РАЗВИТИЕ И ПОДДЕРЖКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И УЧЕТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУР-СОВ УКРАИНСКОЙ ГРИД-ИНФРАСТРУКТУРЫ. Л.Г. Левчук и др. . . . .
21
СТАТУС ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ННЦ ХФТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА (ЦЕРН). Л.Г. Левчук и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ И ЗУБАХ В НОРМЕ И ПРИ ОСТРЫХ ОДОНТОГЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ. Н.П. Дикий и др. . . . . . . . . . . . . . . .
30
ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В ОБРАЗЦАХ ПОЧВЫ И ЧИСТОТЕЛА. Н.П. Дикий и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ГАММА-АКТИВАЦИОННЫЙ И РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ В ИССЛЕДОВАНИИ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ 137Cs. Н.П. Дикий и др. . . . . . . . . . .
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ СЕЧЕНИЯ ГЕНЕРАЦИИ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ РЕАКЦИЙ 52Cr(p, γ)53Mn и 53Cr(p, nγ)53Mn ВДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИЙ ПРОТОНОВ 1…3 МэВ. В.Н. Бондаренко и др.
39
ПРО БУДОВУ ЗБУДЖЕНИХ (Е*Зб. = 2,4 та 2,9 МеВ) НЕЗВ’ЯЗАНИХ РІВНІВ ЯДРА 6Не. О.М. Поворозник та ін. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИОН-НОЙ СИСТЕМЫ УЧЕТА И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ. М.В. Евланов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
НОВИЙ СПОСІБ ВІДОБРАЖЕННЯ БАГАТОВИМІРНИХ ДАНИХ. В.І. Бритік та ін. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОТБОРА УЧАСТНИКОВ КОМАНДЫ ПРОЕКТА ПО ПРОВЕДЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ. Н.В. Васильцова. . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ СБАЛАНСИ-РОВАННОГО ПОРТФЕЛЯ ПАТЕНТОВ В НАУЧНО-ИССЛЕДО-ВАТЕЛЬСКИХ ОРГАНИЗАЦИЯХ. А.К. Курышкин, М.А. Хажмурадов. . .
56
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРАТЕГИИ НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ И НЕОБХОДИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ В ПРАКТИКЕ УПРАВЛЕНИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИМИ ПРОЕКТАМИ. А.К. Курышкин
и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ КАРКАСА МАГНИТНЫХ СИСТЕМ. С.А. Мартынов и др. . . . . . . . . . . . . .
58
АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЕТЕНТНОСТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ. И.В. Хасамбиев и др. .
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
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНОЙ СТРУКТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕ-НИЯ АДСОРБИРОВАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРАХ АЭС МЕТОДОМ ГАММА-АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА. И.М. Неклюдов и др. . . . . . . . . . . . . . . .
63
ДОРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ БИОЛОГИ-ЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ. Е.М. Прохоренко и др.
63
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТСМ ПРИ ПОМОЩИ НБК. В.Г. Батий и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
ДУГОВОЙ ИСТОЧНИК МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ НА ОСНОВЕ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА ДЛЯ СЕПАРАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. В.Б. Юферов и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ЗОНАХ СТРОИТЕЛЬСТВА ОГРАЖДАЮЩЕГО КОНТУРА НБК С ПОМОЩЬЮ УСТАНОВКИ ШД-1. В.Г. Батий и др. . . . . . . . . . . . . . . . . .
ЗБУДЖЕННЯ ІЗОМЕРНОГО СТАНУ 11/2- ЯДРА ЦЕРІЙ-139
У РЕАКЦІЇ (γ,n) В ОБЛАСТІ 10...15 МеВ. В.М. Мазур та ін. . . . . . . . . . . . .
78
ВКЛАД СОПУТСТВУЮЩЕГО ДЕЛЕНИЯ ФОТОНЕЙТРОНАМИ
В ПОЛНЫЙ ВЫХОД ПРОДУКТОВ ФОТОДЕЛЕНИЯ АКТИНИДОВ ТОРМОЗНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ. О.А. Парлаг и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
78
РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ МНОЖЕСТВЕННОСТИ МГНОВЕННЫХ НЕЙТРОНОВ ФОТОДЕЛЕНИЯ АКТИНИДОВ. А.И. Лендьел и др. . . . . . .
79
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ИССЛЕДОВАНИЯ НОВЫХ МЕТОДОВ МЕТРОЛОГИИ ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИИ ОБЪЕМНЫХ ОБРАЗЦОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ. О.М. Поп, М.В. Стец. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
ЗАВИСИМОСТЬ ОТНОШЕНИЯ ВЫХОДА ОСКОЛКОВ ФОТОДЕЛЕ-НИЯ К СЕЧЕНИЮ ЭЛЕКТРОДЕЛЕНИЯ ЯДРА 238U В ДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИЙ ГИГАНТСКОГО РЕЗОНАНСА. В.И. Касилов и др. . . . . . . . . . .
80
СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ 116Cd(γ, n)115gCd В АСТРОФИЗИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ЭНЕРГИЙ. И.Л. Семисалов и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
82
ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЕ ЯДРА 4He ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАН-НЫМИ ФОТОНАМИ С ЭНЕРГИЕЙ 50 МэВ. J.R.M. Annandetal. . . . . . . . .
САМОУЗГОДЖЕНА ВЗАЄМОДІЯ УЛЬТРАРЕЛЯТИВІСТСЬКОГО ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА З ПОЛЯМИ БЛИЖНЬОЇ ЗОНИ ВИПРОМІНЮВАННЯ СМІТА-ПАРСЕЛА. Анатолій Опанасенко. . . . . . . .
ИЗМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ НЕЛЕГИРОВАННЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ Fe И Nb КРИСТАЛЛОВ Al2O3 В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБЛУЧЕНИЯ БОЛЬШИМИ ДОЗАМИ СМЕШАННОГО ПОЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ГАММА-КВАНТОВ. В.Т. Маслюк и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
103
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
АНТИЭФФЕКТ ЧУДАКОВА В ИОНИЗАЦИОННЫХ ПОТЕРЯХ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННОЙ ПАРЫ В ТОНКОЙ МИШЕНИ. С.В. Трофименко, Н.Ф. Шульга. . . . . . . . . . . . . . . .
104
РАЗРАБОТКА СПЕКТРОМЕТРА-АНАЛИЗАТОРА ДЛЯ ЭКСПРЕС-СНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ 99mТс И 67Cu В РЕАЛЬНОМ РАДИОФАРМПРЕПАРАТЕ. Г.П. Васильев и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВАКУУМНО-РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ФОЛЬГИ В УСКОРЯЮЩЕМ ТРАКТЕ УСКОРИТЕЛЯ ЛУЭ-300. Л.А. Махненко и др. . . . . . . . . . . . . . . . .
КАНАЛ ПРОТОННОЙ ЛИТОГРАФИИ. В.А. Ребров и др. . . . . . . . . . . .
115
ПУЧКОВАЯ ЛИНИЯ НА ВЫХОДЕ УСКОРИТЕЛЯ ЛУЭ-300 ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. Д.Д. Бурдейный и др. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
В эксперименте CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН продолжается обработка данных, полученных в первом сеансе измерений при энергии соударения протонов 7 и 8 ТэВ. Ожидается, что со своими расчетными параметрами (энергией в с.ц.м. соударяющихся протонов ~13...14 ТэВ и светимостью~1034 см-2с-1) БАК возобновит работу в 2015 г.
Однако уже первый сеанс ознаменовался выдающимися достижениями – обнаружен новый бозон с массой~125 ГэВ/с2. Подтверждено, что он является бозоном Хиггса со свойствами, согласующимися с предсказаниями Стандартной модели (СМ). Одной из основ этих достижений явилась стабильная и надежная работа вычислительной грид-инфраструктуры CMS, созданной для распределенной обработки данных этого эксперимента. Специализированный вычислительный комплекс ННЦ ХФТИ (Т2-центр T2_UA_KIPT) является активным элементом этой иерархической инфраструктуры, работающим на ее 2-м «ярусе». С начала работы БАК на комплекс было передано более 275Тбайт данных CMS (в т.ч. 33 Тбайт в 2013 г.), что отвечает выборке ~ 109 событий, записанных в подходящем для физического анализа формате. Интенсивность использования вычислительных ресурсов комплекса за время работы БАК превысила 35 тыс. kHEPspec-часов (из них ~20 тыс. kHEPspec-часов за последний год), составляя ~70% от соответствующего общего вклада Украины во всемирной грид-инфраструктуре для обработки данных с БАК (WLCG). Среднегодовой уровень готовности центра к участию в обработке данных CMS превышает 90%.
В ННЦ ХФТИ продолжены работы по физическому анализу данных, полученных в эксперименте в сеансе 2012–2013гг. Выполняется поиск SUSY‑частиц, изучаются инклюзивное рождение φ-мезонов, а также процессы Дрелла-Яна. Для этих исследований используются ресурсы WLCG.
Работа поддержана грантами, выделенными Национальной академией наук Украины (НАНУ) на основании конкурса совместных научных проектов НАНУ и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) на 2012–2013 гг.; Государственной целевой научно-технической программы внедрения ииспользования грид-технологий на 2009–2013гг., а также Государственным фондом фундаментальных исследований (проекты №Ф58/01 и №Ф58/02).
СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОГО БАНКА СТЕРЕОКАДРОВ СОБЫТИЙ ФОТОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ НА ЯДРАХ s- И p-ОБОЛОЧЕК
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
В настоящее время ведутся работы по созданию архива цифровых снимков с событиями фотоядерных реакций на ядрах 4He, 12C, 14N и 16O. Цифровые данные получены с помощью слайд-сканера фотопленок. Слайд-сканер имеет высокое пространственное разрешение (размеры матрицы 5040×3360 пикселей и размер пикселя 6,5 мкм). Пленочные стереоснимки сканировались и записывались в компьютер в виде изображений в формате *.jpeg. Координаты точек вдоль трека измерялись с помощью программы GetData Graph Digitizer.
Созданы программы реконструкции треков, выполнены соответствующие переходы из системы сканера и проведены привязки непосредственно к кадру. Для сравнения эти же треки измерены и механическим способом измерений – с помощью измерительных приборов типа ПУОС-1.
Выполнены процедуры восстановления треков, идентичные для обоих способов измерения. В пределах измерительной ошибки кинематические параметры согласуются, что является убедительным доказательством целесообразности использования цифровых технологий в получении и обработке данных с трековых детекторов.
РОЖДЕНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ФОТОНОВ, Z-БОЗОНОВ
И СТРУЙ В ПРОТОН–ПРОТОННОМ РАССЕЯНИИ
НА БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ
В.В. Котляр1, Д.И. Малкин2, Н.И. Маслов1
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
Дифференциальные сечения реакций p+p → γ*/Z+n jet+X, где n = 0…3, рассчитаны в следующем за лидирующим порядке теории возмущений в квантовой хромодинамике (КХД). На партонном уровне процессы рождения виртуальных фотонов и Z-бозонов моделируются с помощью генераторов событий (ГС) MadGraph, aMC@NLO иPowheg-box. Излучение глюонов партонами в начальных и конечных состояниях, многократное рассеяние партонов учитывается с помощью ГС Pythia и Herwig. Наблюдаемые в рассматриваемых реакциях анализируются в области инвариантных масс γ*/Z до 50 ГэВ/c2. Изучаются возможности использования реакций с целью исследования свойств функций распределения глюонов впротоне в области малых значений бьеркеновской переменной x.
Результаты расчетов дифференциальных сечений и корреляционных наблюдаемых представляют интерес для программы экспериментов на детекторе Muon Forward Tracker (MFT), а также для проведения новых измерений на детекторах ATLAS, CMS иLHCb.
Секция 1. Фундаментальные исследования при промежуточных ивысоких энергиях
Session 1. Basic research at intermediate and high energies
ДЕКОНВОЛЮЦИЯ ДИМЮОННЫХ СПЕКТРОВ,
ПОЛУЧЕННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ CMS
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Процедура деконволюции экспериментальных спектров на основе метода сингулярных разложений, устраняющего большие осцилляции конечных решений матричных уравнений, применена для построения распределения по инвариантной массе мюонных пар, образующихся в процессах Дрелла-Яна. Спектр получен из данных эксперимента CMS на Большом адронном коллайдере, отвечающих интегральной светимости Lинт = 19,8 фбн-1 и энергии в системе центра масс столкновения протонов Есцм = 8 ТэВ. Для вычисления модельных спектров (как истинного, так и восстановленного) использовалась выборка событий, полученных методом Монте-Карло при помощи генератора Powheg (NLO) и реконструированных с учетом отклика детектора CMS. Проведена оценка оптимального значения параметра регуляризации. Результатом деконволюции являются сужение резонансного пика, отвечающего образованию Z-бозона, и некоторое смещение положения его максимума. Дополнительными факторами, влияющими на положение и форму Z-пика, являются эффекты излучения в конечном состоянии и наложения событий, которые приводят к отличию модельных и экспериментальных распределений.
Работа поддержана грантами, выделенными Национальной академией наук Украины (НАНУ) на основании конкурса совместных научных проектов НАНУ и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) на 2012–2013 гг.; Государственной целевой научно-технической программы внедрения ииспользования грид-технологий на 2009–2013гг., а также Государственным фондом фундаментальных исследований (проект №Ф58/02).
ЭФФЕКТЫ НАРУШЕНИЯ CP-СИММЕТРИИ В РАСПАДЕ B → K* l+ l−
В.А. Ковальчук, А.Ю. Корчин
Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Изучен редкий процесс распада B → K*(→ K π) l+ l−. Этот распад на малых расстояниях сводится к переходу b-кварка в s-кварк с испусканием пары лептонов: b →s l+ l−. Амплитуда для этого распада была вычислена в рамках наиболее общей формы эффективного гамильтониана слабого взаимодействия. Учтены также поправки к ширине и угловым характеристикам распада B → K*(→ K π) l+ l− от распадов B → K* V, где V = ρ(770), ω(782), φ(1020), J/ψ,ψ(2S) – векторные мезоны, которые превращаются в пару лептонов. Вычислена зависимость ширины и угловых характеристик распада B → K*(→ K π) l+ l− от квадрата инвариантной массы пары лептонов. Сравнивая эти величины для прямого распада с шириной и угловыми характеристиками для CP-сопряженного распада, была исследована возможность проявления эффектов нарушения CP‑инвариантности в распаде B → K*(→ K π) l+ l−. Полученные результаты могут быть полезными при анализе экспериментальных данных и планировании экспериментов по поиску эффектов «новой физики» в B → K*(→ K π) l+ l−.
NLO-ПОПРАВКИ К ОБРАЗОВАНИЮ СУПЕРПАРТНЕРОВ НА БАК
Т.В. Обиход
Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев
Аназиз последних экспериментальных данных, полученных на БАК
[1], ограничил набор параметров Минимальной суперсимметричной стандартной модели [2]. С помощью компьютерных программ SOFTSUSY, SDECAY посчитаны спектр масс и ширины распадов суперчастиц. Проведены расчеты NLO-поправок к сечению образования суперчастиц с использованием компьютерной программы PROSPINO. С помощью компьютерной программы PYTHIA посчитаны NLO-поправки к дифференциальному сечению распределения по pT и η для скварков и глюино.
1. The CMS Collaboration. Search for supersymmetry in final states with missing transverse energy // arXiv: 1210.8115 [hep-ex].
2. Stephen P. Martin. A Supersymmetry Primer // hep-ph/9709356.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОЩНОСТИ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ НА СТЕПЕНЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ СЦИНТИЛЛЯТОРА SCSN-81
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Исследована зависимость радиационной стойкости сцинтиллятора SCSN-81 от мощности дозы облучения с использованием образцов диаметром 30 мм и толщиной 4 мм. Данные образцы были облучены на воздухе электронами энергией ≈ 10 МэВ до интегральной дозы 10 Мрад при мощности дозы облучения 0,02; 0,23 и 730 Мрад/ч. Изменение световыхода сцинтиллятора определялось по величине отношения положения центра α-пика (источник 239Pu) после облучения к положению центра α-пика до облучения. Уменьшение величины световыхода после облучения составило при мощности дозы облучения 730 Мрад/ч ≈ 23%, при мощности дозы 0,23 Мрад/ч ≈ 36% и около 60% при мощности дозы 0,02 Мрад/ч.
Изменение прозрачности этих же образцов, измеренное на спектрофотометре Shimadzu UV-2450, до и после облучения оказалось не столь значительно. Так, на длине волны 440 нм, что соответствует пику эмиссии сцинтиллятора
SCSN-81, уменьшение прозрачности оказалось равно: при мощности дозы 730 Мрад/ч 4,3%; при 0,23 Мрад/ч 5,7% и при 0,02 Мрад/ч 10,5%.
Приведенные результаты изменений величины световыхода и прозрачности сцинтиллятора показывают, что при уменьшении мощности набора дозы при полученной интегральной дозе в 10 Мрад повреждение сцинтиллятора возрастает, и они хорошо согласуются с данными, приведенными в работе [1].
Полученные нами результаты дают основание сделать вывод, что степень повреждения сцинтиллятора в основном связана с изменением сцинтиллирующих свойств сцинтиллятора, а не уменьшением его прозрачности.
Работа выполнена при финансовой поддержке Госудавственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/01.
1.E.Biagtan et al. Effect of gamma radiation dose rate on the light output of commercial polymer scitillators// Nucl. Instr. andMeth. B. 1994, v. 93, p. 296-301.
РОЖДЕНИЕ ЛЕГКИХ ВЕКТОРНЫХ МЕЗОНОВ В p+p-, p+Pb- и Pb+Pb- СТОЛКНОВЕНИЯХ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ALICE НА КОЛЛАЙДЕРЕ LHC
М.В. Малаев, В.Г. Рябов, Ю.Г. Рябов
ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики», г. Гатчина, Россия
Измерения спектров рождения по поперечному импульсу для легких векторных мезонов (ЛВМ) в p+p-столкновениях используются для проверки пертурбативных КХД-расчетов, а также имеющихся параметризаций функций фрагментации. Измерения в p+p-столкновениях также используются в качестве базовых для сравнения с более массивными взаимодействующими системами. В Pb+Pb-взаимодействиях ЛВМ являются важным инструментом для изучения плотной и горячей среды, образующейся в таких столкновениях. ЛВМ, обладающие малыми временами жизни, должны быть чувствительны к восстановлению киральной симметрии. Измерение ЛВМ в p+Pb- взаимодействиях предназначено для изучения эффектов холодной ядерной материи. Представлен обзор последних результатов, полученных в эксперименте ALICE при изучении ЛВМ в p+p-, p+Pb- и Pb+Pb-взаимодействиях. Спектры рождения частиц и факторы ядерной модификации были измерены в области поперечных импульсов до 20ГэВ/с. Полученные результаты сравниваются с распределениями, полученными для других легких адронов. Обсуждаются возможные доминирующие механизмы образования частиц.
РОЖДЕНИЕ π0-, Ks-, K*-, ω-, η- и φ-МЕЗОНОВ В СТОЛКНОВЕНИЯХ ЯДЕР ДЕЙТЕРИЯ И ЗОЛОТА ПРИ ЭНЕРГИИ 200 ГэВ
1ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики», г. Гатчина, Россия; 2ФГБОУ «Государственный политехнический университет»,
г. Санкт-Петербург, Россия
Для определения роли коллективных эффектов, связанных с образованием кварк-глюонной плазмы в центральных столкновениях тяжелых ультрареля-тивистских ядер, необходимо разделить влияние эффектов начального и конечного состояний на свойства рождающихся частиц. В столкновениях легких ядер с тяжелыми, например ядер дейтерия и золота, образование горячей и плотной ядерной среды не ожидается из-за малого числа взаимодействующих нуклонов. Систематическое изучение рождения легких адронов в столкновениях ядер дейтерия и золота при энергии 200 ГэВ позволяет оценить роль эффектов начального состояния в столкновениях релятивистских ядер.
Представлены последние результаты измерения экспериментом PHENIX инвариантных спектров рождения по поперечному импульсу и факторов ядерной модификации для π0-, Ks-, K*-, ω-, η- и φ-мезонов в столкновениях ядер дейтерия и золота при энергии 200 ГэВ. Выполнено исследование влияния эффектов конечного состояния на рождение адронов в зависимости от массы и кваркового состава адронов. Установлено, что универсальная функциональная зависимость на основе распределения Тсаллиса корректно описывает экспериментальные данные в области больших и малых поперечных импульсов.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, грант №12-02-31362 мол_а.
МГОГОКРАТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПАРТОНОВ В РОЖДЕНИИ МГНОВЕННЫХ ФОТОНОВ, МЕЗОНОВ И СТРУЙ В СТОЛКНОВЕНИЯХ ПРОТОНОВ НА БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ
В.В. Котляр
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Проведено моделирование процессов p+p→γ+jet+X, 2 φ+X,
J/ψ+jet+X, 2jet+X в условиях экспериментов на Большом адронном коллайдере ЦЕРН. Рассчитаны корреляционные наблюдаемые, зависящие от 1, 2 и 3 независимых кинематических переменных. Исследованы корреляции в рождении пар заряженных частиц, которые могут быть измерены с помощью детектора ALICE.Рождение φ- и J/ψ-мезонов изучается в лидирующем порядке теории возмущений в КХД с использованием генератора событий (ГС) Pythia 8. В анализе процессов рождения мгновенных фотонов и струй учитываются вклады следующего за лидирующим порядка теории возмущений. Соответствующие расчеты выполнены с ГС MadGraph и aMC@NLO в сочетании с Pythia и Herwig, а также с ГС семейства PHOX.
Полученные наблюдаемые и влияние на них излучения глюонов партонами в начальных и конечных состояниях многократного рассеяния партонов исследуются для различных значений множественности заряженных частиц.
РАЗВИТИЕ И ПОДДЕРЖКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА
И УЧЕТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ УКРАИНСКОЙ ГРИД-ИНФРАСТРУКТУРЫ
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Аккаунтинг-портал для Украинской грид-инфраструктуры доступен и работает в демонстрационном режиме по адресу http://grid-accounting.kipt.kharkov.ua. Представляет собой сложную систему, которая включает различные технологии сбора, анализа и визуализации данных о поступающих из грид-среды (WLCG) задачах и использование ими вычислительных ресурсов кластеров различного уровня.
Аккаунтинг-портал для Украинской национальной грид-инфраструктуры обладает программным комплексом средств анализа работы вычислительных ресурсов и средств хранения данных, позволяет представить визуальный хронологический отчет о состоянии вычислительных ресурсов и их эффективном использовании. Позволяет произвести качественную оценку работы как украинской грид-инфраструктуры в целом, так и входящих
в ее состав вычислительных комплексов с учетом предъявляемых требований.
К ресурсу успешно подключены и прошли стадию тестирования украинские вычислительные комплексы: UA-ISMA – Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины; UA-KNU – Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко; UA-BITP – Институт теоретической физики им. М.М. Боголюбова НАН Украины; UA-KIPT – ННЦ ХФТИ.
СТАТУС ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ННЦ ХФТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА (ЦЕРН)
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Специализированный вычислительный комплекс (ВК) ННЦ ХФТИ с 2009 г. сертифицирован как центр второго яруса в грид-инфраструктуре эксперимента CMS. На ВК хранятся и обрабатываются экспериментальные данные с Большого адронного коллайдера (БАК), получаемые в эксперименте CMS.
Ресурсы комплекса круглосуточно доступны для пользователей всемирной грид‑инфраструктуры, созданной для обработки данных с БАК. Это накладывает определенные требования к вычислительным ресурсам и ресурсам хранения данных, надежности работы всех элементов и служб ВК, а также сетевой инфраструктуры.
Рассматриваются особенности конфигурации программного обеспечения WLCG на ВК ННЦ ХФТИ и работа системы PhEDEx, ответственной за обмен данными CMS. Анализируется конфигурация системы хранения данных, обсуждаются вопросы ее обслуживания и модернизации. Рассматриваются система контроля работоспособности структурных элементов ВК и системы оповещения о сбоях, а также вопросы контроля целостности массивов данных и восстановления данных в дисковых серверах распределенного хранилища. Анализируются интенсивность использования ресурсов ВК в WLCG за 2013–2014 гг. и участие комплекса в распределенном хранении и анализе данных эксперимента CMS. Обсуждаются перспективы дальнейшего развития ВК ННЦ ХФТИ.
