulik, I.Yu. Krivsky // Phys. Lett. 2011, v. A375, n. 25, p. 2479–2483.

3. V. Simulik, I. Krivsky, I. Lamer // Proc. 14-th. Conf. MMET. 2012, p. 197–200.

ГЕОМЕТРИЯ ВОЛНОВЫХ ФУНКЦИЙ КАК ГЕОМЕТРИЯ ПОДМНОГООБРАЗИЙ ЕВКЛИДОВА ПРОСТРАНСТВА

Ю.А. Аминов

Физико-технический институт низких температур им.Б.И. Веркина
НАН Украины

C каждой волновой функцией элементарной частицы можно связать k-мерное подмногообразие коразмерности 2 в (k+2)-мерном евклидовом пространстве, заданное в явном представлении. Геометрические свойства этого подмногообразия тесно связаны с физическими свойствами частицы, отвечающей волновой функции. Нами более подробно рассмотрен случай волновой функции электрона в атоме водорода и в водородоподобных атомах с дискретным спектром. Рассмотрены свойства метрики, секционных кривизн и скалярной кривизны построенного подмногообразия. Установлено поведение этих кривизн в зависимости от трех квантовых чисел n, l, m [1].

1. Ю.А. Аминов. Геометрия волновых функций // ДАН. 2011, т. 440:4,
с. 439-442.

ОСОБЕННОСТИ ДЕЛЕНИЯ И СИСТЕМАТИЗАЦИИ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ ДОАКТИНОИДНЫХ ЯДЕР

О.С. Шевченко¹, Ю.Н. Ранюк¹, А.Н. Довбня¹, В.Т. Маслюк², О.А. Парлаг²

¹ННЦ “Харьковский физико-технический институт”;
 ²Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород

Известны сложности деления доактинидных ядер, обусловленные высоким барьером деления. Поскольку принципиальная возможность такого процесса достаточно реальна, последнее время к нему проявляется повышенный интерес (см. например [1]). Это связано как с появлением высокоэнергетических (≥80...100 МэВ) источников излучения, так и с потребностью данных об их продуктах деления и нейтронной активности, например, при разработке реакторов подкритической сборки.

Данный доклад представляет первый систематический обзор в этом направлении. Проведен анализ опубликованных экспериментальных работ по исследованию деления доактиноидных ядер, от Z ≥ 65 и выше, в частности, изотопов Tb, Ho, Lu, Ta, Au, Bi и др. Отмечено, что несмотря на обширный материал о различных аспектах этого уникального явления, до сих пор не достигнуто детальное описание динамики и механизма этого процесса.

Особый интерес вызывает вопрос о возможности наблюдения асимметрии деления таких ядер. На основе метода, предложенного в работах [2], проведено их теоретическое исследование. Приведена физическая интерпретация полученных результатов и сравнение с результатами работ других авторов. Представлены возможности двух ядерных центров, ННЦ ХФТИ и ИЭФ НАН Украины, для проведения экспериментальных исследований продуктов  деления доактинидных ядер. Работа является продолжением [3].

1. H. Haik et al. // J. Korean Phys. Soc. 2011, v. 59, n. 2, р. 1848-1852.

2. В.Т. Маслюк, О.А. Парлаг, Т.И. Маринец // ЭЧАЯ. 2007, т. 4, №1(137), с. 78-84.

3. Ю.Н. Ранюк, В.М. Санин, П.В. Сорокин // УФЖ. 1969, т. 14, № 3, с. 408‑415.

4. Н.А. Демехина, В.И. Касилов, Ю.Н. Ранюк и др. // Ядерная физика. 1972, т. 16, вып. 5, с. 911-915.

5. В.Г. Недорезов, Ю.Н. Ранюк.  К.: «Наукова думка», 1989, 192 с.

ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЕТЫ РАДИАЦИОННЫХ СИЛОВЫХ
ФУНКЦИЙ В ЯДРАХ pf-ОБОЛОЧКИ

А.Ю. Бережной, С.Н. Утенков, К.В. Шебеко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Характеристики основного и низколежащих возбужденных состояний ядра, на которые осуществляются первичные γ-переходы из области составного ядра, можно определить из измеренных спектров γ-лучей, соответствующих первичным переходам. Также можно рассчитать радиационную силовую функцию (РСФ) – приведенную среднюю парциальную радиационную ширину возбужденного уровня, нормированную на интервал усреднения.

Расчеты РСФ (p,γ)-реакции, выполненные с помощью компьютерного кода TEPEL, позволили добиться адекватного описания экспериментальных данных во всем исследуемом интервале энергий протонов.

Выполнены оценочные расчеты энергетической зависимости РСФ в тех ядрах pf-оболочки, в которых отсутствуют экспериментальные данные.

Секция 4. Компьютерные технологии в физических исследованиях

Session 4. Computer technologies in physical research

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ДОЗИМЕТРИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКИХ ИМИТАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА УСКОРИТЕЛЯХ

С.В. Дюльдя, М.И. Братченко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Использование имитационных экспериментов на ускорителях частиц в реакторном материаловедении основано на реализации в них сопоставимых с целевыми условиями облучения радиационных и тепловых нагрузок на исследуемые материалы. Наряду с экспериментальными методами контроля радиационного воздействия на образцы, это требует применения прецизионной вычислительной дозиметрии. В работе предложена комплексная методика описания эксперимента, состоящая в согласованном расчете радиационных полей, распределений точечных дефектов и индуцированных облучением тепловых полей в образцах. Дозовые распределения рассчитываются оригинальным Монте-Карло кодом RaT 3.1 с учетом геометрии эксперимента и данных об энергетическом, угловом и пространственном распределении источника излучения. По распределению поглощенной энергии в той же геометрии считаются поля температур и внутренних термоупругих напряжений методом конечных элементов с помощью пакета FreeFEM++. Данная методика позволила выявить корреляцию между коррозией образцов и физическими условиями выполненного в ННЦ ХФТИ имитационного эксперимента по облучению на ускорителе ЛУЭ-10 реакторных материалов в потоке околокритической воды.

ФОРМАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В КЛАСТЕРНЫХ СИСТЕМАХ

Б.Б. Нестеренко, М.А. Новотарский

Институт математики НАН Украины, г. Киев

Получившие широкое распространение кластерные системы и их объединения — грид-системы потребовали существенного пересмотра подходов  к построению и реализации параллельных методов и алгоритмов. Актуальной становится задача обеспечения высокой эффективности реализации   параллельного алгоритма в условиях выделения пользователю различных по объему и физической конфигурации вычислительных ресурсов локальным менеджером ресурсов кластера.

Для решения этой задачи в работе предложена модификация высокоуровневых сетей Петри в качестве формального средства описания внутренней структурной организации параллельных процессов. Отличительными чертами предложенного формального средства являются возможность описания иерархических моделей с произвольной степенью вложенности и гибкие процедуры функционирования переходов.
Использование модифицированных высокоуровневых сетей Петри позволило разработать методику построения адаптивной вычислительной среды для моделирования параллельных процессов в кластерных системах.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ШИРОКОЗОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ
ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ УРОВНЕЙ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

А.И. Скрыпник, А.А. Захарченко, М.А. Хажмурадов

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

При выборе системы для детектирования низких уровней гамма-излучения необходимо учитывать множество параметров: эффективность регистрации излучения, минимальный уровень шумов, разрешение по энергии регистрируемого излучения, количество детекторов, требуемая точность обнаружения радионуклидов, допустимая масса, размер и количество одновременно исследуемых образцов, общая стоимость системы детектирования, а также стоимость и время проведения анализа одного образца.

В настоящей работе методом Монте-Карло исследованы особенности функций отклика неохлаждаемых планарных детекторов на основе ряда полупроводниковых соединений, обладающих широкой запрещенной зоной (HgI₂, TlBr, CdZnTe и др.). При помощи кодов Geant4 и EGSnrc выполнено моделирование распределений поглощенной энергии гамма-квантов, излучаемых смесями радионуклидов ²⁴¹Am и ¹³⁷Cs (⁶⁰Co) с различным соотношением активностей. Для исследованных материалов рассчитана минимальная теоретическая активность радионуклидов, излучающих гамма-кванты сравнительно высоких энергий (¹³⁷Cs, ⁶⁰Co), которая может быть надежно зарегистрирована на фоне излучения ²⁴¹Am. Кроме того, компьютерное моделирование позволило определить требования к уровню шумов, параметрам переноса носителей заряда и размерам широкозонных детекторов для регистрации низких уровней гамма-излучения.

ИНФРАКРАСНЫЙ СПЕКТРОМЕТР С РЕГИСТРАЦИЕЙ
ПРИ ПОМОЩИ МУЛЬТИМЕТРА, ИНТЕРФЕЙСА И КОМПЬЮТЕРА

А.В. Гончаров, В.И. Кудрявцев, Н.С. Поддубко, А.Г. Толстолуцкий

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Достоинством методов инфракрасной спектроскопии является
то, что с их помощью доступно исследование практически любого неорганического или органического вещества в любом агрегатном состоянии – газе, жидкости, растворах, кристаллах или аморфной фазе.

Поэтому, актуальным является использование инфракрасного спектрометра ИКС-31 с регистрацией при помощи комплекса, состоящего из мультиметра BM 859 CF, интерфейса BR 85 X и персонального компьютера ПК.

ИКС состоит из осветителя, монохроматора и приемной камеры. На выходе приемной камеры ИКС установлен мультиметр, который измеряет напряжение, пропорциональное интенсивности прошедшего излучения от образца. Затем эта информация через интерфейс передается в ПК, где она обрабатывается и выдается на мониторе в цифровом и графическом виде.

Спектральные данные записываются в виде зависимости коэффициента поглощения от длины волны, т.е. выражаются с помощью двух переменных величин – фактора интенсивности и фактора длины волны.

Определение состава смесей органических и неорганических соединений (качественный анализ) и установление концентраций компонентов смеси (количественный анализ) являются одними из важных задач ИК-спектроскопии.

Кроме количественного и качественного анализов ИК-спектры позволяют решать задачи структурной неорганической химии: а) изучение природы химических связей; б) исследование симметрии молекул и ионов; в) выявление межмолекулярного взаимодействия.

ИСТОЧНИКИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ОПТИЧЕСКИЕ
ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ СПЕКЛ-ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

А.В. Гончаров, В.И. Кудрявцев, Н.С. Поддубко, А.Г. Толстолуцкий

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Для проведения экспериментов по изучению характеристик исследуемых поверхностей нужны источники лазерного излучения с высокой когерентностью как во времени, так и в пространстве. Длительность волнового цуга Δτ и эффективная спектральная ширина Δν при гауссовой форме линии связаны соотношением 4πΔτΔν ~ 1, где Δτ – интервал времени монохроматичности. Время Δτ называется временем когерентности. Положим l = cΔτ. Отсюда получим: l = c/Δν. Длина l называется длиной когерентности.

Таким образом, лазреные источники излучения являются наиболее пригодными для проведения экспериментов по определению характеристик шероховатой поверхности. Существующие устройства для генерации когерентного излучения – лазерная указка и гелий-неоновый лазер. Когерентность лазерных указок имеет то свойство, что пучок излучения имеет нитяную структуру в поперечном сечении. Этим ухудшаются свойства пространственной когерентности лазерного пучка указки. Гелий-неоновый лазер имеет когерентное излучение с гауссовым распределением интенсивности в поперечном сечении. Поэтому гелий-неоновый лазер более пригоден как осветитель спекл-интерферометра.

Объективная спекл-картина формируется во всем пространстве перед освещаемой поверхностью. Субъективная спекл-картина возникает при отображении рассеивающей поверхности на экран с помощью оптической системы. Наличие зашумленного изображения спекл-структурой является недостатком многих систем когерентной оптики. Однако спеклы являются полезными в обработке оптических изображений, регистрации сдвигов и деформаций диффузных объектов.

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Р.А. Кутуев¹, Н.С. Магамадов¹, М.А. Хажмурадов², А.А. Захарченко²

¹ЧГУ, г. Грозный, Российская Федерация;
²ННЦ ХФТИ, г. Харьков, Украина

Мультисервисные телекоммуникационные системы являются основой создания и использования сетей следующего поколения. Направление прогресса мультисервисных компьютерных систем определяется текущим состоянием развития средств управления. В настоящее время среди технических решений доминируют средства управления сетевыми ресурсами, ориентированные на процессы маршрутизации с обходными (альтернативными) путями, которые не способны обеспечить одновременный учет состояния основных вероятностно-временных показателей систем. В работе рассмотрено применение децентрализованных структур и алгоритмов в реализации средств управления информационными и канальными ресурсами гетерогенных телекоммуникационных систем, которые состоят из различных по составу и характеристикам подсистем. Децентрализованная система не имеет единого центра управления и фактически образуется в результате подсетей распределенных агентов. Базовым структурным элементом такой сети является управляющий агент, который контролирует определенный участок сети и обеспечивает передачу служебной информации к ближайшим агентам. В ходе исследований сравнительному анализу подверглись различные модели управления сетевыми ресурсами, маршрутизации и распределения сетевых ресурсов, построенных с использованием аналитических и имитационных средств моделирования. Рассмотрен синтез алгоритмов маршрутизации и модели балансировки информационных ресурсов для нивелирования недостатков одного – преимуществами другого. Основная идея объединения заключается в том, что при низкой и средней нагрузке управление информационными пакетами осуществляется согласно алгоритму маршрутизации по заданному пути, а при высокой – происходит балансировка, при которой пакеты распределяются по участкам с меньшей загруженностью, согласно стратегии маршрутизации с обходными (альтернативными) путями. Внедрение такой модели и алгоритма в практические разработки уменьшает локальные перегрузки в отдельных узлах, адаптируя сеть к изменяющемуся, многокритериальному, многоприоритетному трафику.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ OLAP-ТЕХНОЛОГИЙ
В ЗАДАЧАХ МЕНЕДЖМЕНТА КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

В.И. Саенко,  А.С. Дворецкий

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Для обеспечения заданного уровня функциональности  инфраструктуры корпоративной компьютерной сети используются системы непрерывного мониторинга конфигурации компонент сети  и состояния ресурсных элементов. Одна из проблем – обработка и интерпретация огромного объема данных: более тысячи переменных с каждого компьютера, более 500 компьютеров за каждый шаг контроля (1...10 мин). Для решения этой задачи предлагается использовать OLAP-средства. Базовыми функциональными областями мониторинга являются Configuration Management (CM), Change Management (ChM), Fault Management (FM). В областях СМ и ChM технологии OLAP предлагается использовать для анализа изменения жизненного цикла оборудования и анализа частоты изменений конфигурации в зависимости от типа оборудования, мест локализации.  В области  FM технологии OLAP предлагается использовать для выявления закономерностей отказов и их зависимостей от времени, жизненного цикла, локализации. 

Результатом рассматриваемой задачи является технология администрирования компьютерной сети при использовании OLAP-средств.  Практическая ценность состоит в повышении информативности в описании состояния инфраструктуры сети, сокращении сроков на принятие решений при модернизации сети, сокращении затрат при ошибках устранения отказов. В результате упрощается задача поддержания целостности инфраструктуры сети.

СОЗДАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЕНЕДЖМЕНТА КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ

В.И. Саенко, А.С. Епифанов

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

В системах менеджмента корпоративных компьютерных сетей помимо  базовых задач сбора информации о состоянии систем также присутствуют ресурсоемкие задачи анализа и прогноза состояния компьютерной сети. В итоге возникает две дополнительные задачи: уменьшение служебного трафика в сети и уменьшение нагрузки на центральную систему менеджмента. Решение предполагает реализацию двух методов. Первую задачу предлагается решать путем дробления глобальной задачи менеджмента на задачи обслуживания отдельных сайтов и смещения вычислительных станций в области этих сайтов. Вторую задачу предлагается решать путем создания динамически конфигурируемого вычислительного кластера на базе свободных ресурсов компьютерных систем, входящих в соответствующий сайт корпоративной сети. Для этого на компьютерах сети размещается программа-агент, в функции которой входит сбор информации о состоянии системы и оценка допустимости ее включении в вычислительный кластер. Включенные в кластер компьютеры образуют специальный вычислительные комплекс. Конфигурация кластера (комплекса) может меняться, но ролевая функция сохраняется. В результате создается кластер с динамически изменяемой во времени конфигурацией. Методы позволяют снизить загрузку сети и центральную станцию и увеличить скорость обработки ресурсоемких задач систем менеджмента сетей.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА АНАЛИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В ИССЛЕДОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Р.П. Слабоспицкий, М.А. Хажмурадов, В.П. Лукьянова

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Описан аналитический метод расчета охлаждения аккумуляторной батареи потоком воздуха. Представлены результаты детального анализа ранее полученных данных [1-3] расчетов систем охлаждения при подаче охлаждающего потока воздуха снизу, сверху, сбоку батареи и проведено сравнение их эффективности. Исследования выполнены для скорости потока воздуха 1...20 м/с и зазора между ячейками батареи 2...5 мм. Изучено также влияние применения специального покрытия, наносимого на поверхность ячеек батареи (нанопокрытия), которое позволяет в 3,5...4 раза увеличить теплопередачу батареи. Показано, что при малых скоростях потока воздуха (1 м/с) не удается снизить температуру стенки ячейки батареи ниже +50 ºС, т.е. обеспечить нормальный режим работы батареи. Обеспечить нормальную работу батареи можно только при скоростях потока воздуха больше 2 м/с. Необходимы дальнейшие поиски условий, обеспечивающих нормальную работу батареи при малых скоростях охлаждающего потока воздуха.

1. Р.П. Слабоспицкий, М.А. Хажмурадов, В.П. Лукьянова. Анализ и расчет системы охлаждения аккумуляторной батареи // Радиоэлектроника и информа-тика. 2011, № 3, с. 3-8.

2. Р.П. Слабоспицкий, М.А. Хажмурадов, В.П. Лукьянова. Исследование системы охлаждения аккумуляторной батареи // Радиоэлектроника и информа-тика. 2012, № 2, с. 3-8.

3. Р.П. Слабоспицкий, М.А. Хажмурадов, В.П. Лукьянова. Метод аналитичес-ких расчетов в исследовании различных систем охлаждения. Харьков. Препринт ННЦ ХФТИ, 2012-6, 22 с.

МОДЕЛИ ПОВЕДЕНИЯ АГЕНТОВ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ

И.А. Малькова

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Рассмотрены вопросы построения логической сети, отображающей поведение агентов мультиагентной системы (МАС), с использованием набора шаблонов. Под шаблоном понимается структурно-логическая схема, отображающая последовательность действий агента в рамках МАС.

Представлены различные типы шаблонов в виде логических формул алгебры конечных предикатов и в графическом виде, а также правила применения шаблонов, описывающие ограничения и возможные варианты построения логической сети. Сформирован минимальный набор шаблонов, достаточный для описания всех возможных траекторий поведения агентов МАС, ориентированной на оценку затрат на обработку объектов бизнес-процессов в распределенной компьютерной сети.

ЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД ПРЕДСТАВЛЕНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ

И.А. Малькова

Харьковский  национальный университет радиоэлектроники

Предлагается логический подход представления бизнес-процессов, позволяющий описать действия и взаимосвязи между агентами мультиагентной системы с применением математического аппарата темпоральной логики.

Логика представления бизнес-процессов предполагает использование подхода, основанного на цепочках событий. С помощью событий изображается факт, время или событие, инициирующие начало выполнения работ процесса, а также факт или время их завершения. В результате образуется цепочка процессов, управляемая событиями. При событийном подходе процесс функционирования системы представляет собой набор реакций системы на возможные события. Для отслеживания происходящих событий и выполнения соответствующих действий предлагается использовать механизм триггеров. Предложенный подход отличается гибкостью, так как обеспечивает непосредственное преобразование логических формул в программную систему.

МЕТОД ПЕРЕПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО СЕРВИСА

Т.А. Коленцева

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Предлагается рассматривать задачу проверки существующих информационных сервисов для оценки правильности их разработки.

Рассматривается существующий информационный сервис. Формируется его функциональная структура Str_actual = {(m₁, {f_k,..,f_n}), (m₂, {f_k,..,f_n}),.., (mp,  {f_k,..,f_n})}, где f – реализованные функции, m – методы, реализующие функции, k, n, p – числовые значения.

Далее реализуется тестовая процедура проектирования информационной системы и всех сервисов. Система строится из расчета на максимально стабильную работу. Формируется функциональная структура «ожидаемой» системы Str_expected = {(m₁,{f_k,..,f_n}), (m₂,{fk,..,f_n}),.., (m_p,{f_k,..,f_n})}.

Проводится сравнение уже имеющейся структуры Str_actual с ожидаемым результатом Str_expected: Con = Str_expected - Str_actual. В результате мы получаем: а) функции, не требующие изменений; б) не реализованные необходимые функции; в) уже реализованные функции, которые никак не влияют на работу информационного сервиса. В итоге, формируется предположение по необходимой доработке сервисов. Таким образом, предложенный метод перепроетирования информационного сервиса может использоваться в задачах обеспечения устойчивости информационных сервисов.

ТЕХНОЛОГИЯ ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ
В КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Д.И. Алексеев

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Выбран класс сложных компьютерных сетей с единой корпоративной политикой. Рассматривается задача контроля состояния сети. Для решения задачи предлагается использовать технологию оценивания состояния сети в «модели здоровья». Предлагаемая технология базируется на оценивании симптомов «модели здоровья» и использовании репозитария диагностики типа отказа в зависимости от значений симптоматических переменных.

К основным симптоматическим переменным относятся: время доступа к ресурсам компьютерной сети, время задержек при передаче пакетов по каналам связи, число отказов в обслуживании на стороне сервера, число потерянных пакетов для каждого сервиса. На основании значений этих переменных выбирается из репозитария набор диагностических состояний и пояснений возможного характера неисправности. Особенности предлагаемой технологии состоят в представлении «модели здоровья» в виде упрощенного набора симптоматических переменных, в реализации выбора диагностических состояний и в процедурах расширения баз репозитария.

ИМИТАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИМУЛЯТОРОВ NS-2, NS-3

В.И. Саенко

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

При исследовании и оптимизации компьютерных сетей широко используются пакеты имитационных исследований NS-2, NS-3. Преемственности между ними нет, так как концептуально они построены по-разному. Предлагаются технологии моделирования с использованием рассмотренных пакетов, предлагается сравнительная оценка реализации этих технологий и пути их совмещения. Общая методология состоит из трех решений: организация общей концепции, учет особенностей технологии, интерпретация результатов. Первое методологическое решение представлено тремя этапами: а) построение имитационной модели, б) проведение имитационных исследований, в) интерпретация и анализ результатов исследований. Второе методологическое решение основано на декомпозиции топологии сети, при которой сначала моделируются ветви, потом магистраль, потом внешние каналы. Третье решение основано на формировании выходных файлов результатов моделирования и технологии статистической и графической интерпретации их. Каждый пакет (NS-2, NS-3) дает разные технологии реализации методологических решений, вписываясь в общую концепцию. Сравнительный анализ особенностей их реализации показал  преемственность и переносимость только формальных описаний. Язык моделирования, построение моделей, форматы выходных файлов и технологии интерпретации изменились.

СРАВНЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПО ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ ГРАФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОРОВ АРХИТЕКТУР АМD И NVIDIA

В.А. Дудник, В.И. Кудрявцев, С.А. Ус, М.В. Шестаков

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Сделано сравнительное описание возможностей аппаратных и программных средств двух наиболее распространенных современных архитектур графических процессоров (АМD И NVIDIA). Особенности и различия архитектур GPU иллюстрированы примерами фрагментов программ GPGPU. Приведена также сравнительная оценка временных затрат на их разработку. Даны советы по оптимальному выбору типа GPU для ускорения обработки результатов научных исследований. Сформулированы рекомендации по использованию программных инструментов, позволяющих сократить время разработки GPGPU‑приложений для этих типов графических процессоров.

ФОРМИРОВАНИЕ ШАБЛОНОВ СТРУКТУРНЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ЖУРНАЛОВ РЕГИСТРАЦИИ СОБЫТИЙ

С.Ф. Чалый, Е.О. Богатов

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Интеллектуальный анализ процессов направлен на построение и последующее исследование моделей процессов различной природы, выполнение которых фиксируется в виде последовательности событий, например, физических процессов, процессов, описывающих проведение экспериментов и т.п. Такие последовательности событий, отражающих  выполнение процессов, фиксируются в журналах регистрации событий (файлах логов), упорядоченных во времени. Интеллектуальный анализ основан на выявлении закономерностей среди последовательностей событий. Закономерности могут быть представлены в виде шаблонов, связывающих действия процесса. Выявление таких шаблонов позволяет формализовать правила поведения процесса и в дальнейшем построить (или уточнить) его модель, что и свидетельствует об актуальности темы работы. В работе проанализированы шаблоны структурных взаимосвязей между объектами процессов и предложен подход к предварительной обработке таких журналов регистрации событий для выявления указанных шаблонов.

ФОРМИРОВАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ ДЛЯ МОДЕЛЕЙ
ПРОЦЕССОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ

С.Ф. Чалый, И.Б. Буцукина

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Рассмотрены дискретные процессы преобразования ресурсов,  которые на входе получают ресурсы, во время своего выполнения преобразуют ресурсы в выходную информацию. В задачах process mining выполняется построение моделей таких процессов на основе последовательности событий, отражающих их выполнение, что находит широкое применение не только в области социальных и экономических явлений, но и при построении моделей физических процессов, а также процессных моделей физических экспериментов. В работе предложен двухэтапный подход к построению модели процесса и детально рассмотрен первый этап, на котором, в результате анализа журнала регистрации событий, формируется система ограничений на процесс.

НАХОЖДЕНИЕ СКРЫТЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ В СИСТЕМЕ ПРАВИЛ В ЗАДАЧАХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ПРОЦЕССОВ

С.Ф. Чалый

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Рассматривается актуальная проблема нахождения неявных зависимостей между правилами, определяющими поведение дискретных процессов, происходящих в физических, биологических, социальных системах. Поведение таких процессов отображается в виде упорядоченной последовательности событий с временными маркерами. Интеллектуальный анализ этих последовательностей позволяет выявить правила, задающие возможные варианты поведения процессов. Полученные подмножества таких правил обычно являются неполными, что требует выявления дополнительных скрытых зависимостей. Предложен подход к выявлению таких скрытых правил, основанный на выявлении неявных зависимостей между событиями. Рассмотрены практические аспекты при построении моделей экспериментов.

АЛГОРИТМЫ СЕГМЕНТАЦИИ ЦВЕТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИТОВЫХ СРЕЗОВ

В.И. Бритик, В.Г. Кобзев, Е.В. Струков

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Во многих прикладных областях сегментация является одной из основных задач обработки изображений объектов и физических полей. Под сегментами понимается совокупность точек, объединенных определенным критерием однородности, в качестве признаков которой обычно используют цвет, интенсивность или текстурные признаки. В задачах сегментации помимо выделения сегментов часто желательно сохранить их структурные особенности. Для цветных изображений в модели RGB каждый отдельный слой (R, G и B) рассматривается и обрабатывается как двумерный массив, любой иной цвет образуется путем смешения в различных пропорциях этих трех базовых цветов. В докладе анализируется работа трех предложенных алгоритмов сегментации, реализованных в модели RGB и  обеспечивающих требуемые соотношения между битовыми векторами цветовых компонент характерных точек изображения. Предпочтение отдается алгоритму, который не нарушает исходного соотношения яркостей внутри сегментированных областей и использует обратимые преобразования.

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НОВОГО СПОСОБА КРИПТОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ДАННЫХ

В.И. Бритик, В.Г. Кобзев, Е.В. Струков, Е.Д. Бойцова,
Е.В. Зыбина, А.А. Захарчук

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

В условиях постоянно возрастающих объемов информации, передаваемой по общедоступным каналам связи, усиливаются требования к средствам криптографической защиты данных, как составной части систем информационной безопасности предприятий и организаций.

Способ симметричного шифрования данных [1] основан на формировании криптографических ключей для множества циклов преобразования шифруемых данных с использованием некоторого цифрового изображения, информации о его локальных фрагментах и специальной маски, выполняющей роль дополнительного фильтра. Раскрытие таких ключей на данный момент может быть выполнено только путем полного перебора всех возможных вариантов, что трудно реализовать на практике. Излагаются подходы к эффективной программной реализации этапов шифрования, предусмотренных данным способом, и демонстрируются полученные результаты.

1. В.І. Бритік, В.Г. Кобзєв, Є.П. Путятін, Л.І. Маркова, Є.В. Струков. Спосіб симетричного шифрування даних. Патент на винахід № 96826, МПК  H04L 9/06 (2006.01). Публікація про видачу 12.12.2011. Бюл. №23.

КОМПЬЮТЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ ФОРМИРОВАНИЯ КОМАНДЫ ПРОЕКТА ПО ПРОВЕДЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Н.В. Васильцова

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Исследованы проблемы влияния состава и структуры проектной команды на время завершения проекта по проведению физических исследований, которое является одним из важнейших параметров эффективности проекта.

Существующие инструментальные средства и информационные технологии позволяют решать задачу рационального выбора членов команды лишь на этапе планирования проекта, что может привести к существенным временным и материальным затратам при его перепланировании. Предлагается компьютерное решение задачи динамического формирования команды по разработке проекта физических исследований объектов на определенных этапах его реализации. Математическая постановка задачи основана на применении метода динамического программирования, в частности, на модификации оптимизационной «задачи об использовании рабочей силы». Так как при планировании проекта задается его начальное и конечное состояния, то задача решается как в прямом, так и в обратном направлении. При изменении сроков проведения проекта задача может учитывать изменение состояния проекта на каждом этапе. Компьютерная реализация данной задачи основана на использовании базы данных кадровой информационной системы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ  В ПРАКТИКЕ УПРАВЛЕНИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИМИ ПРОЕКТАМИ

А.К. Курышкин, Ю.И. Ларионов,  М.А. Хажмурадов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт” 

Рассмотрены четыре уровня стандартов в практике управления научно-исследовательскими проектами: международный, национальный, отраслевой и корпоративный – стандарт организации.

Система стандартизации НИО в области управления научно-исследовательскими проектами должна отличаться значительной гибкостью. Провальными методами управления проектами являются как жесткое следование процедурам, равно как и их практическое игнорирование. Последний, постсоветский подход, встречается в наших условиях достаточно часто.

Международный уровень в этой области достаточно хорошо разработан и представлен известными стандартами: международный стандарт ИСО 10006 «Административное управление качеством. Руководящие указания по обеспечению качества руководства проектами», и PMBoK ®Guide – признанный во всем мире стандарт (IEEE Std 1490-2003), это свод процессов и областей знаний, которые являются общепринятыми лучшими практиками в области управления проектами.

Разработка Национального стандарта Украины находится в начальном зачаточном состоянии. Единого отраслевого академического стандарта и стандарта организации  в управлении научно-исследовательскими проектами не существует. Поэтому в докладе предложено разработать указанные стандарты на соответствующих принципах.

Цель системы стандартизации состоит в создании и многоразовом использовании упорядоченной совокупности решений, правил, методов и характеристик организации в управлении проектами, портфелями проектов, что обеспечивает конкурентоспособность продукции, работ и услуг. Каждая организация, которая стремится быть успешной в проектной деятельности, должна отвечать трем условиям: работать с перспективными проектами, создавать среду, в которой у большинства проектов будет шанс на успех, и содействовать проектным командам в выполнении работы.

Система стандартизации организации в практике управления научно-исследовательскими проектами должна согласовываться и гармонично сочетаться с национальной системой стандартизации, а также с соответствующими отраслевыми и международными стандартами.

При этом новая роль стандартов в управлении проектами состоит в том, что они аккумулируют опыт, обеспечивают реализацию стратегий научно-исследовательской организации, способствует росту ее организационной зрелости за счет регламентированной деятельности, повышают конкурентоспособность производимого научно-технического продукта.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В СИЛОВЫХ КАРКАСАХ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ

В.П. Воробьева, М.С. Круголъ, С.А. Мартынов,
М.А. Хажмурадов, А.А. Юркин

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Рассмотрены математические модели расчета напряженно-деформированного состояния несущих силовых элементов магнитных систем под действием прерывистых распределенных нагрузок. Представлены расчетные схемы моделирования. Приведены аналитические выражения определения изгибающих моментов. Разработан математический аппарат, который использован в компьютерных программах расчета напряжений и деформаций в силовых каркасах магнитного поля.

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СБАЛАНСИРОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

И.В. Хасамбиев¹, А.М. Улъбиев¹, М.А. Хажмурадов²

¹ГГНТУ, г. Грозный, Российская Федерация;
²ННЦ ХФТИ, г. Харьков, Украина

Сбалансированные манипуляторы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными грузоподъемными машинами на операциях загрузки и разгрузки технологического оборудования, обеспечивая более высокую производительность труда, механизацию и автоматизацию основных и вспомогательных технологических операций при перемещении объектов. Необходимость создавать манипуляторы облегченной конструкции, интенсифицировать их работу приводит к снижению жесткости конструкций и требует увеличения быстродействия электроприводов, что обуславливает увеличение влияния на работу механизмов упругих связей.

В работе приведен обзор различных способов построения и даны рекомендации по настройке и реализации систем управления, обеспечивающих наилучшее демпфирование упругих колебаний в механических передачах сбалансированных манипуляторов при действии возмущающих силовых воздействий.

Исследованы силовые взаимодействия рассматриваемых электромехани-ческих систем, обусловленные изменением нагрузки, упругими связями механической части и управляющими воздействиями электроприводов. Показано, что максимальное демпфирование электроприводом упругих механических колебаний можно обеспечить при выполнении совместной параметрической оптимизации механического и электрического оборудования манипуляторов, исходя из условия совпадения резонансной частоты ω_Р электромеханической системы и частоты среза ω_С контура регулирования скорости электропривода.

При выполнении условия минимизации ограничивающих координат электроприводов, необходимый для демпфирования колебаний момент электродвигателя определяется, в основном, требуемым снижением динамических нагрузок в передаче и отношением моментов инерции J_D/J_M.

ОПТИМИЗАЦИЯ ВЫБОРА АДСОРБЕНТОВ
ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРОВ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ АЭС

В.И. Соколенко, Э.И. Винокуров, Т.К. Григорова,
Р.М. Сибилева, Д.В. Шаруда, М.А. Хажмурадов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

В настоящее время для всех АЭС Украины актуален вопрос восстановления и реконструкции существующих систем вентиляции и спецгазоочистки. Это вызвано несколькими причинами: снижением коэффициента очистки адсорбционных фильтров в результате накопления в них адсорбируемых примесей, ненормативным ростом аэродинамического сопротивления адсорберов типа АУ-1500 вследствие износа адсорбента и накопления внутри фильтров пылевой фракции, ужесточением санитарных норм допустимого выброса радионуклидов в атмосферу.

В ННЦ ХФТИ созданы и освоены методики исследования технологических характеристик активированных углей: аэродинамического сопротивления слоя адсорбента в условиях, моделирующих работу фильтров типа АУ-1500, механической прочности адсорбентов при истирании, а также емкости адсорбентов по йоду и йодистому метилу при комнатной температуре. Эти методики позволяют сравнить изучаемые адсорбенты с углями СКТ-3 и СКТ-ЗИ, используемыми в настоящее время в угольных фильтрах типа АУ‑1500 систем вентиляции АЭС и сделать оптимальный выбор нового адсорбента.

Проведены измерения и анализ совокупности исследованных характеристик активированных углей различных производителей (Украина, Германия, Бельгия, Россия), предполагаемых к использованию при восстановлении и реконструкции адсорбционных фильтров.

Показано, что в сравнении с углями СКТ-3 и СКТ-ЗИ, уголь украинского производства Эл-Д обладает большей адсорбционной емкостью по йоду и йодистому метилу и приемлемым аэродинамическим сопротивлением. Его прочность при истирании незначительно уступает характеристикам углей СКТ-3 и СКТ-ЗИ.

Уголь бельгийского производства Norit 2, несколько уступая СКТ-3 по адсорбционным свойствам, обладает высокой прочностью при истирании и приемлемым аэродинамическим сопротивлением.

Установлено, что уголь немецкого производства DGF2 имеет высокую прочность, допустимое значение аэродинамического сопротивления и высокую адсорбционную емкость по йоду и йодистому метилу.

Пленарное заседание 3. Фундаментальные исследования в целях развития ядерно-физических методик для нужд атомной энергетики, медицины и промышленности

Plenary meeting 3. Basic research aimed at developing nuclear-physical methods for the needs of nuclear power engineering, medicine and industry

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МАЛЫХ ДОЗ РАДИАЦИИ НА СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ УКРАИНЫ

Н.П. Дикий, Е.П. Медведева

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Важным фактором дальнейшего развития атомной энергетики является изучение влияния малых доз на здоровье населения. Общепринятой точки зрения по этой проблеме не существует.

Сочетание влияния малых доз с различными сопутствующими неблагоприятными факторами окружающей среды имеет немало своих особенностей. Настоящие исследования показали многофакторность влияния радиоактивных излучений и различных сопутствующих воздействий на организм человека. С учетом различных неблагоприятных внешних условий воздействие радиации в малых дозах может быть усилено или ослаблено. Изменения физиологической регуляции функций организма, вызываемые действием малых доз ионизирующего излучения, обладают высокой канцерогенной активностью.

Исходя из гипотезы нелинейного соотношения доза-эффект, проведен корреляционный, регрессионный и частотный анализ распространенности различных заболеваний населения Украины.

РАЗРАБОТКА И ВАЛИДАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ
ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАДИАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ СКАНИРУЮЩИМ ПУЧКОМ ЭЛЕКТРОНОВ

В.И. Никифоров, Р.И. Помацалюк, Ю.В. Рогов,
А.Э. Тенишев, В.Л. Уваров, В.А. Шевченко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт” 

На основе транспортного кода  PENELOPE-2008 разработаны три комплекса программ для моделирования процессов воздействия сканирующего пучка электронов на объекты различной геометрии из разных материалов. Программные модули комплекса «TRANSPORT» совместно с модулями комплекса «BEAM» предназначены для моделирования прохождения частиц (электронов, фотонов позитронов) в различных средах, а также для регистрации плотности распределения вероятности частиц по энергии, радиусу и углу. Комплекс «DOSE» обеспечивает возможность расчета объемного распределения поглощенной дозы в обрабатываемых изделиях и оптимизации радиационно-технологических режимов. На первом этапе тестирования разработанных программ были вычислены коэффициенты торможения электронов, а также коэффициенты ослабления потока фотонов при прохождении ими различных материалов, и проведено сравнение полученных результатов с данными, содержащимися в Докладе 35 МКРЕ. На втором этапе были проведены расчеты поглощенной дозы в стандартном полистирольном калориметре (ISO/ASTM 51631) и прямоугольном фантоме, перемещаемых через зону воздействия сканируемым пучком электронов. Полученные данные удовлетворительно согласуются с результатами измерений.

КЛАСТЕРИЗАЦИЯ ЯДЕР ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
ВБЛИЗИ ГРАНИЦ ЯДЕРНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ

А.Г. Артюх, М. Весельски, И.Н. Вишневский, В.А. Воронко, А.Н. Воронцов,
В.Н. Дубина, И.И. Залюбовский, П.С. Кизим, Д.А. Кислуха, В.Е. Ковтун, С.А. Клыгин, Г.А. Кононенко, Е.И. Кощий, П.Г. Литовченко, В.Н. Лященко,
И.М. Неклюдов, Г.М. Онищенко, В.В. Осташко, Ю.Н. Павленко,
Ю.Т. Петрусенко, С.Н. Рева, Ю.М. Середа, В.Н. Сотников, А.Н. Турчин,
 И.Д. Федорец, А. Г. Фощан, Г. Хуухенхуу, А.Ф. Щусь, Т.И. Михайлова,
Б. Эрдемчимег, В. фон Оертцен, M. ди Toро, Х.Х. Вольтер

Сотрудничество КОМБАС (Германия-Италия-Монголия-
Россия-Словакия-Украина)

С целью выяснения возрастающей роли кластеризации ядер легких элементов, с ростом нейтронного избытка измеряются поперечные сечения фрагментации серии ядер ^6-11Li, ^9-14Be и ^10-17B. Структура кластерных резонансов и их спины определяются из измеренных угловых и энергетических корреляций продуктов развала ядер «в плоскости» и «вне плоскости» реакции. Из полученных результатов оценивается степень деформации экзотических ядер.

КОНКУРЕНЦИЯ РЕАКЦИЙ ПЕРЕДАЧИ И ФРАГМЕНТАЦИИ
В ОБЛАСТИ ЭНЕРГИИ ФЕРМИ. ПОЛУЧЕНИЕ ПУЧКОВ
РАДИОАКТИВНЫХ ЯДЕР ЛЕГКИХ И СРЕДНИХ ЭЛЕМЕНТОВ

А.Г. Артюх, М. Весельски, И.Н. Вишневский, В.А. Воронко, А.Н. Воронцов,
В.Н. Дубина, И.И. Залюбовский, П.С. Кизим, Д.А. Кислуха, В.Е. Ковтун,
С.А. Клыгин, Г.А. Кононенко, Е.И. Кощий, П.Г. Литовченко, В.Н. Лященко,
И.М. Неклюдов, Г.М. Онищенко, В.В. Осташко, Ю.Н. Павленко,
Ю.Т. Петрусенко, С.Н. Рева, Ю.М. Середа, В.Н. Сотников,
 А.Н. Турчин, И.Д. Федорец, А.Г. Фощан, Г. Хуухенхуу, А.Ф. Щусь,
 Т.И. Михайлова, Б. Эрдемчимег, В. фон Оертцен

Сотрудничество КОМБАС (Германия-Италия-Монголия-
Россия-Словакия-Украина)

Планируется изучить выходы нейтронно-избыточных и протонно-избыточных изотопов с атомными номерами 3≤ Z ≤25 в реакциях передачи и фрагментации при взаимодействии ядер-снарядов ⁴⁰Ar и ⁴⁸Ca с энергией в окрестности энергии Ферми (Е = 25 и 50 МэВ/А) с легкой мишенью ⁹Ве и тяжелой мишенью ¹⁹⁷Au. В переднеугловых измерениях, где концентрируются выходы продуктов реакций при промежуточных энергиях, на сепараторе КОМБАС будут изучены скоростные, изотопные и элементные распределения радиоактивных ядер. Полученные пучки изотопов ^20-24О, ^23-29F и ^25-30Ne будут использованы в спектроскопических исследованиях структуры связанных и несвязанных состояний в тяжелых изотопах кислорода с целью понять аномалию в стабильности дважды магического ядра ²⁸О.

ПОИСК РЕЗОНАНСОВ ²⁶О И ²⁸О В РЕАКЦИЯХ ПЕРЕДАЧИ

А.Г. Артюх, М. Весельски, И.Н. Вишневский, В.А. Воронко, А.Н. Воронцов,
В.Н. Дубина, И.И. Залюбовский, П.С. Кизим, Д.А. Кислуха, В.Е. Ковтун,
С.А. Клыгин, Г.А. Кононенко, Е.И. Кощий, П.Г. Литовченко, В.Н. Лященко,
И.М. Неклюдов, Г.М. Онищенко, В.В. Осташко, Ю.Н. Павленко,
Ю.Т. Петрусенко, С.Н. Рева, Ю.М. Середа, В.Н. Сотников,
А.Н. Турчин, И.Д. Федорец, А.Г. Фощан, Г. Хуухенхуу,
 А.Ф. Щусь, Т.И. Михайлова, Б. Эрдемчимег, В. фон Оертцен 

Сотрудничество КОМБАС (Германия-Италия-Монголия-
Россия-Словакия-Украина)

Предлагается получить вторичные пучки радиоактивных ядер ²⁷F, ²⁸F, ²⁸Ne и ³⁰Ne и в реакциях срыва одного и двух протонов изучить эволюцию структуры связанных состояний в цепочке нейтронно-избыточных изотопов ^20-24О.
Особый интерес представляет поиск резонансов за пределами границы ядерной стабильности в ядрах ²⁶О и ²⁸О с магическим числом Z = 8 и числом нейтронов N = 18 и 20. Результаты этих исследований помогут понять причину аномалии в стабильности дважды магического ядра Z = 8 и N = 20.

Секция 5. Фундаментальные исследования в целях развития ядерно-физических методик для нужд атомной энергетики, медицины и промышленности

Session 5. Basic research aimed at developing nuclear-physical methods for the needs of nuclear power engineering, medicine and industry

АНАЛИЗ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ
НА ЯДЕРНОЙ УСТАНОВКЕ «ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ»

И.М. Карнаухов, И.М. Неклюдов, И.В. Ушаков, А.Н. Водин, А.Ю. Зелинский

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Создаваемый в ННЦ ХФТИ источник нейтронов является инновационной ядерной подкритической установкой, которая по отдельным показателям не имеет аналогов в мире. Это потребовало детальной и консервативной оценки ее безопасности по всем ключевым направлениям: нейтронно-физические процессы; радиационная защита; прочность и надежность конструкций; анализ аварийных ситуаций; обращение с РАО и др.

К настоящему моменту получено положительное экспертное заключение на материалы проекта и предварительного отчета по анализу безопасности ядерной подкритической установки «Источник нейтронов».

КАНАЛ БОР-НЕЙТРОН ЗАХВАТНОЙ ТЕРАПИИ
НА ЯПУ «ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ» ННЦ ХФТИ

А.Н. Водин, С.Н. Олейник, А.А. Денчик

НИК “Ускорительно ядерные системы” ННЦ ХФТИ, г. Харьков

На строящейся ядерной подкритической установке «Источник нейтронов» ННЦ ХФТИ планируется экспериментальный канал, предназначенный для медицинских исследований. На этом канале будут проводится исследования по бор-нейтрон захватной терапии (БНЗТ) на биологических объектах.

Методика БНЗТ заключается в следующем: раствор, содержащий стабильный изотоп бор-10, вводится в кровь человека и через некоторое время бор сорбируется в клетках [1]. Затем опухоль облучается потоком эпитепловых нейтронов. В результате захвата нейтрона изотопом бор-10 происходит ядерная реакция ¹⁰В(n,α)⁷Li. Поскольку длина пробега α-частицы и ядра ⁷Li меньше размера клетки, то приблизительно 80 % энергии ядерной реакции выделяется в клетке, что приводит к ее гибели [2]. На первом этапе планируется проведение экспериментов на тестовом фантоме, который представляет собой многошаровую модель из оргстекла. Внутри фантома располагаются различные виды фольги (золотая, серебряная, медная, индиевая и т.п.), по активности которых определяются доза и спектр нейтронов в фантоме. Экспериментальные результаты будут сравниваться с данными модельных расчетов, полученных с помощью кода MCNPХ. Данная методика будет основой для исследований БНЗТ на биологических объектах.

1. J. Gueulette et al. // Fast neutrons and high-LET particles in cancer therapy. R. Engenhart-Cabillic and A. Wambersie, Eds. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag. 1998, v. 150, p. 31-53.

2. Clinical neutron dosimetry. Part I: Determination of absorbed dose in a patient treated beexternal beam of fast neutrons. ICRU Report 45. Bethesda, MD., U.S.A.: ICRU, 1989.

 О ВОЗМОЖНОСТИ СЕПАРАЦИИ ОЯТ
МАГНИТОПЛАЗМЕННЫМ МЕТОДОМ

В.Б. Юферов, В.О. Ильичева, С.В. Шарый, А.И. Свичкарь,
М.О. Швец, К.И. Живанков, Т.И. Ткачева

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Альтернативным процессом переработки ОЯТ по отношению к пьюрекс- процессу может стать магнитоплазменная переработка, имеющая ряд преимуществ. Магнитоплазменная переработка ОЯТ может включать 4 стадии, на которых возможно отделять ядерное топливо (ЯТ) от продуктов деления (ПД): а) предварительная – термодесорбция и испарение; б) ионизация, когда отделяются элементы с малыми потенциалами ионизации; в) магнитоплазменное разделение ЯТ и ПД во вращающейся плазме путем формирования потоков селективных ионов и их пространственной сепарации непосредственно в плазме с последующим ионно-плазменным осаждением; г) ионизация, где может происходить отделение ЯТ от малых актиноидов (МА).

Плазма ОЯТ частично ионизована, молекулярна и многокомпонентна. Основные компоненты – уран и кислород имеют сильно различающиеся потенциалы ионизации, что увеличивает роль процессов перезарядки. Целесообразно имитировать плазму ОЯТ с помощью элементов с малыми потенциалами ионизации для разделения ЯТ и МА. Проведены оценки для смеси Na-K. Энергозатраты на переработку ОЯТ сопоставимы с известными применяемыми процессами.

РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РАДИАЦИОННЫХ РИСКОВ
ПЕРСОНАЛА, СОСТОЯЩЕГО НА ИДК В ННЦ ХФТИ В 2012 г.

А.В. Мазилов, И.А. Стадник

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Рассчитаны индивидуальные радиационные риски сотрудников ННЦ ХФТИ, состоящих на ИДК в 2012 г. По значениям абсолютного индивидуального избыточного радиационного риска (EAR) и атрибутивного радиационного риска (AR) сформированы группы повышенного и потенциального радиационных рисков на 2012, 2014 и 2022 гг.

Средний возраст персонала на ИДК в 2012 г. составил 57 лет у мужчин и 56 лет у женщин. Средний стаж работы с ИИИ: у мужчин – 21 год и у женщин – 22 года. Средняя накопленная доза: 64,90 мЗв – у мужчин и 50,85 – у женщин.

В группу повышенного риска по EAR (индивидуальный радиационный риск больше социально приемлемого уровня риска – 1*10^-3/год) на 2012 г. вошло 13 сотрудников (4,5 % персонала на ИДК). Средний возраст группы составил 73 года, средний стаж – 48 лет,  средняя накопленная доза на 2002 г. (принимаемая в расчет рисков на 2012 г.) – 236,93 мЗв. Минимальный возраст в группе повышенного радиационного риска составил 70 лет, минимальный стаж работы с ИИИ – 45 лет, минимальная накопленная доза – 169,07 мЗв.

В группу потенциального риска по AR на 2012 г. вошло 2 человека 79-ти лет: мужчина со стажем работы с ИИИ 54 года и накопленной дозой на 2002 г. 576,62 мЗв (AR солидных раков – 15,57 %, AR органов дыхания – 22,08 %) и женщина со стажем работы с ИИИ 48 лет и накопленной дозой на 2002 г. 157,59 мЗв (AR органов дыхания – 20,16 %).

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОРОЖДЕНИЯ ИЗОТОПА ⁷Ве
НА УСКОРИТЕЛЕ ЛУЭ-40 В ИНТЕРВАЛЕ 40...90 МэВ

А.Н. Довбня¹, М.В. Безуглов², В.А. Кушнир¹, В.С. Малышевский²,
Т.В. Малыхина³, В.В. Митроченко¹, С.А. Пережогин¹,
А.В. Торговкин¹, Г.В. Фомин², Б.И. Шраменко¹

¹ННЦ “Харьковский физико-технический институт”, Украина;
 ²Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия;
³Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Украина

Изотоп ⁷Ве космогенного происхождения образуется в верхних слоях атмосферы  на ядрах азота и кислорода под действием космического излучения. В свете последних данных о плотностях потоков космических гамма-квантов возникает вопрос об учете фотоядерного механизма образования этого изотопа и его вкладе. На первом этапе исследований  нами измерены зависимости от энергии электронов выходов ядерных реакций А(γ,X)⁷Ве на ядрах кислорода, азота и углерода для следующих значений енергий  електронов: 40, 50, 60, 70, 80 и 90 МеВ, а также рассчитаны методом математического моделирования с использованием программного пакета GEANT4 спектры тормозного излучения, падающего на мишени, что позволит на следующем этапе определить сечения изучаемых реакций.

НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДКРИТИЧЕСКОЙ СБОРКИ «ЯЛІНА-БУСТЕР» С ВЫГРУЖЕННОЙ БЫСТРОЙ ЗОНОЙ

Ю.Г. Фоков, В.В. Бурнос, А.И. Киевицкая,
А.В. Куликовская, К.К. Рутковская, С.М. Садович

ОИЭЯИ-Сосны, г. Минск, Беларусь

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований уровней подкритичности, эффективной доли запаздывающих нейтронов, временных распределений плотности потока нейтронов в экспериментальных каналах подкритической сборки, полученные методом импульсного источника нейтронов на подкритической сборке «ЯЛІНА-БУСТЕР» с выгруженной быстрой зоной. Проанализировано определяющее влияние тепловой зоны на нейтронно-физические характеристики многозонной подкритической сборки.

СИСТЕМЫ ПОСЛЕАВАРИЙНОГО МОНИТОРИНГА АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

С.А. Трубчанинов

Государственный научно-технический центр по ядерной
и радиационной безопасности, г. Харьков

В соответствии с требованиями украинских нормативных документов и зарубежных стандартов АЭС Украины должны быть оснащены системами послеаварийного мониторинга (ПАМС). ПАМС разрабатываются с целью контроля параметров, систем реакторной установки и защитной гермооболочки во время и после проектных и запроектных (включая тяжелые) аварий; обеспечения оперативного персонала и руководителя аварийных работ информацией о значениях контролируемых параметров, необходимой для перевода реакторной установки в стабильное состояние; реализации мер, предусмотренных для смягчения последствий аварии, оценки состояния и эффективности защитных барьеров и др.

Задачей Государственного научно-технического центра по ядерной и радиационной безопасности является разработка требований к ПАМС на основе стандартов США (IEEE и NRC) и с учетом норм и правил ядерной и радиационной безопасности, действующих в Украине.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ НЕЙТРОНОВ
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА

И.М. Прохорец, С.И. Прохорец,  Е.В. Рудычев,
Д.В. Федорченко, М.А. Хажмурадов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Рассмотрен перспективный метод анализа вещества и ядерных материалов, обусловленный планами создания нейтронного источника на линейном ускорителе электронов, работающем в импульсном режиме. Эта особенность позволяет надеяться на разработку времяпролетной методики и создание соответствующего времяпролетного  спектрометра нейтронов, регистрирующего их на пролетной базе от нескольких метров до нескольких десятков метров и использующего газовые пропорциональные счетчики для регистрации рассеянных нейтронов в резонансной области энергий. Стартовым импульсом времяпролетного спектрометра может служить синхроимпульс ускорителя.

СПЕКТРОМЕТР НЕЙТРОНОВ НТЦ «ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ»

И.М. Прохорец, С.И. Прохорец,  А.В. Рыбка

ННЦ “Харьковский физико-технический институт” 

В 1932 году английский физик Дж. Чедвик доказал существование нейтрона – фундаментальной ядерной частицы. Сегодня нейтроны используются в различных областях физики, химии, биологии, науке о Земле, анализе материалов, дозиметрии, медицине, ядерной энергетике. Во всех этих случаях дозиметрия является важной составляющей в производственной и научной деятельности больших коллективов. Так как отклик нейтронных детекторов зависит от энергии регистрируемых частиц, то характеристика нейтронного спектра является существенной для правильной оценки дозы нейтронов за экспериментальной установкой и на рабочем месте. Этот параметр также является важным и для безопасной эксплуатации ядерных реакторов, в том числе и источника нейтронов, который планируют соорудить в ХФТИ.

Авторы рассматривают спектрометр Боннера, разработанный для НТЦ «Институт метрологии», в котором для регистрации замедленных в полиэтиленовом шаре нейтронов используется сферический пропорциональ-ный счетчик с газовым наполнением. Такой счетчик не только обеспечивает достаточную эффективность регистрации тепловых нейтронов, но и обеспе-чивает сферическую изотропность детектора.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ КОНВЕРТЕР-МИШЕНЬ
ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЕЕ ЭЛЕКТРОНАМИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ
НАРАБОТКИ ИЗОТОПА ⁹⁹Mo

Е.В. Рудычев, Д.В. Федорченко, М.А. Хажмурадов

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Методом Монте-Карло проведено моделирование облучения системы свинцового конвертера тормозного излучения и молибденовой мишени электронами с энергией 34,7 МэВ с целью оптимизации ее параметров для увеличения наработки изотопа ⁹⁹Mo.

Наработка изотопа ⁹⁹Mo в молибденовой мишени осуществляется за счет реакций ¹⁰⁰Mo(γ,n)⁹⁹Mo и ⁹⁸Mo(n,γ)⁹⁹Mo. По результатам моделирования проведен анализ эффективности данных реакций. Рассмотрены варианты повышения эффективности наработки изотопа ⁹⁹Mo за счет оптимизации параметров конвертера и мишени. Проведен анализ энерговыделения и эффективности наработки изотопа ⁹⁹Mo для различных толщин мишени и конвертера. Для повышения эффективности наработки изотопа ⁹⁹Mo и уменьшения энерговыделения в материале мишени предложено использовать композитный конвертер типа Pb + Al, Pb + Cu, Pb + Be. Для такого конвертера определены оптимальный материал и параметры. Также рассмотрены способы повышения эффективности реакции ⁹⁸Mo(n,γ)⁹⁹Mo за счет использования замедлителей и отражателей нейтронов. Предложен комплекс рекомендаций для повышения эффективности работы установки.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ PIN-ФОТОДИОДОВ
В КАЧЕСТВЕ ДЕТЕКТОРОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Н.А. Кочнев, Д.В. Федорченко, М.А. Хажмурадов

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Разработан стенд для проверки возможности применения инфракрасных PIN‑фотодиодов в качестве детекторов гамма-излучения низких энергий (до 100 кэВ). Проведены измерения характеристик фотодиода в фоновом режиме и с использованием источников ²⁴¹Am и ¹³⁷Cs в различных режимах работы. Проведено математическое моделирование детектора с использованием пакета Geant 4.9.6. Получены экспериментальные и теоретические зависимости эффективности регистрации от энергии. Исследована возможность применения инфракрасных PIN-фотодиодов для детектирования альфа- и бета-излучений.

ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЙ НА ОСНОВЕ ДОПУСТИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АППАРАТУРЫ КОНТРОЛЯ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА АКНП-ИФ НА АЭС УКРАИНЫ

А.Ю. Кальницкая, А.А. Демченко

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Украинские АЭС в настоящее время переходят на использование новой аппаратуры контроля нейтронного потока АКНП-ИФ в рамках программ повышения безопасности и продления срока службы энергоблоков.

Аппаратура контроля нейтронного потока (АКНП) представляет собой комплекс технических средств, предназначенный для непрерывного измерения плотности нейтронного потока с целью контроля мощности реактора АЭС.

Доклад посвящен подходу к формированию и использованию ограничений для показателей эксплуатационной надежности всей системы измерения интенсивности нейтронного потока, которая включает в себя детекторы СFUL08 и АКНП-ИФ. Система ограничений разработана на основе оценки показателей эксплуатационной надежности детекторов АКНП-ИФ, проведенной Государственным научно-техническим центром по ядерной и радиационной безопасности.

Результаты оценки данных показателей отображают качество и надежность АЭС и позволяют решать задачи, связанные с эксплуатацией и модернизацией оборудования.

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ 2D-СКАНЕР
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯ РАССЕЯННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ

Н.И. Романюк¹, И.В. Пацкан², В.Т. Маслюк¹,
И.И. Гайниш¹, Г.М. Питченко¹, А.Н. Турховский¹

¹Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород;
 ²Закарпатский национальный университет, г. Ужгород

 Описывается модифицированный сканер поля рассеянных электронов на выходе микротрона М-30. С целью увеличения скорости сканирования шаговые двигатели заменены на двигатели постоянного тока. Определение координат возложено на фотоэлектрические датчики положения, включенные в цепи обратной связи. Обсуждается программное обеспечение обработки данных измерений и визуального их представления.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИНТЕНСИВНЫХ
ПУЧКОВ ЭЛЕКТРОННЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ

Н.И. Романюк¹, И.И. Гайниш¹, И.В. Пацкун², О.В. Доценко³, В.Т. Маслюк¹

¹Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород;
 ²Закарпатский государственный университет, г. Ужгород;
 ³Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное»

Известны проблемы измерения энергии интенсивных пучков ускоренных электронов in situ. Поэтому, в качестве первого шага, может быть предложен метод измерения путем полного поглощения в веществе. В данной работе представлено описание прибора для измерения пучков электронных ускорителей методом полного поглощения в алюминии. В его составе – устройство для автоматической подачи калиброванных алюминиевых пластин для разных диапазонов энергий, управляющее устройство на основе ЭВМ и программа для расчета энергии по данным ослабления пучка электронов за веществом.

Представлены данные таких экспериментов, выполненных на микротроне М‑30 ИЭФ НАН Украины.

Секция 6. Исследования по ядерной физике на пучках электронов и фотонов, в том числе на установках СП-95, «Электрон»  и на прямом выходе

Session 6. Nuclear physics research with the use of electron/photon beams, including SP-95, “Electron” and direct beam-escape facilities

EMC-ЭФФЕКТ – 30 ЛЕТ ОШИБКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
ИЛИ 17 ЛЕТ НЕОПРАВДАВШИХСЯ СОМНЕНИЙ?

А.Ю. Буки 

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Известно, что кулоновская сумма ядра может быть представлена как S_L(q) ≈ dσ_L,N(q)/dΩ / {Z dσ_L,P(q)/dΩ)}, где в числителе – продольная компонента сечения рассеяния электронов на ядре, а в знаменателе – сумма продольных компонент сечений рассеяния на протонах, составляющих ядро. При переданных импульсах q ≥ 2 фм^-1 продольное сечение рассеяния электронов на ядре практически полностью определяется квазиупругим рассеянием на протонах ядра. В этом случае можно ожидать, что числитель выражения для S_L равен знаменателю и S_L(q) = 1. Однако в работе [1] было опубликовано открытие феномена неполноты кулоновской суммы ядер, что было названо EMC-эффектом. Измерения на десяти ядрах, проведенные в лабораториях Saclay и Bates, показали, что при q ≥ 2 фм^-1 величина S_L = 1 только для ядер ²Н, ³Н и ³Не. В случае же более тяжелых ядер наблюдается неполнота кулоновской суммы от S_L = 0,9 для ⁴Не до S_L = 0,6 для ²⁰⁸Pb. Трактовка физического смысла неравенства S_L(q) < 1 очевидна – сечение рассеяния на внутриядерном протоне меньше, чем сечение рассеяния на свободном протоне. В 1996 году была опубликована работа [2], в которой  утверждалось, что факт неполноты кулоновской суммы есть результат сложения ошибки измерений и ряда ошибок обработки данных. К настоящему времени осталось два важных вопроса: правильный учет влияния электростатического поля ядра (вопрос кулоновской поправки) и различие некоторых данных SLAC и данных, полученных в Saclay и Bates. В случае легчайших ядер кулоновская поправка не имеет большого значения для проблемы кулоновской суммы, а для ревизии самих измерений в 2008 году в Jefferson Lab поставлен эксперимент на ⁴Не, ¹²С, ⁵⁶Fe и ²⁰⁸Pb, публикация результатов которого ожидается.

1. J. Aubert et al. // Phys. Lett. 1983, v. B123, p. 275.

2. J. Jourdan // Nucl. Phys. 1996, v. A603, p. 117.

РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОНА НА ЯДРЕ
В ПОЛЕ ДВУХ ИМПУЛЬСНЫХ СВЕТОВЫХ ВОЛН

А.А. Лебедь, С.П. Рощупкин

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы

Исследован процесс рассеяния электрона на ядре в поле двух однонаправленных импульсных лазерных волн в квазимонохроматическом приближении. Получена амплитуда исследуемого процесса рассеяния в виде суммы парциальных амплитуд, каждая из которых отвечает процессам с определенным числом фотонов первой и второй волн. Установлено, что рассеяние электрона на ядре в поле двух лазерных волн может протекать в различных кинематических областях: область Бункина-Федорова и интерференционная область. В интерференционной области углов вылета при рассеянии электрон коррелированно излучает или поглощает фотоны первой и второй импульсных волн. Показано, что вероятность процессов в интер-ференционной области выше, чем в области с независимыми вынужденными излучением и поглощением (область Бункина-Федорова). Показано, что в случае нерелятивистских энергий электрона и умеренно сильных полей при фиксированном угле вылета электрона условие интерференции выполняется для ограниченного числа парциальных процессов.

УСИЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В ПРОЦЕССЕ РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОНА НА ИОНЕ В СВЕТОВОМ ПОЛЕ СРЕДНЕЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В ОБЩЕМ РЕЛЯТИВИСТСКОМ СЛУЧАЕ

В.А. Цыбульник, С.П. Рощупкин

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы

Возможность усиления электромагнитного излучения в процессе рассеяния  электрона на ионе в поле плоской электромагнитной волны рассматривается достаточно давно [1]. В борновском приближении по взаимодействию электрона с полем иона (для достаточно быстрых электронов) усиление света изучалось для нерелятивистских энергий электрона вплоть до умеренно сильных интенсивностей поля. Был обнаружен эффект аномального усиления электромагнитного поля [2]. Однако аналитическое выражение для коэффициента усиления было получено только для случая слабых и средних интенсивностей. Усиление для релятивистских энергий электрона ранее детально изучено не было.

В данной работе изучено усиление электромагнитного излучения в процессе рассеяния электрона на ионе в поле плоской электромагнитной волны в общем релятивистском случае в рамках борновского приближения для слабых и средних интенсивностей волн. Получена аналитическая формула для коэффициента усиления. Рассмотрен случай ультрарелятивистских энергий электрона. При этом рассеяние происходит в узком конусе вдоль направления распространения волны. Обнаружена значительная зависимость коэффициента усиления от энергии электрона. Полученные результаты могут быть проверены экспериментально, например, в SLAC National Accelerator Laboratory и FAIR.

1. С.П. Рощупкин, А.И. Ворошило. Резонансные и когерентные эффекты квантовой электродинамики в световом поле. K.: «Наукова думка», 2008, 398 с.

2. S.P. Roshchupkin, V.A. Tsybul’nik // Laser Phys. Lett. 2009, v. 6, n. 12, p. 906‑911.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗБУДЖЕННЯ ІЗОМЕРНИХ СТАНІВ
В (γ,n)-РЕАКЦІЯХ

В.С. Бохінюк, В.І. Жаба, О.М. Парлаг, Л.О. Шабаліна

Ужгородський національний університет, м. Ужгород

На гальмівному пучку бетатрона Б25/30 проведено вимірювання абсолютних виходів короткоживучих ізомерів ^78mBr, ^88mY, ^114mIn, ^115mSn, ^202mTl, ^206mPb, ^208mBi (1∙10^-4 ≤ T_1/2 ≤ 5∙10^-2 с) і довгоживучих ізомерів ^80mBr, ^120mSb в інтервалі енергій 10...25 MeВ з кроком 0,5...1,0 MeВ.

Методом Пенфольда–Лейса розраховані ефективні перерізи відповідних реакцій. Проведено порівняння їх з розрахованими по програмі TALYS1.4.

Залежності отриманих нами максимальних значень перерізу від числа протонів і від числа нейтронів у ядрі корелюють з приведеними в огляді [1].

1. В.М. Мазур. Возбуждение изомерных состояний ядер в фотонейтронных реакциях в области гигантского дипольного резонанса // ФЭЧАЯ. 2000, т. 31, вып. 2, с. 384-430.

ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ФОТОПОДІЛУ
ЯДЕР  ²³²Th І ²³⁵U В ОБЛАСТІ ГІГАНТСЬКОГО
ДИПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСУ

Г.В. Васильєва, І.І. Гайсак, В.І. Жаба,
А.П. Осипенко, В.А. Пилипченко, М.Т. Саболчій

Ужгородський національний університет, м. Ужгород

За допомогою γ-спектрометричного методу [1, 2] вимірювались виходи уламків фотоподілу ²³²Th i ²³⁵U: ¹¹⁷Cd, ¹¹⁹Cd, ¹²⁸Sb, ¹⁴⁰La, ¹⁴²La, ¹³⁹Ba, ⁹²Sr та інші – при енергіях гальмівних гамма-квантів до 25 МеВ. За результатами вимірювань оцінюється  співвідношення симетричної та асиметричної мод поділу ядер та вплив на величину виходів уламків їх оболонкової структури.

1. І.І. Гайсак, А.П. Осипенко, В.А. Пилипченко, М.Т. Саболчій. Експеримен-тальне дослідження виходів деяких уламків фотоподілу  торію в області енергій гальмівного гамма-випромінювання до 25 МеВ // Тез. докл. IX конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков, 2011, с. 33.

2. Г.В. Васильєва, В.С. Куць, А.П. Осипенко, В.А. Пилипченко. Визначення виходів уламків поділу з використанням процесу сорбції // Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy. Proceedings. Kyiv. 2007, с. 784-788.

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕАКЦІЇ ¹²⁴Te(γ,n)^123mgTe

О.М. Парлаг, Т.В. Полторжицька, В.І. Жаба, С.В. Олашин

Ужгородський національний університет, м.Ужгород

Виміряні ізомерні відношення виходів реакції ¹²⁴Te(γ,n)^123mgTe в області гігантського резонансу. Опромінення зразків проведено гальмівним пучком мікротрона М-30 ІЕФ НАНУ та бетатрона Б25/30 УжНУ [1]. З експериментальних даних розраховано переріз цієї реакції. Проведено розрахунок перерізу реакції по програмі TALYS1.4 [2]. Порівнюються  експериментальні та розраховані дані.