Работа поддержана грантами, выделенными Национальной академией наук Украины (НАНУ) на основании конкурса совместных научных проектов НАНУ и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) на 2012–2013 гг.; Государственной целевой научно-технической программы внедрения ииспользования грид-технологий на 2009–2013гг., а также Государственным фондом фундаментальных исследований (проект №Ф58/09).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ВКЛАДОВ КАНАЛОВ
ОБРАЗОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЯДЕР В РЕАКЦИЯХ
ПОЛНОГО α-ЧАСТИЧНОГО ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЯ ЯДЕР 12С И 16О
С.Н. Афанасьев
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Выполнен совместный анализ энергетических распределений α-частиц в реакциях 12С(γ,3α) и 16О(γ,4α) и определены вероятности образования парциальных каналов, связанных с возбуждением промежуточных ядер. Надежно идентифицирован канал образования основного состояния (ОС) ядра 8Be. Связано это с тем, что события, соответствующие ОС, дают вклад в узком интервале на краю распределения по эффективной массе и поэтому легче выделяются. Получены распределения средней кинетической энергии
α-частицы для обеих реакций в зависимости от полной энергии системы Т0. Наблюдается подобие в распределении для обеих реакций и линейная зависимость от энергии системы Т0. Данные сравнивались с расчетами, полученными в рамках различных предположений о моделях взаимодействия
γ-кванта с ядром.
Выполнен анализ распределений по энергии возбуждения пары α-частиц в различных интервалах по энергии γ-кванта. Определено, что ОС образуется во всем энергетическом интервале, а образование других возбужденных состояний происходит в узких интервалах по энергии фотона. Определены относительные выходы наблюдаемых парциальных каналов.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОРОВ (GPU) ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ
БЫСТРЫХ ТАБЛИЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Выполнено исследование возможностей использования графических процессоров (GPU) и процессоров обычной архитектуры (CPU) для реализации алгоритмов быстрых вычислений с помощью табличных функций. Приведены примеры реализации табличных функций для процессоров архитектур GPU и CPU. Выполнено сравнение эффективности применения GPU и CPU для табличных вычислений в различных условиях использования. Сформулированы рекомендации по использованию графических и обычных процессоров для ускорения расчетов за счет применения табличных функций.
АСИММЕТРИЯ ВЫХОДА ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ РАСЩЕПЛЕНИЯ 4Не(γ, pn)d ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ ФОТОНАМИ
Е.С. Горбенко, И.В. Догюст
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Рассмотрен процесс двухнуклонного фоторасщепления 4Не(γ, pn)d на пучке линейно поляризованных γ-квантов в диапазоне энергий Еγ до порога рождения мезонов. Реакция исследовалась методом стримерной камеры, помещенной в магнитное поле. Вектор поляризации пучка γ-квантов располагался под углом ±45º к оси фотографирования. Экспериментальные данные исследования двухнуклонной эмиссии в данном энергетическом интервале на пучке линейно поляризованных γ-квантов отсутствуют. Асимметрия представляет собой важную информационную характеристику об относительном вкладе однонуклонных и мезонных токов и может быть использована для определения этого вклада. В работе приведены зависимости асимметрии выхода продуктов реакции от энергии γ‑квантов при определенных полярных углах вылета продуктов реакции в с.ц.м. и полярных углов в интервале энергий γ-квантов 46...100 МэВ. Проводится сравнение полученных распределений для протонов, дейтронов и нейтронов.
О МЕХАНИЗМЕ РЕАКЦИИ 4Нe(γ, pn)d
ПРИ ЭНЕРГИЯХ ДО ПОРОГА РОЖДЕНИЯ МЕЗОНОВ
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
С помощью диффузионной камеры, расположенной в магнитном поле и облученной тормозными γ-квантами от ускорителя ЛУЭ-300, исследован механизм реакция 4Нe(γ, pn)d в энергетическом интервале от порога реакции до150МэВ. В импульсном распределении дейтронов обнаружена структура: резонанс с максимумом в районе 85МэВ/с и нерезонансное продолжение при больших импульсах. Была создана кинематическая модель реакции на базе квазидейтронной модели аналогично работе [1], из которой взяты функция импульсного распределения квазидейтронов в ядре 4Не и принцип учета потерь энергии нуклонами при пересечении поверхности ядра.
Неожиданным явилось, что модель описывает только распределение сечения до импульса дейтрона 120МэВ/с в любом из интервалов энергии γ-кванта. Измерено распределение событий по части, которую составляет энергия относительного движения нуклонов np-пары в их системе центра от полной энергии и их углу разлета в лабораторной системе. Расчет в модели согласуется с экспериментом.
1. M.Q. Barton, J.H. Smith //Phys. Rev. 1958, v. 110, p. 1143.
ДВУХЧАСТИЧНОЕ ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЕ ЯДРА 14N
ПРИ Еγ ДО 100 МэВ
М.С. Глазнев, А.Ф. Ходячих
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Диффузионная камера в магнитном поле, заполненная 20% смесью азота с гелием облучена γ-квантами с максимальной энергией 100 МэВ на ускорителе ЛУЭ-300. Для анализа отобраны двухлучевые некомпланарные события, многозарядные ионы которых остановились в рабочем объеме камеры. Получена зависимость тормозной способности смеси для медленных многозарядных ионов с учетом их перезарядки со средой. Разработан метод визуального отбора событий и измерения координат треков на полуавтоматах ПУОС1. Разработан алгоритм и составлен блок программ реконструкции событий. В результате идентификации событий было обнаружено три канала реакции фоторасщепления ядра азота с тяжелыми ионами в конечном состоянии: 14N(γ,Li7)Be7, 14N(γ,Li5)Be9 и 14N(γ,He3)B11. Измерены зависимости их полных сечений от энергии. Выполнен физический анализ результатов.
УБЫВАНИЕ ВКЛАДОВ ВЫСОКОСПИНОВЫХ ЧАСТИЦ
В АМПЛИТУДЫ РАССЕЯНИЯ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ
Ю.В. Кулиш, Е.В. Рыбачук
Украинская государственная академия железнодорожного транспорта,
г. Харьков
Известно, что вклады высокоспиновых частиц (спин J > 1) приводят кстепенным расходимостям в амплитудах для петлевых диаграмм и степенному росту амплитуд для полюсных диаграмм при высоких энергиях. Такое поведение амплитуд возникает в подходах, в которых тензоры токов взаимодействий (ТВ) высокоспиновых бозонов (ВБ) и биспинор-тензоры ТВ высокоспиновых фермионов (ВФ) удовлетворяют только свойству симметрии.
В [1, 2] показано, что ТВ дополнительно должны удовлетворять теореме о токах и полях, а также теореме о непрерывности производных токов. Согласно теореме о токах и полях прилюбом J ТВ и поля должны иметь одинаковые количества независимых компонентов и удовлетворять одинаковым условиям. Согласно теореме онепрерывности производных токов должны сходиться интегралы от модулей произведений компонентов ТВ на некоторое число компонентов импульсов высокоспиновой частицы (ВСЧ). Из теоремы
о непрерывности производных токов и независимости масштабных размерностей наших пропагаторов от J (-2 для ВБ и -1 для ВФ) можно получить ограничения наповедение вкладов ВСЧ в инвариантные амплитуды при больших энергиях Т(ab → HSP → cd) < A/s5, где A – константа, s=(pa+ pb)2.
1. Y.V. Kulish, E.V. Rybachuk // Prob. of Atom. Sci. and Tech. 2007, n. 3, p. 137.
2. Y.V. Kulish, E.V. Rybachuk // Prob. of Atom. Sci. and Tech. 2012, n. 1, p. 27.
Секция 2. Ядерно-физические методы в смежных науках
Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, Россия
С помощью дозиметра-радиометра ДКС-96 с блоком детектирования БДМН‑96 проведены измерения нейтронного фона в пультовой медицинского линейного ускорителя CLINAC 2100 C/D для энергии электронов 18 МэВ в зависимости от угла поворота гантри и угла коллимации фотонного пучка на объекте облучения, в качестве которого использовался тканеэквивалентный фантом. Для контроля работоспособности аппаратуры проведено измерение и для энергии электронов 6 МэВ, показавшее отсутствие нейтронов. Измерения показали, что фон в месте расположения персонала максимален и близок
к предельно допустимой дозе для угла поворота гантри 90 градусов при условии постоянной работы ускорителя на этой энергии. Это свидетельствует, что основным источником зарегистрированных нейтронов являются реакции (γn)
в материале выравнивающего фильтра, используемого для создания изодозного распределения в месте расположения объекта облучения. Об этом же говорит слабая зависимость регистрируемого выхода нейронов от коллимации фотонного пучка. Обсуждаются пути снижения дозовой нагрузки персонала медицинского ускорителя.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА ПРИ РАБОТЕ С ИЗОТОПОМ 67Cu
М.А. Должек, Г.Д. Пугачев, О.А. Репихов, В.Л. Уваров, В.С. Шестакова
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Приведены результаты расчета мощности эквивалентной дозы (МЭД) на рабочих местах в радиохимической лаборатории, создаваемой радиоактивным изотопом 67Cu и сопутствующими радионуклидами, производимыми на ускорителе электронов КУТ-30 при облучении цинка как естественного изотопного состава, так и обогащенного до 99% по изотопу 68Zn. На момент окончания облучения на ускорителе мишени из цинка естественного изотопного состава вклад короткоживущих 66Cu-, 68Cu-, 69Cu- и долгоживущих 65Zn-, 69Zn-, 63Zn-, 64Cu-изотопов в общий уровень излучения в сотни раз превышает уровень излучения 67Си. Поэтому технологические операции с мишенью необходимо производить не ранее трех часов после облучения. Установленные радиохимические боксы и система транспортировки облученных мишеней обеспечивают соблюдение контрольного уровня излучения, принятого в ННЦ ХФТИ для работы с источниками 67Cu активностью до30 мКи. При этом радиационный риск не превышает величины 10-3, принятой в международной практике.
1 Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков; 2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
Проведено сопоставление уровней накопления радионуклидов (РН) в различных растительных объектах (зола плодовых деревьев, зола дуба, хвойная фитомасса). Содержание РН в золе изучаемых объектах определено спомощью Ge(Li)-детектора с энергетическим разрешением 3,25 кэВ (1333 кэВ). Анализ элементов в выщелатах золы и дитизонатных комплексов выщелатов был проведен методом спектрофотометрии.
Оценка полученных результатов показала наличие следующих РН в золе фруктовых деревьев, дуба и хвойной фитомассе: 210,214Pb, 228Ac, 235U, 226Ra, 40K, 7Be, 214Bi, 137Cs и другие.
Максимальные спектры поглощения образованных комплексов дитизона с отдельными ионами металлов были зарегистрированы, в основном, в сине-зеленой области спектра (λ = 450...520 нм). Это такие элементы как Zn, Fe, Cr, Pb, Cd, Bi, Hg и другие.
ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ СВЧ-РЕЗОНАТОР ДЛЯ ИНДИКАЦИИ ЗАШЛАКОВАННОСТИ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ
В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ
А.Н. Довбня, В.П. Ефимов, Г.Д. Крамской, А.С. Абызов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Считается, что образование и рост раковых клеток – это не самостоятельный процесс, а результат зашлакованности организма, препятствующей раннему распознаванию и уничтожению их иммунной системой [1]. Ослабление соединительных связей и наличие разрывов в зашлакованной биоткани обеспечат дополнительное прохождение фагоцитов и Т-лимфоцитов из кровеносного русла в органы с раковой опухолью, что и вызовет повышение иммунного ответа при идентификации антигенов.
Для исследования диэлектрических свойств зашлакованной биологической ткани могут быть использованы методы измерения резонансных частот и добротности резонатора в диапазоне дециметровых длин волн. В электрическом поле резонатора в живом веществе происходит внутренняя макроскопическая поляризация, т. е. смещение зарядов, создающих дипольный момент, распределенный в объеме и описываемый как диэлектрическая проницаемость зашлакованной структуры. Измерение диэлектрической проницаемости резонаторным методом сводится к определению сдвига резонансной частоты при внесении в резонатор исследуемого образца. Изменение добротности системы позволяет определить величину потери энергии в исследуемом веществе. В результате решения этих задач станет возможным создание прибора для определения уровня зашлакованности биологической ткани и влияния воздействия электрического и магнитного полей на микроциркуляцию ионов при разрушении шлаков в кровеносных сосудах.
1. В.И. Новиков, В.И. Карандашов, И.Г. Сидорович. Иммунотерапия при злокачественных новообразованиях. М.: «Медицина», 2002, 160 с.
234U В ОБРАЗЦАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – ИНДИКАТОР ТЕХНОГЕННОГО УРАНА
О.М. Поп, М.В. Стец, В.Т. Маслюк
Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород
Известно, что обогащение 235U техногенного урана сопровождается обогащением 234U (дочерним нуклидом семейства 238U). Этими обогащениями техногенный уран отличается от «естественного» урана, представленного вобразцах окружающей среды. Известно, что основной и весомой компонентой материала, разбрасываемого взрывом аварии на ядерном объекте, является сам техногенный уран. Попадая вконце концов в окружающую среду, этот уран «маскируется» в «естественном» уране. Контроль за трансфером этого ядерного материала сильно усложняется. Нами выполнено исследование, предназначенное, в частности, для оценки «запаса» 234U в смеси «234U+235U+238U» топливного урана. Для этого использован квазидинамический режим сорбции 234U из азотно-кислого уранила во время контакта с сорбентом- цеолитом. Показано, что 234U может быть использован в гамма-спектрометрических вариантах решения указанной выше интересной проблемы различения техногенного урана и «естественного» урана в образцах окружающей среды.
ПРОВОДЯЩИЕ НИТИ В ПЛАНАРНОЙ ГЕОМЕТРИИ
КРЕМНИЕВЫХ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
А.Н. Довбня, В.П. Ефимов, А.С. Абызов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Показаны пути создания наноразмерных систем проводящих нитей вупорядоченной структуре легированного полупроводника в аспекте современных задач нанотехнологии по усовершенствованию солнечных батарей. Проводящие нити снимают проблему вывода фотогенерированных носителей заряда из объема фотоэлемента с планарной геометрией, применяемой внастоящее время. В зависимости от процессов облучения и термической обработки С-Si-кристаллов происходят изменения глубины и плотности образования проводящих квантовых нитей и уровня восстановления кремниевой структуры вне наноразмерной системы. Использованы ядерно-физические методы и процессы взаимодействия релятивистских частиц – гамма-квантов, электронов, протонов, нейтронов и осколков ядер тяжелых элементов с атомами кремния. Применены радиационные процессы образования кластеров и их направленного кулоновского взрыва. Для создания скрытых треков в структуре легированного С-Si-полупроводника необходимы большой коэффициент диффузии и увеличенная скорость фронта кристаллизации атомов легированной примеси, что возможно только в разупорядоченной структуре, находящейся
в жидкой фазе [1]. Экспериментально показана возможность создания с помощью радиационных технологий наноразмерных проводящих нитей для вывода носителей заряда из объема кремниевого полупроводника, что обеспечит повышение КПД фотоэлектропреобразователей нового поколения.
1. А.Н. Довбня, В.П. Ефимов, А.С. Абызов. Радиационный фактор в ускорении локализованного процесса диффузии атомов примеси в структуре кремния // Тез. докл. XI конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. 11–15 марта 2013 г. / Харьков, 2013, с. 31.
РЕКОНСТРУКЦІЯ ЯДЕРНИХ ДИФУЗІЙНО ЗВАЖЕНИХ
МАГНІТНО-РЕЗОНАНСНИХ ТОМОГРАМ ПРИ ОПТИМІЗАЦІЇ
ЧАСОВИХ ПАРАМЕТРІВ ІМПУЛЬСНИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
А.В. Нетреба, О.О. Нагуляк
Київський національний університет ім. Тараса Шевченка,
радіофізичний факультет, м. Київ
Побудова томограм в ядерній магнітно-резонансній візуалізації більшістю прикладними медико-біологічними методами передбачає реконструкцію просторового розподілу спінової густини протонів. Розвитком методик обробки експериментально вимірюваних сигналів спаду вільної індукції є врахування in‑vivo-зміни даного сигналу внаслідок дифузійних процесів, зокрема води, та явищ біохімічного переносу в досліджуваному біологічному об’єкті [1, 2]. Дане врахування передбачає внесення поправки до значень сигналу, для розрахунку якої використовуються параметри імпульсної послідовності та характеристики тензора дифузії. Запропоновано методи визначення тривалості імпульсів послідовності та часу між ними [3], які дозволяють оптимізувати реконструкцію при дифузійному зважуванні. Проведена реконструкція типових томограм за умов використання оптимізованого зважування сигналу спаду вільної індукції. Розглянута можливість оптимізації для декількох класів томографічних перерізів, у залежності від типу переважаючої біологічної тканини.
1. C. Lenglet, J.S.W. Campbell, M. Descoteaux, G. Haro, P. Savadjiev, D. Wassermann, A. Anwander, R. Deriche, G.B. Pike, G. Sapiro, K. Siddiqi, P.M. Thompson. Mathematical methods for diffusion MRI processing // NeuroImage, 2009, v. 45, p. 111-122.
2. M.V. Kononov, O.A. Nagulyak, A.V. Netreba, A.A. Sudakov. Reconstruction inNMR by the method of signal matrix pseudoinversion // Radioelectronics and Communications Systems. 2008, v. 51, n. 10, p. 531-533.
3. M.V. Kononov, A.V. Netreba. Visualization of the spatial distributions of the water and fatty tissue proton density in NMR imaging // Journal of Physical Studies.2007, v. 11, n. 3, p. 325-328.
КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ И ЗУБАХ В НОРМЕ И ПРИ ОСТРЫХ
ОДОНТОГЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 2Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков
Гамма-активационный анализ на ЛУЭ был использован для определения содержания элементов в питьевой воде, в осадке на электродах дистиллятора и зубах пациентов в норме и при острых одонтогенных заболеваниях.
Измерение элементов в исследуемых образцах после активации тормозным γ‑излучением на линейном ускорителе электронов с Е = 25 МэВ, током 200 мкА проведено с помощью Ge(Li)-детектора с энергией 3,2 кэВ по линии 1333 кэВ.
Получены высокие коэффициенты корреляции между содержанием в воде таких элементов, как Са, Mg, Al, Si, Cu, Fe, Mn, Zn, Sr и др. и степенью заболеваемости острыми воспалительными одонтогенными заболеваниями. Именно эти элементы образуют с водой различные коллоидные системы минерального происхождения, которые участвуют в развитии патологических состояний. Установление избытка или дефицита эссенциальных элементов позволит проводить коррекцию дисфункции и адекватное лечение.
ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
АКТИВНОСТИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ
РАДИОНУКЛИДОВ В ОБРАЗЦАХ ПОЧВЫ И ЧИСТОТЕЛА
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Основными источниками радиоактивного загрязнения почвенно-растительного комплекса являются долгоживущие радионуклиды. Попадая на земную поверхность, радионуклиды откладываются в почве с дальнейшей миграцией. Гамма-спектрометрические измерения активности образцов чистотела и почв г. Харькова проводились на Ge(Li)-детекторе объемом 50 см3 и энергетическим разрешением 3,2 кэВ по линии 1332 кэВ. В исследуемых образцах регистрируются природные радионуклиды 228Ac, 212Pb, 208Tl, 226Ra, 214Pb, 214Bi семейств 238U, 235U, 232Th, а также 40K и техногенный 137Cs. Среднее значение удельной активности радионуклидов в почве для исследуемого района составляет: 40K~690,5; 228Ac~42,5; 226Ra~38,4; 137Cs ~ 37,4 Бк/кГ.
Интенсивность переноса радионуклидов из почвы в растение характеризует коэффициент накопления (Кн), который равен отношению удельной активности радионуклида в растении к удельной активности радионуклида в почве. Коэффициент накопления для исследуемого района в сухом веществе чистотела составил для 137Cs – 0,015; 40K – 5,48; 228Ac – 0,23; 226Ra – 0,2 соответственно.
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 67Cu
ИЗ АКТИВИРОВАННЫХ МИКРО- И НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА ЦИНКА
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 2Институт медицинской радиологии им. С.П. Григорьева, г. Харьков
Растворение металлической мишени цинка, активированной тормозным γ‑излучением на линейном ускорителе электронов для получения меди-67, реализуется в горячей камере в серно-кислом растворе в течение 35...45 мин. Иногда этот временной период не является оптимальным в последовательном цикле выделения 67Cu.
С целью ускорения процесса растворения Zn были выбраны микро- и нанопорошки (~ 40 нм) оксида цинка в водном растворе. Активация водных растворов образцов проведена гамма-квантами с максимальной энергией 23 МэВ в течение 6 дней. Средний ток электронов составил 700мкА. Наведенная активность водных растворов образцов (2мл) была измерена с помощью Ge(Li)‑детектора с энергетическим разрешением 3,2 кэВ по линии 1332 кэВ.
Растворение активированных образцов в электролитической ячейке проводилось при напряжении 3В в растворе серной кислоты. Время растворения для нано- и микронных порошков оксида цинка составило 3и5 с соответственно. Электролитическое осаждение 67Cu проводилось на подложки изпирографита и меди.
ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО РАДИАЦИОННОГО ФОНА НА РАЗВИТИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОЗНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ У ДЕТЕЙ
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 2Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков
В современных условиях распространение заболеваний, связанных с накоплением в атмосфере, воде, почве радионуклидов, неправильным питанием и ухудшением социально-бытовых условий приобретает все большую актуальность в педиатрии. Известно, что при развитии многих патологических состояний в организме ребенка происходят существенные изменения микроэлементного (МЭ) баланса, а для каждой конкретной патологии присущи сдвиги МЭ-статуса, которые отображают непосредственное участие того или иного МЭ в патогенезе заболевания.
Разработаны ядерно-физические методы (γ-активационный анализ, ХРИ, РФА) для изучения содержания элементов в различных биологических объектах (волосы, кровь, сыворотка, плазма, пристеночная слизь желудка). Биологические образцы были взяты у детей, проживающих в зоне действующей ТЭС. Наибольшие вклады в индивидуальные дозы облучения населения составляют 210Pb – 30, 232Th – 14, 228Th – 9, 238U – 6, 210Po – 10, 40K – 8, 226Ra – 2, 228Ra – 1%. Измерение эссенциальных и токсичных элементов после активации тормозным γ-излучением на линейном ускорителе электронов с Е = 25 МэВ, током 200 мкА проведены с помощью Ge(Li)-детектора с Δ1/2 = 3,2 кэВ по линии 1333 кэВ. Предел обнаружения составил 10-4...10-7 мас.%. Изотопное отношение кальция определялось при помощи ядерных реакций 48Ca(γ, n)47Ca, 44Ca(γ, р)43K.
Проведен корреляционный анализ полученного массива данных по элементам с показателями по ультразвуковой денситометрии, биохимическими и биофизическими данными. Определены высокие коэффициенты корреляции Са, изотопного отношения 44Са/48Са, Pb, I, Se с клиническими показателями и состоянием здоровья детей. Таким образом,
МЭ могут служить своеобразными маркерами в диагностике различных экологически детерминированных заболеваний.
РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЕ ПОВЫШЕНИЕ
АКТИВНОСТИ НАНОСТРУКТУРНЫХ ЦЕОЛИТОВЫХ СОРБЕНТОВ В ИММОБИЛИЗАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ 137Cs и 90Sr
1Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков; 2Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Радионуклиды 137Cs и 90Sr являются основными и наиболее опасными компонентами радиоактивных отходов (РАО), связанных с работой предприятий ядерного топливного цикла и с выбросами в результате ядерных испытаний. Оба радионуклида интенсивно сорбируются почвой, пресноводными водорослями и донными отложениями и их общее содержание в окружающей среде с каждым годом непрерывно увеличивается. Высокая радиоактивность этих долгоживущих изотопов 137Cs и 90Sr, в большинстве случаев определяющих основной вклад в суммарную удельную активность жидких РАО и загрязненных природных водоемов, требует поиска эффективных методов их очистки от указанных радионуклидов. В работе исследовалась возможность создания на основе природного цеолита – клиноптилолита (КЛПТа), эффективного сорбента с высокой изоморфной емкостью к 138Cs и 90Sr и повышенной скоростью их извлечения из жидкой среды. Для этой цели был применен способ радиационной модификации, при котором воздействие ионизирующих излучений происходило, в основном, на атомарном уровне и, в первую очередь, на образование электронных дефектов, способствующих формированию новой внекаркасной подсистемы КЛПТа и не затрагивающих его кристаллической основы. Облучение предварительно обезвоженных и измельченных до наноразмеров порошков КЛПТа осуществлялось на электронном ускорителе ННЦ ХФТИ тормозным γ‑излучением до дозы 107 Гр. Сорбционные свойства КЛПТа оценивались количеством радионуклидов, извлекаемых единицей массы КЛПТа из модельного вещества (водные растворы солей изотопов цезия и стронция), скоростью процесса и предельной емкостью адсорбента. Концентрации радионуклидов в водной среде после их сорбции КЛПТом измерялись Ge(Li)-детектором с энергетическим разрешением 3,2 кэВ по линии 1333 кэВ. Показано, что радиационное модифицирование наноклиноптилолита приводило к резкому снижению времени ионообменной реакции (практически в 1,5 раза, по сравнению с процессами на исходных цеолитах) и почти к 98,5% извлечению радионуклидов.
БИОСОРБЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАСТИТЕЛЬНОЙ
МАССОЙ PISTIA STRATIOTES
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Проблема загрязнения воды является чрезвычайно актуальной, так как это представляет угрозу здоровью человека. Значительные площади на реке Северский Донец в 2013 г. были заполнены новым растительным объектом Pistia stratiotes, несвойственным для Харьковского региона. Водоросль высушена при температуре 180 0С. Для исследования использованы исходные образцы иобразцы водоросли, подвергнутые активации тормозным γ-излучением налинейном ускорителе электронов с Е = 23 МэВ, током 120 мкА. Доза поглощения составила 70 МГр. Измерения проведены на Ge(Li)-детекторе сэнергетическим разрешением 3,2 кэВ по линии 1333 кэВ.
В исходных образцах водоросли были зарегистрированы природные изотопы 40K и ряд из семейств 235,238U, 232Th: космогенный 7Be и антропогенный 131I.
В γ-активированных образцах водоросли были определены примесные элементы Zn, Ni, Ca, I, Mn, Rb, Zr, Na и др. Отмечено более высокое содержание этих элементов в корневой системе водоросли.
Pistia stratiotes влияет на интенсивность кислородного обмена в водоеме, что может привести к гибели не только планктона, но и других живых организмов. В то же время водоросль Pistia stratiotes можно рассматривать как биосорбент различных радионуклидов и тяжелых металлов, а также как возможную фитотехнологию.
ГАММА-АКТИВАЦИОННЫЙ И РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ
АНАЛИЗ В ИССЛЕДОВАНИИ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ
МАТРИЦЫ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ 137Cs
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
Безопасная изоляция радиоактивных отходов (РАО) является одной из основных задач ядерной энергетики. Для этих целей создаются кристаллические матрицы, которые обладают коррозионной и радиационной стойкостью, а также термической устойчивостью и механической прочностью. Проведены эксперименты по использованию магний-калий-фосфатных кристаллических матриц (КMgPO4) для иммобилизации 133Cs в зависимости от действия температурных режимов различной продолжительности γ‑активации. Активация образцов керамики КMgPO4 совместно с эталоном CsNO3 проведена на ЛУЭ тормозным γ‑излучением с Еmax = 23 МэВ и I = 700мкА в течение 4 сут. Проведены измерения спектров γ-излучения образцов спомощью Ge(Li)-детектора с энергетическим разрешением 3,25 кэВ по линии 1333 кэВ. Регистрируются γ-линии от 132Cs из реакции 133Cs(γ, n)132Cs и24Na из реакции 23Na(n, γ)24Na. Содержание 133Cs в образцах керамики определялось по сравнению с эталонным образцом CsNO3 по наиболее интенсивной (667,7 кэВ) линии от 132Cs. Обнаружено, что в процессе отжига диффузия Cs менее значительна, чем 24Na.
Проведен рентгеноструктурный анализ исследуемых керамик на дифрактометре ДРОН-2.0. Результаты фазового анализа показывают, что исходные образцы содержат фазу КMgPO4 6Н2О. После действия высоких температур (1150 оС) на рентгенограммах появляются дифракционные линии, принадлежащие фазам КMg(PO3)3. Воздействие γ-активации не влияет на фазовый состав исходных матриц и матриц, содержащих 133Cs.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ С ОРГАНИЧЕСКИМИ КРАСИТЕЛЯМИ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Исследование процессов взаимодействия ионизирующего излучения со сложными органическими объектами позволяет решать целый ряд прикладных и фундаментальных задач в области радиационной физики, химии и биологии. В данной работе исследовались дозовые зависимости (в диапазоне доз 0,5...15 Мрад) оптической плотности относительных концентраций ряда органических красителей при облучении их электронным пучком с энергией 10...20 МэВ. Исследование показало, что эти зависимости близки к линейным в данном диапазоне доз.
С целью понимания физико-химических процессов, происходящих при взаимодействии релятивистских электронов с исследуемыми органическими объектами, 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 разрывов молекул.
Пленарное заседание 2. Ядерно-физические исследования
Plenarymeeting2. Nuclear-physicalresearch
НИЗКОФОНОВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ В БАКСАНСКОЙ
НЕЙТРИННОЙ ОБСЕРВАТОРИИ
Н.В. Степанюк
Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
Одной из основных тенденций в современной неускорительной ядерной физике является возрастание интереса к редким процессам, индуцированным слабым взаимодействием. Особенно это проявляется в исследованиях осцилляций солнечных нейтрино и поиске двухнейтринного и безнейтринного двойного бета-распада различных изотопов. В Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН проводится ряд низкофоновых экспериментов по поиску редких событий двойного бета-распада 136Xe [1] и двойного К-захвата в78Kr и 124Xe [2, 3]. Были получены наилучшие пределы на периоды полураспада этих изотопов, что позволило пересмотреть некоторые теоретические модели. Результаты эксперимента SAGE впервые показали наличие дефицита солнечных нейтрино во всем диапазоне энергий нейтрино. Важнейшим элементом подобных установок, размещенных глубоко под землей, является низкофоновая защита для максимально возможного снижения фона γ‑квантов и нейтронов от естественных радиоактивных элементов вокружающих породах и конструкционных материалах.
1. Y.M. Gavrilyuk, A.M. Gangapshev, D.A. Zhantudueva, V.V. Kazalov, etal. // PhysicsofAtomicNuclei. 2013, v. 76, n. 9, p. 3.
2. Y.M. Gavrilyuk, A.M. Gangapshev, D.A. Zhantudueva, V.V. Kazalov, etal. Indications of 2ν2K capture in 78Kr // Phys. Rev. C. 2013, v. 87, p. 035501.
1Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна; 2Обнінський інститут атомної енергетики, м. Обнінськ, Росія
Кінематично повні експерименти дозволяють однозначно ідентифікувати вихідний канал тричастинкової реакції. Але аналіз даних, отриманих у таких експериментах, може бути ускладненим внаслідок спостереження сумарного внеску амплітуд T12, T13 та T23, що визначають переріз реакції p+T→1+2+3. Для визначення внеску кожної з вказаних амплітуд необхідні вимірювання кореляцій кінцевих продуктів реакції в широкому діапазоні кутів. Ефективним інструментом для таких вимірювань є позиційно-чутливі детектори (ПЧД).
У цій роботі з використанням ПЧД вимірювалися енергетичні та кутові кореляції продуктів взаємодії d + 7Li (Еd = 6,0 МеВ, ЕГП-10К ІЯД НАН України). Отримані дані використані для аналізу процесів збудження і розпаду резонансів 5He і 8Be в реакції 7Li(d, αα)n. Домінуючий внесок у кореляційні спектри зумовлено резонансами 8Ве*(16,6; 16,9 МеВ), 5Не(о.с.) та першим збудженим станом 5Не. Оцінено співвідношення гілок розпаду «термоядерного» резонансу 5He*(16,75 МеВ) по каналах α+n і d+t. Отримані дані свідчать про суттєве зменшення ймовірності розпаду цього резонансу в канал d+t порівняно з даними для бінарних реакцій, а також з даними, отриманими для реакції 7Li(d, αd)t при Еd = 37 МеВ.
М1-РЕЗОНАНС В НЕЧЕТНЫХ ЯДРАХ sd-ОБОЛОЧКИ
А.С. Качан, И.В. Кургуз
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Представлен обзор экспериментальных исследований, выполненных в ННЦ ХФТИ, связанных с изучением свойств магнитного дипольного резонанса (МДР) в нечетных ядрах sd-оболочки. Изучен гамма-распад резонансно-подобных структур, наблюдающихся в реакции радиационного захвата протонов ядрами 22Ne, 26Mg, 30Si, 34,36S, 38Ar. Измерены спектры и угловые распределения гамма‑квантов, образующихся при распаде наиболее интенсивных резонансов, составляющих резонансно-подобные структуры, наблюдающиеся в (рγ)-реакции. Идентифицирован М1-резонанс на основном и возбужденных состояниях ядер 23Na, 27Al, 31P, 35,37Cl. В ядре 39К М1-резонанс идентифицирован впервые. Показано влияние спаривания на положение центра тяжести МДР в нечетных ядрах sd-оболочки. Это заключается в том, что нечетные ядра sd-оболочки можно разделить на две группы в зависимости от того, в какой подоболочке находится нечетная частица – d5/2- или d3/2-подоболочке. В ядре 27Al распределение вероятностей магнитных дипольных гамма-переходов на основном состоянии состоит из двух резонансов, а сумма полных сил этих резонансов соответствует поведению полной силы, следующему из правила сумм Курата. Поэтому можно сделать вывод, что природа этих двух резонансов связана с переходами между спин-орбитальными партнерами. Только низкоэнергетичный резонанс связан с переходом валентной частицы изd5/2‑подоболочки, а более высокоэнергетическая часть М1-резонанса обусловлена разрывом нуклонной пары.
Определена полная сила М1-резонанса в вышеперечисленных ядрах, поведение которой соответствует таковой, полученной из анализа правила сумм Курата (в рамках одночастичной оболочечной модели).
Секция 3. Структура ядра в реакциях на пучках протонов, нейтронов и легких ядер
Session 3. Nuclear structure in proton, neutron, light-nuclei reactions
ПРУЖНЕ РОЗСІЯННЯ ДЕЙТРОНІВ ТРИТОНАМИ ПРИ Еd = 27,4 МеВ
Кутові розподіли пружно розсіяних дейтронів ядрами 3Н та 3Не мають чітко виявлену структуру в діапазоні енергій 14,6 ≤ Еd ≤ 25 МеВ, що змінюється при збільшенні енергії дейтронів.
Кутовий розподіл пружно розсіяних дейтронів на тритонах у діапазоні кутів 26,7º ≤ θц.м. ≤ 148º при Еd = 27,4 МеВ отримано на циклотроні У‑240 ІЯД НАН України. Аналіз експериментальних даних проведено з використанням дифракційних наближень та оптичної моделі ядра. Показано, що мікроскопічна дифракційна модель, що враховує нуклонну структуру ядер, успішно описує перший максимум (θц.м. ≤ 60º) як за положенням, так і за величиною. Положення та величину (в максимумі) другого максимуму, а також положення першого та другого мінімумів визначено за квазікласичним наближенням. Аналіз, проведений за оптичною моделлю ядра, дозволив отримати узгодження з експериментальним розподілом у всьому діапазоні кутів. Погодження досягнуто за рахунок суттєвої зміни параметрів уявної частини ОП (WD). Теоретичний кутовий розподіл вказує на появу структури в районі другого максимуму. Аналогічні результати ми отримали з аналізу за дифракційним наближенням. Структура в районі другого максимуму спостерігається і в експериментальних розподілах, отриманих при Еd > 30 МеВ.
Дослідження кутових розподілів при Еd ≥ 25 МеВ потребує нових експериментальних даних у зв’язку з тим, що існуючі дані малочисельні та суперечливі.
РЕАКЦІЯ 3H(d, t)np ПРИ ЕНЕРГІЇ ПУЧКА ДЕЙТРОНІВ 36,9 МeВ
Інклюзивні спектри тритонів з реакції T(d, t)np досліджено на циклотроні У‑240 ІЯД НАН України при енергії пучка дейтронів 36,9 МeВ. Вимірювання проводилося під кутами 150 ≤ θt ≤ 520 в інтервалі енергій тритонів 14 ≤ Еt ≤ 35 МеВ. Абсолютне значення перерізів визначено з точністю ~10...15%.
Проведено порівняння отриманих енергетичних розподілів тритонів із аналогічними розподілами при Еd = 13,8 МеВ та геліонів із рекції Т(d,3He)nn, отриманих при енергіях 13,8 та 36,9 МеВ. Аналіз енергетичних розподілів тритонів проведено, враховуючи прості квазібінарні механізми та характеристики експериментальної методики. Показано, що в розглянутому діапазоні енергій тритонів 14 ≤ Еt ≤ 35 МеВ основними процесами є взаємодія в кінцевому стані нейтрона й протона як в синглетному, так і в триплетному станах та послідовний розпад через резонанс 4H* (Er = 2,2 МеВ, r = 3,4 МеВ). Енергетичні розподіли тритонів зі збільшенням кута θt змінюються як за формою, так і за величиною. Це пов’язано зі змінюю перерізів процесів, що формують даний спектр. Так, експериментальні спектри під кутами θt ≤ 200 задовільно описуються з врахуванням переважно взаємодії np-пар у синглетному стані та послідовного розпаду через резонанс 4H*.
Проведено порівняний аналіз механізмів утворення протонів у реакції Т(d,p)nt (Еd = 36,9 МеВ) та тритонів у T(d,t)np.
УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ ДЕЙТРОНОВ
ЯДРАМИ 12С И 16О В α-КЛАСТЕРНОЙ МОДЕЛИ
1Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков; 2Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев; 3ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
На основе α-кластерной модели с дисперсией для ядер мишени и теории многократного дифракционного рассеяния в приближении «точечного» дейтрона проведены расчеты дифференциальных сечений, анализирующих способностей и коэффициентов передачи поляризации для упругого рассеяния дейтронов с энергиями 400 и 700 МэВ ядрами 12С и 16О. При этом амплитуда рассеяния налетающих дейтронов ядрами строилась с помощью амплитуд dα‑рассеяния, полученных из фитирования данных по d16О-рассеянию. Эти же характеристики рассеяния были рассчитаны на основе дифракционного приближения с учетом внутренней структуры дейтрона, в котором учитывался вклад s- и d-волны и использовались амплитуды рассеяния нуклонов ядрами 12С и 16О, полученные ранее с помощью той же α-кластерной модели с дисперсией, что позволило выполнить расчеты без использования каких-либо подгоночных параметров.
СИСТЕМАТИКА ВЕРОЯТНОСТЕЙ K-ЗАПРЕЩЕННЫХ ГАММА‑ПЕРЕХОДОВ В ДЕФОРМИРОВАННЫХ ЯДРАХ
А.П. Лашко, Т.Н. Лашко
Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев
Вероятности γ-переходов в деформированных ядрах между состояниями с разными значениями квантового числа K (К – проекция полного углового момента на ось симметрии ядра) существенным образом зависят от величины степени запрета γ. Степень запрета определяется равенством ν = |ΔK| – L, где L – мультипольность перехода. Значение фактора задержки на единицу запрета составляет в среднем два порядка, а полный фактор задержки Fw может быть весьма значительным, достигая, например, для γ-перехода 57 кэВ в 180Hf величины ~1016. Эта оценка вероятности K-запрещенных γ-переходов является очень грубой и выполняется весьма приближенно, что и было убедительно продемонстрировано Лебнером [1]. В то же время подобные оценки для ядерной спектроскопии востребованы и очень полезны.
Нами были проанализированы все доступные экспериментальные значения вероятностей K-запрещенных γ-переходов в деформированных ядрах области редких земель и области актинидов, рассчитаны факторы задержки на единицу запрета fν = (Fw)1/ν для этих переходов и определены эмпирические зависимости параметра fν от степени запрета для переходов различных мультипольностей. В результате получены более реалистические оценки вероятностей таких переходов.
1. K.E.G. Lubner // Phys. Lett.B. 1968, v. 26, p. 369.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ СЕЧЕНИЯ ГЕНЕРАЦИИ
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ РЕАКЦИЙ 52Cr(p, γ)53Mn и 53Cr(p, nγ)53Mn
В ДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИЙ ПРОТОНОВ 1…3 МэВ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Под эгидой МАГАТЭ создается база данных по дифференциальным сечениям (p, γ)-реакций в диапазоне энергий протонов 1…5 МэВ. База данных ориентированна на использование при анализе состава вещества методом PIGE. В данной работе измерено дифференциальное сечение генерации γ-квантов с энергией 378 кэВ на природном хроме из реакций 52Сr(p, γ)53Mn+53Cr(p, nγ)53Cr под лабораторным углом 900 в диапазоне энергий протонов 1…3МэВ. Исследования проведены на ускорителe ЭСУ-5 ННЦ ХФТИ. В измерениях γ-кванты с энергией 378 кэВ регистрировались Ge(Li)‑детектором ДГДК-80 с разрешением ~ 3,5 кэВ по линии 1332,5 кэВ. Абсолютная эффективность регистрации γ-квантов определялась с помощью набора образцовых источников (241Am, 133Ba, 152Eu). Для измерения сечений использовались пленки Cr толщиною ~ 0,1…0,3 мг/см2, нанесенные на танталовые подложки методом IBAD. Измерение толщин мишеней проводилось с помощью методики обратного рассеяния ускоренных ионов гелия и водорода на ускорителе «Сокол». Точность определения сечений варьировалась
в пределах 8…12%. Работа частично поддержана МАГАТЭ, проект CRP 16698.
ПРО БУДОВУ ЗБУДЖЕНИХ (Е*Зб = 2,4 та 2,9 МеВ)
НЕЗВ’ЯЗАНИХ РІВНІВ ЯДРА 6Не
О.М. Поворозник, О.К. Горпинич, О.А. Понкратенко
Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ
Спектр збудження нейтронно-збагаченого ядра 6He, що проявляється яктричастинковий неперервний спектр, а також як заселення резонансних станів у цьому континуумі, є досить складним як для експериментального, такітеоретичного вивчення. На класичному циклотроні У-120 (Еα=27,2 МеВ) при дослідженні спектра 6Не до енергії збудження 3,5 МеВ із t+α-взаємодії вотриманих двовимірних ЕрхЕα-спектрах спостерігались крім інтенсивної смуги подій, паралельної до осі енергії α-частинок, що відповідає заселенню ірозпаду на три частинки (α+n+n) відомого першого збудженого стану 2+-рівня (Е*=1,797 МеВ) ядра 6Не, ще дві подібні менш інтенсивні смуги, які були ідентифіковані як збуджені стани з Е* = 2,4 та 2,9 МеВ. Аналіз, проведений звикористанням методу Монте-Карло-моделювання, проекцій цих смуг на вісь енергії α-частинок дозволив оцінити вклад окремих мод розпаду для кожного зрівнів, а саме: демократичний розпад, послідовний розпад через виліт спочатку пари 5Не+n та подальший розпад 5Не → α+n, а також через випромінювання альфа-частинки та пари нуклонів з відносною енергією, близькою до нуля.
РЕЗОНАНСНА ВЗАЄМОДІЯ В РЕАКЦІЇ 11B(р, αα)α ПРИ Ер = 3,75 МеВ
1Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна; 2Обнінський інститут атомної енергетики, м. Обнінськ, Росія
У кінематично повних та неповних експериментах на тандем-генераторі ЕГП-10К ІЯД НАН України при енергії протонів Ер = 3,75МеВ досліджено тричастинкову реакцію 11В(р, αα)α. Вказана енергія відповідає утворенню резонансу складеного ядра 12С*(19,39 МеВ). Кореляційні вимірювання із застосуванням позиційно-чутливого детектора виконані за кінематичних умов, що відповідають спостереженню в близьких ділянках фазового простору резонансної взаємодії двох пар α-частинок в області першого збудженого стану ядра 8Ве. На відміну від результатів попередніх вимірювань, виконаних при енергії Ер = 2,65 МеВ, що відповідає утворенню резонансу складеного ядра 12С*(18,39 МеВ), прояву деструктивної інтерференції не виявлено. В той же час спостерігалося суттєве звуження резонансних кривих (Г~1МеВ) порівняно з даними для бінарного процесу αα-розсіяння (Г = 1,5 МеВ [1]). Відмінність результатів, отриманих при енергіях протонів 2,65 і 3,75 МеВ, може бути зумовлена різним співвідношенням механізмів формування резонансу 8Ве*. Оцінено також вплив кулонівського поля супутньої α-частинки на розпад цього резонансу з врахуванням його незначної віддаленості від порогу розпаду.
1. D.R. Tilley et al. // Nucl. Phys. А. 2004, v. 745, n. 3-4, p. 155.
РАДИАЦИОННЫЙ ЗАХВАТ ПРОТОНОВ ЯДРАМИ 55Mn
С.Н. Утенков, К.В. Шебеко
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Анализ парциальных сечений (ПС) реакции радиационного захвата протонов ядрами 55Mn, выполненный в рамках статистической модели, позволил определить радиационные силовые функции (РСФ) для γ-переходов на основное и нижние возбужденные состояния ядра 56Fe. Измерения выполнены на ускорителе ЭСУ-5 ННЦ ХФТИ в интервале энергии ускоренных протонов 1,2...2,8 МэВ. Жесткое γ-излучение, соответствующее первичным γ‑переходам из области составного ядра в основные и нижние возбужденные состояния ядра 56Fe, регистрировалось с помощью парного γ-спектрометра, построенного на базе Ge(Li)-детектора (63 см3), окруженного 4-секционным детектором NaI(Tl)
и детектором NaI(Tl) большого объема.
Расчет ПС реакций 55Mn(p,γ)56Fe в рамках статистической теории выполнен с привлечением различных теоретических оценок для вычисления парциальных и полных γ-ширин.
Методом однопараметрической оптимизации получены данные о величине
и энергетической зависимости РСФ для ядра 56Fe в интервале энергий γ-квантов 11...13 МэВ.
Полученные экспериментальные РСФ сравнивались с вычисленными в рамках различных теоретических подходов. Показано, что без привлечения современных теоретических моделей не удается описать РСФ во всем исследуемом интервале энергий γ-квантов.
ТРЕХКОМПОНЕНТНАЯ СПИНОВАЯ МОДЕЛЬ ПОМЕРОНА
ПРИ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ РАССЕЯНИИ ПРОТОНОВ И АНТИПРОТОНОВ НА ПРОТОНАХ
А.И. Лендьел, З.З. Торич
Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород
Мы предполагаем, что померон является суммой Редже-мультиполюсов, каждый из которых соответствует конечной глюонной лестнице. Из подгонки кданным протон-протонного и антипротон-протонного рассеяний при высоких энергиях и доступных переданных импульсах трехкомпонентный померон сразличными формфакторами, оддерон и реджеоны, с учетом вклада амплитуды с переворотом спина, успешно описывают дифференциальные иполные сечения во всей экспериментальной области, включая энергии Большого адронного коллайдера.
ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР 7Be и 7Li
в 16Ор-СОУДАРЕНИЯХ ПРИ 3,25 А·ГэВ/с
1Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна, Россия; 2Физико-технический институт НПО «Физика-Солнце» АН РУз,
г. Ташкент, Узбекистан
Рассмотрение различных характеристик фрагментов и частиц, образованных в нуклон-ядерных взаимодействиях в каналах с выходом зеркальных ядер направлено на изучение коллективных свойств ядерной материи. В данной работе, выполненной на статистике в 8688 полностью измеренных 16Ор-событий, приводятся различные характеристики частиц в каналах свыходом зеркальных ядер 7Be и 7Li. В этих каналах в пределах статистических погрешностей наблюдается попарное совпадение чисел событий с разными множественностями ассоциированных фрагментов с зарядом Z = 2.
Кинематические характеристики зеркальных ядер с А=7 оказались очень близкими, а средние значения их полных импульсов в лабораторной системе <P7Li> = 22,70 ± 0,07 ГэВ/с, <P7Be> = 22,65 ± 0,16 ГэВ/с − практически совпали. Обнаружено совпадение средних множественностей протона-мишени ифрагментов2Н, 3Н, 3Не и 4Не в каналах с выходом ядер 7Li и 7Be. Кинетические энергии протонов-фрагментов, дейтронов, ядер трития также попарно совпали в этих каналах. Это обстоятельство указывает на близость физических условий их формирования.
Анализ эффектов, связанных с перезарядкой протона-мишени, выполнен втопологиях (422) и (322) (в скобках указан заряд и количество фрагментов сданным зарядом). В первой из них вероятность первичного каскадного процесса мала и, скорее всего, протон-мишень сталкивается с нейтроном снаряда. Анализ изотопического состава топологии (422) показал, что 4‑зарядный фрагмент является ядром 7Be.
Топология (322) с большей вероятностью может реализоваться при взаимодействии протона-мишени спротоном снаряда. На это указывает различие в средних множественностях π‑мезонов – в топологии (422) она существенно выше, чем в топологии (322). Для множественностей π+‑мезонов же наблюдается обратная картина.
Всовокупности это указывает на большую роль процессов неупругой перезарядки нуклонов ядра кислорода рр→рn+π+ и рn→рp+π−. Дляпроцессов с образованием зеркальных ядер 7Be и 7Li важно анализировать каналы с образованием заряженных пионов, что позволяет идентифицировать тип первичного нуклон-нуклонного соударения.
СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИОНА
ПОЗИТРОНИЯ В ГИПЕРСФЕРИЧЕСКОМ ПОДХОДЕ
И.И. Гайсак1, М.И. Гайсак2, М.М. Пишта1
1Ужгородский национальный университет, г. Ужгород; 2Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород
Рассмотрен отрицательный ион позитрония, трехчастичная система, что состоит из частиц одинаковой массы в одномерном пространстве. Последовательно проводится выделение системы центра масс, и для оставшихся двух относительных координат Якоби вводится полярная («гиперсферическая») система координат [1].