1. В.М. Мазур, Д.М. Симочко, З.М. Бiган та ін. // ЖФД. 2011, т. 15, № 4, с. 4201.

2. TALYS: Home: [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://www.talys.eu/

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕАКЦІЇ ³⁵Cl(γ,n)³⁴Cl

В.С. Бохінюк, В.І. Жаба, О.М. Парлаг, Т.В. Полторжицька, Н.І. Реблян

Ужгородський національний університет, м.Ужгород

На гальмівних пучках мікротрона М-30 ІЕФ НАНУ та бетатрона Б25/30 УжНУ проведено вимірювання виходу і розраховано переріз реакції ³⁵Cl(γ,n)³⁴Cl   в області гігантського резонансу. Проведено також розрахунок перерізу цих реакцій по програмі TALYS-1.4 [1]. Порівнюються експериментальні та розраховані дані з раніше опублікованими.

1. TALYS: Home: [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://www.talys.eu/

ОСОБЛИВОСТІ ПАРАМЕТРИЗАЦІЇ НЕЙТРОННОЇ АКТИВНОСТІ В РЕАКЦІЯХ (γ,f), (n,f) ПОДІЛУ АКТИНІДНИХ ЯДЕР

В.Т. Маслюк,  О.О. Парлаг, О.І. Лендєл, Т.Й. Маринець, М.І. Романюк,

Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород

Досліджено особливості формування нейтронів емісії з уламків поділу атомних ядер при реакціях поділу, що змінюють склад вихідного ядра як (n,f) та при фотоядерних реакціях (γ,f). Показано можливість встановлення для реакції (γ,f), (n,f) калометричної функції, що пов’язує температуру вихідного ядра та енергію ядерної частинки, що ініціює реакцію поділу. Досліджено вплив оболонкових ефектів та ізотопного складу актинідних ядер (Th, U, Np) на усереднені значення нейтронів емісії. Проведено оцінку нейтронної множинності для ядер-уламків вказаних ядер при реалістичних умовах підкритичної збірки [1].

 1. V.T. Maslyuk et al. New Statistical Methods For Systematizing The Nuclei Fission Fragments: Post-Scission Approach // arXiv:1202.0878v1[nucl-th].

ІЗОМЕРНІ ВІДНОШЕННЯ ВИХОДІВ В РЕАКЦІЇ ¹³⁸Ce(γ,n)^137m,gCe
ЯК ФУНКЦІЯ ЕНЕРГІЇ ГАММА-КВАНТІВ

В.М. Мазур, З.М. Біган, Д.М. Симочко, П.С. Деречкей

Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород

Виконано експериментальне і теоретичне дослідження залежності ізомерних відношень виходів d = Y_m/Y_g в реакції ¹³⁸Ce(γ,n)^137m,gCe від енергій гамма-квантів в області 10...22 МеВ. Виміри проведені на пучку гальмівних гамма-квантів мікротрона М-30 ІЕФ НАН України з кроком ΔE = 0,5 МеВ. (При енергії Е_γмакс = 22 МеВ опромінення проводилося на бетатроні УжНУ). При вимірюваннях використовувалася активаційна методика. Для ідентифікації розпаду ізомерного стану J^π = 11/2^- ядра ^137mCe (T_1/2 = 34,4 год) використовувалася гамма-лінія з енергією E_γ = 254 кеВ, а для основного стану ^137gCe (T^1/2 = 9,0 год) лінія з E_γ=447 кеВ. Одержана в експерименті крива залежності ізомерних відношень d = f (E_γмакс) від максимальної енергії гальмівного спектра починаючи від порогу має зростаючий характер, і в області 20...22 МеВ виходить на насичення. При цьому ізомерне відношення d набуває значення 0,035(5); 0,096(4); 0,114(4); 0,140(4); 0,150(4); 0,162(4) відповідно при енергіях Е_γмакс = 12,0; 14,0; 15,0; 16,0; 17,0; 18,0 МеВ. Приведені теоретичні розрахунки ізомерних відношень для реакції ¹³⁸Ce(γ,n)^137m,gCe за допомогою програмного пакета TALYS-1.4. Одержанo задовільне узгодження розрахунку з експериментальними даними. Дослідження виконані на високому рівні і ввійдуть у бібліотеку ядерних даних CSISRS/EXFOR.

ЕВОЛЮЦІЯ ІЗОМЕРНИХ ВІДНОШЕНЬ ІЗОТОПІВ
ТЕЛУРУ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ЇХ МАСИ

В.М. Мазур¹, З.М. Біган¹, Д.М. Симочко¹, П.С. Деречкей¹, Т.М. Полторжицька²

¹Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород;
 ²Ужгородський національний університет, м. Ужгород

Вивчення ізомерних відношень для ізотопів телуру в реакціях (γ,n) цікаво тим, що дозволяює прослідити в значному інтервалі мас (А = 119...129) їх еволюцію від зміни числа нейтронів на зовнішній оболонці. У всіх ізотопів телуру ізотопний стан характеризується спін-парністю J^π = 11/2^- і формується підоболонкою 1h_11/2. Основний стан ізотопів ¹¹⁹Те, ¹²¹Те, ¹²³Те формується підоболонкою 3S_1/2, а ізотопів ¹²⁷Те, ¹²⁹Те – підоболонкою 2d_3/2. По мірі заповнення нейтронами оболонки 1h_11/2 ізомерне відношення росте і досягає аномально великого значення для реакції ¹³⁰Те(γ,n)^129m,gТе. Причому інтегральний переріз в області 10...20 МеВ цієї реакції складає 450 мб∙МеВ, що в 2 рази перевищує відповідний переріз реакції ¹²⁰Те(γ,n)^119m,gТе – 224 мб∙МеВ.

Відомо, що для ядра ¹²⁹Те всі збуджені стани від’ємної парності нижче 1100 кеВ мають складну природу. Модель бозон-ферміонної взаємодії (IBFM) [1] описує стани 3/2^-, 5/2^- ядра ¹²⁹Те як суміш 1h_11/2 нейтронних хвильових функцій, як головну частину з малою домішкою 3p-компоненти, з першим 4⁺ станом кора. Розрахунки IBFM добре відтворюють енергію цих станів і підтверджують посилення Е2-переходів між рівнями негативної парності, що приводить до заселення ізомера.

1. H.F. Wirth et al. // Nucl. Phys. 2003, v. A716, p. 3.

СТРУКТУРА МАССОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ОСКОЛКОВ
ФОТОДЕЛЕНИЯ АКТИНИДНЫХ ЯДЕР

А.И. Лендьел, О.А. Парлаг, В.Т. Маслюк,Т.Й. Маринец, Г.Ф. Питченко

Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород

Измерены кумулятивные выходы 38 осколков фотоделения актинидных ядер ²³⁷Np, ²³⁸U и ²⁴¹Am при максимальной энергии тормозного излучения 17,5 МэВ методом полупроводниковой гамма-спектрометрии несепарированной смеси продуктов деления [1]. Облучение мишеней проводилось на микротроне М‑30 ИЭФ НАНУ. Суммарная ошибка измерений кумулятивных выходов осколков деления составила 8...12 %. Используя полуэмпирическую формулу для распределения средних зарядов осколков с данным массовым числом и параметром ширины зарядового распределения 0,95, рассчитаны полные выходы продуктов деления, просуммированные по всей массовой цепочке. На гладких кривых массовых распределений тяжелых осколков наблюдается тонкая структура, что согласуется с экспериментальными данными для реакций (n,f) [2] и которая связана с влиянием ядерных оболочек на выходы осколков.

1. O. Parlag // Proceeding of NPAE-Kyiv 2006. Part II, p. 829–832.

2. R. Iyer et al. // Nucl. Sci. Eng. 2000, v. 135, p. 227–245.

ПРАКТИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БУТСТРЭП–МЕТОДОВ В НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧАХ ЯДЕРНОЙ ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИИ

О.М.Поп. М.В.Стец

Институт электронной физики  НАН Украины, г. Ужгород

Рассматриваются возможности прямого (увеличение количества элементов в выборке), обратного (уменьшение количества элементов в выборке) и обычного (увеличение количества выборок) бутстрэп–методов в задачах ядерной гамма-спектрометрии (ЯГС) низкой естественной радиоактивности нуклидов (удельная активность ≤ 10 Бк/кг). Целью работы является сохранение и повышение аналитических возможностей ЯГС в задачах, где существуют ограничения на получение достаточно высоких статистик отсчетов и общую длительность ЯГС.

Прямой бутстрэп-метод базируется на аддитивности: аппаратурные гамма-спектры (АГС) образцов можно представить физической суммой (увеличение длительности  уменьшает статистическую дисперсию значений) АГС с меньшей длительностью измерений (уменьшение длительности измерений увеличивает статистическую дисперсию значений). Общая длительность измерений не должна увеличиваться. В этом методе в качестве элементов выборки используются суммы АГС, комбинаторно получаемые из АГС меньших длительностей. Обратный бутстрэп-метод использует известный метод уменьшения дисперсии значений путем исключения точек на «хвостах» распределения частостей их значений. В этом методе должно выполняться условиt робастности, в частности, устойчивость среднего значения значений. Здесь в качестве элементов выборки используют результаты обработки АГС, например, гамма-активности нуклидов. В этом методе общая длительность измерений также не должна увеличиваться. Оба метода являются модификацией обычного бутстрэп–метода, поскольку, по существу, используют идеи, лежащие в его основе: более точное определение средних и дисперсий значений

Обычный бутстрэп–метод, использующий искусственное размножение выборок, служил в качестве некоторого опорного метода.

ЧИСЛОВЫЕ СТРУКТУРЫ ВЕЛИЧИН В ЯДЕРНОЙ
ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИИ И ИХ МЕТРОЛОГИЯ

М.В. Стец, О.М. Поп

Институт электронной физики  НАН Украины, г. Ужгород

Выполнено некоторое обобщение числовых структур – упорядоченного множества однородных физических величин – появляющихся в задачах ядерной гамма–спектрометрии (ЯГС). К таким структурам можно, в частности, отнести:

1. (в общих задачах ЯГС) множество значений линий и их квантовых выходов для одного гамма‑активного нуклида (ГАН); множество ГАН и множество энергий линий этих ГАН, используемых для определения эффективности регистрации гамма - излучения.

2. (в задачах активационного анализа) множество ГАНП-ГАН-продуктов ядерных реакций, образующихся из одного элемента – мишени этой реакции.

3. в задачах ЯГС естественной активности: множество нуклидов, входящих в ряды Th232, U235, U238; множество нуклидов, входящих в:  (4n) – семейство, включающее в себя ряд Th232; (4n+1) – семейство, включающее в себя ряд Np237; (4n+2) – семейство, включающее в себя ряд U238; (4n+3) – семейство, включающее в себя ряд U235.

Общим в таких структурах является то, что порождающее их свойство, как системное, является эмерджентным. Числовые структуры величин, при всей своей сложности, определяются физически реальными эмпирическими структурами. Поэтому числовые структуры величин сами рассматриваются как физические величины, которые содержат новую информацию и поэтому должны быть измерены.

Физическое свойство может быть измерено, если есть единица (мера) этого свойства, поэтому речь должна идти о создании таких мер и о процедуре измерения таких мер. Таким образом, это новое измерение можно рассматривать как некое «метаизмерение»: сначала определяются величины, входящие в числовую структуру, а затем определяется сама структура.

В связи с этим рассматриваются представляющие определенный интерес вопросы метрологии, таким образом, устроенных определений этих числовых структур, когда одновременно определяются элементы структуры, сама числовая структура величин,  и стандарт – мера этой структуры. Важным моментом в такой метрологии является создание соответствующей шкалы измерений, где в качестве репера может выступать стандарт.

СИСТЕМА СПЕКТРОМЕТРОВ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
ДЛЯ ПРОЕКТА “SALO”

В.М. Хвастунов, В.В. Деняк, А.Н. Довбня

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

В ННЦ ХФТИ разработан проект для создания ускорителя электронов с энергией 750 МэВ с размерами пучка 0,2 мм, угловой расходимостью 5∙10^‑5 радиан и энергетическим разбросом ≤ 10^-4. Проект назван “SALO” [1]. Для более точного исследования структуры ядер необходимо регистрировать как рассеянные электроны так и вылетающие фрагменты ядер в совпадении с рассеянными электронами. Для этого необходимо иметь, как минимум, два спектрометра. Расчет двух спектрометров высокого разрешения был выполнен с помощью программы “TRANSPORT” [2]. Оба спектрометра имеют угол поворота 60º, собственное разрешение по импульсу лучше чем 1∙10^-4 и светосилу 4,9 мстерад. В каждом спектрометре к одному уже существующему магниту необходимо изготовить еще по одному магниту. Из-за большой разницы в размерах существующих магнитов в первом спектрометре ипользуется дополнительно две квадрупольных линзы, а во втором – четыре. Первый спектрометр может перемещаться в диапазоне углов от 0º до 110º, а второй от 0º до 95º. Спектрометры могут располагаться по отношению к друг другу не ближе, чем на 57º. Это условие необходимо учитывать при проведении экспериментов с одновременным использованием двух спектрометров.

1. Yu.M. Arkatov, A.M. Glamazdin, I.S. Guk, A.N. Dovbnya, S.G. Kononenko, M. Van der Wiel, L.I.M. Botman, F.A. Peev, A.S. Tarasenko. “SALO” project. National Science Center “Kharkiv Institute of Physics and Technology”. Kharkiv. 2005, 104 p.

2. K.L. Brown, F. Rothacker, D.C. Carey, Ch. Iselin. Preprint CERN 80-04. Geneva, 1980. 251 p. D.C. Carey, K.L. Brown and F. Rothacker // Preprint FERMILAB-Pub-98/310. 330 p.

ОПТИМАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ
ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА ЯДЕР

А.Ю. Буки

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Функции отклика – поперечная R_T и продольная R_L, получаемые в е,е’‑экспериментах, содержат значительно более детальную информацию о ядре, чем обычные спектры рассеянных электронов. Однако измерения R‑функций довольно сложны, так как в них необходимо соблюдать требования как процедуры разделения функций отклика [1], так и измерений, необходимых для учета радиационного искажения спектров (радисправления спектров) [2]. Методика измерений, принятая в лабораториях Saclay и Bates, в основном соответствовала этим требованиям. Главным результатом этих работ было определение интегралов R_L-функции, т.е. значений кулоновской суммы S_L. В работах, выполнявшихся на ускорителе ХФТИ ЛУЭ-300, использовалась методика с другой схемой измерения спектров и упрощенным радисправлением. Различие значений S_L, полученным по этим двум методикам, менее 2%. Однако, при заданных статистических ошибках R‑функций, их измерения по нашей методике требует до десяти раз меньше времени работы ускорителя.

 В связи с необходимостью повышения точности измерений R-функций для спектров измеренных по схеме нашей методики, разработано радисправление, приводящее к тем же значениям R-функций, что и методика Saclay и Bates.

1. T. de Forest Jr., J.D. Walecka // Ann. Phys. NY. 1966, v. 15, p. 1.

2. L.W. Mo, Y.S. Tsai // Rev. Mod. Phys. 1969, v. 41, p. 205.

ОСОБЕННОСТИ НУЛЕВОГО МОМЕНТА
ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА ЯДРА ⁷Li

И.С. Тимченко, А.Ю. Буки, Н.Г. Шевченко

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Из обработки данных измерений инклюзивного рассеяния электронов на ядрах ⁷Li, выполненных на ускорителе электронов ЛУЭ-300 ННЦ ХФТИ, получены продольные и поперечные функции отклика в диапазоне переданных импульсов q = 0,75...1,25 фм^-1 и уточнены ранее опубликованные результаты этих измерений при больших переданных импульсах [1]. Для полученных функций отклика определены значения их нулевых моментов.

В результате найдено, что кулоновская сумма S_L(q) ядра ⁷Li (нулевой момент продольной функции отклика) как функция от q отличается от поведения этой функции других исследованных ядер. Так, с ростом переданного импульса величина S_L(q) ⁷Li при q_max ≈ 1,3 фм^-1 достигает своего максимального значения S_L,max = 1, тогда как у элементов с атомным весом А > 3 соответствующие характеристики кулоновской суммы следующие: q_max = 1,7...2,2 фм^-1 и S_L,max < 1. Низкое значение q, при котором достигается S_L,max, возможно, связано с сильной кластеризацией ядра ⁷Li.

Получены отношения нулевых моментов поперечной и продольной функций отклика S_T(q)/S_L(q) ≈ 1,25. Это отношение, согласно теоретическим расчtтам (см., например, [2]), можно трактовать как наблюдение 25-процентного вклада мезонных обменных токов в поперечную функцию отклика. 

1. A.Yu. Buki, N.G. Shevchenko, I.S. Timchenko // Problems Atomic Sci. Tech. 2009, n. 3, p. 38.

2. S.D. Monaca et al. //  Phys. Rev. 2008, v. C77, p. 044007.

CROSS SECTIONS FOR THE FORMATION OF THE ISOMERIC
PAIRS ^101m,gRh AND ^102m,gRh IN ³He-PARTICLE INDUCED REACTIONS
ON ¹⁰¹Ru AND ¹⁰²Ru NUCLEI

Ye. Skakun¹, S. Sudar², S.M. Qaim³

¹NSC “Kharkiv Institute of Physics and Technology“,Kharkiv, Ukraine;
²Institute of Experimental Physics, University of Debrecen, Debrecen, Hungary; ³Institut fьr Neurowissenschaften und Medizin, INM-5: Nuklearchemie, Forschungszentrum Jьlich GmbH, Jьlich, Germany

Excitation functions for the formation of the isomeric pairs ^101m,gRh and ^102m,gRh in the reactions ¹⁰¹Ru(³He,pn+d)^102m,gRh, ¹⁰¹Ru(³He,p2n+dn+t)^101m,gRh, ¹⁰²Ru(³He,p2n+dn+t)^102m,gRh, and ¹⁰²Ru(³He, p3n+d2n+tn)^101m,gRh were determined in the hellion energy range from the respective reaction threshold to 34 MeV. Stacks of thin enriched ¹⁰¹Ru and ¹⁰²Ru targets sandwiched with titanium monitor foils and aluminum foils as beam energy absorbers were irradiated at the Jьlich variable energy cyclotron CV28, and the activation technique in combination with the conventional high-resolution γ-ray spectrometry was used for measurements. The enriched targets were essential to derive the individual and independent cross sections of all the 8 reactions from the measurements of activities.

Nuclear model calculations using the computer code TALYS1.4 [1], incorporating a number of nuclear models to analyze all significant nuclear reaction mechanisms, were undertaken to determine theoretically the formation of both the isomeric and ground states of the products, but the theory was able to describe the experimentally determined excitation functions and isomeric cross-section ratios using relatively low values of the effective moment of inertia of nucleus. This confirms previously observed systematics ([2] and references therein). The information gained should be useful in understanding the formation of long-lived isomeric states in activation of materials.

1. J. Koning, S. Hilaire, M.C. Duijvestijn. TALYS1.0 // Proceedings of the International Conference on Nuclear Data for Science and Technology - ND2007, Nice, France. DOI: 10.1051/ndata:07767, @2008 CEA, published by EDP Sciences, 211(2008).

2. M.S. Uddin, S. Sudаr, and S.M. Qaim  // Phys. Rev. 2011. v. C84, p. 024605.

ПОПЕРЕЧНЫЕ СЕЧЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
ИЗОМЕРНЫХ ПАР ^101m,gRh и ^102m,gRh В РЕАКЦИЯХ,
ВЫЗЫВАЕМЫХ ЧАСТИЦАМИ ³He В ЯДРАХ ¹⁰¹Ru и ¹⁰²Ru

Е. Скакун¹, С. Шудар², С. М. Каим³

¹ННЦ “Харьковский физико-технический институт”, Харьков, Украина; ²Институт экспериментальной физики университета Дебрецена, Венгрия; ³Научно-исследовательский центр Юлиха, Юлих, Германия

В диапазоне энергий налетающих гелионов от порога до 34 МэВ определены функции возбуждения изомерных пар ^101m,gRh и ^102m,gRh в реакциях ¹⁰¹Ru(³He,  pn+d)^102m,gRh, ¹⁰¹Ru(³He, p2n+dn+t)^101m,gRh, ¹⁰²Ru(³He, p2n+dn+t)^102m,gRh и ¹⁰²Ru(³He, p3n+d2n+tn)^101m,gRh. Стопки тонких мишеней, обогащенных изотопами ¹⁰¹Ru и ¹⁰²Ru, чередующиеся с титановыми мониторными фольгами и алюминиевыми фольгами-поглотителями, облучались пучком частиц ³He компактного циклотрона CV28 Юлихского научно-исследовательского центра. Для измерений поперечных сечений реакций применялась активационная методика с гамма-спектрометрией высокого разрешения. Использование обогащенных мишеней позволило из измеренных активностей получить индивидуальные независимые поперечные сечения всех 8 реакций.

Выполнены теоретические вычисления сечений образования изомерного и основного состояний ядер-продуктов с использованием компьютерного кода TALYS1.4 [1], принимающего во внимание все существенные механизмы ядерных реакций. Согласия теоретических предсказаний с экспериментально наблюдаемыми функциями возбуждения и изомерными отношениями удалось добиться при относительно низких значениях эффективных моментов инерции ядер. Это подтверждает ранее наблюдавшуюся систематику (см. работу [2] и ссылки в ней). Полученная информация полезна для понимания образования долгоживущих изомерных состояний при активации материалов.

1. J. Koning, S. Hilaire, M.C. Duijvestijn. TALYS1.0 // Proceedings of the International Conference on Nuclear Data for Science and Technology - ND2007, Nice, France. DOI: 10.1051/ndata:07767, @2008 CEA, published by EDP Sciences, 211(2008).

2. M.S. Uddin, S. Sudаr, and S.M. Qaim // Phys. Rev. 2011. v. C84, p. 024605.

ОТНОШЕНИЕ ВЫХОДОВ ФОТОДЕЛЕНИЯ
К СЕЧЕНИЮ ЭЛЕКТРОДЕЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГИЙ
ГИГАНТСКОГО ДИПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА

В.И. Касилов, С.С. Кочетов, Ю.Н. Ранюк, И.В. Семисалов,
В.М. Хвастунов, А.А. Хомич

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Целью работы является получение сечений электроделения ²³⁸U в области энергий гигантского дипольного резонанса из экспериментально измеренной энергетической зависимости отношения выходов фотоделения к сечениям электроделения.

Эксперимент выполнен на канале вывода электронного пучка с энергией до 30 МэВ ускорительного комплекса ЛУЭ-300 в диапазоне энергий электронов от 8 до 25 МэВ.

Известно, что сечение процесса электроделения ядер почти на два порядка меньше, чем сечение фотоделения. Поэтому предъявляются высокие требования к отсутствию гамма-фона, сопровождающего электронный пучок. Для этого в настоящей работе был избран метод измерения отношения выходов фотоделения к сечениям электроделения при разных энергиях в области гигантского дипольного резонанса.

Для измерения отношения выходов фотоделения к сечениям электроделения был подготовлен специальный набор мишеней, представляющий собой стопку, состоящую из двух одинаковых по толщине урановых мишеней, за каждой из которых устанавливался детектор осколков деления. В качестве детекторов осколков деления использовались покровные стекла. После первого детектора осколков деления устанавливалась медная тормозная мишень, а за ней снова урановая мишень и детектор осколков деления. В таком виде стопка мишеней облучалась под электронным пучком с заданной энергией электронов, соответствующей области гигантского дипольного резонанса. Такая методика позволила решить проблему фона гамма-квантов, которые сопровождают пучок электронов.

Проводится сравнение полученных в настоящей работе результатов с данными других авторов, опубликованными в литературе.

ДЕВЯТИШАРОВОЙ НЕЙТРОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР
АКТИВАЦИОННОГО ТИПА

А.Ю. Буки, С.А. Каленик, И.Л. Семисалов, И.С. Тимченко,
А.С. Задворный, Н.Г. Шевченко, В.И. Касилов, С.П. Гоков,
 С.С. Кочетов, Г.И. Дедовской, П.Л. Махненко

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ  ХФТИ, г. Харьков

Создан нейтронный спектрометра Боннера активационного типа, состоящий из 9-ти полиэтиленовых шаров диаметром от 5,0 до 24,5 см. В качестве активируемого материала, находящегося внутри этих шаров, использован индий. Проведено испытание спектрометра на нейтронном излучении конвертора, установленного на тридцатимэвном канале вывода ускорительного комплекса ЛУЭ-300. В результате математической обработки данных измерений, наведенной в индии радиоактивности, восстановлен спектр нейтронов. Полученный спектр имеет вид, близкий к известному спектру нейтронов из γ,n‑реакции, которая и продуцирует нейтроны в конверторе ускорителя. Найдены границы рабочего диапазона энергий спектрометра и оценена минимальная плотность потока нейтронов, спектр которых может измерять спектрометр.

ВЛИЯНИЕ НОРМАЛЬНОГО И АНОМАЛЬНОГО ЭФФЕКТОВ
ДОППЛЕРА НА ТОНКУЮ СТРУКТУРУ СИНХРОТРОННО-ЧЕРЕНКОВСКОГО  СПЕКТРА  ИЗЛУЧЕНИЯ 
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ  ЭЛЕКТРОНОВ

А.В. Константинович¹, И.А. Константинович^1,2

¹Национальный  университет им.Юрия Федьковича, г. Черновцы;
²Институт термоэлектричества НАН и МОН Украины, г. Черновцы

Методом охватывающих поверхностей определена и исследована тонкая структура спектра синхротронного, черенковского и синхротронно-черенковского излучений одного, двух, трех и четырех электронов, движущихся по винтовой линии в прозрачной среде.

Методом прямого численного расчета функции спектрального распределения мощности излучения одного, двух, трех и четырех электронов установлено, что при одинаковых компонентах скорости электронов скачкообразные изменения функции спектрального распределения мощности синхротронно-черенковского излучения не только отдельного электрона, а и последова-тельности двух, трех и четырех электронов происходят на одной и той же частоте. Такой же эффект должен иметь место и для последовательности сгустков, характерные размеры которых значительно меньше длины излученной волны, при их прохождении через прозрачную среду.

Пленарное заседание 4. Исследования и разработки ускорителей и накопителей заряженных частиц

Plenary meeting 4. Investigations and developments of charged-particle accelerators and storage rings

СОСТОЯНИЕ ДЕЛ И ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАПУСКА ИСТОЧНИКА ЖЕСТКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОБРАТНОГО КОМПТОНОВСКОГО РАССЕЯНИЯ «НЕСТОР»

 В.П. Андросов, А.П. Бездетко, В.Н. Березка, А.М. Гвоздь, А.В. Гевчук,
П.И. Гладких, А.Н. Гордиенко, В.Г. Гревцев, А.Ю. Зелинский,
О.Д. Звонарева, А.В. Золочевский, В.Е. Иващенко,И.И. Карнаухов,  
И.М. Карнаухов, А.А. Каламайко, В.П. Козин, Д.Е. Коржов,
В.Н. Лященко, В.С. Маргин, М.А. Моисеенко, Н.И. Мочешников,
 А.О. Мыцыков,Ф.А. Пеев, О.В. Резаев,В.Л. Скирда, В.П. Сергиенко,
 Ю.Н. Телегин, В.М. Троценко,  С.В. Шейко, А.А. Щербаков

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Источник жесткого рентгеновского излучения и мягкого ультрафиолета  «НЕСТОР» включает в себя линейный ускоритель–инжектор с энергией электронного пучка до 100 МэВ, накопительное кольцо с энергией электронного пучка 40...225 MэВ и лазерно-оптическую систему. Комптоновское рассеяние используется для получения жесткого квазимонохроматического излучения и синхротронное излучение из дипольных магнитов используется для получения мягкого ультрафиолета.

Все основные системы установки созданы, установлены и протестированы. Начато производство узлов оптической системы. Запущен линейный ускоритель-инжектор, канал транспортировки пучка к накопителю, проведена инжекция электронного пучка в первый прямолинейный промежуток. Первые экспериментальные результаты подтверждают правильность выбранных технических решений, показывают возможность достижения проектных параметров как электронного пучка, циркулирующего в накопителе, так и рентгеновского излучения, получаемого путем обратного комптоновского рассеяния. В работе описаны основные результаты, полученные в течение года при наладке и запуске генератора рентгеновского излучения «НЕСТОР».

ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ 100 МэВ/100 кВт - ДРАЙВЕР ИСТОЧНИКА НЕЙТРОНОВ ННЦ ХФТИ.

Н.И. Айзацкий, П.А. Демченко, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов,
В.А. Кушнир, В.В. Митроченко, Ф.А. Пеев

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

В ННЦ ХФТИ проектируется и сооружается источник нейтронов на основе подкритической сборки, управляемой линейным ускорителем электронов. Нейтронный источник является совместным проектом Аргонской национальной Лаборатории (АНЛ), г. Чикаго, США и ННЦ ХФТИ, г. Харьков, Украина. Линейный ускоритель электронов – драйвер источника нейтронов – разрабатывается и изготавливается Институтом физики высоких энергий (ИФВЭ), г. Пекин, Китай. Разработка и создание ускорителя с энергией электронов 100 МэВ и средней мощностью пучка равной 100 кВт представляет сложную научно-техническую задачу, требующую применения нестандартных, но надежных технических решений.

В докладе приводятся параметры ускорителя, описания основных систем ускорителя, состояние дел по изготовлению компонент ускорителя.

РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОННОГО
УСКОРИТЕЛЯ–ДРАЙВЕРА ПОДКРИТИЧЕСКОЙ СБОРКИ

П.А. Демченко, А.Н. Довбня, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов,
Ф.А. Пеев, Г.Д. Пугачев, В.Л. Уваров

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

В ННЦ ХФТИ совместно с Аргоннской национальной лабораторией (ANL, США) и Пекинским институтом физики высоких энергий (ИФВЭ, Китай) для управления подкритической сборкой создается линейный ускоритель электронов со средним током 1 мА и энергией 100 МэВ. Предполагается, что потери пучка в ускорителе составят 1 % (ΔI=0.01 мА), а их распределение вдоль ускорителя обратно пропорционально энергии электронов Е в каждой из 10 ускоряющих секций. Потери пучка после первой секции в энергетическом фильтре (chicane) составляют 2,5 кВт при энергии электронов 12 МэВ. В расчетных точках учитывался вклад γ-квантов и нейтронов в мощность дозы от потерь в каждой секции. Потери пучка в выходных устройствах ускорителя – 1 кВт. При превышении потерь пучка и увеличении уровня излучения отключение пучка будет происходить автоматически за время, меньше 0,01 с, и превышение дневной дозы внешнего облучения не будет.

Ось ускорителя находится на отметке +5.200. Высота рабочей камеры ускорителя 2,5 м, ширина 3,7 м, длина 30,5 м. Внешняя сторона рабочей камеры ускорителя вдоль всей ее длины и внутренняя сторона в экспериментальном зале состоит из тяжелого бетона (ρ=4,8 г/см³) толщиной 1 м. Внутренняя сторона вне экспериментального зала имеет толщину 1,2 м из обычного бетона (ρ=2,3 г/см³).

Проведен расчет активации воздуха рабочей камеры γ-квантами тормозного излучения, образующимися при взаимодействии электронного пучка с уско-ряющими структурами и выходными устройствами ускорителя.

Результаты расчетов радиационной защиты, полученные в ННЦ ХФТИ, ANL, США и IHEP, Китай согласуются между собой.

Секция 7. Исследования и разработки ускорителей и накопителей заряженных частиц

Session 7. Investigations and developments of charged-particle accelerators and storage rings

ПРОЕКТ РЕКОНСТРУКЦИИ УСКОРИТЕЛЯ ЛУ-10 ННЦ ХФТИ

Н.И. Айзацкий, В.Н. Верещака, Е.З. Биллер, Р.Н. Дронов,  А.Н. Довбня,
В.Ф. Жигло, И.Н. Зайцев, С.Г. Кононенко, А.И. Косой,
Е.Ю. Крамаренко, В.А. Кушнир, В.В. Митроченко, А.Н. Опанасенко,
С.А. Пережогин, Д.Л. Степин, В.Л. Уваров, И.В. Ходак, В.А. Цымбал

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Ускоритель электронов ЛУ-10 используется в ННЦ ХФТИ для проведения исследований в области взаимодействия электронного пучка и тормозного излучения с веществом, а также для реализации радиационных технологий с 1987 года. Планируется провести модернизацию ускорителя, в частности, для увеличения средней мощности пучка до 20 кВт. Вместе с оснащением ускорителя устройством для разводки пучка на различные мишени, это позволит как расширить исследовательские программы, так и увеличить производи-тельность процесса облучения.

Ключевыми элементами нового ускорителя являются промышленный клистронный усилитель со средней выходной мощностью 36 кВт при импульсной мощности 5 МВт на рабочую частоту 2856 МГц и твердотельные модуляторы для питания клистрона и источника электронов. Ускоряющая секция на бегущей волне с видом колебаний 2π/3 и интегрированным группирователем обеспечивает энергию пучка до 10 МэВ при импульсном токе 0,4 А и электронном КПД 85 %. На выходе секции установлена магнитная система для разводки пучка на две мишени и система развертки пучка. Охлаждение оборудования ускорителя производится автономной системой с деионизированной водой.

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА С ЭНЕРГИЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ ДО 100 МэВ

Н.И. Айзацкий, В.И. Белоглазов, В.Н. Борискин, В.Н. Верещака,
А.Н. Водин, Р.Н. Дронов, А.Н. Довбня, В.Ф. Жигло, И.Н. Зайцев,
Е.Ю. Крамаренко, В.А. Кушнир, В.В. Митроченко, А.Н. Опанасенко,
С.Н. Олейник, С.А. Пережогин, Ю.Н. Ранюк, О.А. Репихов, Д.Л. Степин,
В.И. Татанов, В.Л. Уваров, И.В. Ходак, В.А. Цымбал, Б.И. Шраменко

Научно-исследовательский комплекс “Ускоритель” ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Приведено описание результатов работы по усовершенствованию линейного ускорителя ЛУЭ-40, предназначенного для проведения ядерно-физических исследований в диапазоне энергий электронов 35...100 МэВ. Основной целью является уменьшение энергетического разброса и эмиттанса пучка, достижение долговременной стабильности всех пространственных и энергетических его характеристик. Для этого разработана и успешно работает система стабилизации высокого напряжения клистронного усилителя, разработана и прошла испытания схема компенсации энергетического разброса, вызываемого токовой нагрузкой секции. Установлен новый, более совершенный инжектор с симметричным вводом СВЧ-мощности, что позволило уменьшить ширину энергетического спектра (менее 1,5 % FWHM) и эмиттанс пучка (менее 0,5 мм∙мрад). Оптимизирован канал транспортировки пучка. Усовершенствована система определения дозы электронного облучения мишени. Для повышения точности определения энергии частиц установлена новая система питания магнитного спектрометра, позволяющая полностью автоматизировать процесс измерений.

НЕКОТОРЫЕ ИТОГИ МОДЕРНИЗАЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СТРУКТУР ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ «СОКОЛ» ИНСТИТУТА ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ НАН УКРАИНЫ

И.Г. Игнатьев

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы

Применение магнитной системы подавления радиационного излучения [1] позволило уменьшить мощность дозы излучения на два порядка. Опыт пятилетней эксплуатации показал высокую надежность системы.

Разработанный и изготовленный в ИПФ НАНУ малогабаритный масс-спектрометр МС-У [2] опробован для определения химического состава газоизолирующей смеси ускорителя. Получен эталонный масс-спектр (соответствующий составу газовой смеси, обеспечивающему работу ускорителя в штатном режиме при напряжении на кондукторе не менее 1,8 МВ).

Экспериментально исследовано щеточное зарядное устройство ленточного транспортера зарядов. Получена характеристика короткого замыкания и исследованы механические свойства.

1. Патент України UA 89995. Публікація про видачу 25.03.2010. Бюл. № 6.

2. И.Г. Игнатьев, О.В. Запорожец, В.К. Запорожец, В.Б. Москаленко, П.Е. Жарков, С.П. Оверчик //Компрессорное и энергетическое машиностроение. 2012, № 3(29), с. 51-53.

НЕСТАЦІОНАРНА ДИНАМІКА РЕЛЯТИВІСТСЬКОГО
ІНТЕНСИВНОГО КОРОТКО-ІМПУЛЬСНОГО ПУЧКА
ЕЛЕКТРОНІВ У ПЕРІОДИЧНІЙ СТРУКТУРІ ХВИЛІ, ЩО БІЖИТЬ

А.М. Опанасенко

ННЦ “Харківський фізико-технічний інститут”

Перехідні процеси в лінійних резонансних імпульсних прискорювачах, спричинені ефектом навантаження струмом пучка, призводять, як відомо, до зростання його енергетичного розкиду.

З метою вивчення методів компенсації енергетичного розкиду побудовано математичну модель нестаціонарної взаємодії інтенсивного пучка електронів з періодичним хвилеводом.

Застосовуючи теорію збудження хвилеводів та розглядаючи черенковський механізм взаємодії частинок пучка зі структурою як основний, за допомогою інтегрального методу перетворення Лапласа знайдено повільнозмінні характеристики ВЧ-поля, індукованого імпульсом із послідовності згустків заряджених релятивістських частинок, що рухаються в обмеженому хвилеводі. Розроблений підхід враховує дисперсію гуртової швидкості, що дає змогу одержати поля випромінювання у загальному інтегральному вигляді для будь якого хвилеводу, не конкретизуючи його дисперсійну залежність.

За допомогою даного підходу запропоновано та досліджено дві ΔT-схеми компенсації енергетичного розкиду, спричиненого ефектом навантаження струмом прискрюючого хвилеводу з постійним імпедансом. Розглянуто вплив дисперсії на ефективність методу. Такі методи можуть бути застосовані в лінійних прискорювачах-інжекторах для кільцевих накопичувачів електронів з помірними енергіями.

ВИПРОМІНЮВАННЯ ФОТОНА ЕЛЕКТРОНОМ
У ПОЛІ ДВОХ ІМПУЛЬСНИХ ХВИЛЬ

О.І. Ворошило, С.П. Рощупкін, В.М. Недорешта

Інститут прикладної физики НАН України, м. Суми

Досліджено процес випромінювання фотона електроном у полі двох співнаправлених імпульсних електромагнітних хвиль. Отримано амплітуду, кутові і частотні характеристики процесу. Знайдений вираз для ймовірності процесу у випадку довільних енергій електрона. Досліджені умови спостереження інтерференційного ефекту, що має місце при випроміненні фотона електроном у площині, утвореній хвильовим вектором та вектором імпульсу електрона.

ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОГО ИМПУЛЬСНОГО
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РЕЗОНАНСНОЕ
РАССЕЯНИЕ ФОТОНА НА ЭЛЕКТРОНЕ

В.Н. Недорешта, А.И. Ворошило, С.П. Рощупкин

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы

Теоретически исследован процесс резонансного рассеяния фотона на электроне (комптоновское рассеяние) в поле импульсной световой волны. Рассмотрено приближение, когда длительность электромагнитного импульса значительно больше, чем характерное время осцилляций волны. Определены условия резонансного протекания процесса, при котором промежуточная частица находится вблизи массовой поверхности. В работе [1] были проведены теоретические расчеты вероятности для резонансного протекания данного процесса в поле импульсной волны с параметром η << 1, что для оптического диапазона частот отвечает интенсивностям I << 10¹⁸ Вт/см.

В данной работе получены аналитические выражения для амплитуды и вероятности процесса комптоновского рассеяния в области интенсивных импульсных лазерных полей (I~10¹⁷...10¹⁸ Вт/см). Показано, что в данном случае резонансная вероятность может значительно превышать вероятность комптон-эффекта в отсутствии внешнего поля. Полученные результаты могут быть подтверждены в экспериментах по проверке квантовой электродинамики в сильных полях, например, на SLAC и FAIR.

1. A.I. Voroshilo, S.P. Roshchupkin, and V.N. Nedoreshta // Laser Phys. 2011, v. 21, n. 9, p. 1675–1687.

ВЗАЄМОДІЯ НЕРЕЛЯТИВІСТСЬКОГО ЕЛЕКТРОНУ
З ПОЗИТРОНОМ В ІМПУЛЬСНОМУ СВІТЛОВОМУ ПОЛІ

С.С. Стародуб, С.П. Рощупкін

Інститут прикладної фізики НАН України, м. Суми

Продовжуючи дослідження поза рамками дипольного наближення (з урахуванням релятивістських поправок v/c) [1-3], теоретично вивчена середня ефективна сила взаємодії між двома нерелятивістськими частинками: електроном і позитроном в імпульсному полі лазерної хвилі.

 У слабкому зовнішньому полі, коли швидкість осциляцій частинок у хвилі одного порядку або менше швидкості відносного руху, електрон з позитроном зближуються на відстані, яку можна порівняти з їх розмірами, тобто фактично «злипаються». Зі збільшенням зовнішнього поля, коли швидкість осциляцій перевищує на порядок швидкість відносного руху, отримано суттєве затримання частинок від їх швидкого «злиття». Позитрон з електроном зближуються на відстані до 10^-2∙λ (λ/2π = 10^-5 см), затримуються на відстанях від 10^-1∙λ до λ протягом  2-3 проміжків часу імпульсу, після чого розходяться (при збільшенні інтенсивності) або «злипаються» (при зменшенні інтенсивності поля).

1. S.S. Starodub, S.P. Roshchupkin // Laser Physics. 2011, v. 21, n. 4, p. 769-773.

2. S.S. Starodub, S.P. Roshchupkin // Problems Atomic Sci. Tech. 2012, n.1, p. 153-156.

3. S.S. Starodub, S.P. Roshchupkin // Laser Physics. 2012, v. 22, n. 7, p. 1-18.

ОПЫТ РАБОТЫ МАГНИТОИНДУКЦИОННОГО МОНИТОРА
ПУЧКА НА КАНАЛЕ ТРАНСПОРТИРОВКИ Н-100М

В.И. Троценко, В.Н. Лященко, И.М. Карнаухов, В.Е. Иващенко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Разработан и изготовлен магнитоиндукционный монитор пучка (МИМ) [1, 2], который установлен на канале транспортировки накопителя электронов Н-100М после коллиматора перед вторым поворотным магнитом и предназначен для диагностики инжектируемого пучка. На протяжении 2012 года монитор использовался для проводки и настройки параметров пучка линейного ускорителя ЛУЭ-60 при частоте инжекции 6 Гц.

С помощью датчика тока (ДТ) МИМ выполнялся контроль формы посылки пучка линейного ускорителя, ее длительность и амплитуда тока. Сигналы ДТ и датчика положения (ДП) пучка измерялись цифровым 4-канальным осциллографом НМО3524.

Были определены потери пучка после первого поворотного магнита путем сравнения с величиной выходного тока пучка ЛУЭ-60. Определена задержка между синхроимпульсом ускорителя и сигналом ДТ, которую необходимо будет учитывать при автоматической обработке сигналов МИМ. Оптимальный пучок в канале транспортировки имел амплитуду тока около 15 мА при длительности посылки приблизительно 400 нс. Сигналы ДП, который работает в режиме контура ударного возбуждения, соответствуют сигналам, полученным при стендовых измерениях.

Опыт работы МИМ на пучке позволил внести изменения в схему регистрации сигналов, повышающих качество измерений, которые уже реали-зуются на втором экземпляре монитора.

1. В.И. Троценко, Н.И. Мочешников, В.Е. Иващенко. Моделирование сигналов магнитоиндукционных датчиков и мониторов пучков заряженных частиц // Вісник ХНУ. Серія фізична “Ядра, частинки, поля”. 2009, т. 880, вип. 4, с. 63‑74.

2. В.И. Троценко, В.Н. Лященко, И.М. Карнаухов, В.Е. Иващенко. Монитор пучка на канале транспортировки Н-100М // Тез. докл. Х конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков, 2012, с. 84.

РАЗРАБОТКА АВТОЭМИССИОННОГО ИНЖЕКТОРА
ПУЧКОВ ТЯЖЕЛЫХ ВЫСОКОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ

В.И. Бутенко, А.М. Егоров, Б.И. Иванов, В.П. Прищепов, Н.Г. Шулика

Институт плазменной электроники
и новых методов ускорения ННЦ ХФТИ, г. Харьков

На стенде ИСП-1 проведены эксперименты по генерации ионных пучков при подаче импульсного напряжения +300...400 кВ, 50 нс на блок острийных эмиттеров из алюминия. Измерения, проведенные с использованием трековых детекторов, магнитного анализатора и других способов, показали, что пучки в основном состоят из высокозарядных ионов (ВЗИ) алюминия с зарядом Z = 8 ± 1 (Z/A ≈ 0,3) и длительностью импульса тока ионов 20 нс. Величина тока ионов в плоском диоде 30 А, в диоде со сферической фокусировкой 35 А при плотности тока в кроссовере 5 А/см² и координате кроссовера, соответствующей Z/A ≈ 0,3. Исследования позволяют предположить, что, в соответствии с теорией (см., например, [1], параграф 55), генерация таких ВЗИ связана с автоэмиссией ионов из соответствующих эмиттирующих «точек» при напряженности импульсного сверхсильного электрического поля F₀>10⁹ В/см.

1. Г. Бете, Э. Солпитер. Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами. М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1960, 563 с.

НЕИЗЛУЧАЮЩИЕ  СИСТЕМЫ  ЭЛЕКТРОНОВ,
ДВИЖУЩИХСЯ  В  ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

А.В. Константинович¹, И.А. Константинович^1,2

¹Национальный  университет им. Юрия Федьковича, г. Черновцы;
²Институт термоэлектричества НАН и МОН Украины, г. Черновцы

Усовершенствованным методом силы самодействия Лоренца, дополненным гипотезой Дирака  в рамках классической теории излучения найдены и исследованы формулы спектрально-углового и спектрального распределений мощности излучения систем заряженных частиц, движущихся по произвольной заданной траектории в прозрачной изотропной среде.