На первом этапе решается краевая задача для угловой переменной припараметрическом задании радиуса (гиперрадиуса). Дифференциальное уравнение по гиперуглу содержит особенную точку в середине интервала краевой задачи и решается численным методом Нумерова. Полученный энергетический терм как функция от гиперрадиуса используется на втором этапе решения краевой задачи по гиперрадиусу. Полученные значения энергии связи в одномерном случае согласуются с «точными» вариационными расчетами [2].
1. І. Гайсак, М. Гайсак, І. Ламер // Вісник Ужгородського університету. Серія«Фізика». 2011, в. 30, с. 252.
2. A.M. Frolov // J. Phys. A. 2007, v. 40, p. 6175.
ХВИЛЬОВА ФУНКЦІЯ ДЕЙТРОНА ТА ІМПУЛЬСНИЙ
РОЗПОДІЛ НУКЛОНІВ У ДЕЙТРОНІ
І.І. Гайсак, В.І. Жаба
Ужгородський національний університет, м. Ужгород
Для потенціалу Юкави, несингулярного потенціалу Ріда (Reid93) [1] іпотенціалу Argonne v18 [2] чисельно розраховані хвильові функції дейтрона вкоординатному та імпульсному представленнях, які не містять надлишкових вузлів. Показано, що для потенціалу Юкави, сингулярного на початку координат, D-компонента хвильової функції має нестандартну асимптотику імістить логарифмічний член.
Порівняно розраховані параметри дейтрона (радіус дейтрона, електричний квадрупольний і магнітний моменти, вклад D-стану, асимптотика D/S-стану) зраніше опублікованими. За хвильовими функціями в імпульсному представленні розраховано імпульсний розподіл нуклонів у дейтроні nd(p) [3]. Отримані результати порівнюються з опублікованими експериментальними ітеоретичними.
1. V.G.J. Stoks, R.A.M. Klomp, C.P.F. Terheggen, etal. Construction of high quality NN-potential models // Phys. Rev. C. 1994, v. 49, p. 2950-2962.
2. R.B. Wiringa, V.G.J. Stoks, R. Schiavilla. Accurate nucleon-nucleon potential with charge-independence breaking // Phys. Rev. C. 1995, v. 51, p. 38-51.
3. В.Г. Аблеев, Г.Г. Воровьев, Л.И. Визирева и др. Определение параметров шестикварковой компоненты дейтрона // Письма в ЖЭТФ. 1983, т. 37, №4,
с. 196-198.
ДОСЛІДЖЕННЯ КОРЕЛЯЦІЙ НУКЛОНІВ
ОДНОГО СОРТУ В АДІАБАТИЧНОМУ ПІДХОДІ
Р.М. Плекан, В.Ю. Пойда, І.В. Хіміч
Ужгородський національний університет, м. Ужгород
Відомо, що парні кореляції нуклонів одного сорту призводять до існування надплинних ядерних станів [1].
Найбільш послідовно парні кореляції нуклонів одного сорту враховуються в надплинній моделі [2, 3] на основі формалізму вторинного квантування.
У даній роботі парні кореляції між нуклонами враховуються в потенціальному підході в рамках адіабатичної тричастинкової моделі [4], в якій парно-парне ядро розглядається як система, що складається ізвідповідного остова і двох валентних нуклонів. В основі моделі лежить припущення про розділення руху валентних нуклонів у просторі R6 на швидкий рух по кутових змінних і адіабатичний (повільний) вздовж гіперрадіусу R. Ефективність моделі ілюструється на прикладі чисельних розрахунків енергетичних спектрів збуджених станів парно-парних ядер, у котрих дозаповнення зовнішніх оболонок не вистачає двох нуклонів. Досліджуються внески в спектри ядер енергій спарювання, обумовлених впливом парних кореляцій нуклонів за рахунок залишкової взаємодії. З’ясовується факт, щозарахунок залишкової взаємодії має місце тонка структура енергетичного спектра за сумарним кутовим моментом ядра.
1. Н.Н. Боголюбов // Докл. АН СССР. 1958, т. 119, с. 52.
2. V.G. Soloviev // Nucl. Phys. 1958, v. 9, p. 655.
3. S.T. Belyaev // Dan. Mat. Fys. Medd. 1959, v. 31, p. 1.
4. М.М. Капустей та ін. // УФЖ. 2001, т. 46, с.524.
ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЕТЫ РСФ В ЧЕТНО-ЧЕТНЫХ ЯДРАХ pf‑ОБОЛОЧКИ
А.Ю. Бережной, С.Н. Утенков, К.В. Шебеко
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
В последние годы значительно возрос интерес к изучению энергетической зависимости радиационных силовых функций (РСФ) в средних и тяжелых ядрах. Эти функции нужны для разработки моделей, описывающих структуру, изменение формы и различные деформации ядер, для определения энергий и амплитуд коллективных возбуждений, парциальных и полных сечений реакций и др.
Появившиеся новые модельно-зависимые методы определения РСФ позволяют объяснить ее структуру и механизмы формирования, но не дают полного понимания ее поведения для различных ядер в широкой области энергий.
Расчеты РСФ (p,γ)-реакции, выполненные с помощью компьютерного кода TEPEL, позволяют добиться адекватного описания экспериментальных данных во всем исследуемом интервале энергий протонов.
Выполнены оценочные расчеты энергетической зависимости РСФ в четно-четных ядрах pf-оболочки 52Cr, 56Fe и 60Ni.
Секция 4. Компьютерные технологии в физических исследованиях
Session 4. Computer technologies in physical research
ИМПЛЕМЕНТАЦИЯ НЕЛИНЕЙНОГО ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ
В ВЕЩЕСТВЕ В МОНТЕ-КАРЛО-КОДЕ RaT НА ОСНОВЕ GEANT4
М.И. Братченко, С.В. Дюльдя
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Изменение состояния вещества под действием высокодозного облучения влияет на перенос излучения в нем. Это изменение не учитывается в линейной теории переноса излучения и выражается в нелинейной зависимости выхода радиационных эффектов от флюенса Ф и дозы D облучения.
Нами разработано новое расширение основанного на библиотеках ЦЕРН GEANT4 OO Toolkit оригинального многоцелевого 4D-кода RaT 3.1, в котором реализованы усовершенствованные имплицитные алгоритмы моделирования нелинейных дозовых эффектов методом Монте-Карло. Оно позволяет эффективно решать нелинейные задачи переноса излучений различных видов в гетерогенных средах, рассчитывать временную эволюцию параметров среды под облучением и ее согласованное влияние на перенос излучения. Приведены примеры успешной верификации нового кода на модельных точно решаемых задачах распространения в материале нелинейных волн плотности.
При помощи нового кода впервые рассмотрена нелинейная динамика сверхкритического перехода в воде, облучаемой электронным пучком линейного ускорителя ЛУЭ-10 ННЦ ХФТИ в окрестности псевдокритической точки P = 23 МПа, Tpc(P) = 377 ºC. Обнаружено, что она носит автомодельный характер нелинейных волн плотности и температуры. Обсуждаются дальнейшие приложения нового кода к задачам имитационных исследований ННЦ ХФТИ в области радиационного материаловедения реакторов IV поколения, оптимизации ядерных и радиационных технологий и облучательных экспериментов.
РАСЧЕТ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА
МИШЕНИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЯДЕР 3Не
А.А. Беляев, Александр А. Луханин, Алексей А. Луханин,
В.Ф. Попов, Е.А. Споров
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Высокая поляризация ядер 3Не достигается в результате спинового обмена между ядрами 3Не и оптически поляризованными атомами 85Rb. Максимальная поляризация ядер 3He достигается в узком диапазоне температуры мишени и зависит от эффективности оптической поляризации атомов 85Rb, скоростей релаксации поляризации 3Не и спинового обмена 85Rb–3He.
Приведены расчеты процессов, участвующих в поляризации ядер 3Не, зависимость величины поляризации от температуры и распределение температуры в оптической камере для разных потоков горячего воздуха.
Система стабилизации температуры состоит из оптической камеры; воздуходувки производительностью до 80 м3/ч; двух нагревателей мощностью по 1000Вт, управляемых ПИД-регулятором; датчиков температуры и измерительных приборов. Система стабилизации температуры обеспечивает длительное поддержание температуры в оптической камере с точностью ± 2 оС в диапазоне 160...260 оС и градиенте температуры в камере не более 2 оС.
СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ СИЛЬНОТОЧНОГО РЕЛЯТИВИСТСКОГО ПУЧКА ВСОБСТВЕННОМ И ВНЕШНЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ
МЕТОДАМИ КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ И КРУПНЫХ ЧАСТИЦ
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, Россия
Для моделирования динамики пучков заряженных частиц в электро-магнитном поле широко используется метод крупных частиц. Авторами работы разработана численная модель, в которой и уравнения Максвелла и уравнения движения записываются конечными разностями и численно решаются на неподвижной эйлеровой сетке. Такой подход представляется перспективным для решения существенно нелинейных релятивистских задач, так как он не содержит никаких дополнительных допущений, кроме представления производных в виде конечных разностей. Работа посвящена сравнению результатов численного счета, полученных с помощью разработанной авторами модели и кода КАРАТ (метод крупных частиц) для одной и той же нестационарной аксиально-симметричной модели пучка в диоде с магнитной изоляцией.
МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ТОРОИДАЛЬНОГО СИЛЬНОТОЧНОГО РЕЛЯТИВИСТСКОГО ПУЧКА В ДИОДЕ С МАГНИТНОЙ
ИЗОЛЯЦИЕЙ ИТОРОИДАЛЬНОЙ КАМЕРОЙ
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, Россия
Ранее [1] была установлена возможность и условия существования тороидального сильноточного релятивистского пучка (СРП) – компактного пучкового тора. В настоящей работе представляется разработанная авторами численная нестационарная аксиально-симметричная модель формирования тороидального СРП из прямоточного СРП в диоде с магнитной изоляцией и тороидальной проводящей камерой. В качестве задаваемых параметров в модели используются потенциал катода, ток катушки магнитной изоляции, плотности заряда и тока на катоде. Результаты численного счета показывают, что при определенных параметрах пучок отталкивается от проводящих стенок камеры и сворачивается в тороидальное пучковое образование. В ряде экспериментов [2] наблюдается формирование подобных тороидальных пучково-плазменных образований при воздействии периодического разряда в потоке жидкости на металлические поверхности.
1. Л.А. Суханова, Ю.А. Хлестков // Известия вузов. Физика. 2009, т. 52, №2, с. 75-78.
2. B.Yu. Bogdanovich, A.V. Nesterovich. Periodic Discharge in a Stream of Liquid and Anomalous Phenomenas in the Post-Discharge Period // 11th International Workshop on Magneto-Plasma Aerodynamics. April 10–12, 2012. Joint Institute for High Temperatures RAS, Moscow, Russia.
ОПТИМІЗАЦІЯ ДИНАМІКИ ЗАРЯДЖЕНИХ ПУЧКІВ
Ф.Г. Гаращенко, В.Т. Матвієнко, І.І. Харченко
Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ
Аналіз задач оптимального проектування різних систем прискорення та фокусування [1, 2] приводить до нових математичних постановок у теоріях стійкості та оптимізації. Наприклад, для розрахунку області захвату частинок у процесі прискорення необхідні чисельні алгоритми визначення оптимальних областей практичної стійкості. Оптимальність області розуміється як в заданій структурі (сфера, еліпсоїд, узагальнений еліпсоїд), так і в таких структурах, які є максимальними за об‘ємом. Тоді, одна з важливих задач про максимізацію області захвату частинок у режим прискорення є задачею практичної стійкості в оптимізаційній постановці [2]. Характерною їх особливістю є: з однієї сторони – математичні постановки задач, пов’язані з дослідженням практичної стійкості параметричних систем, з іншої – необхідність розробки конструктивних алгоритмів для їх розв’язання. Це дає змогу проектувати технічні системи з обмеженою чутливістю, домагатись якості гарантованої чутливості на розрахункових значеннях параметрів.
1. Б.Н. Бублик, Ф.Г. Гаращенко, Н.Ф. Кириченко. Структурно-параметричес-кая оптимизация и устойчивость динамики пучков. К.: «Наукова думка»,
1985, 304 с.
2. Ф.Г. Гаращенко. Недифференцируемые задачи структурно-парамет-рической оптимизации и проектирование ускоряющих и фокусирующих систем // Автоматика. 1986, №1, с. 50-53.
1ЧГУ, г. Грозный, Российская Федерация; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина
Исследуется диагностическая модель IP-сети, которая позволяет описать состояние как всей сети, так и отдельной службы в виде, пригодном для формирования на заданном временном интервале базы данных диагностической информации IP-сети. IP-сеть представляется в виде конечного множества служб и источников диагностической информации. Исследуемая модель IP-сети позволяет представить состояние сети и ее служб в виде набора событий. Каждое событие рассматривается как факт принятия некоторым диагностическим параметром значения из ранее определенного подмножества значений. Описание состояния сети формируется в заданные моменты времени. Совокупность описаний состояний IP-сети на некотором временном интервале образует базу данных диагностической информации. Классифицируются источники диагностической информации и определяются типы диагностических параметров. База данных используется для выявления закономерностей между значениями диагностических параметров и состоянием служб IP-сети.
ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРЫ
ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УЧЕТА И ОБРАБОТКИ
РЕЗУЛЬТАТОВ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
М.В. Евланов
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Развитие положений стандарта ISO/IEC/IEEE 42010 позволяет выделить как наиболее важную проблему автоматизации синтеза описаний архитектуры информационной системы учета и обработки результатов физических исследований (ИС УОРФИ) для последующего автоматизированного синтеза описаний архитектур обеспечивающих систем создаваемой ИС УОРФИ. В силу этого любое совершенствование процесса проектирования архитектуры ИС УОРФИ должно сводиться к решению следующих задач:
а) формирования базового набора моделей и языков, позволяющих сформировать такие описания архитектуры создаваемой ИС УОРФИ, которые с минимальными затратами можно преобразовать в описания информационного и программного обеспечений данной ИС УОРФИ;
б) формирования на основе базового набора моделей и языков формирования описаний архитектуры ИС УОРФИ таких разнообразных моделей и языков, которые позволяют наилучшим образом отображать в описаниях архитектуры особенности и предпочтения отдельных предметных областей и заинтересованных сторон проекта создания конкретной ИС УОРФИ.
ДИНАМИЧЕСКОЕ КОНФИГУРИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ FLEXIBLE-КЛАСТЕРОВ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
В.И. Саенко, А.С. Епифанов
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Работающие, но не используемые в конкретный момент времени, рабочие станции компьютерной сети могут рассматриваться как потенциальный вычислительный ресурс. Их можно использовать для временного создания кластерных систем. Предлагается технология динамического конфигурирования вычислительного кластера на основе свободных вычислительных ресурсов, состоящая из трех процедур. Первая процедура — инициация изменения конфигурации вычислительного кластера при добавлении новых узлов. Вторая процедура — выбор узла с наибольшим количеством свободных ресурсов для включения его в кластер. Третья процедура — инициация изменения конфигурации кластера при исключении узла в случае использования ресурсов узла для основной задачи. Процедуры используют набор приоритетных оценок, учитывающих время работы, производительность, объем доступного ресурса.
Такой динамический вычислительный кластер позволит снизить расходы при выполнении специальных задач.
1. В.И. Саенко, А.С. Епифанов. Создание динамических вычислительных кластеров для решения задач менеджмента корпоративных сетей // Тез. докл. ХI конф. по физ. выс. энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков, 2013, с. 51.
РАСЧЕТ ИОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ КАНАЛА КВАЗИМОНОХРОМАТИЧЕСКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
ИПФ НАН УКРАИНЫ
И.Г. Игнатьев, М.И. Захарец
Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы
В ИПФ НАН Украины (г. Сумы) на базе Аналитического ускорительного комплекса разрабатывается и сооружается канал квазимонохроматического рентгеновского излучения для исследования биообъектов.
Фокусировка пучка на мишени (конверторе) осуществляется дублетами квадрупольных электростатических линз, запитываемых от независимых источников высокого напряжения.
Расчет огибающих пучка ионов проводился при помощи численного кода «PROBFORM (Dmtrans)» [1], реализующего метод матрицантов [2]. Рассмотрены различные конфигурации ионно-оптической системы (квадруплет, триплет), определены возбуждения линз (напряжения источников питания).
Система обеспечивает проводку пучка ионов Н+ с энергией до 2 МэВ от электростатического ускорителя до конвертора. При этом величина тока пучка порядка микроампер при размерах пучка 100х100 мкм.
1. A.G. Ponomarev, I.G. Ignat’ev, D.V. Magilin, et al. The conceptual design of Mev ion microprobe with immersion probeforming system // Вопросы атомной науки и техники. 2003, №4, с. 305-308.
2. Ф.Р. Гантмахер. Теория матриц. М.: «Наука», 1967.
ЗОНИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ
О.И. Матвиенко
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Одной из наиболее острых проблем систем водоснабжения в Украине является их физический износ. Потери за счет утечек составляют иногда более 50% объема подаваемой воды, их сокращение является актуальной задачей.
Отдельные участки водопровода имеют значительную разницу отметок высоты, вследствие чего в пониженных точках сети могут возникать давления, превышающие допустимые значения. Известно, что величина утечек прямо пропорциональна величине избыточного давления. Поэтому минимизация утечек возможна за счет снижения избыточного давления в узлах сети.
Один из способов снижения избыточного давления в узлах водопроводных сетей – их реинжиниринг, зонирование и установка регуляторов давления. Узлы водопроводной сети, в которых избыточные давления превышают заданное пороговое значение, предлагается сгруппировать в связанные участки (зоны) ипредусмотреть установку регуляторов давления для каждой зоны. Чтобы определить параметры регуляторов давления необходимо решить задачу минимизации суммы избыточных давлений в узлах рассматриваемой зоны, которая представляет собой задачу линейного программирования.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕВЕНТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ
ОТКАЗОВ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
Д.И. Алексеев
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Рассматривается задача контроля состояния сети и диагностики возникающих в ней отказов. Для решения предлагается использовать байесовские сети [1]. Для построенной байесовской сети доверия проводится операция наблюдения, результатом которой являются значения переменных состояния наблюдаемых элементов (свидетельства). На основании имеющихся априорных вероятностей и полученных свидетельств производится расчет апостериорных вероятностей состояний элементов компьютерной сети. После проведенных расчетов выделяется группа элементов компьютерной сети с высоким уровнем вероятности выхода из строя. Особенности предлагаемой технологии состоят в представлении вероятностей возникновения или изменения состояний элементов и процессов в компьютерной сети в виде вероятностной байесовской сети доверия на основе экспертных знаний, в реализации превентивного поиска причин возможных неисправностей в сети.
ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УСКОРЕНИЯ
ЧАСТИЦ В СТОХАСТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
В.Н. Остроушко
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
В связи с использованием стохастического поля для увеличения энергии электронов [1] получено соотношение между размером устройства и достижимой энергией при зависимости напряженности поля от времени, образованной из гармонического колебания введением скачков фазы, с одинаковой соответственно процессу Пуассона средней частотой ν‑вероятностью любого значения фазы после скачка (как в работе [1]). При скоростях, значительно больших, чем амплитуда u колебательной скорости, для средних квадратов скорости и перемещения после N скачков фазы получены, по порядку величины, оценки u2N и (u/ν)2N3 соответственно. А при столкновениях, когда направление движения меняется на противоположное, оценка для скорости после N столкновений такая же, а для перемещения, если не зависит от скорости либо частота столкновений ν, либо длина свободного пробега λ, оценки имеют вид (u/ν)2N2 либо λ2N соответственно. И отношение квадратов перемещения и скорости для таких моделей столкновений в среднем растет пропорционально числу столкновений либо не меняется, а при ускорении в поле со скачками фазы растет как квадрат числа скачков.
1. V.I. Karas’, Ja.B. Fainberg, A.F. Alisov, et al. Interaction with plasma and gases of microwave radiation with stochastically jumping phase // Plasma Physics Reports. 2005, v. 31, p. 748-760.
ESTIMATION OF DEVICE DIMENSIONS FOR PARTICLE
ACCELERATION IN STOCHASTIC FIELD
V. Ostroushko
NSC «Kharkov Institute of Physics and Technology» NAS of Ukraine,
Kharkov, Ukraine
In view of use of stochastic field for electron energy increase [1], the relationship is obtained between device dimension and attainable energy for the time dependence of field strength, formed from harmonic oscillation with introduction of phase jumps, corresponding to Poisson process with average frequency ?ν and with equal probability of any phase value after jump (as one in [1]). At the velocities much greater than oscillatory velocity amplitude, for the averaged squares of the velocity and the displacement after N phase jumps, there are obtained, by the order of value, the estimations u2N and (u/ν)2N3, correspondingly. But with collisions, when motion direction is altered with the opposite one, the estimation for the velocity after N collisions is the same, but for the displacement, if there are independent on velocity either collision frequency ν or mean free pass λ, the estimations has the form (u/ν)2N2 or λ2N, correspondingly. And the ratio of the squares of displacement and velocity, for such models of collisions, in average, is growing proportionally to the collision number or it is constant, but for the acceleration in the field with phase jumps, the ratio is growing as square of jumps number.
1. V.I. Karas’, Ja.B. Fainberg, A.F. Alisov, et al. Interaction with plasma and gases of microwave radiation with stochastically jumping phase // Plasma Physics Reports. 2005, v. 31, p. 748-760.
ФОРМАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИИ ИМИТАЦИОННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ NS-СИМУЛЯТОРА
В.И. Саенко
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Одним из широко распространенных симуляторов для имитационных исследований компьютерных сетей является NS-2 [1]. Предлагается методология, основанная на формализации нескольких основных моделей: модель описания компьютерной сети; имитационная модель функционирования сети; макромодель исследования; наборы критериев и детализации модели исследований. Предлагаемое общее структурное представление соответствует общим известным исследовательским концепциям, но, учитывая специфику NS‑симулятора, является новой. Формализованные модели сети в данном случае определяют наборы необходимых переменных, описывающих несколько логических конфигураций сети. Имитационная модель определяет особенности формирования трафика на заданных логических структурах сети. Макромодель определяет направление исследований, рассматриваемое как состояние качества ее работы. Система дополнительных критериев детализирует основной показатель качества и, как следствие, позволяет согласовать описания дополнительных (частных) моделей исследования.
В итоге все исследования приобретают формализованность, целостность игибкость перенастройки модели при изменении основных критериев.
1. T. Issariyakool, E. Hassain. Introduction to Network Simulator NS-2. 2nd ed. 2012. 512 p.
О ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ АППРОКСИМАЦИИ НАБЛЮДАЕМЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ МОНИТОРИНГА
КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
А.И. Гриценко
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Процесс мониторинга компьютерных сетей неизбежно связан с накоплением данных, соответствующих результатам наблюдений за определенными переменными. В результате любую переменную можно представить в виде некоторого временного процесса. В ряде задач мониторинга требуется аппроксимация наблюдаемых процессов, заключающаяся в выборе соответствующей аппроксимирующей модели. От точности, адекватности, экономичности и универсальности выбранной модели зависит эффективность решения задач мониторинга компьютерной сети в целом.
Рассматривается решение задачи повышения эффективности выбора аппроксимирующих моделей для наблюдаемых процессов в компьютерной сети. Актуальность задачи обуславливается необходимостью повышения эффектив-ности систем мониторинга компьютерной сети. Для решения поставленной задачи было разработано две информационные модели наблюдаемых процессов в компьютерной сети. На этапе предварительного анализа формируется априорная модель, которая описывает экспертную оценку наблюдаемого процесса. На этапе экспериментального анализа формируется апостериорная модель, описывающая результат аналитического оценивания наблюдаемого процесса. Предложенные модели могут быть использованы в задачах структурной идентификации аппроксимирующих моделей наблюдаемых процессов вкомпьютерной сети.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
В WI-FI-СЕГМЕНТАХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Д.К. Михнов, А.В.Михнова
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Обоснованное применение технологии Wi-Fi при проектировании компьютерных сетей информационных систем, особенно при обслуживании мобильных пользователей, требует учета особенностей работы точек доступа, а именно зависимостей скорости передачи данных и соответственно задержки ее получения для конкретного пользователя от количества одновременно взаимодействующих с точкой устройств Wi-Fi и их удаления от точки.
Проведение натурных экспериментов по определению реальных задержек сопряжено не только с предварительным формированием программ и методик, но и с затратами на непосредственное проведение испытаний. Решение данной задачи может быть найдено с помощью предлагаемой модели в среде имитационного моделирования GPSS, учитывающей, в том числе и вероятности появления мобильных пользователей в зоне обслуживания. Приводятся алгоритм работы и результаты модельных экспериментов.
ОСОБЕННОСТИ ДИССИПАТИВНОЙ САМООРГАНИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
О.Е. Неумывакина
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Сервис-ориентированная информационная система (СОИС), в которой управление отдельными IT-сервисами и их компонентами осуществляется на основе диссипативной самоорганизации (диссипативная СОИС), обладает такими особенностями:
– состоит из совокупности IT-сервисов, поведение которых целенаправленно и упорядочено только на общесистемном уровне;
– начинает формироваться в момент начала сбора новой информации отдельными IT-сервисами, объединенными перед этим в систему;
– существует при условии постоянного притока информации и данных в систему;
– прекращает свое существование в случае прекращения поступления в систему информации/данных;
– после прекращения существования распадается на совокупность отдельных IT-сервисов, существование каждого из которых может не быть оправдано с точки зрения пользователей распавшейся системы.
Примерами диссипативной СОИС могут служить системы, в которых в качестве отдельных IT-сервисов рассматриваются отдельные элементы различных видов обеспечений (например, программные модули, web-страницы и их фрагменты, фрагменты базы данных и т. п.), не имеющие для потребителей информационных систем смысла существования.
ПРИМЕНЕНИЯ NоSQL-ПОДХОДА К ПОСТРОЕНИЮ
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И.Ю. Панферова
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
NoSQL-системы управления базами данных являются мощным инструментом для разработки больших распределенных систем, предполагающих развертывание горизонтально масштабируемых кластеров для хранения и обработки больших объемов данных (петабайты), требующих минимального времени отклика и работающих со слабоструктурированной информацией в режиме реального времени.
Основными особенностями NoSQL-подхода является исключение излишнего усложнения, высокая пропускная способность, неограниченное горизонтальное масштабирование. На сегодняшний день создано большое количество NoSQL‑хранилищ. Все они основываются на общих принципах, но могут довольно сильно отличаться друг от друга. Однако NoSQL-СУБД подходят не для всех типов задач. Если приходится часто обновлять данные в таблицах,
а также имеется сложная логическая структура данных, проектирование правильной NoSQL-архитектуры может оказаться достаточно сложной задачей, а в некоторых случаях вообще оказаться нецелесообразным. Кроме того, сегодня NoSQL-хранилища не всегда могут гарантировать сохранность всех данных, что может быть критично в проектируемой системе. Для использования NoSQL
с минимальными рисками целесообразно выбрать гибридную архитектуру для подсистемы управления хранимыми данными: одновременно использовать технологию NoSQL и обычную СУБД.
АЛГОРИТМЫ ИСКЛЮЧЕНИЯ ЭФФЕКТА ОРЕОЛА
ПРИ СЕГМЕНТАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ
В ЗАДАЧАХ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ
С.Ф. Чалый, А.А. Демченко
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Процесс сегментации, т. е. выделения связанных по некоторому критерию пикселей изображения, широко применяется в теории распознавания образов иавтоматизации управления. При выделении сегментов цветного изображения могут возникнуть нарушения форм светящихся объектов из-за присущего им эффекта ореола. В результате рассеяние яркости приводит к ошибочному увеличению размеров сегментов. Кроме того, в некоторых случаях ореол объекта предоставляет больше полезной информации, чем сам объект. Такая ситуация возникает из-за ограниченности возможностей большинства матриц,
в частности, из-за узкого диапазона экспозиции.
В докладе приводится сравнительный анализ алгоритмов исключения влияния эффекта ореола при сегментации изображения. Рассматривается ихэффективность с точки зрения быстродействия и вероятности успешного распознавания объекта.
1Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков; 2Краснолученский ГО УМВД, г. Красный луч Луганской области
В последние годы во многих сферах деятельности увеличилось количество задач, связанных с анализом фотоизображений движущихся объектов илиихследов на некоторой поверхности. Актуальным является выбор подходящего математического аппарата для объективного решения данных задач.
Для фотоизображений, между множествами точек которых существуют статистически достоверные связи, описывающие конструктивные особенности исследуемых объектов, предлагается использовать математический аппарат текстурного анализа данных. Изображение представляется в цифровом виде матрицей определенного размера квантованных на К уровней значений яркости для каждой его точки и аддитивно наложенных шумов. При движении объекта изображения отдельных его элементов и соотношения между ними в конкретные моменты времени могут искажаться в сравнении с их видом в состоянии покоя. Пространственная ориентация двух разных объектов и расстояния между ихчастями также могут изменяться во времени.
Текстурный анализ фотоизображений позволяет получить необходимые сведения для анализа положения, направлений и скоростей движения объектов во времени, в том числе в особых ситуациях. При анализе может учитываться более 40 параметров изображения. Текстурный анализ с успехом применяется вфизических и биомедицинских исследованиях, в криминалистике.
НОВИЙ СПОСІБ ВІДОБРАЖЕННЯ БАГАТОВИМІРНИХ ДАНИХ
В.І. Бритік, О.Ю. Жиліна, В.Г. Кобзєв
Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків
У завданнях графічного опису даних гостро стоїть проблема врахування великої кількості факторів. При описі багатовимірних систем відомими способами виникають великі труднощі графічної інтерпретації даних, має місце обмеженість кількості ознак.
Основами нового способу є формалізація визначення залежності «сутність-характеристика» в складних неоднорідних системах числення та об'єднання кількох координатних систем для спрощення візуального відображення і аналізу багатовимірних даних на екранах моніторів ЕОМ чи друкованих носіях.
У пропонованому способі вхідний набір даних сегментується (перетворюється в багатовимірний масив даних, розділений на групи) в полярній системі координат; для них формують локальні системи координат, що відображають інформаційну складову кожної групи. Це дозволяє побудувати наочну діаграму у вигляді поляроїда, збільшити сегментно-характеристичну складову діаграми та кількість порівняльних ознак, а також розширити діапазон аналітичних методів обробки багатовимірних даних.
Такий спосіб може бути використаний у будь-якій сфері науки, де необхідно аналізувати великі обсяги даних, наприклад у медицині, економіці або фізиці.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
ДЛЯ ОТБОРА УЧАСТНИКОВ КОМАНДЫ ПРОЕКТА
ПО ПРОВЕДЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Н.В. Васильцова
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Рассматриваются вопросы, связанные с необходимостью принятия компетентных решений по формированию команды сложного проекта по проведению физических исследований. Для эффективной реализации проекта его руководство, чаще всего, прибегает к внедрению автоматизированных систем для обеспечения информационной поддержки принятия подобных решений.
Предлагаемый программный модуль, предназначенный для решения задачи отбора участников команды проекта, позволяет провести оценку кандидатов на должность в команде, используя следующие методы: шкалирования, ранжирования и парных сравнений. Модуль позволяет после заполнения специальных форм оценками кандидатов провести валидацию введенной информации и осуществить расчет суммарных оценок и отображение таблицы «кандидат-оценка». Программный модуль позволяет руководителю проекта ускорить процесс тестирования кандидатов на должность и их отбор, используя для этой цели различные объемы кадровой информации, имеющейся
в организации. Реализация программного модуля ориентирована на использование freeware-программного обеспечения (объектно-ориентированный язык программирования Java и библиотеки для создания графического интерфейса Swing) и формальных методов обработки информации.
КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ
СБАЛАНСИРОВАННОГО ПОРТФЕЛЯ ПАТЕНТОВ В НАУЧНО‑ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ОРГАНИЗАЦИЯХ
А.К. Курышкин, М.А. Хажмурадов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Рассмотрены вопросы актуальности моделирования процесса управления объектами интеллектуальной собственностью (ОИС) в проектной деятельности многопрофильных научно-исследовательских организаций (НИО). Обоснована необходимость формирования сбалансированного портфеля патентов, полученных НИО на свои научно-технические разработки. Предложена концептуальная модель формирования сбалансированного портфеля патентов в НИО. В результате деятельности зрелой многопрофильной НИО формируется определенный сбалансированный портфель патентов на базе компромиссного соотношения риска и доходности и эффективной диверсификации. Именно такой портфель является объектом управления в более сложном процессе управления интеллектуальной собственностью (ИС) организации. В основу разработки положена предложенная авторами ранее циклическая модель управления ОИС ГНОММ (генерация, нормирование, оценка, материализация, мониторинг) и элементы портфельной теории Нобелевского лауреата Гарри Марковица. Критериальной основой принятия проектных решений в модели выступают понятия доходности и риска. При этом эффективный портфель обеспечивает либо максимальную доходность (востребованность научно-технических разработок на рынке ИС) для некоторого уровня риска, либо обеспечивает минимальный риск для некоторого уровня доходности. При этом возможен выбор некоторого интегрированного критерия, который является суперпозицией указанных двух (например, их функцией).
Предложенная модель может использоваться для формирования сбалансированного портфеля патентов НИО, периодической его «перезагрузки» (переформирования), а также для повышения обоснованности принятия проектных решений в ходе проведения инновационных научных исследований.
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРАТЕГИИ НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ И НЕОБХОДИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ В ПРАКТИКЕ УПРАВЛЕНИЯ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИМИ ПРОЕКТАМИ
А.К. Курышкин, Ю.И. Ларионов, М.А. Хажмурадов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Рассмотрены результаты стратегического анализа одной из научно-исследовательских организаций. В качестве концептуальной основы проведенного исследования была использована реалистичная модель стратегического процесса Джонсона и Скоулса, включающая в себя рассмотрение трех основных этапов: стратегический анализ, стратегический выбор и реализация стратегии. Кроме традиционно указываемых слабых сторон современных научно-исследовательских организаций (НИО), например низкая востребованость научных результатов реальным сектором экономики, выявлены такие слабые стороны, как неэффективный научный и финансовый аудит деятельности научных подразделений, несбалансированная структура управления материальными и нематериальными активами (НМА). Несмотря на то, что основным результатом деятельности НИО является научный продукт
в форме НМА, количество сотрудников, занимающихся управлением (распределением и учетом) материальных активов в разы превосходит количество сотрудников непосредственно занимающихся учетом, оценкой
и продвижением на рынок научной продукции НИО. Выбранная стратегия направлена на капитализацию полученных результатов интеллектуальной деятельности. Сделаны выводы о необходимости проведения изменений в научных организациях, настройки организационной структуры в соответствии с разработанной стратегией. Внедрение полученных результатов позволит повысить эффективность проектной деятельности в НИО
и конкурентоспособность производимого научно-технического продукта.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ
КАРКАСА МАГНИТНЫХ СИСТЕМ
С.А. Мартынов, В.П. Лукьянова, М.А. Хажмурадов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
При проектировании тороидальных магнитных систем актуальной задачей является расчет напряженно-деформированного состояния как системы в целом, так и ее отдельных подсистем. Для решения такой задачи необходимо разработать математический аппарат, позволяющий в аналитическом виде описывать прочностные и геометрические характеристики элементов конструкции, обеспечивающих необходимую прочность.
В работе представлены математические модели расчета размеров колец жесткости в зависимости от действующих нагрузок. В качестве примера рассмотрен трехзаходный торсатрон. Задача решается в предположении, что конструкция обмоток и вкладышей, заполняющих межполюсное пространство, может работать только на сжатие и обладает значительной жесткостью. Полученные аналитические выражения могут быть использованы при написании компьютерных программ автоматизированного расчета напряженно-деформированного состояния подобных систем.
АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЕТЕНТНОСТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ
1ГГНТУ, г. Грозный, Российская Федерация; 2 ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина
Процесс анализа компетентности пользователей компьютерных систем можно рассматривать как диагностический эксперимент в человеко-машинной системе. Диагностический эксперимент анализа компетентности состоит из подготовки специальных квалификационных заданий и эталонных (правильных) реакций испытуемого, процесса проведения испытания и сравнения ответов (принятых решений) с эталоном, а затем принятия решения о результате испытания. Описана методика исследования компетентности пользователей компьютерных систем, которая позволяет перейти к автоматизации этого сложного и неформального процесса. Предложена система оценивания квалификационных заданий различных форм, которая позволяет применить единый подход при формировании итоговой оценки (результат диагноза). Наиболее сложной проблемой является оценивание заданий открытой формы с развернутым ответом. Рассмотрена процедура, когда эксперт оценивает формальные критерии в заданных диапазонах, а экспертная система выставляет итоговую оценку, что позволяет построить автоматизированную систему для получения результата диагноза компетентности пользователей.
ПРАВИЛА ПОВЕДЕНИЯ АГЕНТОВ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ
И.А. Малькова
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
Рассмотрены правила построения логической сети, отображающей поведение агентов мультиагентной системы (МАС), ориентированной на оценку затрат на обработку объектов бизнес-процессов в распределенной компьютерной сети. Представлены модели шаблонов, а также сформулированы правила применения моделей шаблонов.
Общие правила, отображающие ограничения и возможные варианты построения логической сети, описаны в виде логических формул алгебры конечных предикатов.
Сформирован минимальный набор правил, позволяющий ответить на вопрос как строить логическую сеть и являющийся достаточным для описания всех возможных траекторий поведения агентов МАС, ориентированной на оценку затрат на обработку объектов бизнес-процессов в распределенной компьютерной сети.
ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ
И.А. Малькова
Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков
В докладе представлена логическая модель функционирования мультиагентной системы (МАС), ориентированной на оценку затрат на обработку объектов бизнес-процессов в распределенной компьютерной сети. Рассмотрены типовые события, происходящие в компьютерной сети при обработке бизнес-объектов.
Дано детальное описание поведения агентов МАС посредством алгебры конечных предикатов. Для отображения динамики поведения агентов МАС учитывается такой фактор, как время. В связи с этим вводится понятие задержки как допустимое время ожидания агента.
Для описания поведения агентов средствами алгебры конечных предикатов для каждого агента формируются алфавиты букв и переменных в зависимости от ситуации.
Общий путь МАС, отображающий логику и динамику поведения входящих в ее состав агентов, описан в виде логических формул алгебры конечных предикатов.
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
РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА В ЗОНЕ
ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Н.П. Дикий
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Выбросы теплоэлектростанций содержат элементы, которые активно участвуют в жизнедеятельности человека. Например, в выбросах тепловых электростанций содержится значительное количество Ba, Cd, Cu, Cr, Co, Ni, Pb, As, Sb, Zn, редких земель и др. Тепловая энергетика, основанная на органическом топливе, приводит к глобальным изменениям климата и свойств атмосферы. Приводятся результаты исследований изотопного состава выбросов, которые откладываются в объектах окружающей среды.
Методика мониторинга включала отбор образцов, пробоподготовку, процесс выщелачивания и измерение рН. Оценка активности антропогенных радионуклидов выполнена при помощи Ge(Li)-детектора с энергетическим разрешением 3,25 кэВ.
РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ ТСМ
С ВЕРХНИХ ОТМЕТОК ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ»
В.Г. Батий, С.С. Подберезный, А.И. Стоянов
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, г. Чернобыль
В настоящее время завершается этап возведения нового безопасного конфайнмента (НБК) над существующими конструкциями объекта «Укрытие» (ОУ), после чего начнется этап демонтажа его нестабильных строительных конструкций. На этом этапе основными зонами пребывания персонала являются локальная зона в месте переработки демонтируемых нестабильных строительных конструкций, а также северный и южный гаражи кранов НБК. В этих зонах наиболее существенное изменение радиационной обстановки ожидается после демонтажа трубного наката и легкой кровли над центральным залом ОУ.
Результаты моделирования показали, что наибольший вклад в максимальные эквивалентные дозы (МЭД) дают топливосодержащие материалы (ТСМ) на верхних площадках узла подвески свежего топлива, завалы на барабан-сепараторах, завалы возле бассейнов выдержки, схема Е. В зонах обслуживания кранов МЭД увеличится до 3–4 раз после демонтажа кровли ОУ и может периодически увеличиваться в процессе извлечения ТСМ (при удалении экранирующих конструкций и засыпки и в процессе транспортирования контейнера с ТСМ к технологическому зданию). Для обеспечения радиационной безопасности персонала и окружающей среды работы по удалению ТСМ с верхних отметок необходимо провести в первую очередь, с учетом результатов моделирования.
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЦЕССУ
ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТСМ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ЗОН ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ»
В.Г. Батий, А.С. Лагуненко, А.В. Щулепникова
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, г. Чернобыль
Проблему извлечения топливосодержащих материалов (ТСМ) из объекта «Укрытие» (ОУ) концептуально можно разделить на две – извлечение с верхних отметок (помещения выше отметки +9.00) и с нижних отметок.
Необходимость неотложного решения извлечения обусловлена следующими причинами:
– ТСМ верхних отметок (зона 1) в основном формируют радиационную обстановку в новом безопасном конфайнменте (НБК) и окружающей среде;
– радиоактивная пыль в этой зоне является основным источником загрязнения конструкций и оборудования НБК;
– самые опасные аварии, приводящие к выбросам в окружающую среду, связаны с наличием топливной пыли в зоне 1;
– извлечение ТСМ из этой зоны в принципе невозможно без использования систем НБК и должно быть завершено на протяжении жизненного цикла НБК;
– без извлечения ТСМ из зоны 1 невозможно демонтировать конструкции блока (поврежденные при аварии) и невозможно в будущем будет снять с эксплуатации НБК.
После разработки проекта демонтажа нестабильных конструкций необходимо разработать технико-экономическое обоснование (ТЭО) по вариантам обращения с ТСМ с нижних отметок:
– вариантА – консервация скоплений ТСМ на срок до 300 лет. Целесообразность его реализации зависит от результатов исследования скорости деградации лавообразных ТСМ. Последние исследования указывают на ее возрастание и увеличение скорости пылеобразования;
– вариантБ – извлечение всех ТСМ до снятия с эксплуатации НБК. Возможность и сроки его реализации зависят от наличия необходимых финансовых ресурсов.
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, г. Чернобыль
Конечным этапом преобразования объекта «Укрытие» (ОУ) в экологически безопасную систему является извлечение топливосодержащих материалов (ТСМ) с последующим захоронением в стабильных геологических формациях. Утвержденным в Украине документом «Стратегия обращения c ТСМ и радиоактивными отходами объекта «Укрытие» предусматривается, что извлечение ТСМ должно быть осуществлено в течение срока службы нового безопасного конфайнмента (НБК).
В первоначальном варианте международного проекта «План обеспечения мероприятий» (ПОМ) предусматривалась разработка технологий извлечения ТСМ и проведение опытных работ по их реализации.
В последующем работы по извлечению ТСМ из ПОМ были полностью исключены.
Приостановлены работы как по разработке технологий извлечения ТСМ, так и работы по оценке состояния ТСМ, созданию модели поведения ТСМ и системы мониторинга ТСМ, разработке превентивных мероприятий по поддержке ТСМ в безопасном состоянии.
Вместе с этим, после строительства НБК и демонтажа трубного наката существенно ухудшится радиационная обстановка, что увеличит дозы персонала при обслуживании НБК и затруднит выполнение других задач «Стратегии».
Также произойдет изменение микроклимата, что может способствовать интенсификации деградации ТСМ, оголению высокоактивных илистых отложений на нижних отметках ОУ, что приведет к интенсификации аэрозольной активности и увеличению субмикронной компоненты в аэрозолях. Все это приведет к усилению радиационного воздействия НБК на персонал и окружающую среду.
Секция 5. Фундаментальные исследования в целях развития ядерно-физических методик для нужд атомной энергетики, медицины ипромышленности
Session 5. Basic research aimed at developing nuclear-physical methods forthe needs of nuclear power engineering, medicine and industry
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНОЙ СТРУКТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АДСОРБИРОВАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРАХ АЭС МЕТОДОМ ГАММА-АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Проведено исследование особенностей пространственного распределения адсорбированных химических элементов и их изотопов в гранулированной фильтрующей среде йодных воздушных фильтров типа АУ-1500 системы приточно-вытяжной вентиляции атомной электростанции. Применен метод гамма-активационного анализа для определения абсолютного и относительного количества накопленных в процессе работы химических элементов и их зависимости от расстояния от поверхности гранулированной адсорбирующей среды, состоявшей из цилиндрических угольных гранул СKT-3. Образцы гранул адсорбента, извлеченные из фильтра, облучались тормозными гамма-квантами, возникавшими при прохождении электронов с энергией 22 МэВ через танталовую мишень. Были получены и изучены спектры обнаруженных химических элементов и определено пространственное распределение йода и ряда других химических элементов и их изотопов (Na, K, Sr, Ba, Sc, Zr, Mn, Cl и др.) в глубине слоя адсорбента. Установлен явно выраженный резонансный вид распределения накопленных химических элементов по длине фильтра. Обсуждается возможное влияние вынужденных стоячих колебаний давления воздуха, возникающих в йодном воздушном фильтре, на пространственное распределение поглощенных химических элементов и их изотопов.
Высказаны соображения по увеличению эффективности очистки воздуха. и совершенствованию конструкции фильтра.
ДОРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
1Институт электрофизики и радиационных технологий
НАН Украины, г. Харьков; 2Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
При эксплуатации объектов повышенной радиационной опасности выдвигаются жесткие требования к защите персонала от различных ядерных излучений. Эффективными и удобными средствами защиты являются индивидуальные защитные комплексы (ИЗК). Они выполнены в виде жилетов, которые наряду с тепло- и химически изолирующими свойствами имеют высокие радиационно-защитные характеристики. В качестве защитного материала применяются композиционные материалы, которые изготавливались из полистирола армированного алюминием с добавлением вольфрама. Данные материалы обладают низким весом, высокими теплозащитными свойствами, эффективно ослабляют гамма-излучение. Было опробовано несколько модификаций защитных материалов, отличающихся процентным составом композитов. При изготовлении композиционного материала отрабатывались методики получения равномерного распределения вольфрама и алюминия по всему объему защитного слоя. Характерные размеры частиц алюминия изменялись от 10...20 до 100...110 мкм, а частиц вольфрама – от 30...40 до 200...210 мкм. Проведена экспериментальная проверка теплозащитных характеристик полученных материалов. Методами математического моделирования исследовано изменение спектра различных источников гамма-излучения после прохождения гамма-квантов через защитные слои ИЗК.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТСМ ПРИ ПОМОЩИ НБК
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, г. Чернобыль
В процессе практической реализации Плана обеспечения мероприятий (ПОМ) вопросы, касающиеся разработки стратегии и технологий извлечения топливосодержащих материалов (ТСМ) из объекта «Укрытие» (ОУ), были исключены из рассмотрения. В связи с этим были проведены работы по разработке научно-технических мероприятий и обоснования принципиальных технологических решений в части извлечения ТСМ из ОУ с использованием систем нового безопасного конфайнмента, который сооружается в рамках ПОМ. На базе систем трехмерной графики и анимации (3DS Max), автоматизированного проектирования (AutoCAD), визуализации (Unity3D) разработаны графические модели расположения ТСМ и интерактивные модели процесса их извлечения. Интерактивная модель предназначена для визуализации моделирования технологических процессов и их оптимизации.
ДУГОВОЙ ИСТОЧНИК МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ
НА ОСНОВЕ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА
ДЛЯ СЕПАРАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Предложена конструкция двухступенчатого плазменного источника газометаллической плазмы. Определены требования к источнику для проведения экспериментов на демонстрационном имитационном сепараторе ДИС-1. В первой ступени источника реализуется несамостоятельный дуговой разряд в парах анода, во второй – отражательный разряд. Разрядные токи 5...50 А, напряжения 50...200 В. Оценены теплофизические нагрузки на конструктивные элементы источника. Приведены конфигурации электрического и магнитного полей. Обоснован выбор соединений имитационной среды (СаО, МоО3, ВаО и т. п.) для проведения сепарационных экспериментов по переработке ОЯТ. Использование металлов и их окислов в качестве имитационных сред позволит производить разделение не только с учетом разницы по массам, но и с учетом потенциалов ионизации.
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ЗОНАХ СТРОИТЕЛЬСТВА ОГРАЖДАЮЩЕГО КОНТУРА НБК С ПОМОЩЬЮ УСТАНОВКИ ШД-1
1Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, г. Чернобыль; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Создание нового безопасного конфайнмента (НБК) является основным этапом преобразования объекта «Укрытие» (ОУ) в экологически безопасную систему. Строительное сооружение НБК состоит из двух основных частей: арки НБК и существующих и вновь возводимых строительных конструкций второй очереди ЧАЭС, выполняющих функции ограждающего контура (ОК) НБК. Зоны строительства ОК НБК относятся, в большей своей части, к неосвоенным помещениям ОУ, в которых отсутствует достаточная информация о радиационных условиях в местах проведения работ. В рамках договора №SIP09-4-002 «Разработка рабочего проекта усиления и герметизации строительных конструкций второй очереди ЧАЭС, выполняющих функции ОК НБК» выполнены измерения с помощью установки ШД-1 угловых распределений интенсивности гамма-излучения на покрытии машзала и деаэраторной этажерки ОУ между строительными осями А-В/64-66 и А‑В/38‑40. Полученные картограммы угловых распределений дают возможность для оптимального проектирования и безопасного выполнения радиационно-опасных работ.