Полученные формулы позволили, аналитическими и численными  методами, исследовать спектр излучения систем заряженных частиц, движущихся по винтовой линии в постоянном  магнитном поле, в вакууме и прозрачной среде. Проанализированы условия существования неизлучающих конфигураций в системах электронов, движущихся по винтовой линии в магнитном поле, в вакууме и прозрачной среде. Неизлучающие системы в электромагнитном поле впервые исследовал Шотт [1] в 1933 году.

1. G.A. Schott. The Electromagnetic Field of a Moving Uniformly and Rigidly Electrified Sphere and its Radiationless Orbits // Philosophical Magazine. 1933, v. 7, n. 15, p. 752–761.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЕ НАКОПИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ Н-100М

А.Н. Гордиенко, В.Г. Гревцев, И.И. Карнаухов, Н.И. Мочешников, Е.А. Споров

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Представлена методика получения сверхвысокого вакуума (~ 5∙10^-9  Торр) в вакуумной камере накопителя электронов Н-100М после полной сборки вакуумной системы.

Достигнутая чистота вакуумных деталей и узлов накопителя позволила получить среднее давление в накопителе ~ 3∙10^-8  Тор. Дальнейшее понижение давления возможно только после проведения процедур очистки in sity (по месту). Они включают в себя:

1) прогрев вакуумной системы в течение 40...48 часов при температуре 150...170 °С;

2) очистку вакуумных поверхностей тлеющим разрядом в инертных газах (аргоне или гелии) с добавлением 10 % кислорода. Приведены полученные результаты.

СОСТОЯНИЕ ДЕЛ ПО ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЕ
ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ «НЕСТОР»

В.Н. Березка, А.Н. Гордиенко, В.Г. Гревцев, И.М. Карнаухов,
И.И. Карнаухов, В.П. Козин, Н.И. Мочешников, Ф.А. Пеев

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

В настоящее время полностью собраны вакуумные системы инжекционного канала и накопителя, которые содержат элементы систем диагностики пучка, инфлектор и ВЧ-резонатор. Отработана методика прогрева магниторазрядных насосов и отдельных элементов вакуумной камеры накопителя до температуры 150...170 °С, что позволяет проводить запуск насосов при малых разрядных токах. Реализована система видеонаблюдения за рабочим давлением в вакуумной камере накопителя с выводом на монитор. Отрабатывается методика проведения очистки вакуумных поверхностей накопителя тлеющим разрядом в инертных газах для достижения минимального коэффициента удельного газовыделения ~ 10^-12 Торр∙л /(с∙см²).

ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ ИСТОЧНИКА
РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ «НЕСТОР»

А.П. Бездетко, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов, В.Е. Иващенко,
А.О. Мыцыков, А.В. Резаев

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Создание генератора рентгеновского излучения «НЕСТОР» в ННЦ ХФТИ позволит существенно расширить научную программу работ, даст возможность увеличить количество и улучшить качество экспериментальных исследований. В настоящее время канал транспортировки и накопительное кольцо комплекса «НЕСТОР» проходят стадию отладки и юстировки электромагнитных элементов. Для успешной работы источника рентгеновского излучения необходимо, чтобы все элементы находились в своем проектном положении в соответствии с структурой фокусировки, которая должна обеспечивать низкое значение эмиттанса и достаточно малый размер пучка в точке взаимодействия электронного и фотонного пучков. Требуемая точность установки электромагнитных элементов составляет 100 мкм в поперечной координате, 200 мкм – в продольной координате, 200 мкрад – по всем трем вращательным степеням свободы. Для достижения данных целей была разработана и реализована геодезическая сеть в зале накопительного кольца, которая позволяет проводить юстировку элементов. Весь процесс контролируется с помощью оптических приборов нивелира и теодолита 3Т2КП, имеющие точность 2“, лазерных дальномеров LMS-100 и лазерных линеек, меряющих расстояние с микронной точностью.

В данной работе будут представлены допуски на точности установки электромагнитных элементов, а также методы и способы реализации данных параметров. Составлен и обработан бюджет ошибок всей координатной системы, учитывающий точности измерительных приборов, качество изготовления и сборки магнитов и линз и т.д. Спланированная методика позволяет реализовать проектные параметры излучения генератора «НЕСТОР» и это подтверждено на экспериментальных запусках комплекса.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ
ЭЛЕМЕНТАМИ НАКОПИТЕЛЯ «НЕСТОР»

Д.Е. Коржов, В.Н. Лященко, А.О. Мыцыков, В.О. Шпагина

Научно-исследовательский комплекс ускорительно-ядерных систем
ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Для управления работой генератора «НЕСТОР» разработана система управления, обеспечивающая контроль тока и параметров систем ускорителя [1]. Магнитная система запитывается от основного (300 А максимум) и дополнительных (5 А максимум) источников. Для управления параметрами этих источников была разработана программа, позволяющая работать с ними через ПК. Команды источникам малой мощности (называемых модулями) передаются через COM‑порт и позволяют задавать необходимый ток на вспомогательных обмотках линз, записывать таблицы режимов работы, а также устанавливать ряд других параметров работы модулей. Кроме того, для поиска пучка в канале инжекции можно воспользоваться автоматическим или ручным сканированием с управляемым шагом, при этом ток выбранных модулей изменяется, пока оператор не увидит пучок на мониторе.

Для удобства корректировки магнитов в соответствии с энергией пучка предусмотрены регулировки, с помощью которых можно пропорционально изменять ток всех или некоторых из них.

Источники большой мощности управляются через систему CAMAC из той же программы. Ввиду большой индуктивности обмоток линз введена возможность задания скорости изменения тока источников большой и малой мощности, а также автоматическая прогонка до нужного состояния и обратно заданное количество раз для выхода на рабочую кривую намагничивания. Кроме того, в программе предусмотрено сохранение и восстановление текущего режима работы устройств. В целом, повышена надежность и гибкость программного обеспечения комплекса.

1. Ю.И. Акчурин и др. Система управления ускорителя ЛУ-60М – инжектора-накопителя «НЕСТОР» // Тез. докл. X конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков, 2012, с. 85.

COMPACT COMPTON RING FOR NUCLEAR WASTE MANAGEMENT

P. Gladkikh¹, J. Urakawa²

¹Kharkov Institute of Physics and Technology, Ukraine;
²KEK, Japan

A compact storage ring dedicated to the nuclear waste management by use of the nuclear resonance fluorescence is described. Gamma-beam with the quanta energies from 0.5 to 7 MeV is generated in the Compton scattering of the "green" laser photons on the electron beam with energies from 90 to 430 MeV. The characteristic property of the proposed gamma-beam source is a narrow spectrum (of 1 %) due to special operation mode.

КОМПАКТНОЕ КОМПТОНОВСКОЕ КОЛЬЦО
ДЛЯ АНАЛИЗА ЯДЕРНЫХ ОТХОДОВ

П.И. Гладких¹, J. Urakawa²

¹ННЦ “Харьковский физико-технический институт”, Украина;
²KEK, Япония

Описано компактное накопительное электронное кольцо с энергией частиц 90...430 МэВ, предназначенное для генерации пучка гамма-квантов с энергий от 0,5 до 7 МэВ при комптоновском рассеянии фотонов «зеленого» лазера. Сгенерированный пучок предполагается использовать для анализа радиоактивных отходов с помощью ядерной резонансной флуоресценции. Особенностью источника является узкий спектр гамма-квантов (порядка 1 %), генерируемых в специальном режиме работы.

SUPERCONDUCTING STACKING RING FOR COMPTON
BASED POLARIZED POSITRONS SOURCE OF CLIC

L. Rinolfi¹, F. Zimmermann¹, T. Omori², J. Urakawa²,
K. Yokoya², E. Bulyak³, P. Gladkikh³, A. Kalamaiko³,

¹CERN, Switzerland; ²KEK, Japan;
 ³Kharkov Institute of Physics and Technology, Ukraine

3.5 GeV superconducting stacking ring dedicated to the accumulation of the polarized positrons in the Compton based positrons source is described. The proposed ring meets the requirement for the intensity of the CLIC positron beam and provides positrons stacking with efficiency of 95 %.

СВЕРХПРОВОДЯЩЕЕ АККУМУЛЯТОРНОЕ КОЛЬЦО ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ПОЗИТРОНОВ НА БАЗЕ КОМПТОНОВСКОГО РАССЕЯНИЯ ЛИНЕЙНОГО КОЛЛАЙДЕРА CLIC

L. Rinolfi¹, F. Zimmermann¹, T. Omori², J. Urakawa²,
K. Yokoya², Е.В. Буляк³, П.И. Гладких³, А.А. Каламайко³,

¹ЦЕРН, Швейцария; ²KEK, Япония;
 ³ННЦ “Харьковский физико-технический институт”, Украина

Описано сверхпроводящее аккумуляторное кольцо с энергией частиц 3,5 ГэВ, предназначенное для накопления поляризованных позитронов в источнике позитронов линейного коллайдера CLIC (ЦЕРН, Швейцария). Структура фокусировки предложенного кольца удовлетворяет всем требованиям по интенсивности позитронного пучка и обеспечивает первичный сбор позитронов с эффективностью, близкой к 95 %.

Секция 8. Физика детекторов излучений

Session 8. Physics of radiation detectors

РАЗРАБОТКА, СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ ДЕТЕКТИРУЮЩИХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ НЕОХЛАЖДАЕМОГО КРЕМНИЕВОГО ДЕТЕКТОРА

В.К. Волошин,  А.С. Деев, A.A. Каплий, С.К. Киприч, Н.И. Маслов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

На основе планарных кремниевых детекторов разработаны два типа модулей - на основе неохлаждаемого ПКД для регистрации излучения в диапазоне от 3 кэВ до 150 кэВ и детектирующей системы типа сцинтиллятор - кремниевый PIN‑фотодиод в диапазоне от 0,04 до 1 МэВ. Достигнуто предельное энергетическое разрешение спектрометра на основе неохлаждаемого ПКД при использовании спектрометрической  электроники с резистивной обратной связью. Его значение составило ~ 0,9 кэВ.

ОСОБЕННОСТИ НЕЙТРОННОГО ДЕТЕКТОРА ТИПА «ДЕМОН»
ПРИ ПОИСКЕ НЕСТАБИЛЬНЫХ НЕЙТРОННОИЗБЫТОЧНЫХ
ИЗОТОПОВ НА СЕПАРАТОРЕ КОМБАС

А.Г. Артюх, М. Весельски, И.Н. Вишневский, В.А. Воронко, А.Н. Воронцов,
В.Н. Дубина, И.И. Залюбовский, П.С. Кизим, Д.А. Кислуха, В.Е. Ковтун,
 С.А. Клыгин, Г.А. Кононенко, Е.И. Кощий,  П.Г. Литовченко, В.Н. Лященко, И.М. Неклюдов, Г.М. Онищенко, В.В. Осташко, Ю.Н. Павленко,
Ю.Т. Петрусенко, С.Н. Рева, Ю.М. Середа, В.Н. Сотников, А.Н. Турчин,
И.Д. Федорец, А.Г. Фощан , А.В. Черный, А.Л. Шкилев,  Г. Хуухенхуу,
А.Ф. Щусь, Б. Эрдемчимег, В.фон Оертцен

Сотрудничество КОМБАС (Германия-Италия-Монголия-Россия-Словакия-Украина).

Фрагмент-сепаратор КОМБАС обладает удачным сочетанием параметров (прежде всего, значительной светосилой) при поиске редких возбужденных резонансов несвязанных состояний нейтроноизбыточных изотопов кислорода, а также при исследовании кулоновской диссоциации изотопов кислорода на тяжелых мишенях. Однако реализацию этих возможностей можно осуществить только при регистрации нейтронов в совпадениях с фрагментами,  восстанавливая полную кинематику реакции. Предложена оптимальная конструкция нейтронного модуля (типа «ДЕМОН») с полупроводниковым фотоприемником. Создан комплекс программ, позволяющих сделать расчеты эффективности регистрации нескольких десятков детекторов в любой взаимной геометрии, а главное − паразитных эффектов (cross-talk, diaphony), что особенно важно при регистрации двух нейтронов в полном кинематическом эксперименте, а также в задачах поиска динейтронных кластеров, кулоновской диссоциации и нейтронной интерферометрии (как тест на наличие нейтронного гало).

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТОТИПА ДЕТЕКТОРА БЫСТРЫХ
НЕЙТРОНОВ УСТАНОВКИ КОМБАС

А.Г. Артюх, М. Весельски, И.Н. Вишневский, В.А. Воронко, А.Н. Воронцов,
В.Н. Дубина, И.И. Залюбовский, П.С. Кизим, Д.А. Кислуха, В.Е. Ковтун,
С.А. Клыгин, Г.А. Кононенко, Е.И. Кощий,  П.Г. Литовченко, В.Н. Лященко,
И.М. Неклюдов, Г.М. Онищенко, В.В. Осташко, Ю.Н. Павленко,
Ю.Т. Петрусенко, С.Н. Рева, Ю.М. Середа, В.Н. Сотников, А.Н. Турчин,
И.Д. Федорец, А.Г. Фощан, А.В. Черный, А.Л. Шкилев,  Г. Хуухенхуу,
А.Ф. Щусь, Б. Эрдемчимег, В.фон Оертцен

Сотрудничество КОМБАС (Германия-Италия-Монголия-Россия-Словакия-Украина).

Разработана конструкция нейтронного детектора быстрых нейтронов (для диапазона 1...150 МэВ) фрагмент-сепаратора КОМБАС, сделаны оценки параметров с помощью пакета программ GEANT4, изготовлены два прототипа модуля с соответствующей электроникой считывания. Один модуль детально исследован на нейтронных источниках, второй – непосредственно в экспериментальном зале циклотрона У‑400М с целью выяснения фоновых условий для размещения дополнительно пассивной защиты. В конструкции каждого модуля использованы четыре блока пластмассовых сцинтилляторов для оптимизации светосбора с канавками в каждом под шифтерное волокно PSF-Y11 (Kuraray). Четыре волокна собирают свет на два кремниевых многопиксельных фотодиода MRS APD (СPTA‑151), что позволяет определять продольную координату по времени распространения света в блоках. Полный цикл исследований позволит принять решение о запуске полномасштабной «нейтронной стенки», состоящей из 75 детекторов.

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ СЦИНТИЛЛЯТОРЫ БЫСТРЫХ
НЕЙТРОНОВ ДЛЯ СИСТЕМ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
РАДИОАКТИВНЫХ ДЕЛЯЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ

В.Д. Рыжиков¹, Б.В. Гринев¹, Г.М. Онищенко^1,2, Л.А. Пивень¹, 
Е.К. Лисецкая¹,  И.М. Зеня¹, А.Ф. Щусь²

¹Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина ,г. Харьков

Выполнены измерения эффективности регистрации быстрых нейтронов от ²³⁹Pu-Be-источника в широком диапазоне энергий E_n ~ 0,1...10 MэВ с использованием тяжелых неорганических (оксидных) сцинтилляторов
(Z_эфф ≥ 50: Bi₄Ge₃O₁₂, Gd₂SiO₅, CdWO₄, ZnWO₄, ZnSe(Te,O), а также Li₂B₄O₇). Рассматривается методика измерения эффективности регистрации быстрых нейтронов, значения которой достигают величин ~ 40...50 % [1]. Сделан вывод, что тяжелые оксидные сцинтилляторы могут быть использованы для создания высокоэффективных детекторов как смешанного гамма-нейтронного, так и нейтронного излучения для применения в малогабаритных системах обнаружения делящихся веществ  и гамма-излучателей.

1. B.V. Grinyov et. al. // IEEE TNS. 2010, v. 57, n. 5,  p. 2747.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТЕКТОРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ
АЛМАЗНОЙ ПЛЕНКИ

А.А. Веревкин, В.Е. Кутний, В.И. Никифоров, О.А. Опалев,
 Ю.В. Рогов, А.В. Рыбка, В.Е. Стрельницкий, А.Э. Тенишев,
В.Л. Уваров, В.А. Шевченко, И.Н. Шляхов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Описаны результаты исследования дозиметрических характеристик разработанных в ННЦ ХФТИ детекторов на основе поликристаллической алмазной пленки (ПАП) в поле электронного и тормозного излучения большой интенсивности. Синтез ПАП проводился методом химического осаждения из газовой фазы с активацией углеродно-водородной смеси при помощи тлеющего разряда, стабилизированного магнитным полем. Полученные образцы имеют площадь до 1 см² и толщину 300…350 мкм. Разработаны методики калибровки детекторов по мощности поглощенной дозы для электронного и тормозного излучений. Методом компьютерного моделирования исследованы условия обеспечения электронного равновесия при проведении калибровок. Так, для определения чувствительности детектора к электронному излучению он помещался внутри фантома RISO. При измерениях в поле тормозного излучения использовался дополнительный фильтр электронов. В каждом случае облучение ПАП-детектора выполнялось совместно с дозиметрами Harwell Red Perpex 4034, по показаниям которых производилась калибровка. Проведенные на ускорителях ЛУ-10 и ЛУ-40 ННЦ ХФТИ измерения показали, что значения чувствительности ПАП детектора для каждого вида излучения практически совпадают и близки к полученным ранее в условиях полей излучения низкой интенсивности.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ РАЗРЕШЕНИЕ СПЕКТРОМЕТРА НА ОСНОВЕ НЕОХЛАЖДАЕМОГО КРЕМНИЕВОГО ДЕТЕКТОРА И ПРЕДВАРИТЕЛЬ-НОГО УСИЛИТЕЛЯ С ЕМКОСТНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

В.К. Волошин,  А.С. Деев,  С.К. Киприч, Н.И. Маслов, С.В. Наумов, С.М. Потин

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Изготовлен и оптимизирован экспериментальный образец спектрометрической системы на основе герметизированого детектирующего модуля (неохлаждаемый Si-PIN-детектор с током утечки 6 пА при температуре 25 °С) и зарядочувствительного усилителя с емкостной обратной связью. Проведены измерения с помощью источника ²⁴¹Am, ⁵⁵Fe и возбуждаемого характеристического излучения для мишеней из Cu, Zn, Ni, Mo. На полувысоте пика (FWHM) гамма-линии 13,93 кэВ источника ²⁴¹Am получено энергетическое разрешение 0,76 кэВ. Для ⁵⁵Fe разрешение составило FWHM ~ 0.77 кэВ. Результаты измеренного энергетического разрешения по ХРИ находились в диапазоне 0,71...0,76 кэВ, что подтверждает высокие характеристики спектрометрической системы. Уровень фоновых шумов измерен на уровне ≤ 1,37 кэВ.

МНОГОКАНАЛЬНАЯ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
НА ОСНОВЕ СЧИТЫВАЮЩЕГО ЧИПА С САМОЗАПУСКОМ VA2TA

В.К. Волошин,  А.С. Деев,  С.К. Киприч, Н.И. Маслов, С.В. Наумов, В.Д. Овчинник

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Создан экспериментальный образец спектрометрической системы на основе многоканального детектора с устройством считывания на базе 128 канального чипа с самозапуском VA2TA, подключаемого к компьютеру через интерфейс АЦП/ЦАП ЕТ1255. Разработанное программное обеспечение позволяет регистрировать и анализировать события в подключенном многоканальном детекторе. Основные параметры измерений задаются в окне программы на экране компьютера и учитываются в ходе обработки информации с подключенных каналов. Определяется средний уровень сигнала и соответствующее смещение базовой линии относительно среднего уровня. После корректировки уровня смещения для каждого из каналов учитывается фон, определяемый во время проведения измерений. Для каждого из каналов накапливается спектр входного сигнала и спектр скорректированного сигнала. При отображении спектров в отдельных каналах рассчитываются характеристики спектров. По полученному массиву сигналов производится поиск кластеров в каналах детектора и накапливаются соответствующие спектры. Тестирование системы проведено с подключением к чипу VA2TA кремниевого PIN‑детектора с низким уровнем шумов. Использованы источники излучения ²⁴¹Am, ⁵⁷Co и ХРИ. Энергетическое разрешение измерено на уровне 3,6...3,9 кэВ в диапазоне энергий 40...122 кэВ.

АМПЛИТУДНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СИГНАЛА СПЕКТРО-МЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ДЕТЕКТИРУЮЩЕГО МОДУЛЯ «СЦИНТИЛЛЯТОР МАЛЫХ РАЗМЕРОВ – КРЕМНИЕВЫЙ PIN-СЕНСОР»

В.К. Волошин,  А.С. Деев,  Н.И. Маслов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Исследованы амплитудные распределения сигнала спектрометрической системы на основе детектирующего модуля «сцинтиллятор малых размеров – кремниевый PIN-сенсор» в диапазоне энергий излучения от 0,04 до 1 МэВ. Для исследований применялись источники гамма-излучения Am²⁴¹, Co⁵⁷, Cs¹³⁷ и характеристическое рентгеновское излучения (ХРИ), возбуждаемое в различ-ных материалах. Разрешение детектирующей системы со сцинтиллятором CsI(Tl) размером 5∙5∙10 мм для линии Am²⁴¹ составляет 28,8 кэВ, для  ХРИ Dy - 31,3 кэВ. Аналогичные измерения проведены для системы CsI(Tl) – кремниевый PIN фотодиод с размером сцинтиллятора 2∙2∙2,4 мм.  Разрешение для линии Am²⁴¹ с энергией 59,54 кэВ – 22,8 кэВ, для линии Со⁵⁷ с энергией 122 кэВ – 26,36 кэВ. Зарегистрировано ХРИ от Сs, K_α ~ 31 кэВ. Этот результат является предельной возможностью системы сцинтиллятор – PIN‑фотодиод, так как пик излучения приближен к краю фоновой кривой и образует характерный прилив.

РЕГИСТРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ
ОТ ²³⁹Pu‑Be(α,n)‑ИСТОЧНИКА С ПОМОЩЬЮ SI‑PIN‑ДЕТЕКТОРА
И КОНВЕРТИРУЮЩЕГО СЛОЯ Gd₂O₃

 Г.Л. Бочек, Г.П. Васильев, В.К. Волошин, А.С. Деев,
 С.К. Киприч, Н.И. Маслов, В.И. Яловенко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Выполнена регистрация тепловых нейтронов с помощью планарного Si‑детектора (300 мкм) с покрытием пленкой из Gd₂O₃ (~100 мкм). Спектр, характерный для реакции Gd(n,γe)-захвата тепловых нейтронов изотопами ¹⁵⁵Gd и ¹⁵⁷Gd, содержит гамма-линии 79,5; 89; 181,8 и 199,2 кэВ, линии ХРИ Gd 42,99 и 48,69 кэВ и электроны конверсии в диапазоне 30…200 кэВ с максимумом при энергии ~71 кэВ. Калибровка энергетической шкалы проводилась источниками ²⁴¹Am и ⁵⁷Co. В качестве источника тепловых нейтронов использовался источник быстрых нейтронов ²³⁹Pu-Be(α,n) (ИБН-21) с интенсивностью 1,13∙10⁵ Бк. В качестве замедлителя использовались пластины парафина различной толщины. Свинец (1...8 см) применялся для отсечения гамма‑фона от нейтронного источника, а Cd (1 мм) для поглощения тепловых нейтронов. Для предварительного измерения потока тепловых нейтронов использовался МКС‑01Р. В экспериментальных спектрах наблюдаются линии ХРИ Gd. При использовании слоя Cd перед Si‑детектором линии ХРИ Gd исчезают.