ПРОГНОЗ СТОХАСТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ РАДИАЦИОННОГО
ФАКТОРА РИСКА СРЕДИ РАБОТНИКОВ ННЦ ХФТИ
А.В. Мазилов, И.А. Стадник
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Изложена методология UNSCEAR–94 оценки рисков онкозаболеваемости врезультате дополнительного техногенного облучения, разработанная на основе данных контрольной группы облученного населения японских городов LSS.Представлены данные анализа персонала ННЦ ХФТИ, состоящего наиндивидуальном дозиметрическом контроле (ИДК) в 2013 г.: половозрастной состав, распределение по стажу на ИДК и накопленной дозе.Приведены результаты расчетов радиационных рисков персонала для солидных раков и лейкемии. Показано распределение персонала по группам радиационного риска. Дан подробный анализ состава группы повышенного радиационного риска.
ВРЕМЕННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ЗАПАЗДЫВАЮЩЕГО
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ
ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТОРМОЗНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
О.А. Парлаг1, И.В. Пилипчинец1, А.И. Лендьел1, В.Т. Маслюк1,
Й.Й. Гайниш1, Г. Питченко1, Н. Романюк1, А.С. Задворный2, Т.И. Маринец1
1Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Проведен анализ возможности использования стимулированного запаздывающего гамма-излучения выбранных пар продуктов деления для определения изотопного состава ядерных материалов в исследуемых образцах [1, 2]. Измерены временные зависимости интенсивности запаздывающего гамма-излучения продуктов (91Sr, 92Sr, 94Sr, 89Rb, 105Ru, 133I, 134I, 135I, 138Cs, 142Ba) деления минорных актинидов 237Np, 241Am тормозным излучением электронного ускорителя – микротрона М-30. Спектрометрические измерения проводились спомощью Ge(Li)-детектора (100 см3) в течение 2...48 ч. Проанализирована возможность использования гамма-излучения указанных пар осколков для идентификации 237Np и 241Am при определенных временных интервалах.
1. R.E. Marrs et al. // Nuclear Instr. and Methods A.2008, v. 592, n. 3, p. 463-471.
2. A. Iyengar et al. Distinguishing fissions of 232Th, 237Np and 238U with beta-delayed gamma rays // Nuclear Instruments and Methods B. 2013, v. 304, p. 11-15.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ РАЗРЕШЕНИЕ И ФАКТОРЫ ФАНО
Si(Li)- и CdTe-РЕНТГЕНОВСКИХ ДЕТЕКТОРОВ
Д.А. Санжаревский, В.А. Стратиенко, А.В. Щагин
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлены результаты измерений энергетического разрешения Si(Li)‑детектора БДЭР-2-25A с аналоговым процессором Лангур и CdTe‑детектора фирмы Amptek с цифровым процессором.
Измерения выполнены в диапазоне энергий 1,74...59,35кэВ. Экспериментальные результаты сравниваются с расчетами. Получены факторы Фано [1, 2] для обоих детекторов.
1.E. Kowalski. Nuclear electronics. Springer-Verlag, Berlin, New York, 1970. InRussian translation: Е. Ковальский. Ядерная электроника. М.: «Атомиздат». 1972. 360 с.
2.Ю.К. Акимов, О.В. Игнатьев, А.И. Калинин, В.Ф. Кушнирук. Полупро-водниковые детекторы в экспериментальной физике. М.: «Энергоатомиздат». 1989. 344 с.
УЧЕТ «МЕРТВОГО» ВРЕМЕНИ НЕЙТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДКРИТИЧЕСКОЙ СБОРКИ «ЯЛIНА-БУСТЕР» МЕТОДОМ ПРЕРЫВАНИЯ ИОННОГО ПУЧКА ГЕНЕРАТОРА
НЕЙТРОНОВ (МЕТОД СТРЕЛЯЮЩЕГО ИСТОЧНИКА)
Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны,
г. Минск, Беларусь
В дополнение к традиционным методам оценки мертвого времени в работе предлагаются два альтернативных метода определения мертвого времени детектора. Первый может быть применен с источником переменной интенсивности, такими как управляемые ускорителем нейтронные источники. Этот метод состоит в изучении отношения между скоростью счета детектора иинтенсивностью источника, как следствие присутствия мертвого времени. Второй метод применим, если система сбора данных регистрирует времена отдельных событий вместо средней интенсивности излучения.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ ПРЯМОГО ЗАРЯДА ДЛЯ ВНУТРИРЕАКТОРНОЙ ДОЗИМЕТРИИ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Работа посвящена детекторам нейтронов, работающим в зоне энергетического атомного реактора. Главными требованиями к детекторам нейтронов для внутриреакторной дозиметрии являются:
способность работы при высоких температурах и больших радиационных полях;
малые размеры, чтобы вносимое возмущение в нейтронное поле реактора было минимальным;
простота конструкции.
Детекторы прямого заряда (ДПЗ) удовлетворяют большинству этих требований. Особенностью такого детектора является то, что он не требует для своей работы внешнего источника питания, а ток в нем генерируется физическими процессами, которые происходят в устройстве при нахождении в полях нейтронов. По физическому принципу работы детекторы прямого заряда можно разделить на работающие в результате задержки выходного сигнала относительно захваченного нейтрона и с мгновенным откликом на взаимодействие нейтрона, после которого они переходят в основное состояние путем γ-распада. В работе описаны принципы работы и параметры ДПЗ.
АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ РОЖДЕНИЯ И ГИБЕЛИ
ДЛЯ ОПИСАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ВО ВРЕМЕНИ СИСТЕМЫ
«НЕЙТРОН + ПОДКРИТИЧЕСКАЯ РАЗМНОЖАЮЩАЯ СРЕДА»
Т.Н. Корбут1, Э.А. Рудак2
1Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны,
г. Минск, Беларусь; 2Институт физики НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь
Для многих известных в науке и технике процессов оценка средних значений случайных величин и их дисперсий решается выбором адекватного вероятностного процесса. Затем моделируются так называемые мгновенные интенсивности процесса. При этом математические ожидания случайных величин и их дисперсии часто можно точно или приближенно представить ввиде аналитических функций от переходных интенсивностей.
Это достаточно общий подход. Поэтому очевидно, что такой подход можно использовать и при описании процессов, происходящих при взаимодействии нейтрона с размножающей средой в ядерно-энергетических установках различного типа. Такая задача и решается в настоящей работе для подкритической размножающей среды.
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
При проведении работ в местах радиационных аварий и на хранилищах радиационных отходов возникает необходимость определения радиационных полей в толщине почвы. Проведение таких измерений возможно при помощи малогабаритного устройства, осуществляющего сканирование радиационной обстановки в реальном масштабе времени. Для решения этой задачи разработано устройство для проведения гамма-каротажа. Данное устройство оснащено восьмью малогабаритными газоразрядными счетчиками, которые размещены в коллимационных отверстиях, и обеспечивает контроль мощности дозы в скважине и ее углового распределения в реальном масштабе времени. Разработана микропроцессорная система обработки и передачи данных измерений на персональный компьютер по протоколу RS-232 (возможно использование также помехозащищенного протокола RS-485).
Разработана математическая модель устройства с учетом особенностей конструкции детекторного блока и проведен расчет коэффициентов ослабления при помощи программного кода MCNPX. На основании полученных данных разработана методика восстановления исходного углового распределения гамма-излучения, которое регистрируется устройством. На основе этой методики создано программное обеспечение на основе библиотек PyQt, Matplolib, NumPy и Scipy, которое позволяет в интерактивном режиме обрабатывать и визуализировать данные, полученные устройством.
МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ТЕХНЕЦИЯ
ИЗ ОБЛУЧЕННОГО МОЛИБДЕНА
Научно-исследовательский комплекс «Ускоритель» ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Перспективным направлением является фотоядерное производство молибдена-99 – материнского изотопа технеция-99m, поскольку при этом образуется минимальное количество радиоактивных отходов. Необходимым условием фотоядерного производства является использование металлических мишеней, желательно из обогащенного молибдена. Классическим уже направлением является растворение металлической мишени и выделение технеция из раствора или сухого остатка. Нам удалось растворить 30 г Мо в 200 мл пероксида водорода при кипячении. Из малоактивных растворов технеций можно извлекать экстракцией и ионным обменом.
В мире выполнено несколько исследований по сублимации оксида технеция из оксида молибдена, однако в промышленном масштабе этот метод не применяется. Неудачи исследователей, работавших ранее, предположительно можно объяснить наличием восстановителей в системе. Нами установлено, что перспективным направлением исследований является отгонка оксида технеция из растворов фосфорной кислоты. Перспективным также является окисление молибденовой мишени кислородом и отгонка оксида технеция.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ ДЛЯ НАРАБОТКИ ИЗОТОПА 67Cu
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Для получения изотопа 67Cu для медицинских применений обычно используются ускорители протонов или электронов. В первом случае образование изотопа 67Cu происходит путем реакций 68Zn(p, 2p)67Cu и 70Zn(p, α)67Cu. Во втором случае используется тормозное излучение электронов и изотоп 67Cu образуется вследствие реакции 68Zn(γ, p)67Cu. В данной работе рассматривается последний способ получения изотопа 67Cu .
Установка для наработки изотопа 67Cu содержит ускоритель электронов, конвертер для получения тормозного излучения и цинковую мишень. Для оптимизации параметров установки разработана трехмерная модель конвертера и мишени. С использованием данной модели проведено математическое моделирование процесса облучения цинковой мишени для различных параметров пучка электронов и конфигурации конвертера. Математическое моделирование осуществлялось с помощью программного комплекса MCNPX.
При помощи математического моделирования показано, что для повышения эффективности образования изотопа 67Cu следует уменьшать диаметр пучка. При этом также увеличивается энерговыделение в мишени, что требует дополнительных мер по ее охлаждению. Также показано, что уменьшение эффективной толщины конвертера позволяет повысить эффективность образования изотопа 67Cu, но при этом значительно ухудшается тепловой режим мишени.
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА 192Ir
НА УСКОРИТЕЛЕ ЭЛЕКТРОНОВ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
В настоящее время источники γ-излучения на основе изотопа 192Ir производят реакторным методом по реакции 191Ir(n, γ)192Ir. В сообщении обсуждаются условия получения изотопа по безреакторной технологии на основе реакции 193Ir(γ, n)192Ir. Ее можно реализовать путем облучения мишени из природного иридия потоком высокоэнергетичного тормозного излучения ускорителя электронов.
Показана возможность увеличения фотоядерного выхода целевого изотопа путем подключения реакции 191Ir(n, γ)192Ir на замедленных фотонейтронах. Для этого конвертер тормозного излучения и мишень помещают внутри модератора нейтронов.
Экспериментально и методом компьютерного моделирования получены данные по выходу 192Ir и примесей при использовании модератора нейтронов и без него. Проведено сравнение различных технологий производства 192Ir.
ПОЛУЧЕНИЕ ПЛАНАРНЫХ γ-ИСТОЧНИКОВ НА ОСНОВЕ 179Та
Н.П. Дикий, Ю.В. Ляшко, Ю.В. Рогов, В.Л. Уваров
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Изотоп 179Та можно нарабатывать по реакции 181Та(γ, 2n)179Та в мишени из природного тантала под воздействием высокоэнергетичного тормозного излучения. Изучены условия производства планарных источников 179Та на ускорителе электронов.
Методом компьютерного моделирования проведена оптимизация геометрии мишенного устройства. Экспериментально измерены выходы целевого изотопа и основной примеси 182Та, а также зависимость активности последней от спектра фотонейтронов при энергии электронов 40 МэВ. Результаты моделирования и эксперимента удовлетворительно согласуются.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОКИСЛЕНИЯ ГРАФИТА
А.Н. Одейчук, А.И. Комир
НПК ВИЭРТ ННЦ ХФТИ НАН Украины, г. Харьков
В настоящее время активно ведутся работы по созданию ядерных энергетических систем IV поколения, что обусловило необходимость проведения исследований компонентов активной зоны, и, в частности, исследования свойств и поведения графитов в окислительных средах. Таким образом, разработка имитационной модели окисления графита, учитывающая фракционность образца, диффузионное проникновение окислителя в объем образца, пористость, температуру и линейные размеры образца является достаточно актуальной.
В работе предложена имитационная модель, в основу которой было положено разбиение образца на множество кубических элементарных ячеек, суммирование процессов окисления в которых позволит исследовать процесс окисления графита в целом на масштабах линейных размеров образца. Каждая элементарная ячейка характеризуется массой и линейными размерами. Кубическая ячейка нулевой массы описывает пору или ее составную часть.
Разработаны алгоритмы имитационной модели окисления графита. Апробация моделирования окисления выполнена на примере графита марки ГМЗ при температуре 550 °С. Анализ результатов моделирования показал, что учет пористости, проникновения окислителя вглубь образца позволяют учесть нелинейность и стохастичность процесса окисления графита. Полученные результаты качественно и количественно соответствуют экспериментальным результатам.
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Рассмотрен способ разделения вещества магнитоплазменным методом в системе со скрещенными электрическим и магнитным полями на установке ДИС-1. Рассчитана топография магнитного поля с учетом магнитопроводов установки ДИС-1 и плазменного источника. Получено распределение электрических потенциалов в плазменном столбе.
Проведен эксперимент по перераспределению ионных потоков N2+ в плазме, вращающейся в скрещенных электрическом и магнитном полях. Обнаружено два режима динамики ионных потоков с их выходом в продольном и поперечном направлениях.
Методы, использующие излучение, возбуждаемое ионами от электростатических ускорителей, широко применяются для анализа элементного состава различных образцов и равномерности распределения отдельных компонентов.
Во многих случаях требуется неразрушающий анализ большемерных объектов. В ННЦ ХФТИ на аналитическом ядерно-физическом комплексе «Сокол» реализована возможность элементного анализа объектов размером до десятков сантиметров на выведенном в атмосферу пучке протонов.
Вывод пучка осуществляется через окно из Al-фольги толщиной 7,5 мкм. Максимальная энергия протонов на мишени с учетом поглощения в Al и воздухе составляет 1,5 МэВ при токе до 600 нА. Проекция пучка на мишени составляет 3...5 мм. Для регистрации рентгеновского и γ-излучения в диапазоне от нескольких килоэлектронвольт до нескольких мегаэлектронвольт используются Si-pin-, HpG-, Ge(Li)- и NaI(Tl)-детекторы.
В качестве дополнительного монитора заряда протонов на мишени используется излучение от выходной фольги с энергией 1,779 МэВ.
На выведенном пучке осуществлено исследование перспективных материалов отечественного производства для реакторостроения.
В частности, выполнен анализ образцов ДУО-сталей на содержание легирующих элементов.
Исследована равномерность распределения Y, Zr, Mo во внутренней области и на внешних поверхностях образцов, полученных из цилиндрических слитков, исследован состав темплетов из сплава Zr1%Nb на содержание Na, F, элементов группы железа, Hf и Nb.
Результаты исследований позволяют скорректировать технологию производства, повысить качество материалов.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОГЛОЩЕНИЯ ЙОДА РАЗЛИЧНЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ АДСОРБЕНТАМИ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Для предотвращения распространения радиоактивного йода и его соединений на АЭС Украины предусмотрены системы вентиляции и спецгазоочистки, включающие в себя адсорбционные фильтры типа АУ-1500. В связи с длительностью эксплуатации многие адсорбционные фильтры требует либо регенерации активного угля СКТ-3, применяемого в настоящее время, либо его замены. Данная работа посвящена изучению технологических свойств новых адсорбентов, предполагаемых к использованию для замены угля СКТ-3 в адсорбционных фильтрах.
Проведено исследование эффективности улавливания паров йода из потока вентилируемого воздуха (в динамическом режиме) для ряда углеродных адсорбентов различных производителей: DGF2 (Германии), Norit RKJ (Бельгия), Электрод-Д (Украина) и СКТ-3И (Россия).
В экспериментах использовался специально разработанный и созданный в ННЦ ХФТИ стенд, моделирующий работу адсорбера АУ-1500 системы вентиляции АЭС, в котором удельный поток воздуха составлял 0,48 м/с, а высота слоя адсорбента 300 мм, что соответствует условиям эксплуатации адсорбера АУ-1500.
Для изучения распределения адсорбированного йода по слою адсорбента в стенде использовался секционный макет адсорбера.
Определялось поглощение йода в динамическом режиме в первой и второй секциях макета адсорбера при плотности паров йода в потоке воздуха 0,077г/м3 (температуре воды в генераторе паров йода 19°С, температуре воздуха 21°С) для продолжительности продувки вентилируемым воздухом τ = 2, 4 и 6 ч с применением рентгенорадиометрического метода (АЯФК «СОКОЛ»).
Показано, что по эффективности улавливания примеси йода из вентилируемого воздуха угольный адсорбент Электрод-Д не уступает DGF2. Однако для угля Электрод-Д имеет место «проскок» молекул йода во вторую секцию при временах прокачки 4 и 6 ч, вследствие того, что конфигурация гранул адсорбента Электрод-Д не позволяет получить высокую насыпную плотность.
Предложенный метод может быть использован для определения эффективности улавливания примеси йода угольными сорбентами из потока вентилируемого воздуха в условиях, моделирующих работу адсорберов АУ-1500 системы вентиляции АЭС.
Секция 6. Исследования по ядерной физике на пучках электронов ифотонов, 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
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЯДРА 4Не
Ю.П. Ляхно
Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Модельно независимый расчет основного состояния ядра, а также ядерной реакции, можно провести только на основе учета реальных межнуклонных сил и точных методов решения многонуклонной задачи. Ядро 4Не может служить тестом для наладки и апробации этого подхода.
Обсуждается возможность измерения вероятности 3Р0-состояний ядра 4Не, используя экспериментальные данные о сечениях переходов со спином S = 1 конечного состояния системы частиц в реакциях 4Не(γ,p)Т и 4Не(γ,n)3Не. В результате анализа имеющихся экспериментальных данных получено, что в пределах статистических ошибок отношение поперечного сечения переходов со спином S = 1 в коллинеарной геометрии к сечению реакции при полярном угле вылета нуклона в с.ц.м. θN =90° νр и νn в области энергий фотонов 22 ≤Еγ≤100 МэВ независит от энергии фотона. Это согласуется с предположением о том, что эти переходы могут происходить из 3Р0-состояний ядра 4Не. Средние значения величин νр и νn в этой области энергий фотонов составляют νр= 0,01 ± 0,002 иνn= 0,015±0,003. Ошибки статистические.
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ИОННЫХ ПУЧКОВ В ИСТОЧНИКЕ КЛАСТЕРОВ С ЛАЗЕРНЫМ ИСПАРЕНИЕМ МИШЕНИ
А.Ю. Карпенко, В.А. Батурин
Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы
Приведены результаты исследования и проведен анализ особенностей формирования кластерного пучка, полученного на выходе сопла кластерного источника с лазерным испарением рабочего вещества и сформированного скиммером, находящимся на фиксированном расстоянии от сопла. Дляисследования параметров кластерного пучка использовалась установка, описанная в работах [1, 2].
В выполненной работе рассмотрено влияние электрического поля на процессы кластерообразования и, как следствие, на характеристики детектируемого сигнала от ионизированной компоненты пучка частиц на выходе сопла кластерного источника.
1.В.А. Батурин, А.Ю. Карпенко, С.А. Пустовойтов // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Плазменная электроника и новые методы ускорения». 2006, №5, с. 218-221.
2.В.А. Батурин, А.Ю. Карпенко // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники». 2009, №6, с.175-180.
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СПЕКТРОВ (ЗАРЯДОВЫХ, ИЗОТОПНЫХ, ИЗОТОННЫХ) ОСКОЛКОВ ДЕЛЕНИЯ ДЛЯ РАЗНЫХ СИСТЕМАТИК: ПРИМЕР 239Pu
1Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлены данные исследования упорядочения осколков деления атомных ядер для массовых формул в представлении [1–3]. Расчет проведен врамках предложенного статистического метода [4], учитывающего эмиссию нейтронов деления, длину кумулятивных цепочек и энергию возбуждения (температуру) исходного ядра. Изучается устойчивость спектров при указанных систематиках [1–3] и роль оболочечных поправок. В качестве модельного объекта выбран 239Pu, для которого представлены результаты расчета продуктов деления по массам и зарядам, а также наиболее вероятных значений зарядов осколков деления.
1.P. Fong. Critical evaluation of the statistical theory of fission // Physical Review C. 1978, v. 17, n. 5, p. 1731-1734.
2.Ning Wang, Min Liu. Nuclear mass predictions with a radial basis function approach // Phys. Rev. C. 2011, v. 84, p. 051303.
3.G. Audi, A.H. Wapstra. The 1995 update to the atomic mass evaluation // Nucl.Phys. A. 1995, v. 595, n. 4, p. 409-480.
4.V.T. Masljuk, O.A. Parlag, O.I. Lendyel, T.I. Marynets and M.I. Romanyuk. New Statistical Methods For Systematizing The Nuclei Fission Fragments: Post-Scission Approach // arXiv: 1202.0878v1[nucl-th].
ДОСЛІДЖЕННЯ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИХ ПЕРЕРІЗІВ РЕАКЦІЙ 107Ag(γ, n)106Agі 109Ag(γ, n)108Ag
О.М. Парлаг, В.І. Жаба, Ю.Ю. Головчак
Ужгородський національний університет, м. Ужгород
У роботі [1] приведені результати отриманих перерізів реакцій 107Ag(γ, n)106Ag і 109Ag(γ, n)108Ag з використанням збагачених зразків 107Ag (99,3%) та109Ag (99,7%). На гальмівному пучку бетатрона Б25/30 УжНУ були отримані криві виходу, за якими були розраховані диференціальні перерізи цих реакцій вінтервалі енергій 10...25 МеВ з кроком 1 МеВ.
Проведено розрахунок перерізів реакцій 107Ag(γ, n)106Agі 109Ag(γ, n)108Agзапрограмою TALYS-1.4 [2] в інтервалі енергій 9...25 МеВ з кроком 0,1 МеВ. Звернено увагу на перерізи реакцій, у результаті яких утворюються ізомери 106Agі 108Ag з періодом напіврозпаду 23,96 і 2,37 хвилин відповідно.
Отримано дані для п’яти моделей густини рівнів нукліда. Порівнюються експериментальні та розраховані перерізи.
1.В.С. Бохінюк, А.П. Осипенко, О.М. Парлаг та ін. // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія «Фізика». 2002, в. 11, с. 56-60.
ВЛИЯНИЕ КВАДРУПОЛЬНОГО ВКЛАДА НА УГЛОВОЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОСКОЛКОВ ДЕЛЕНИЯ В ЯДРЕ 238U
В.М. Хвастунов, В.И. Касилов, С.С. Кочетов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Деление при малых энергиях в основном определяется электрическим дипольным (E1)-возбуждением и много меньшим вкладом электрического квадрупольного (E2)-возбуждения.
Угловые распределения осколков деления из этих возбужденных состояний хорошо описываются формулой W(θ) = а + bsin2θ + с sin22θ.
Коэффициенты a, b, c определяются вкладами пяти каналов деления с квантовыми числами (Jπ, К) = (1-, 0), (1-, 1), (2+, 0), (2+, 1), (2+, 2), где J, π – спин и четность возбужденного состояния ядра; К – проекция спина J на ось симметрии ядра.
Так как из подгонки к экспериментальным данным этого выражения получают три величины – а, b, с, то для анализа данных используют три основных канала деления (1-, 0), (1-, 1), (2+, 0), пренебрегая вкладами (2+, 1), (2+, 2) каналов, которые дают значительно меньший вклад по сравнению с тремя основными каналами.
Коэффициенты a, b связаны с дипольными иквадрупольными вкладами, а коэффициент c– только с квадрупольным вкладом.
В работе [1] опубликованы результаты эксперимента по делению 238U электронами с энергий 6,25; 6,61; 7,14; 7,44; 7,75; 8,5 МэВ. В этой работе было получено, что в угловом распределение осколков деления наблюдается пик при ~ 500. Нами была проведена обработка этих данных и был выделен вклад квадрупольного деления с использованием формулы (1).
После вычитания этого вклада пик не наблюдается в угловом распределении осколков деления. Таким образом, определено, что появление пика связано с вкладом квадрупольного деления.
1. J.D.T. Arruda Neto, S.B. Herdade, B.S. Bhandari, I.C. Nascimento // Phуs. Rev. C. 1978, v. 18, n. 2, p. 863.
ВКЛАД НАПІВПРЯМИХ ПРОЦЕСІВ У ПЕРЕРІЗИ
ЗБУДЖЕННЯ ІЗОМЕРНИХ СТАНІВ ІЗОТОПІВ ТЕЛУРУ
У ФОТОНЕЙТРОННИХ РЕАКЦІЯХ
Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород
Показано, що експериментальні перерізи збудження ізомерних станів уреакціях А(γ,n)(A–1)m на ізотопах телуру стрімко зростають (у два рази) по мірі заповнення нейтронної підоболонки 1h11/2. Оскільки такий суттєвий зріст незнаходить свого пояснення в рамках традиційного статистичного механізму, природно допустити значний вклад напівпрямих процесів при заселенні ізомерних станів.
Для ізотопів телуру нами проведено розрахунки перерізів реакцій (γ,n)m задопомогою програмного пакета TALYS-1.4. Вони показали, що вклад напівпрямих процесів при цьому складає для ізотопу 120Te 0,1% при енергії гамма-квантів Е = 12МеВ; 3,8% при Е = 16МеВ і 7,1% при Е = 18,0МеВ. Дляізотопу 124Te ці величини складають відповідно 0,46; 5,6 і 9,4%, адляізотопу 130Te–1,3; 8,5 і 12,5%.
Видно, що теоретичні розрахунки правильно вказують на ріст вкладу напівпрямих процесів по мірі заселення зовнішньої 1h11/2 нейтронної оболонки, але величина цього вкладу виявляється недостатньою для пояснення ефекту росту перерізів реакцій (γ, n)m при зміні маси ізотопів телуру від А = 120 до А = 130.
СПІВВІДНОШЕННЯ МОД ФОТОПОДІЛУ ЯДЕР 232Th, 235U ТА 238U ПОБЛИЗУ ГІГАНТСЬКОГО ДИПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСУ
За допомогою γ-спектрометричного методу [1-3] вимірювались виходи ряду уламків фотоподілу 232Th, 235U та 238U з масовими числами від 92 до 142 приенергіях гальмівних гамма-квантів від 12 до 25 МеВ. За результатами вимірювань оцінюється співвідношення симетричної та асиметричної мод поділу ядер та вплив на величину виходів уламків кластерної структури ядер. Результати вимірювань порівнюються з розрахунками за програмою TALYS-1.4.
1. І.І.Гайсак, А.П.Осипенко, В.А.Пилипченко, М.Т. Саболчій. Експериментальне дослідження виходів деяких уламків фотоподілу торію вобласті енергій гальмівного гамма-випромінювання до 25 МеВ // Тезисы докладов IX конференции по физике высоких энергий, ядерной физике иускорителям. Харьков. 2011, с. 33.
2. І.І. Гайсак, В.І. Жаба, А.П. Осипенко, В.А. Пилипченко, М.Т. Саболчій. Про виходи уламків фотоподілу 232Th та 235U в області гігантського дипольного резонансу // Тезисы докладов X конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков. 2012, с. 66.
3. Г.В. Васильєва, В.С. Куць, А.П. Осипенко, В.А. Пилипченко. Визначення виходів уламків поділу з використанням процесу сорбції // CurrentProblemsinNuclearPhysicsandAtomicEnergy. Proceedings. Kyiv, 2007, с. 784-788.
ЗБУДЖЕННЯ ІЗОМЕРНОГО СТАНУ 11/2- ЯДРА ЦЕРІЙ-139
У РЕАКЦІЇ (γ,n) В ОБЛАСТІ 10...15 МеВ
Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород
Проведено експериментальне і теоретичне вивчення залежності ізомерних відношень виходів Ym/Yg у реакції 140Се(γ,n)139m,gСе від енергії гамма-квантів вінтервалі 10...15МеВ. (Тут Ym, Yg – виходи заселення ізомерних і основних станів).
Дослідження проведені на пучку гальмівних гамма-квантів мікротрону М-30 ІЕФ НАН України з кроком ΔЕ=0,5 МеВ. В експерименті використовувалась активаційна методика.
Для ідентифікації збудження ізомерного стану ядра 139mСе (Т1/2=54,8 с) використовувалася гамма-лінія з енергією Е= 754 кеВ, а для основного стану 139gСе (Т1/2=137,6 днів) – лінія з енергією Е=165,8 кеВ.
Експериментальна крива залежності ізомерних відношень d = Ym/Yg = ƒ(Еγmax) від максимальної енергії гальмівного спектра Еγmax має зростаючий характер.
При цьому ізомерне відношення d при енергіях Еγmax = 12,0; 13,0; 14,0; 16,0 і18,0МеВ набуває значення 0,016(4); 0,031(4); 0,055(4); 0,073(4). Виконані теоретичні розрахунки ізомерних відношень виходів для реакції 140Се(γ,n)139m,gСе.
Обчислення проведені за допомогою програмного пакета TALYS-1.4. Одержане задовільне узгодження розрахунку з експериментальними даними.
ВКЛАД СОПУТСТВУЮЩЕГО ДЕЛЕНИЯ ФОТОНЕЙТРОНАМИ
В ПОЛНЫЙ ВЫХОД ПРОДУКТОВ ФОТОДЕЛЕНИЯ
АКТИНИДОВ ТОРМОЗНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
1Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород; 2Ужгородский национальный университет, г. Ужгород; 3ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Для изучения характеристик продуктов фотоделения актинидных ядер широко используется тормозное излучение электронных ускорителей. Взаимодействуя с исследуемыми ядрами, оно, помимо реакции (γ, f), может дополнительно инициировать ряд других фотоядерных реакций, например (γ, n), продукты которых могут влиять на окончательный результат [1, 2]. В тормозном излучении присутствуют также фотонейтроны, инициирующие дополнительные каналы реакций, например (n, γ), (n, f) и др.
Нами выполнен анализ выхода фотонейтронов из тормозной мишени (танталовая пластинка толщиной 1 мм) в области энергий до 18 МэВ, а также вклада сопутствующего деления фотонейтронами в фотоделение ядер 239Pu и241Am в реакциях A(γ, n)A`→A`(γ, f), A(n, f), а также A(n, γ)A``→A``(n, f) и др.
1. A.S. Paschoa. Comparison between neutron-induced and photon-induced fission for measuring actinides // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 1994, v.182, n. 1, p. 149-155.
2. T. Mukhopadhyay, D.N. Basu. Photonuclear reactions of actinides in the giant dipole resonance region // European Physical Journal A. 2010, v. 45, n. 1, p. 121-124.
РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ МНОЖЕСТВЕННОСТИ МГНОВЕННЫХ
НЕЙТРОНОВ ФОТОДЕЛЕНИЯ АКТИНИДОВ
1Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород; 2Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев
Выполнены эмпирические расчеты средней множественности мгновенных нейтронов фотоделения актинидов 232Th, 233U, 234U, 235U, 236U, 238U, 237Np, 239Pu и 241Am, как линейной функции от энергии возбуждения, массы и заряда ядра. Экспериментальные данные для области энергий 5...20МэВ, содержащие 242 точек, взяты из работ [1-5].
Полученную формулу, которая содержит 7 свободных параметров и в которой учтен четно-нечетный эффект, можно использовать для оценки множественности мгновенных нейтронов в случае фотоделения нуклидов, для которых количество экспериментальных данных ограничено или они отсутствуют.
1. J.T. Caldwell et al. Giant-resonance for the actinide nuclei: photo-neutron and photofission cross-sections for 235U, 236U, 238U and 232Th // Phys Rev C. 1980, v. 21, n.4, p. 1215-1231.
2. J.T. Caldwell et al. Experimental determination of photofission neutron multiplicities for eight isotopes in the mass range 232 ≤ A ≤ 239 // Nucl. Sci. Eng. 1975, v. 56, p. 179-187.
3. J.T. Caldwell et al. Experimental determination of photofission neutron multiplicities for 235U, 236U, 238U, and 232Th using monoenergetic photon // Nucl. Sci. Eng. 1980, v. 73, n. 2, p. 153-163.
4. H.Naik et al. Mass-yield distributions of fission products from photofission of232Th induced by 45 and 80 MeV bremsstrahlung // Phys Rev C. 2012, v. 86, n. 5, p. 054607.
5. B.L. Berman et al. Photofission and photoneutron cross sections and photofission neutron multiplicities for 233U, 234U, 237Np and 239Pu // Phys Rev C. 1986, v. 34, n. 6, p. 2201-2214.
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ИССЛЕДОВАНИЯ НОВЫХ МЕТОДОВ МЕТРОЛОГИИ ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИИ ОБЪЕМНЫХ ОБРАЗЦОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ
О.М. Поп, М.В. Стец
Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород
Гамма-спектрометрия объемных образцов произвольной формы, несмотря насвою актуальность и длительную историю востребованности (образцов произвольной формы огромное количество), до сих пор является в каждом случае индивидуальным актом выполнения метрологического требования – взаимной однородности образца и образца-стандарта.
Разнообразие форм образцов делает устранение этого «индивидуализма» образцов и создания соответствующих им однородных образцов-стандартов практически нереализуемым.
Одним из возможных решений может быть усреднение, осуществленное путем 3-осного дискретного вращения гамма-прозрачного куба, содержащего исследуемый образец. Каждое положение грани куба измеряется детектором. 3‑осное вращение куба может быть смоделировано рандомизированным спомощью генератора случайных чисел поворотом куба на 900.
Можно показать, что после достаточно большого числа измерений образцов произвольной формы будут получены некоторые устойчивые паттерны – усредненные и стандартизованные значения аппаратурных гамма-спектров испектры активностей гамма-активных нуклидов, которые можно сравнивать между собой.
Это означает возможность создания подходящей шкалы, общей как для различных образцов, так и для различных образцов-стандартов. Вполне возможно и упрощение выполнения метрологического требования – взаимной однородности образца и образца-стандарта.
ЗАВИСИМОСТЬ ОТНОШЕНИЯ ВЫХОДА ОСКОЛКОВ
ФОТОДЕЛЕНИЯ К СЕЧЕНИЮ ЭЛЕКТРОДЕЛЕНИЯ ЯДРА 238U В ДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИЙ ГИГАНТСКОГО РЕЗОНАНСА
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Исследовалось отношение выхода осколков фотоделения к сечению электроделения ядер 238U на пучке электронов, очищенных отклоняющим магнитом от сопутствующего фона γ-квантов в диапазоне энергий 7...23МэВ на ускорителе ЛУЭ-300. Для исследования фото- и электроядерных реакций в диапазоне энергий гигантского резонанса разработаны схемы экспериментов, включающих измерения выходов фотоделения к сечению электроделения, измерения угловых и массовых распределений осколков фото- и электроделения. Проведены измерения отношения выхода осколков фотоделения к сечению электроделения в указанном энергетическом диапазоне с шагом по энергии 1МэВ.
В эксперименте используется сборка из двух одинаковых мишеней 238U толщиной 5×1018 ядер/см, между которыми находится радиатор толщиной 0,015 радиационной длины.
Регистрация осколков деления производилась твердотельными стеклянными детекторами, расположенными за каждой мишенью 238U. Такая схема измерений позволила в одной экспозиции одновременно наблюдать осколки от процессов фото- и электроделения.
Предусмотрена возможность измерения потока электронов, проходящих через исследуемую мишень с последующим вычислением спектра тормозного излучения γ-квантов, необходимого для определения выхода фотоделения и сечения электроделения 238U.
Проведено сравнение полученных результатов с данными других авторов. Это сравнение показало, что наши данные хорошо совпадают с данными, опубликованными ранее. Это говорит о том, что разработанная нами методика позволит получать надежные данные по электроделеию ядер.
СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ 116Cd(γ, n)115gCd
В АСТРОФИЗИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ЭНЕРГИЙ
1Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков; 2Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород
Активационным методом измерены интегральные сечения фотоядерной реакции 116Cd(γ, n)115gCd (Jπ = 0+ → Jπ = 1/2-) в области энергий фотонов тормозного спектра от порога до 12,5 МэВ.
Мишени кадмия естественного состава облучались пучками тормозного излучения линейного ускорителя электронов ЛУЭ-300 (ННЦ ХФТИ, г. Харьков) и микротрона М-30 (ИЭФ, г. Ужгород). Активационные выходы ядер-продуктов измерялись с применением Ge(Li)-гамма-спектрометров.
Из экспериментально определенных интегральных сечений получены скорости (γ, n)-реакций в астрофизической области энергий. Скорости реакций сравниваются с предсказаниями статистической теории Хаузера-Фешбаха, реализованной компьютерным кодом NON-SMOKER [1].
Полученные данные будут использованы как вводные для моделирования γ‑процесса в звездном нуклеосинтезе.
1. T. Rauscher, F.-K. Thielemann. Predicted cross-sections for photoninduced particle emission // Atomic Data and Nuclear Data Tables. 2004, v. 88, n. 1, p. 1-81.
ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЕ ЯДРА 4He ЛИНЕЙНО
ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ ФОТОНАМИ С ЭНЕРГИЕЙ 50 МэВ
J.R.M. Annand1, S.Al Jebai1, J. Brudvik2, Д. Бурдейный3, K. Fissum4, В. Ганенко3, K. Hansen2, L. Isaksson4, K. Livingston1, M. Lundin2, B. Nilsson2, B. Schroder4
1Факультет физики и астрономии, Университет Глазго,
г. Глазго, Шотландия, Великобритания; 2Лаборатория MAX-Lab, Университет Лунда, г. Лунд, Швеция; 3 ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина; 4Физический факультет, Университет Лунда, г. Лунд, Швеция
Представлены предварительные результаты обработки данных эксперимента по измерению асимметрии сечений реакции 4Не(γ, n)3He при энергии фотонов 50 МэВ. Эксперимент проведен на пучке меченых линейно поляризованных фотонов когерентного тормозного излучения, полученном в лаборатории MAX-Lab (г. Лунд, Швеция). Пучок линейно поляризованных фотонов создавал-ся при взаимодействии электронов с энергией 192 МэВ с кристаллом алмаза толщиной 50 мкм.
В эксперименте использовалась активная газовая мишень под давлением 20 бар. Мишень позволяла фиксировать факт взаимодействия фотона с ядром 4He и задавать стартовый сигнал для идентификации нейтронов по времени пролета. Регистрация нейтронов осуществлялась под углами 45, 90 и 130 градусов нейтронными счетчиками на основе жидкого сцинтиллятора.
АСИММЕТРИЯ СЕЧЕНИЯ РЕАКЦИИ 12С(γ, р)11В ДЛЯ ОСНОВНОГО И ВОЗБУЖДЕННОГО (~2,2 МэВ, ~7,0 МэВ) СОСТОЯНИЯ ЯДРА 11B
J. Brudvik3, Д.Д. Бурдейный2, K. Fissum1, В.Б. Ганенко2, K. Hansen3,
L. Isaksson1, K. Livingston4, M. Lundin3, В.Л. Мороховский2,
B. Nilsson3, B. Schroder1,3, Г.А. Ващенко2
1Физический факультет, Университет Лунда, г. Лунд, Швеция; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина; 3Лаборатория MAX-Lab, Университет Лунда, г. Лунд, Швеция; 4Факультет физики и астрономии, Университет Глазго,
г. Глазго, Шотландия, Великобритания
Получены значения для асимметрии сечения реакции 12С(γ, р)11В основного ивозбужденного (~2,2; 7,0 МэВ) состояний ядра 11B в области энергии фотонов 40...60 МэВ.
На пучке линейно поляризованных фотонов установки лаборатории MAX-Lab(г. Лунд, Швеция) проведен эксперимент по фотодезинтеграции ядер углерода в области энергий 40...60 МэВ. Регистрация протонов проводилась с помощью CsI/SSD-телескопа (на совпадении с системой мечения), который расположен под углом 900 к направлению пучка гамма-квантов.
Телескоп состоял из двух микростриповых детекторов толщиной 500 мкм и кристалла CsI. Идентификация протонов проводилась по методике ΔЕ-Е, которая позволяет выделить протоны. В эксперименте поляризация фотонов измерялась по реакции D(γ, p)n и составляла 25 и 48% при использовании коллиматоров 12 и 4 мм соответственно. При использовании метода недостающей энергии удалось выделить основное и возбужденные состояния ядра 11В. Обработка данных показала, что асимметрия сечения реакции 12С(γ, р)11В существенна как для основного, так и для возбужденного состояний и достигает значения ~1,0.
ТОНКАЯ СТРУКТУРА СПЕКТРА СИНХРОТРОННО-ЧЕРЕНКОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРОНОВ
И.А. Константинович1,2, А.В. Константинович1
1Национальный университет им. Юрия Федьковича, г. Черновцы; 2Институт термоэлектричества НАН и МОН Украины, г. Черновцы
Методом охватывающих поверхностей [1, 2] 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, вблизи черенковского барьера.
Особое внимание уделено случаю, когда продольная (параллельная вектору магнитной индукции) компонента скорости электронов больше фазовой скорости света в среде (V║med> c/ n(ω)), однако меньше скорости света в вакууме.
В методе прямого численного расчета функции спектрального распределения мощности синхротронно-черенковского излучения [1, 2] одного, двух, трех и четырех электронов развит алгоритм, позволяющий проводить численные расчеты с высокой точностью от низких до высоких гармоник.
Этим численным методом установлено, что при одинаковых компонентах скорости электронов скачкообразные изменения функции спектрального распределения мощности синхротронно-черенковского излучения не только отдельного электрона, а и последовательности двух, трех и четырех электронов, движущихся друг за другом по винтовой линии, происходят на одной и той же частоте.
Полученные в работе результаты находятся в хорошем согласии с данными исследований [1, 2].
1. А.В. Константинович, И.А. Константинович. Спектр излучения системы электронов, движущихся по винтовой линии в прозрачной среде // Вісник Харківського національного університету ім. В.М. Каразіна. Серія «Радіофізика та електроніка». 2011, №983, в. 19, с. 38-47.
2. A.V. Konstantinovich, I.A. Konstantinovich. Influence of Normal and Anomalous Doppler Efects on Synchrotron-Cherenkov Radiation // Romanian J. of Physics.2012, v. 57, n. 9-10, p. 1356-1366.
Пленарное заседание 4. Исследования и разработки ускорителей и накопителей заряженных частиц
Plenary meeting 4. Investigations and developments of charged-particle accelerators and storage rings
ГЕНЕРАТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ «НЕСТОР».
СОСТОЯНИЕ И ПЛАНЫ
В. Андросов, Н. Айзацкий, С. Базаров, А. Бездетко, В. Борискин,
А. Гвоздь, А. Гевчук, П. Гладких, С. Гоков, А. Гордиенко,
В. Гревцев, Ю. Григорьев, А. Довбня, О. Звонарева, А. Зелинский,
А. Золочевский, В. Иващенко, А. Каламайко, И.И. Карнаухов,
И.М. Карнаухов, В. Козин, Д. Коржов, В. Кушнир, В. Лященко,
В. Маргин, В. Митроченко, Н. Мочешников, А. Мыцыков,
И. Неклюдов, Т. Никитина, Ф. Пеев, А. Резаев, В. Сергиенко,
В. Скирда, В. Скоморохов, Ю. Телегин, В. Троценко,
А. Черкашин, В. Шпагина, А. Щербаков, Я. Ботман1
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 1Технологический университет, г. Эйндховен, Нидерланды
В последние несколько лет в ННЦ ХФТИ проводится разработка исооружение комптоновского источника рентгеновского излучения – генератора «НЕСТОР». Основной задачей проекта является разработка интенсивного компактного рентгеновского генератора на базе относительно дешевого накопителя электронов с использованием современного лазерного оборудования.
Приведено описание последних результатов по строительству и вводу в эксплуатацию установки. Также обсуждаются ближайшие планы по вводу в эксплуатацию.
КОМПТОНОВСКИЕ ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
А.А.Щербаков
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлен обзор современного состояния работ по источникам жесткого рентгеновского и гамма-излучений, основанным на эффекте обратного комптоновского рассеяния – электрон‑фотонным коллайдерам.
Рассматриваются варианты создания таких источников – на основе линейных ускорителей, ускорителей-рекуператоров, накопителей электронов. Приведены основные параметры генератора рентгеновского излучения «НЕСТОР». Обсуждаются возможности и перспективы применения компактных комптоновских источников излучения.
ПРОГРЕСС В СООРУЖЕНИИ ИСТОЧНИКА НЕЙТРОНОВ ННЦ ХФТИ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлено состояние работ по сооружению в ННЦ ХФТИ ядерной подкритической установки «Источник нейтронов, основанный на подкритической сборке, управляемой линейным ускорителем электронов».
К настоящему времени закончено капитальное строительство основного здания установки и технологических сооружений:
– электрическая подстанция;
– градирни;
–насосная,
–станция деминерализации воды;
–компрессорная;
–дизель-генераторная;
–здание для производства радиоизотопов.
Выполнены системы инженерного обеспечения. Изготовлены и прошли предварительные производственные испытания, в соответствии с нормативными требованиями кядерным установкам, оборудование и системы:
– линейного ускорителя электронов;
– подкритической сборки;
– машины для перегрузки ядерного топлива;
– бассейнов выдержки отработанных тепловыделяющих сборок и облученных нейтронно-образующих мишеней;
– системы автоматизированного контроля иуправления технологическим процессом;
– системы автоматизированного радиационного контроля;
– системы спецвентиляции.
Продолжается монтаж систем:
– линейного ускорителя электронов;
– канала транспортировки пучка на нейтронно-образующую мишень;
– оборудования систем охлаждения подкритической сборки и мишени;
– спецвентиляции, спецканализации.
Разработаны программы ввода в эксплуатацию, комплексных испытаний ифизического пуска установки.
Секция 7. Исследования и разработки ускорителей и накопителей заряженных частиц
Session 7. Investigations and developments of charged-particle accelerators and storage rings
СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ И УПРАВЛЕНИЯ
СКАНИРОВАНИЕМ ЯДЕРНОГО МИКРОЗОНДА НА БАЗЕ РЕКОНФИГУРИРУЕМОГО МОДУЛЯ С ПЛИС
С.В. Колинько, А.Г. Пономарев
Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы
Разработана система сбора данных и управления сканированием для канала ядерного сканирующего микрозонда на базе электростатического ускорителя ЭГ-5 Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ, г. Дубна. Ядром системы является реконфигурируемая плата ввода-вывода NI PCIe-7852R [1] с программируемой логической интегральной схемой (FPGA).
Система обеспечивает в реальном времени управление сканированием по двум координатам с нормализацией времени экспозиции или дозы, сбор спектрометрической информации по четырем каналам с учетом живого времени и привязкой событий к координатам пикселя, получение изображения во вторичных электронах. Полученная информация буферизируется
и передается в оперативное запоминающее устройство(ОЗУ) персонального компьютера по каналу прямого доступа к памяти.
Применение реконфигурируемого модуля позволяет гибко настраивать систему в соответствии с требованиями эксперимента, подключать различные источники цифровых и аналоговых данных, используя только программную реконфигурацию внутренних цепей. В настоящее время ведутся работы по оптимизации алгоритмов функционирования системы и обработки и представления информации.
СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ЯДЕРНОГО МИКРОЗОНДА НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ ЭГ-5 ЛНФ ОИЯИ
Д.В. Магилин
Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы
Рассчитана сканирующая система для ядерного сканирующего микрозонда, проектируемого для ОИЯИ, г. Дубна (Российская Федерация). Особенностью ионно-оптической схемы данного микрозонда является малое рабочее расстояние (расстояние между последней квадрупольной линзой и мишенью системы) в некоторых режимах работы, что не позволяет расположить пластины электростатического дефлектора непосредственно перед мишенью. Рассчитаны оптимальные размеры и положение отклоняющих пластин, которые обеспечивают заданный растр пучка на мишени (500×500 мкм2 при энергии пучка 3МэВ) и влияние сканирующей системы на разрешающую способность.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДОФОРМИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ЯДЕРНОГО СКАНИРУЮЩЕГО МИКРОЗОНДА НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ ЭГ-5 ЛНФ ОИЯИ
А.А. Пономарев, А.В. Романенко, А.Г. Пономарев
Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы
С целью создания ядерного сканирующего микрозонда на базе электростатического ускорителя ЭГ‑5 в ЛНФ ОИЯИ в данной работе были выполнены расчеты оптимальных параметров зондоформирующей системы (ЗФС) на базе квадруплета магнитных квадрупольных линз.
Расчеты проводились для пучка протонов с энергией до 5 МэВ и максимальным значением энергетического разброса частиц в пучке 10-3. Принимая ряд ограничений, задаваемых параметрами ускорительного комплекса и выдвигаемыми требованиями к сфокусированному зонду, путем численного моделирования были получены геометрические и физические параметры ЗФС-М и определено их влияние на фокусирующие свойства установки. Исходя из этого, были выбраны оптимальные значения для базовой ЗФС микрозонда ЛНФ ОИЯИ. При этом критерий оптимальности параметров ЗФС определялся величиной плотности приведенного аксептанса системы, который пропорционален плотности тока сфокусированного пучка на мишени. В расчетах также учтены нелинейные эффекты, связанные с аберрациями как собственными, так и паразитическими, обусловленными физическими и технологическими несовершенствами линз.
УСКОРИТЕЛЬНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ
КОМПЛЕКС МЕГАВОЛЬТНЫХ ЭНЕРГИЙ
ИНСТИТУТА ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ НАН УКРАИНЫ,
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Представлены результаты работы ускорительного масс-спектрометра AMS‑1MV Tandetron Model B7204 Центра коллективного пользования (ЦКП) «Ускорительная масс-спектрометрия» ИПФ НАН Украины.
Приведены экспериментальные параметры комплекса, результаты первых экспериментов по датированию археологических образцов, сформулированы основные задачи, направленные на дальнейшее развитие ЦКП.