СПЕКТРОМЕТР-АНАЛИЗАТОР ДЛЯ ЭКСПРЕССНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ  ^99mТс  В РЕАЛЬНОМ РАДИОФАРМПРЕПАРАТЕ

Г.П. Васильев, В.К. Волошин, А.С. Деев, А.А. Каплий, С.К. Киприч,
Н.И. Маслов, В.Д. Овчинник, С.М. Потин, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

При производстве радиофармацевтических препаратов необходимо определение концентрации медицинского радионуклида в короткое время. Для экспресс-анализа концентрации медицинского радионуклида создан прототип спектрометра-анализатора на основе неохлаждаемого планарного кремниевого детектора толщиной 300 мкм. Исследованы спектральные распределения излучения реальных образцов радиофармацевтического препарата ^99мТс в специальной упаковке (стеклянной ампуле). Спектр излучения состоит из линии ^99мТс с энергией 140 кэВ и двух пиков характеристичного рентгеновского излучения (ХРИ) технеция в области 20 кэВ. Предложено измерение концентрации технеция не только по линии 140 кэВ, но и по излучению ХРИ, что увеличивает скорость набора данных ~ в 20 раз. 

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF ASSEMBLIES
OF SMALL-SIZED P-TERPHENYL SCINTILLATORS
AND SILICON PHOTODETECTORS

E.V. Kurbatov¹, O.V. Dudnik¹, K.G. Titov¹, L.A. Andryushenko²,
A.Yu. Boyarintsev², V.A. Tarasov², E. Valtonen³

¹V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, Ukraine;
²Institute for scintillation materials of NAS of Ukraine, Kharkiv, Ukraine;
³Space Research Laboratory, University of Turku, Finland

Results of investigations of relative light yields, of energy resolutions, and of energy equivalent noises of small-sized scintillation detectors of various geometric forms and volumes are analyzed. These detectors are manufactured from p‑terphenyl pressed based scintillators viewed by multi pixel photon counters (MPPCs) with the active area of 3∙3 mm² each. It is given consideration to the principles of the overvoltage values choice applied to MPPC of pixel dimension 100∙100 μm². Particularly, it will be presented dependences of breakdown voltages of silicon photodetectors as a function of temperature, and dependence of MPPC’s gain versus overvoltage values. It is shown that the assembly of p-terphenyl based small-sized scintillator with silicon photodetectors can be used for registration of low energy gamma-quanta and of beta-particles with energies up to ~1 MeV.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СБОРОК
ИЗ МАЛОГАБАРИТНЫХ СЦИНТИЛЛЯТОРОВ
НА ОСНОВЕ П-ТЕРФЕНИЛА И КРЕМНИЕВЫХ ФЭУ

Е.В. Курбатов¹, А.В. Дудник¹, К.Г. Титов¹, Л.А. Андрющенко²,
А.Ю. Бояринцев², В.А. Тарасов², Э. Валтонен³

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Украина;
²Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков;
³Лаборатория космических исследований, Университет г. Турку, Финляндия

Анализируются результаты исследований относительных световых выходов, энергетических разрешений и энергетических эквивалентов шумов малогабаритных сцинтилляционных детекторов разной геометрической формы и объема на основе п-терфенила, изготовленного методом прессования, и просматриваемых многопиксельными счетчиками оптических фотонов (МРРС) с размерами активной площади 3∙3 мм². Уделяется внимание принципам выбора величины перенапряжения, подаваемого на МРРС с размерами ячеек 100∙100 мкм², и определяющего коэффициент усиления МРРС. В частности, представлены зависимости напряжения пробоя кремниевого ФЭУ от температуры и коэффициента усиления МРРС от перенапряжения. Показано, что сборку малогабаритного сцинтиллятора на основе п-терфенила и кремниевого ФЭУ можно применять для регистрации низкоэнергетичных гамма-квантов и бета-частиц с энергиями до ~1 МэВ.

SMALL-SIZED DETECTOR MODULE FOR MONITORING OF PARTICLE FLUXES IN THE INTERPLANETARY SPACE

E.V. Kurbatov¹, O.V. Dudnik¹, K.G. Titov¹, M. Prieto², S. Sanchez²,
 J. Sylwester³, S. Gburek³, P. Podgorsky³

¹V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, Ukraine;
²Space Research Group, Alcala University, Alcala de Henares, Spain;
³Space Research Center, Wroclaw, Poland

The design concept and the first test results of a small-sized satellite breadboard model for monitoring particles in the space conditions are presented. The SIDRA device (Space Instrument for Determination of RAdiation environment) is intended to study dynamics of electron, proton and nuclei fluxes at low orbits as well as in the interplanetary space. It is planned also as a part of the scientific experiment to study the origin of the solar corona X-ray emission.

The structure and functional components of the device, purpose and methods of each component implementation are described. Four functional blocks: detector head, analog and digital signal processing units, and power supply unit are merged into common mechanical construction. Results of adjustment and graduation of silicon PIN and scintillation detectors as well as of analog processing channels with a help of testing signals, of radioactive isotopes, and of accelerator of intermediate energy light nuclei are presented.

МАЛОГАБАРИТНЫЙ ДЕТЕКТОРНЫЙ МОДУЛЬ
ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПОТОКОВ ЧАСТИЦ
В МЕЖПЛАНЕТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Е.В. Курбатов¹, А.В. Дудник¹, К.Г. Титов¹, М. Прето², С. Санчез²,
Я. Сильвестр³, Ш. Гбурек³, П. Подгурски³

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Украина;
²Группа космических исследований, Университет г. Алкала де Энарес, Испания;
³Центр космических исследований, г. Вроцлав, Польша

Представлена концепция построения и первые результаты тестирования лабораторного прототипа малогабаритного спутникового прибора для мониторинга радиационных условий в космическом пространстве. Прибор SIDRA (Space Instrument for Determination of Radiation environment) предназначен для изучения динамики потоков электронов, протонов и ядер на низких орбитах и в межпланетном пространстве. Кроме того, он планируется как часть научного эксперимента по изучению происхождения рентгеновского излучения солнечной короны. Описывается состав и функциональные узлы прибора, назначение и способы реализации каждого из модулей. Четыре функциональных блока: детекторная головка, модули аналоговой и цифровой обработки сигналов и модуль питания, объединены в прочную механическую конструкцию. Представлены результаты настройки и градуировки кремниевых PIN- и сцинтилляционного детекторов, а также каналов аналоговой обработки с помощью тестовых сигналов, изотопов и ускорителя легких ядер промежу-точных энергий.

DIGITAL SIGNAL PROCESSING UNIT FOR A BREADBOARD
MODEL OF THE SATELLITE REGISTRATOR OF CHARGE PARTICLES

K.G. Titov¹, M. Prieto², O.V. Dudnik¹, E.V. Kurbatov¹,
S. Sanchez², J. Sylwester³, S. Gburek³, P. Podgorsky³

¹V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, Ukraine;
²Space Research Group, Alcala University, Alcala de Henares, Spain;
³Space Research Center, Wroclaw, Poland

The implementation of the breadboard digital signal processing single-board module of the SIDRA satellite device is presented. SIDRA is intended to detect and monitor charge particle fluxes in space. The presented module allow us to perform analysis of the signals originated in the detector head and the analog signal processing board. After processing in real time the unit provide us with the information on the type and energy of every charged particle for a wide range of energies.

The digital part of SIDRA device prototype is based on a FPGA LEON3-FT soft processor with the set of IP-cores, including the communication with the analog signal processing unit. For the presented module the IP-core of analog signal processing unit communication with microprocessor core is elaborated. This specific core allows us to increase the speed of analog signal processing as well as to carry out the analysis without interfering other processes that are executed by digital module.

МОДУЛЬ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРОТОТИПА СПУТНИКОВОГО
РЕГИСТРАТОРА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

К.Г. Титов¹, М. Прето², А.В. Дудник¹, Е.В. Курбатов¹,
С. Санчез², Я. Сильвестр³, Ш. Гбурек³, П. Подгурски³

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Украина;
²Группа космических исследований, Университет г. Алкала де Энарес, Испания;
³Центр космических исследований, г. Вроцлав, Польша

Представлена реализация одноплатного лабораторного модуля цифровой обработки сигналов спутникового прибора SIDRA, предназначенного для мониторинга потоков заряженных частиц в космосе. Представленный модуль позволяет проводить анализ сигналов, генерированных в детекторной головке и плате аналоговой обработки сигналов. После обработки в режиме реального времени он позволяет определить тип и энергию каждой заряженной частицы в широком диапазоне энергий. Цифровая часть прототипа прибора SIDRA основана на программном ПЛИС типа LEON3-FT с набором IP-ядер, включающим коммуникацию с модулем обработки сигналов. Для представленного модуля разработано IP-ядро связи модуля аналоговой обработки сигналов с процессорным ядром. Это специфическое ядро позволяет увеличить скорость обработки аналоговых сигналов и производить ее независимо от других процессов, выполняемых цифровым модулем.

THE METHOD FOR DETERMINATION OF THE TECHNICAL
LIGHT YIELD OF SPACE-SAVING SCINTILLATION DETECTORS
WITH THE USAGE OF SILICON PHOTODETECTOR

K.G. Titov¹, O.V. Dudnik¹, E.V. Kurbatov¹, L.A. Andryushenko²,
V.A. Tarasov², A.Yu. Boyarintsev², E. Valtonen³

¹V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, Ukraine;
²Institute for scintillation materials of NAS of Ukraine, Kharkiv, Ukraine;
³Space Research Laboratory, University of Turku, Finland

The method for determination of technical light yields of space-saving scintillation detectors with the usage of silicon photodetector of the 3×3 mm² active area has been proposed. Silicon photodetectors have relatively moderate working supply voltage incidentally allowing detecting single photons. The difficulties for the utilization of given type of photodetector are its own noises, cross-talks of neighbor pixels, and the presence of afterpulses. It is demonstrated the method of silicon photodetector’s noise measurement by single photon regime as well as definition of technical light yield of the CsI(Tl) and GSO(Ce) crystals with different dimensions [1].

1. O.V. Dudnik et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2012, v. 664, iss. 1, p. 148-153. DOI: 10.1016/j.nima.2011.10.051.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СВЕТОВЫХОДА МАЛОГАБАРИТНЫХ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРЕМНИЕВОГО ФЭУ

К.Г. Титов¹, А.В. Дудник¹, Е.В. Курбатов¹, Л.А. Андрющенко²,
В.А. Тарасов², А.Ю. Бояринцев², Э. Валтонен³

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Украина;
²Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков;
³Лаборатория космических исследований, Университет г. Турку, Финляндия

Предложен метод определения технического светового выхода малогабаритных сцинтилляционных детекторов с использованием кремниевого ФЭУ с активной площадью 3∙3 мм². Кремниевые ФЭУ обладают относительно небольшим рабочим напряжением и при этом позволяют детектировать единицы фотонов. Сложностями использования для сцинтилляционной спектрометрии данного типа ФЭУ являются их собственный шум, взаимное влияние соседних ячеек, наличие послеимпульсов. Продемонстрирован метод измерения шума кремниевого ФЭУ по однофотонному режиму и определения технического световыхода для кристаллов CsI(Tl) и GSO(Се) разных размеров [1].

1. O.V. Dudnik et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2012, v. 664, iss. 1, p. 148-153. DOI: 10.1016/j.nima.2011.10.051.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТОТИПОВ МОДУЛЯ НА ОСНОВЕ
КРЕМНИЕВЫХ СЕНСОРОВ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ
ВНУТРЕННЕГО ТРЕКЕРА ЭКСПЕРИМЕНТА LHCb

С.С. Кандыбей

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Модернизация детектора LHCb для работы при высоких светимостях pp‑столкновений до 2∙10³³ см^-2 с^-1 требует замены существующего внутреннего трекера на новый с увеличенной рабочей поверхностью. Для того, чтобы держать температуру кремниевых элементов в районе 0 ºC, а также вынести считывающую электронику в область меньшей радиационной нагрузки, сенсоры должны быть термально и механически отделены от считывающей электроники. Это достигается с помощью гибкого каптонового соединения.

В связи с этим, совместно с ГП НИТИП, были разработаны, собраны и протестированы прототипы модуля, которые состоят с кремниевого стрипового сенсора производства Hamamatsu, гибридной считывающей платы и соединительного гибкого микрокабеля. А также был создан стенд, который состоит из: источника электронов ⁹⁰Sr, триггера в виде сцинтилятора с ФЭУ, системы сбора данных Alibava, источника-измерителя Keithley 2400 и ПК. С помощью созданного экспериментального стенда были проведены измерения параметров разработанных прототипов.

В результате были определены такие характеристики прототипов, как величина шума, сигнала, отношение сигнал/шум и др. Построена зависимость этих параметров от длины соединительного микрокабеля.

Пленарное заседание 5. Физика детекторов излучений и фундаментальные исследования процессов взаимодействия ультрарелятивистских частиц с монокристаллами и веществом

Plenary meeting 5. Physics of radiation detectors and basic research into the processes of interaction of ultrarelativistic particles with single crystals and matter

СОЗДАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ В ННЦ ХФТИ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
И РАБОТАХ   В ОБЛАСТИ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ

Г.П. Васильев, В.К. Волошин, А.С. Деев, А.А. Каплий, С.К. Киприч,
Н.И. Маслов, В.Д. Овчинник, С.М. Потин, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Разработаны и созданы спектрометрические системы на основе тонких кремниевых детекторов, работающих без охлаждения при комнатной температуре. Энергетическое разрешение кремниевого детектора толщиной 300 мкм при комнатной температуре и при использовании спектрометрической электроники с резистивной обратной связью равно 0,9 кэВ, а при использовании электроники с емкостной обратной связью - 0,76 кэВ.

Спектрометрической системой на основе кремниевого неохлаждаемого детектора зарегистрирован пик обратного рассеяния рентгеновского излучения. Моделированием с использованием программы GEANT4 показано, что регистрация обратного рассеяния позволяет исследовать истинные спектральные распределения интенсивного рентгеновского излучения из кристаллических и аморфных мишеней.

Для экспресс-анализа концентрации медицинского радионуклида создан прототип спектрометра-анализатора. Исследованы спектральные распределения излучения реальных образцов радиофармацевтического препарата ^99мТс. Спектр излучения состоит из линии ^99мТс с энергией 140 кэВ и двух пиков характеристичного рентгеновского излучения (ХРИ) технеция в области 20 кэВ. Предложено измерение концентрации технеция не только по линии 140 кэВ, но и по излучению ХРИ, что увеличивает скорость набора данных ~ в 20 раз.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПУЧКА КОГЕРЕНТНОГО
ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ УСТАНОВКИ МАХ-Lab

J. Brudvik¹, D. Burdeinyi², K. Fissum³, V. Ganenko², K. Hansen¹,
L. Isaksson³, K. Livingston⁴, M. Lundin¹, B. Nilsson¹, B. Schrоder^1,4

¹MAX-Lab, Lund University, Lund, Sweden;
²Kharkov Institute of Physics and Technology, Ukraine;
³Department of Physics and Astronomy, University of Glasgow, Scotland, UK;
⁴Department of Physics, Lund University, Lund, Sweden

Измерена поляризация пучка когерентного тормозного излучения, полученного на установке МАХ-Lab при взаимодействии электронов с энергией Е₀ = 192,66 МэВ с кристаллом алмаза толщиной 100 мкм. Энергия максимума когерентного излучения была E_γ,d ~ 50 MэВ. Для измерения поляризации использовалась реакции фоторасщепления дейтрона. Регистрация протонов проводилась с помощью телескопа, состоящего из двух координатных микростриповых детекторов и детектора CsI с использованием метода ΔЕ-Е. Выделение исследуемой реакции производилось с помощью метода недостающей энергии.

Измерения показали, что при коллимации излучения в угле θ_c ~ 0,4∙θ_γ (θ_γ = m∙c²/E₀, m is the electron mass) поляризация в когерентном максимуме достигает P_γ ~ 0,5. 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ БОЛЬШИХ  
ЭНЕРГИЯХ В УЛЬТРАТОНКИХ КРИСТАЛЛАХ

Н.Ф. Шульга, С.П. Фомин, В.И. Трутень.

Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера ННЦ ХФТИ, г. Харьков

При движении ультрарелятивистских электронов в кристалле возможны когерентные и интерференционные эффекты в их взаимодействии с атомами решетки. Благодаря этим эффектам сечения взаимодействия электронов с атомами кристалла могут существенно отличаться от сечений взаимодействия электронов с атомами в аморфной среде [1]. В последнее время наметилось новое направление работ в данной области, связанное с возможностью использования в экспериментах ультратонких кристаллов (кристаллов кремния толщиной до 50 нм [2]). Это открывает возможности непосредственного экспериментального изучения элементарных актов взаимодействия частиц большой энергии с отдельными группами атомов кристаллической решетки.

В настоящей работе рассматриваются возможности использования таких ультратонких кристаллов для обнаружения явления радужного рассеяния релятивистских электронов на отдельных цепочках атомов кристалла [3], для изучения процессов когерентного излучения и образования электрон-позитронных пар [4], и ряда других электромагнитных процессов при больших энергиях, которые могут быть исследованы на существующих ускорителях, таких как MAMI (г. Майнц, Германия), SLAC (г. Стенфорд, США), CERN (г. Женева, Швейцария).

1. А.И. Ахиезер, Н.Ф. Шульга. Электродинамика высоких энергий в веществе. М.: «Наука», 1993.

2. V. Guidi et al. // Phys. Rev. Lett. 2012, v. 108, p. 014801.

3. Н.Ф. Шульга, В.И. Трутень, С.П. Фомин //  ЖЭТФ. 1984, т. 87, с. 250.

4. А.И. Ахиезер, В.Ф. Болдышев, Н.Ф. Шульга // ЭЧАЯ, 1979, т. 10, с. 52.

Секция 9. Фундаментальные исследования процессов взаимодействия ультрарелятивистских частиц с монокристаллами и веществом

Session 9. Basic research into the processes of interaction of ultrarelativistic particles with single crystals and matter

РЕЗОНАНСНЫЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ
ПРИ РАССЕЯНИИ ЛЕПТОНА НА ЛЕПТОНЕ
В ДВУХМОДОВОМ ИМПУЛЬСНОМ ЛАЗЕРНОМ ПОЛЕ

Е.А. Падусенко, С.П. Рощупкин, А.А. Лебедь

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы

В практике физического эксперимента по взаимодействию излучения с веществом широко используются источники излучения с релятивистскими интенсивностями 10¹²...10²² Вт/см  за счет использования сверхкоротких (пико- и фемтосекундных) лазерных импульсов. В сильных импульсных полях существенно меняются угловые и энергетические характеристики частиц, нерезонансные и резонансные сечения процессов рассеяния. В данной работе рассматривается резонансное рассеяние лептона на лептоне в поле двух импульсных сонаправленных волн в интерференционной области, когда импульсы лептонов лежат в одной плоскости  с волновым вектором. В интерференционной области происходит коррелированное поглощение лептонами равного количества фотонов обеих волн. Определены условия появления резонансов в интерференционной области.  Получены аналитические выражения для амплитуды и дифференциального сечения рассеяния.

МНОГОФОТОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В СПЕКТРЕ
КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Н.В. Бондаренко

Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Рассматривается влияние многофотонных эффектов на спектр когерентного излучения при его измерении с помощью электромагнитных калориметров. Показано, что для многофотонного спектра спектральная интенсивность dE_γ/dω нигде не может превышать единицы. Показано, что некогерентная составляющая смягчает разрывы когерентного спектра. В то же время, когерентное излучение подавляет некогерентную компоненту при малых ω, в результате чего пределы спектральной интенсивности при малых и при больших ω становятся различными. Исследован предел высокой интенсивности, в котором эволюция спектра с толщиной радиатора становится подобной одностороннему случайному блужданию, а наличие некогерентной составляющей делает диффузию аномальной. Вычислены поправки к асимптотическому гауссову распределению на скошенность спектра и на некогерентный хвост.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД В КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ
АКСИАЛЬНОГО КАНАЛИРОВАНИЯ

Н.Ф. Шульга¹, В.В. Сыщенко², В.С. Нерябова²

¹ННЦ “Харьковский физико-технический институт”, Украина;
 ²НИУ «Белгородский государственный университет», Россия

При движении быстрых заряженных частиц в кристаллах могут оказаться существенными квантовые эффекты во взаимодействии с непрерывными потенциалами атомных цепочек и плоскостей. В частности, может иметь место квантование значений энергии поперечного движения частицы.

Найдены уровни энергии электронов, движущихся в режиме каналирования в системе параллельных атомных цепочек (на примере цепочек [110] кристалла кремния) и прослежено формирование зонной структуры уровней, обусловленное туннельным эффектом между соседними цепочками.

Собственные значения энергии определялись численно с помощью так называемого спектрального метода [1], хорошо зарекомендовавшего себя в задаче о плоскостном каналировании заряженных частиц в кристалле [2].

Работа выполнена при частичной поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», ГК 16.740.11.0147 от 02.09.2010 и программы внутренних грантов НИУ «БелГУ».

1. M.D. Feit, J.A. Fleck, Jr., A. Steiger // J. Comp. Phys. 1982, v. 47, p. 412-433.

2. A.V. Kozlov, N.F. Shul'ga, V.A. Cherkaskiy // Phys. Lett. А. 2010, v. 374, p. 4690-4694.

ФИЛЬТРАЦИЯ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫМИ ПЕРИОДИЧЕСКИМИ СЛОИСТЫМИ СТРУКТУРАМИ

С.В. Блажевич¹, Ю.П. Гладких¹, А.В. Носков²

¹НИУ «Белгородский государственный университет», РФ;
²Белгородский университет кооперации, экономики и права, РФ

В настоящее время отмечается большой интерес физиков к исследованию новых возможностей получения интенсивных пучков мягкого рентгеновского излучения, который связан с чрезвычайной актуальностью использования этого диапазона рентгеновских волн в современной микроэлектронике, медицине, материаловедении, биофизике и т.д. Известные в настоящее время механизмы рентгеновского излучения: синхротронный, тормозной, переходный характеризуются широкими спектральными диапазонами. Для создания квазимонохроматических источников, использующих указанные механизмы генерации излучения, требуются устройства фильтрации излучения нужного спектрального диапазона из всего излучаемого спектра. Настоящая работа посвящена разработке многослойных тонкопленочных фильтров, основанных на искусственной периодической слоистой структуре, обеспечивающих решение указанной проблемы, в частности, для случая синхротронного излучения. Расчеты, проведенные в рамках развитой авторами настоящей работы динамической теории прохождения рентгеновских волн через периодические слоистые структуры, показали, что в условиях брэгговского резонанса рассматриваемый многослойный фильтр эффективно отражает монохрома-тический пучок волн мягкого рентгеновского излучения, отфильтровывая его от остальной части потока излучения. Исследуется возможность использования динамических эффектов при прохождении рентгеновских фотонов через периодические слоистые структуры.

ВОЗБУЖДЕНИЕ МЯГКОГО  РЕНТГЕНОВСКОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ  РЕЛЯТИВИСТСКИМ  ЭЛЕКТРОНОМ
В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЕ

С.В. Блажевич¹, Ю.П. Гладких¹, А.В. Носков²

¹НИУ «Белгородский государственный университет», РФ;
²Белгородский университет кооперации, экономики и права, РФ

Традиционно излучение релятивистской частицы в периодически слоистой структуре рассматривалось в геометрии рассеяния Брэгга, когда отражающие слои параллельны входной поверхности, т.е. в симметричном случае. В настоящей работе развита динамическая теория когерентного излучения в периодической слоистой структуре в геометриях рассеяния Лауэ и Брэгга для произвольной асимметрии отражения поля электрона относительно поверхности мишени, когда отражающая структура расположена под произвольным углом к поверхности мишени. Особое внимание уделяется возможности возбуждения мягкого рентгеновского интенсивного излучения релятивистским электроном в периодической слоистой структуре, высоко востребованного в современных микроэлектронике, медицине, материало-ведении, биофизике.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЕНЕРАЦИИ КОГЕРЕНТНОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ПЕРИОДИЧЕСКИХ СЛОИСТЫХ СТРУКТУРАХ

С.В. Блажевич¹, Г. А. Гражданкин¹, А.В. Носков²

¹НИУ «Белгородский государственный университет», РФ;
²Белгородский университет кооперации, экономики и права, РФ

Создается комплекс программ для исследования свойств излучения заряженных частиц в периодических слоистых структурах и кристаллах. Разрабатываемые программы позволят анализировать процессы излучения релятивистских заряженных частиц пользователям, не обладающим специальными теоретическими навыками. Программы будут полезны как студентам и аспирантам, так и экспериментаторам, занимающимся исследованием и применением пучков рентгеновского излучения. 

 ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТКЛОНЕНИЯ ПУЧКА ПРОТОНОВ
С ЭНЕРГИЕЙ 50 ГэВ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИМИ
ПЛОСКОСТЯМИ ИЗОГНУТОГО КРИСТАЛЛА

И.В. Кириллин, В.Б. Ганенко, В.И. Трутень, Н.Ф. Шульга

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Представлены результаты исследования эффективности отклонения пучка протонов с энергией 50 ГэВ изогнутыми кристаллографическими плоскостями кристалла кремния в зависимости от угла между импульсом падающих на кристалл частиц и кристаллографической осью, вдоль которой происходит движение. Анализ проводится на основе моделирования движения заряженных частиц в изогнутом кристалле и на основе результатов эксперимента по выводу циркулирующего пучка протонов из ускорителя У-70 ГНЦ ИФВЭ (г. Протвино, РФ) изогнутым кристаллом кремния толщиной 2 мм [1]. В эксперименте кристалл кремния был ориентирован таким образом, чтобы пучок протонов входил в него вблизи оси <110>. Данная ориентация позволила наблюдать отклонение и вывод пучка протонов из ускорителя плоскостями (111), (110), (131), (121), (323), (313), обладающими различной величиной межплоскостного электростатического потенциала. Изменение угла между импульсом падающих на кристалл частиц и кристаллографической осью <110> позволило детально проследить переход от плоскостного каналирования в изогнутом кристалле к стохастическому механизму отклонения заряженных частиц. Работа поддержана совместным проектом ДФФД (№ Ф53) и РФФИ (№ 13-00-00001 Укр_ф_а).

1. A.G. Afonin et al. // Phys. Rev. ST Accel. Beams. 2012, v. 15, p. 081001.

ИОНИЗАЦИОННЫЕ ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ «ПОЛУГОЛОГО» ЭЛЕКТРОНА

С.В. Трофименко, Н.Ф. Шульга

Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Рассмотрена задача об ионизационных потерях энергии ультра- релятивистского электрона после его вылета из вещества в вакуум при последующем пересечении им тонкой диэлектрической пластинки, расположенной в направлении движения частицы [1]. Показано, что после вылета из вещества в течение длительного времени электрон пребывает в «полуголом» [2] состоянии с подавленными низкочастотными гармониками Фурье в окружающем его поле. Показано, что при удалении пластинки от вещества происходит логарифмический рост ионизационных потерь энергии электрона в пластинке от величины, определяемой формулой Ферми до величины, определяемой формулой Бете-Блоха, дополненной вкладом в ионизацию от переходного излучения. Обращается внимание на то, что данное изменение потерь энергии определяется перестройкой окружающего электрон поля после его вылета из вещества и может происходить на больших макроскопических расстояниях вдоль траектории частицы.

1. N.F. Shul’ga, S.V. Trofymenko // Phys. Lett. 2012, т. A376, с. 3572.

2. Е.Л. Фейнберг // ЖЭТФ. 1966, т. 50, с. 202.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛА
КЛАССА аα ПО ДИФРАКЦИОННОМУ ПОДАВЛЕНИЮ
ВЫХОДА ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

И.Е. Внуков, С.А. Лактионова, М.А. Сиднин, Р.А. Шатохин

Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, Россия

Определены границы применимости методики оценки характерных размеров микроблоков в мозаичных кристаллах класса аα по степени дифракционного подавления выхода тормозного излучения [1]. Учтено влияние процесса поглощения рентгеновского излучения на отражающую способность и много-кратных переотражений.

Исследовано влияние двухмерности распределения мозаичности кристалла на результаты измерений характерного угла мозаичности. Проанализирован вклад дифракции реальных фотонов в результаты измерений распределения степени линейной поляризации параметрического рентгеновского излучения в эксперименте [2]. Обсуждается возможный вклад несовершенства структуры кристалла в этом эксперименте.

1. Д.А. Бакланов и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2012, № 11, с. 5-77.

2. D. Pugachev et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2003, v. B201, p. 55-66. 

ИСТОЧНИК РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ ЭНЕРГИЕЙ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ

И.Е. Внуков, С.А. Лактионова, В.В. Рябчук, Р.А. Шатохин

Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, Россия

Пучки монохроматического рентгеновского излучения, получаемые на накопительных кольцах, активно используются в медицине для диагностики и лечения [1]. Источники излучения на основе ускорителя средних энергий и совершенного или мозаичного кристаллов не могут применяться в медицине из-за неустранимого фона тормозного излучения в месте расположения объекта облучения [2].

Использование предложенной в [2] двухкристальной схемы генерации не в состоянии обеспечить требуемый для практических приложений выход фотонов. Предлагается трехкристалльная схема генерации излучения, где для увеличения интенсивности фотонного пучка используется эффект излучения при осевом каналировании электронов с энергией 30...50 МэВ в совершенном кристалле, а два мозаичных кристалла обеспечивают монохроматизацию пучка излучения и дискриминацию фона тормозного излучения в месте расположения объекта облучения.

Приведены результаты моделирования характеристик получаемых в такой схеме пучков монохроматического излучения и требования, предъявляемые к ускорителю для реализации такого источника. Обсуждаются целесообразность создания такого источника и области возможного применения.

1. W. Thomlinson et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2005, v. A543, p. 288.

2. И.Е. Внуков и др. // Вестник ХНУ. 2008, т. 808, вып. 2 (38), с. 25.

Секция 10. Физические и экологические вопросы эксплуатации и модернизации ускорителей и ядерно-физических установок

Session 10. Physical and environmental aspects of operation and upgrading of accelerators and nuclear-physical installations

СИСТЕМА ОЧИСТКИ И ЗАПОЛНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ
МИШЕНИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЯДЕР ГЕЛИЯ-3

А.А. Беляев, Александр А. Луханин, Алексей А. Луханин, В.Ф. Попов, Е.А. Споров

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Для получения поляризованных ядер гелия-3 используется метод спинового обмена между ядрами гелия‑3 и электронами рубидия. Нами разработана и изготовлена система очистки и заполнения ячейки мишени поляризованных ядер гелия-3. Заполнения ячейки рубидием производится конденсацией в ней паров рубидия. Смесь гелия-3 и азота из калиброванной емкости закачивается в ячейку, охлажденную до 78^оК, вакуумным насосом-компрессором до 2.5 атм.

В вакуумной системе используется турбомолекулярный насос Varian V-60, обеспечивающий вакуум 2∙10^-9 Toрр, вакуумный насос-компрессор KNF Model Uno35.1.2 Stp. с предельным вакуумом 0,1 атм и избыточным давлением до 4 атм  и вакууметр  ITR-100 c измерением вакуума до 2∙10^-10 Торр.

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
МЕТАЛЛОВ ПРИ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

В.А. Кутовой, А.И. Комир

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Поверхностное сопротивление металла определяется: электрофизическими свойствами исходного металла; состоянием токопроводящей поверхности; технологией обработки токопроводящего слоя; температурой окружающей среды; частотой электромагнитного поля.

Измерение поверхностного сопротивления исследуемых материалов в интервале температур 300...4,2 К проводили на цилиндрических резонаторах, тип волны Н₁₁₁, путем измерения собственной добротности резонатора, при определении которой учитываются только потери высокочастотной энергии в самой резонансной системе. Для исключения влияния внешних цепей на собственную добротность резонатора, связь резонатора с генератором и индикатором осуществлялась через запредельный волновод.

Преимущество заявляемого метода заключается в том, что он позволяет эффективно измерять поверхностное сопротивление исследуемого металла с высокой точностью в широком диапазоне температур благодаря отсутствию частотных помех от близлежащих видов волн в полосе частоты основного типа колебаний.

КОНТРОЛЬ СТАБИЛЬНОСТИ ТОКА ПУЧКА
В АКТИВАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА УСКОРИТЕЛЕ ЭСУ-5

В.Н. Бондаренко, А.В. Гончаров, В.М. Мищенко, Е.А. Скакун, С.Н. Утенков

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Для учета погрешностей за счет неконтролируемого дрейфа потока частиц, бомбардирующих мишень, необходима непрерывная запись величины потока и учет этих данных при обработке результатов измерений. Для этой цели на ускорителе ЭСУ-5 ННЦ ХФТИ создана система записи временной зависимости заряда пучка ускоренных частиц, упавших на облучаемую мишень. Система состоит из блоков собственного изготовления: интегратора тока БИТ-01 с диапазоном измеряемых токов от 0,01 до 30 мкА на 8 поддиапазонах и трехканального блока счетчиков БлСч7, соединенного с персональным компьютером (ПК) через LPT-порт. Блок БИТ-01 интегрирует ток пучка на мишени на интервалах времени существенно меньших периода полураспада исследуемого нуклида. На выход блока поступают импульсы, соответствующие определенному накопленному заряду на мишени. Импульсы от БИТ-01 считываются блоком счетчиков и программно через заданные интервалы времени записываются в файл ПК и отображаются таблично и графически на мониторе.

Использование созданной системы в проведенной серии экспериментов по измерению абсолютных поперечных сечений (р,γ)-реакции на ядрах изотопов селена позволило корректно учесть погрешности в определении наработанной активности из-за непостоянства потока бомбардирующих частиц.

МЕТОДИКА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ
ФУНКЦИЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ

В.М. Мищенко

Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Cоздан аппаратно-программный комплекс для полуавтоматического измерения функций возбуждения ядерных реакций с выходом гамма-излучения. Для реализации методики доработан ряд приборов, имеющихся в лаборатории, разработан и изготовлен специализированный трехканальный блок счетчиков БлСч7. Написаны и отлажены программные коды, обеспечивающие работу всей аппаратуры в полуавтоматическом режиме из-за того, что управление ускорителем остается ручным.

Методика испытана в реальных условиях экспериментов на ускорителе ЭСУ‑5 ННЦ ХФТИ на нескольких сеансах измерений при изучении реакций радиационного захвата  и неупругого рассеяния протонов ядрами. По окончании сеанса экспериментатор имеет данные измерений в электронном виде, пригодные для ввода в программы дальнейшей их обработки. Вывод результатов измерений в графическом виде на экране монитора компьютера в реальном масштабе времени позволяет экспериментатору контролировать ход измерений.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ СКАНИРУЕМОГО ПУЧКА ЭЛЕКТРОНОВ

В.Н. Борискин, В.В.Закутин, С.К. Романовский, А.Э. Тенишев,
В.Ю.Титов,  В.Л. Уваров, В.А. Шевченко, И.Н. Шляхов

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Разработана и изготовлена система для визуального on-line контроля области взаимодействия пучка электронов с облучаемым объектом. Принцип действия системы основан на регистрации излучения в оптическом диапазоне, возникающего при взаимодействии пучка с мишенью. Система включает оптический канал передачи изображения, цифровую видеокамеру, подключенную к РС через USB-интерфейс, а также программное обеспечение. Получены картины распределения плотности тока сканируемого пучка электронов при его воздействии на гетинакс, пенополистирол, стекло, а также алюминий с флуоресцирующим покрытием. Результаты с хорошей точностью согласуются с данными, полученными другими методами. 

О ВОЗМОЖНОСТИ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ НЕЙТРОНОВ
И ГАММА-КВАНТОВ Pu(Be)-ИСТОЧНИКА

В.Н. Дубина, П.С. Кизим, В.Е. Ковтун, А.Ф. Щусь, А.Л. Шкилев

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Показана возможность разделения потоков нейтронов и гамма-квантов в детекторе, состоящем из двух сцинтилляционных пластмассовых блоков и схемы совпадений. Соответствующая статистическая обработка данных от трех счетчиков позволяет разделить потоки нейтронов и гамма-квантов в смешанном  потоке частиц от Pu(Be)-источника. Основная идея детектора основывается на различном взаимодействии нейтронов и гамма-квантов с веществом (в данном случае – это один из сцинтилляторов). Расчеты проведены методом Монте-Карло и показывают работоспособность метода в широком диапазоне энергий смешанного поля.

ПРОГРАММА РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИАЦИОННОЙ
ЗАЩИТЫ ОТ γ-ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

А.А. Мазилов¹, А.С. Деев¹, Н.И. Маслов¹, Д.А. Скоробагатько²

¹ННЦ “Харьковский физико-технический институт” НАН Украины;
²ННЦ “Институт экспериментальной и клинической ветеринарной медицины” НААН Украины

Разработана компьютерная программа, позволяющая проводить расчеты эффективности радиационной защиты от γ-излучения. Рабочее окно программы имеет вид периодической системы Д.И. Менделеева, а база данных содержит большой объем информации о химических и физических свойствах элементов. Включены данные об атомной массе, плотности, радиационной длине, линиях характеристического рентгеновского излучения, а также зависимости коэффициентов ослабления γ-излучения от энергии γ-квантов. После выбора произвольного элемента в окне программы, толщины слоя защитного материала и энергии гамма-кванта программа мгновенно вычисляет ослабление выбранной линии излучения. Результаты работы программы хорошо согласуются с результатами моделирования, выполненными на GEANT4.

АНАЛИЗ РАБОТЫ УСКОРИТЕЛЯ ЛУЭ-300 В 2012 ГОДУ

А.Ю. Буки, С.П. Гоков, А.А. Иванов, В.А. Иванов, С.А. Каленик,
В.И. Касилов, С.С. Кочетов, К.С. Кохнюк, Г.И. Ледовской, Л.А. Махненко,
 П.Л. Махненко, И.В. Мельницкий, Л.Д. Салий, И.Л. Семисалов,
А.В. Твердохвалов, В.М. Хвастунов, В.В. Цяцько, О.А. Шопен

 ННЦ “Харьковский физико-технический институт” 

Приведены данные по эксплуатации линейного ускорителя электронов ЛУЭ‑300 и обзор проведенных на нем ядерно-физических и прикладных исследований в 2012 г. Большое внимание уделялось проведению технических работ по совершенствованию ряда систем ускорителя.

Основными направлениями технических работ были: профилактика 9-й и 10‑й секций, исследование возможности установки разделительной фольги в ускорительном тракте, разработка и установка системы параллельного переноса пучка на Голубом выходе.

В связи с реконструкцией ускорителя ЛУЭ-300 проведен большой объем  наладочных работ по запуску в эксплуатацию инжектора на энергию 60...90 МэВ, для накопителя Н-100М («НЕСТОР»).

Подготовлены к монтажу дополнительные секции 9с и 10с, которые обеспечат энергию электронов ~150 МэВ на входе в параллельный перенос ускорителя ЛУЭ-300. На базе универсального инжекторного комплекса сдан в наладку сильноточный ускоритель с энергией 10 МэВ и средним током 100...200 мкА для развития радиационных технологий и их широкого применения в промышленности, материаловедении, диагностике материалов, охране окружающей среды и сельском хозяйстве. Приведен краткий анализ основных видов неисправностей систем, обсуждаются планы предполагаемых работ по дальнейшему усовершенствованию и модернизации ускорителя.  Разработана и обсуждается программа экспериментальных исследований на всех каналах вывода пучка электронов.

УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ С ЭНЕРГИЕЙ
10 МэВ ДЛЯ ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

С.П. Гоков, В.А. Иванов, С.В. Каленик, В.И. Касилов, С.С. Кочетов,
К.С. Кохнюк, Г.И. Ледовской, Л.А. Махненко, П.Л. Махненко,
И.В. Мельницкий, Л.Д. Салий, А.В. Твердохвалов, В.В. Цяцько, О.А. Шопен

ННЦ “Харьковский физико-технический институт” 

В последнее время для проведения ряда прикладных исследований в области ядерной физики, ядерной энергетики и радиационных технологий появилась необходимость в создании сильноточного ускорителя с энергией 10 МэВ и средним током 100...200 мкА. Этот ускоритель создается на базе универсального инжекторного комплекса ЛУЭ-300 (УИК). Исходя из целесообразности максимального использования оборудования УИК, была реализована схема с последовательным ВЧ-питанием секций от одного клистрона, связанных посредством герметичного фазовращателя большой проходной мощности.

Проведена реконструкция и наладка основных систем ускорителя: вакуумная система, система ВЧ-питания, модулятор 1-го поста, система термостатирования ускоряющих секций и предгрупперователя, система электропитания, система охлаждения магниторазрядных насосов и соленоидов, система управления. Разработаны и изготовлены отдельные узлы ускорителя: электронная пушка, импульсный трансформатор, ведущий генератор, бронированная линза. Ускоритель смонтирован и подготовлен к сдаче в комплексную наладку. Ожидаемые параметры пучка: энергия до 10 МэВ, средний ток до 200 мкА.

ДВУХКООРДИНАТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
ДАТЧИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА γ-КВАНТОВ

А.Н. Водин, С.Н. Олейник, Г.Э. Туллер, А.В. Тертичный

НИК “Ускорительно ядерные системы” ННЦ ХФТИ, г. Харьков

Разработана система для перемещения датчика измерения плотности потока γ-квантов по двум координатам. Данная система включает в себя механическую часть, электронный блок и преобразователь интерфейсов для подключения к USB-порту компьютера. Механическая часть позволяет перемещать датчик на 300 мм по горизонтали и 200 мм по вертикали. В ней использованы два шаговых двигателя с моментом удержания 5,6 кгс·см и 200 шагов/оборот. Электронный блок содержит в себе вычислительную часть на микроконтроллере и два драйвера шаговых двигателей, выполненных на специализированных микросхемах. Он осуществляет преобразование поступающих команд в сигналы для шаговых двигателей и обработку состояний концевых выключателей “home” и “limit”. Связь осуществляется по двухпроводной линии по стандарту RS485, что позволяет одновременно управлять несколькими устройствами. Для управления системой могут использоваться различные терминальные программы, поддерживающие работу с виртуальным COM-портом, либо специально разработанное программное обеспечение. В ходе испытаний на стенде точность и повторяемость положения датчика, измеренные индикатором часового типа ИЧ-5, были не хуже 0,5 мм. Разработанную систему планируется использовать для измерения профиля распределения пучка тормозных γ-квантов, получаемых на ускорителе ЛУЭ-40.

ИСПЫТАНИЕ WTa-МИШЕНИ НА ПУЧКЕ ЭЛЕКТРОНОВ

И.М. Карнаухов¹, Б.В. Борц², А.Н. Довбня³, А.Н. Водин¹,
А.А. Лопата², С.Н. Олейник¹, А.В. Тертичный¹, Г.Э. Туллер¹

¹НИК “Ускорительно-ядерные системы” ННЦ ХФТИ, г. Харьков;
 ²ИФТТМТ ННЦ ХФТИ, г. Харьков;
³НИК “Ускоритель” ННЦ ХФТИ, г. Харьков

В строящейся ядерной подкритичекской установке (ЯПУ) «Источник нейтронов» поток первичных нейтронов будет генерироваться в результате протекания фотоядерных реакций при облучении вольфрамовой мишени или мишени из естественного урана пучком ускоренных электронов [1]. Эти мишени представляют собой набор пластин различной толщины, охлаждаемых водой.

Работа посвящена разработке методики испытания мишени из вольфрама на пучке ускоренных электронов. В качестве модели мишени выбрана W-пластина толщиной 4,7 мм с нанесенным покрытием из Та толщиной 0,25 мм. Целью работы является проверка прочности соединения W и Та при воздействии на него пучка ускоренных электронов. Рассчитаны активности мишени от энергии электронного пучка и времени облучения. Для этого проведен анализ характеристик фотоядерных реакций, протекающих на ядрах W и Ta. C помощью кода TALYS рассчитаны сечения этих реакций, с помощью кода GEANT рассчитано прохождение электронов и γ‑квантов в мишени.

Разработан подход, при котором мишень облучается электронами, ускоренными до энергии 6,5 МэВ, соответствующей наименьшему порогу протекания фотоядерных реакций на ядрах мишени. Плотностью тока пучка на мишени 65 мкА·см^-2. При этом, энергетическая нагрузка на мишень соответствует потере энергии электронов, ускоренных до энергии 100 МэВ и мощности пучка 100 кВт. Разработан проект установки, на которой будет осуществлено испытание мишени.

1. Н.И. Айзацкий, Б.В. Борц, А.Н. Водин и др. // ВАНТ. 2012, №3, c. 3-9.

ОХЛАЖДЕНИЕ ПУЧКА ЭЛЕКТРОНОВ В СИНХРОТРОНЕ

В. Хоружий

ННЦ “Харьковский физико-технический институт”

Рассмотрено охлаждение электронных пучков в синхротроне (накопителе) с помощью гиромонотрона, расположенного на прямолинейном участке циклического ускорителя. Гиромонотрон - это простейший гирогенератор для преобразования поперечной энергии частиц пучка в электромагнитную энергию. Охлаждение пучков электронов только за счет синхротронного излучения (радиационное «охлаждение») оказывается неэффективным для релятивистских энергий начиная с энергии пучка в несколько сотен мегаэлектронвольт за счет эффекта Тернова-Соколова, когда при дальнейшем увеличении энергии пучка происходит монотонное увеличение радиуса и эмиттанса пучка вследствие эффекта отдачи электронов при излучении квантов энергии синхротронного излучения. При известной частоте f повторения банчей в синхротроне (накопителе) определены базовые параметры гиромонотрона (радиус резонатора R, его длину L, напряженность магнитного поля соленоида H_z), соответствующие заранее выбранной либо моде Н₁₁₁ (L/(2×R)>1,015; E_z=0), либо E₀₁₀ (L/(2×R)<1).