САМОУЗГОДЖЕНА ВЗАЄМОДІЯ УЛЬТРАРЕЛЯТИВІСТСЬКОГО ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА З ПОЛЯМИ БЛИЖНЬОЇ ЗОНИ ВИПРОМІНЮВАННЯ СМІТА-ПАРСЕЛА
Анатолій Опанасенко
ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, м. Харків
Розвинуто аналітичний метод розрахунку кільватерних полів ультрарелятивістського електронного пучка в слабогофрованих прямокутних хвилеводах з довільною відстанню між гофрованими поверхнями. Знайдено залежності знакозмінної кільватерної сили в граничному випадку, коли відстань між гофрованими поверхнями набагато більша за період структури. Одержано знакозмінну поперечну компоненту кільватерної сили, що збуджена ультра-релятивістським пучком, який рухається над гофрованою поверхнею. Ця сила призводить до випромінювання ондуляторного типу, яке інтерферує з відомим випромінюванням Сміта-Парсела.
КОЭФФИЦИЕНТ ТРАНСФОРМАЦИИ ПРИ КИЛЬВАТЕРНОМ
УСКОРЕНИИ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РЕЗОНАТОРЕ
В.И. Маслов, И.Н. Онищенко
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Коэффициент трансформации определяет максимальную энергию, докоторой ускоряются электроны в диэлектрическом резонаторе для данной энергии сгустков электронов, которые возбуждают кильватерное поле. В каждый период волны в резонатор инжектируется по прямоугольному впродольном направлении сгустку, каждый длиной, равной половине длины волны. Электрические заряды сгустков последовательности имеют ступенчатое профилирование, так что каждая ступенька состоит из нескольких сгустков одинаковых зарядов. Заряд сгустков следующей ступени нарастает полинейному закону 1:3:5 ... Промежуток между сгустками кратен длине волны. Сформулированы условия, которые необходимо удовлетворить, чтобы импульсы, возбужденные всеми сгустками, добавлялись когерентно,
а ускоряющийся сгусток взаимодействовал со всем импульсом. Сформулированы условия, когда тормозящее поле для всех сгустков малое, что позволяет получить большой коэффициент трансформации. Получены выражения для кильватерного поля и показано, что коэффициент трансформации значительно превышает его в случае волновода призначительном количестве инжектированных цугов одинаковых сгустков.
This work was supported by the US Department of energy NNSA through the Global Initiatives for Proliferation Preventation (GIPP) Program in Partnership wits the Science and Technology Center in Ukraine (Project ANL-T2-247-UA and STCU Agreement P522).
ПОЛЯ В ПЛАЗМЕ, ВОЗБУЖДАЕМЫЕ КОРОТКИМИ
РЕЛЯТИВИСТСКИМИ ЭЛЕКТРОННЫМИ СГУСТКАМИ ИОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ОДНОРОДНУЮ ИХ ФОКУСИРОВКУ
В.И. Маслов1, И.Н. Онищенко1, И.П. Яровая2
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
В [1, 2] предложен и численным моделированием исследован механизм фокусировки в плазме, при котором все сгустки последовательности фокусируются одинаково и однородно. В этом материале исследуется эта кильватерная плазменная линза для коротких релятивистских электронных сгустков.
Показано, что все сгустки последовательности фокусируются одинаково и однородно в случае, когда заряд первого сгустка в определенное число раз меньше зарядов всех остальных сгустков, промежуток между первым и вторым сгустками равен определенному значению, промежуток между остальными сгустками должен быть кратен длине волны.
Показано, что только первый сгусток находится в конечном тормозящем поле. Другие сгустки находятся в нулевом продольном электрическом поле. Тогда только первый сгусток обменивается энергией с кильватерным полем,
а амплитуда кильватерного поля не меняется вдоль последовательности. Радиальная кильватерная сила Fr в областях расположения сгустков приблизительно постоянна вдоль сгустков.
1.К.В. Лотов, В.И. Маслов, И.Н. Онищенко, Е.Н. Свистун. Однородная фокусировка последовательности электронных сгустков кильватерным полем в плазме // Вопросы атомной науки и техники. 2012, в. 3(79), с. 159-163.
2.В.И. Маслов, И.Н. Онищенко, И.П. Яровая. Возбуждение кильватерного поля в плазме, обладающего однородной фокусировкой электронных сгустков // Вопросы атомной науки и техники. 2013, в. 1(83), с. 134-136.
КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ КОМПТОНА
Ю.Н. Григорьев, А.Ю. Зелинский
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлены результаты теоретического исследования взаимодействия свободного электрона с электромагнитной волной, полученные методами классической электродинамики. Особенностью данной работы является применение теории почти периодических функций для исследования динамики электрона и вычисления спектрально-углового распределения интенсивности излучения электрона в поле волны.
Использованный математический аппарат позволил объяснить экспериментально открытое Комптоном увеличение длины волны излучения при ее взаимодействии с покоящимся электроном (эффект Комптона), не прибегая к введенной Дебаем и Комптоном частице-фотону. А также:
– объяснить наличие в спектре излучения электрона при большом угле «рассеяния» длин волн равных и меньше длины волны внешнего поля;
– объяснить отсутствие эффекта Комптона при больших длинах волн внешнего поля;
– получить формулы, описывающие генерацию коротковолнового излучения релятивистских электронов при их движении навстречу волне;
– обнаружить зависимость параметров движения электрона и излучения от величины параметра нелинейности внешней волны.
Смещение спектра излучения в «красную» сторону (эффект Комптона) в данной работе объясняется воздействием электромагнитного давления внешней волны на электрон.
Отсутствие эффекта Комптона при больших длинах волн внешнего поля объясняется малой величиной спектральной плотности источников длинноволнового излучения.
ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОНА В ПОЛЕ ТЕМ-ВОЛНЫ
Ю.Н. Григорьев, А.Ю. Зелинский, В.О. Шпагина
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Предлагаемая работа отличается тем, что при получении решения уравнения движения электрона в поле ТЕМ-волны в лабораторной системе координат используется теория почти периодических функций.
В работе показано, что проекции скорости электрона на оси координат удовлетворяют волновому уравнению, а следовательно, могут быть разложены в обобщенные ряды Фурье. Показано, что для приближенного вычисления скорости электрона можно ограничиться конечным числом гармоник ряда, используя малый параметр, равный отношению параметра нелинейности волны к величине интеграла движения.
Коэффициенты Фурье являются функциями начальных значений проекций скоростей электрона, параметра нелинейности и начального значения обобщенной фазы волны. Положение электрона в координатном пространстве вычисляется путем интегрирования проекций скорости электрона на оси поперечных координат. В лабораторной системе в работе рассмотрен пример динамики электрона в плоскости поляризации волны с учетом только постоянных слагаемых и первых гармоник рядов Фурье. Из приведенных вычислений следует:
– в поле бегущей волны все электроны находятся в постоянном движении, не существует момента времени, когда скорость электрона равна нулю;
– при больших значениях параметра нелинейности и энергии электрона возникают большие колебания электрона.
Положение электрона в координатном пространстве вычисляется путем интегрирования проекций скорости электрона на оси координат.
МАЛОЭМИТТАНСНЫЕ ПУЧКИ
В НАКОПИТЕЛЯХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
А.А. Щербаков
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлен обзор по малоэмиттансным структурам фокусировки пучка в накопителях вплоть до дифракционного предела. Обсуждаются различные типы фокусировки, а также возможности использования поворотных магнитов с изменяемым радиусом поворота, вопросы динамической апертуры и времени жизни пучка. Материалы могут быть использованы при проектировании современных источников синхротронного излучения, коллайдеров и затухательных колец.
ОСЦИЛЛЯЦИИ В СПЕКТРЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОНОВ, ДВИЖУЩИХСЯ ПО ВИНТОВОЙ ЛИНИИ В СРЕДЕ
И.А. Константинович1,2, А.В. Константинович1
1Национальный университет им. Юрия Федьковича, г. Черновцы; 2Институт термоэлектричества НАН и МОН Украины, г. Черновцы
Усовершенствованным методом силы самодействия Лоренца [1, 2] определена и исследована структура спектра синхротронно-черенковского излучения одного, двух, трех и четырех электронов, движущихся по винтовой линии в прозрачной среде, для случая, когда поперечная (перпендикулярная вектору магнитной индукции) компонента скорости электронов больше фазовой скорости света в среде (V┴med> c/n(ω)), однако меньше скорости света в вакууме.
Методом прямого численного расчета функции спектрального распределения мощности синхротронно-черенковского излучения [1, 2] одного электрона, а также двух, трех и четырех электронов, движущихся друг за другом вдоль винтовой линии, установлено, что выше черенковского барьера при c/n(ω)< V┴med<c наблюдаются осцилляции.
Для малых сдвигов во времени в системе N электронов, движущихся по винтовой линии друг за другом вблизи черенковского барьера, установлено существование когерентного излучения гармоник с фактором когерентности SN(ω)= N2.
Проведенные исследования дополняют данные работ [1, 2].
1. A.V. Konstantinovich, I.A. Konstantinovich. Oscillations and Superradiance in Radiation Spectrum of Electrons Moving in Spiral in Medium // Romanian J. of Physics. 2011, v. 56, n. 1-2, p. 45-52.
2. A.V. Konstantinovich, I.A. Konstantinovich. Oscillations and Coherent Radiation of Harmonics in Radiation Spectrum of Electrons Moving in Spiral in Transparent Medium // Problems of Atomic Science and Technology. Series «Nuclear Physics Investigations». 2011, n. 5, p. 67-74.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧИЯ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ЛАЗЕРНЫХ
ИМПУЛЬСОВ И МЕЖМОДОВОЙ ЧАСТОТЫ ОПТИЧЕСКОГО
РЕЗОНАТОРА НА ВЕЛИЧИНУ НАКОПЛЕНИЯ В НЕМ ФОТОНОВ
Научно-исследовательский комплекс
«Ускорительно-ядерные системы» ННЦ ХФТИ НАН Украины, г. Харьков
Создание высокоэффективного рентгеновского источника на основе обратного комптоновского рассеяния электронов на фотонах невозможно без формирования сгустков этих частиц с высокой плотностью.
В данной работе изучается влияние различия частоты следования лазерных импульсов frepи межмодовой частоты оптического резонатора fFSR на величину и форму накопленного в нем фотонного сгустка.
Моделирование проводилось на основе метода, предложенного в работе одного из соавторов, и выполнялось для двухзеркальных резонаторов с различными коэффициентами отражения входного Rinp и выходного Rout отражателей.
Результаты расчетов показали, что при frep ≠ fFSR наблюдается искажение формы накопленного в резонаторе импульса по сравнению с формой исходного лазерного импульса.
Чем больше различие между frep и fFSR, тем сильнее уширяется импульс и падает величина интенсивности в нем. Она убывает быстрее, чем накопленная в импульсе энергия. Для более высокодобротных резонаторов эти эффекты проявляются сильнее.
Полученные результаты позволяют не только лучше разобраться в процессе накопления фотонов в оптическом резонаторе, но также оптимизировать эти параметры для конкретных лазерно-оптических систем.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ
ЭЛЕМЕНТАМИ НАКОПИТЕЛЯ «НЕСТОР»
Научно-исследовательский комплекс «Ускорительно-ядерные системы» ННЦ ХФТИ НАН Украины, г. Харьков
Для управления работой генератора «НЕСТОР» разработана система управления, обеспечивающая контроль тока и параметров систем ускорителя. Магнитная система запитывается от основного (300 А макс.) и дополнительных (5 А макс.) 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 предусмотрено автоматическое сканирование с управляемым шагом, а также регулировки, с помощью которых можно пропорционально изменять ток всех или некоторых из модулей. 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. Можно произвести исследование стабильности основных источников тока
и получить численные и графические результаты, включая спектральный анализ данных.
Кроме того, в программе предусмотрено сохранение и восстановление текущего режима работы устройств. В целом повышена надежность и гибкость программного обеспечения комплекса.
ВЛИЯНИЕ РАССТРОЙКИ РЕЗОНАТОРА ФАБРИ-ПЕРО
НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАКОПЛЕНИЯ В НЕМ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ
Научно-исследовательский комплекс
«Ускорительно-ядерные системы» ННЦ ХФТИ НАН Украины, г. Харьков
Одной из систем генератора квазимонохроматических рентгеновских фотонов на основе обратного комптоновского рассеяния электронов на инфракрасных фотонах является лазерно-оптическая система. Она должна обеспечить формирование мишени с высокой концентрацией фотонов внутри оптического резонатора.
Целью этой работы является выяснение влияния расстройки резонатора Фабри-Перо на эффективность накопления в нем лазерных импульсов. Этот вопрос исследовался для резонаторов с различными коэффициентами отражения зеркал (Rinp, Rout).
Расчеты были проведены на основе соотношений, полученных в работе одного из соавторов ранее. Они показали, что расстройка резонатора (Δf = fcar‑ fcav) относительно несущей частоты fcar лазерных импульсов приводит только к уменьшению величины накопления последних. Наиболее сильно этот эффект проявляется в резонаторах с высокой добротностью, т. е. образованных зеркалами с высоким коэффициентом отражения. Знак расстройки не влияет на величину накопления. Форма накопленного импульса в точности повторяет форму лазерных импульсов.
Результаты, полученные в работе, показывают какую величину накопления лазерных импульсов можно получить в конкретном резонаторе Фабри-Перо в отсутствие расстройки (Δf = 0), а также, насколько она может уменьшиться при ее наличии. Эти результаты могут служить хорошей рекомендацией по выбору параметров отражателей резонатора и точности, с которой необходимо поддерживать расстройку его собственной частоты fcav от несущей fcar лазерных импульсов.
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ
ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ВЧ-РЕЗОНАТОРА
НАКОПИТЕЛЬНОГО КОЛЬЦА «НЕСТОР»
Научно-исследовательский комплекс
«Ускорительно-ядерные системы» ННЦ ХФТИ НАН Украины, г. Харьков
Системы подавления, так называемых «паразитных» типов колебания
в ускоряющих структурах, являются неотъемлемой частью их ВЧ-систем. Принцип действия такой системы в накопительном кольце «НЕСТОР» основан на одновременной температурной перестройке частоты всех собственных типов колебания ускоряющего резонатора и механической перестройке частоты его основного типа. Целью данной работы является исследование возможностей этой системы термостатирования и определение ее основных параметров.
Электрическая часть изучаемой системы выполнена на основе стандартного серийно выпускаемою оборудования (платиновый датчик температуры Pt-100, измеритель-регулятор микропроцессорный ТРМ-101, регулятор тока РОТ-63
и ТЭН мощностью 15кВт). Для улучшения энергетических характеристик системы термостатирования в ее гидравлической части теплообменник был зашунтирован обводной трубой. Теплоносители этих каналов могут смешиваться в необходимой пропорции в шаровом трехходовом кране. Это позволяет увеличить диапазон температур циркулирующего теплоносителя в системе охлаждения и таким образом снизить тепловую нагрузку на ТЭН.
Результаты изучения возможностей исследуемой системы термостатирования показали, что она может работать в диапазоне температур 20...50°С иподдерживать выбранную температуру с точностью не хуже ± 0,5°С. Скорость выхода системы на рабочую температуру ВЧ‑резонатора была не менее 1,5°С/мин. Значение этого параметра, как и точности поддержания температуры, во многом зависели от скорости протекания теплоносителя через резонатор. Характер их поведения противоположный.
ПОДГОТОВКА ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ ИСТОЧНИКА
РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ «НЕСТОР»
К ПЕРВОМУ ОБОРОТУ ПУЧКА
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлено состояние дел по вакуумной системе генератора рентгеновского излучения «НЕСТОР» перед введением в эксплуатацию инфлекторного устройства накопителя.
На данный момент полностью собрана вакуумная система инжекционного канала и накопителя, содержащая элементы систем диагностики пучка, инфлектор и ВЧ‑резонатор. Производится наладка анализатора масс‑спектрометра на выходе инжекционного канала для исследования парциального состава остаточного газа. Следующим этапом работы на вакуумной системе генератора «НЕСТОР» будет прогрев элементов вакуумной системы и чистка тлеющим разрядом в смеси кислорода и инертных газов (аргона или гелия) для достижения минимального коэффициента удельного газовыделения ~ 10-12Торр·л/с·см2 и получения предельного давления в вакуумной системе накопителя ~ 10-9 Торр.
FLUX-ПРОГРАММА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
П.И. Гладких, А.С. Мазманишвили, А.А. Щербаков
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Описана программа FLUX для вычисления характеристик синхротронного излучения (СИ) заряженных частиц в накопителях, разработанная с использованием пакета MathCAD. В качестве иллюстрации работы программы FLUX представлены результаты расчета интенсивностных характеристик СИ из накопителя «НЕСТОР», полученных с учетом геометрии регистрации и фазового объема пучка релятивистских электронов.
СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ СКАНИРУЮЩЕГО ПОТОКА ЭЛЕКТРОННОГО И ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЙ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Сканирование пучка электронов (тормозных фотонов) большой мощности применяется в технологических процессах и радиационных испытаниях дляувеличения размера зоны облучения до десятков сантиметров и более. Всообщении приведены результаты разработки и исследования характеристик системы для измерения распределения интенсивности (профиля потока) излучения с использованием дистанционно перемещаемого детектора на основе CVD‑алмаза.
Система включает программно-технический комплекс, состоящий из тракта обработки сигнала детектора, системы сбора данных NI USB-6008 (National Instruments) и программного обеспечения. Для калибровки системы использовались стандартизированные дозиметры Harwell Red Perspex 4034.
Предварительное изучение полей излучения проведено методом компьютерного моделирования на основе транспортного кода PENELOPE-2008. Данные измерений, проведенных на ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ, удовлетворительно согласуются с результатами моделирования.
ИСПЫТАНИЕ МОДУЛЯТОРА ИНФЛЕКТОРА СИСТЕМЫ ИНЖЕКЦИИ ГЕНЕРАТОРА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ «НЕСТОР»
1Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера, г. Новосибирск, Россия; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Представлены результаты испытаний и ввода в эксплуатацию импульсной части системы инжекции пучка в накопитель электронов «НЕСТОР». В собранном виде (без пучка электронов) получены проектные параметры всей системы – импульс с амплитудой 60кВ, длительностью 50 нс, частотой повторения 1 Гц и фронтами не более 5 нс. Эти параметры должны обеспечить успешную инжекцию пучка в накопитель при энергии линейного ускорителя от 40 до 50 МэВ.
Секция 8. Физика детекторов излучений
Session 8. Physicsofradiationdetectors
КОМПОЗИЦИОННЫЕ СЦИНТИЛЛЯТОРЫ КАК НОВЫЙ ВИД СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
Н.З. Галунов, Н.Л. Караваева
Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков
Для радиоэкологических задач нами разработан новый вид сцинтилляционного материала – композиционные сцинтилляторы, состоящие из диэлектрического геля в качестве основы, в которую внедрены гранулы сцинтиллирующего вещества [1]. Показано, что данный материал может создаваться как на основе органических, так и неорганических гранул. Первые позволяют создавать эффективные детекторы быстрых нейтронов со степенью разделения нейтронов на фоне гамма-излучения, близкой к органическим монокристаллам. Вторые явились эффективными детекторами тепловых нейтронов, а варьирование размеров их гранул позволило существенно уменьшить влияние фоновых излучений. Отдельные фрагменты сцинтиллятора можно соединять вместе, создавая бесконечные плоскости [2]. Возможность выбора более радиационно-стойких основ, чем стандартные сцинтилляционные основы, и любых сцинтилляционных веществ для создания гранул позволяет задуматься о возможности использования такого технологического подхода не только для задач радиоэкологии (сверхмалые потоки), но и для задач физики высоких энергий.
Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.
1Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; 2 ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
В материалах, состоящих из нескольких молекулярных компонентов с приблизительно одинаковым молекулярным весом, радиационная нагрузка распределяется пропорционально концентрации этих компонентов. Поэтому, для получения радиационно-стойких сцинтилляционных материалов в первую очередь необходима разработка технологии их создания на основе радиационно-стойкой матрицы. Недавняя разработка новых композиционных сцинтилляторов на основе гель-композиций [1] позволит решить эту задачу для радиационно-стойких гель-композиций.
Нами были исследованы диэлектрические гель-композиции производства фирмы DowCorning: Sylgard‑184, Sylgard-186, Sylgard-527, СКТН-мед, СУРЭЛ-СЛ-1.
Наиболее радиационно-стойкими оказались системы Sylgard-184, Sylgard-186. У них при накоплении дозы до 90,6 Мрад прозрачность практически не изменялась, а для Sylgard-527 и СУРЭЛ-СЛ-1 уменьшалась лишь на 5...10%. Полученные результаты указывают на перспективность поиска радиационно-стойких сцинтилляционных материалов, основанных на описанном выше технологическом подходе.
Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.
1. Galunov N. et al. // IEEE Trans.Nucl.Sci. 2009, v. 56, n. 3, p. 904-910.
СОЗДАНИЕ СПЕКТРОСМЕЩАЮЩИХ СВЕТОВОДОВ НА ОСНОВЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕЛЬ-КОМПОЗИЦИЙ
1Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 3ГНУ НТК «Институт монокристаллов» НАН Украины, г. Харьков
Спектросмещающие (СС) световоды позволят снимать сигнал со сцинтиллятора на длине волны λ1 и передавать практически без потерь на реабсорбцию фотоприемнику на λ2 (λ1 > λ2). Наибольшую радиационную нагрузку претерпевает основное по процентному содержанию вещество. Поэтому для создания радиационно-стойких СС-световодов в первую очередь необходимо использовать радиационно-стойкую основу. В качестве основы был выбран диэлектрический гель Sylgard-527. В него в качестве СС-добавки вводился РОРОР (1,4-бис-(2-(5-фенилоксазолил))-бензол). Введение производилось посредством предварительного растворения РОРОР в толуоле и введения полученного раствора в одну из компонент основы.
Получено, что с увеличением концентрации добавки возрастает вероятность появления сцинтилляционного сигнала.
Эффективность поглощения для 360 нм составляет ~ 30%, а для длины волны соответствующей люминесценции ~ 2%. Рассмотрены спектры люминесценции, зависимости светового выхода, прозрачности для различных дозовых нагрузок.
Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.
ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕНА ЭНЕРГИИ В ТРЕКЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ ЧАСТИЦЫ ДЛЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ДЕТЕКТОРОВ
Н.З. Галунов, О.А. Тарасенко
Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков
При использовании сцинтилляционных детекторов важно знать их отклик на ионизирующие излучения с различными удельными энергетическими потерями dE/dx. Это особенно актуально для органических сцинтилляторов – эффективных детекторов ионизирующих излучений с большими dE/dx (альфа‑частицы, протоны) [1].
В работе исследуется энергетический выход радиолюминесценции молекулярных кристаллов антрацена, стильбена и п‑терфенила, а также полистирольного сцинтиллятора. Анализ результатов основывается на изучении физических процессов, протекающих на ранних стадиях размена энергии ионизирующей частицы.
В основе этого анализа лежит концепция об определяющем влиянии поляризации органической молекулярной среды, инициирующей рекомбинацию горячих носителей заряда и уменьшающей выход радиолюминесценции [2]. Этот эффект усиливается с ростом dE/dx.
Рассмотрены особенности рекомбинации зарядовых состояний в областях высокой плотности активации в приближении квазисферической (следы) и квазицилиндрической симметрий (треки). Анализируются пределы применимости такого подхода.
Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.
1.Н.З.Галунов, О.А.Тарасенко. Формирование треков ионизирующих излучений в органических конденсированных средах. Харьков: ИСМА, 2011.
2. N. Galunov, O. Tarasenko // Radiat. Meas. 2010, v. 45, p. 380.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЕДНЕННОГО СЛОЯ НЕОХЛАЖДАЕМОГО Si‑ДЕТЕКТОРА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ ОБЕДНЕНИЯ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Измерены спектры потерь энергии электронов в кремниевом планарном детекторе от источника 90Sr-90Y в зависимости от напряжения обеднения кремниевого планарного детектора (U =0…60В).
Спектры энергетических потерь получены для одиночного детектора и для системы из двух детекторов врежиме совпадений, где второй детектор использовался как триггер. Обработка проведена аппроксимацией Landau в ROOT5.
Определены наиболее вероятные значения потерь (MPV) и ширина энергетического распределения (sigma) для различных напряжений обеднения. Для схемы совпадений вид спектра заметно меняется: MPV смещается в область меньших значений энергии, а sigma уменьшается.
Измерены также спектры излучения для 241Am и получена зависимость площади (S) пика 59,54 кэВ для разных U. Зависимости MPV и S от напряжения обеднения имеют одинаковый вид – плавно спадают с уменьшением напряжения обеднения и выходят на плато в области 30…60В.
Это поведение сходно с измеренной вольт-фарадной характеристикой кремниевого планарного детектора и объясняется уменьшением обедненного слоя при уменьшении напряжения обеднения. Численные значения параметров MPV и S позволяют оценить толщину рабочего слоя детектора.
О ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРАБОТКИ УЗЛА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
НА ОСНОВЕ НЕОХЛАЖДАЕМОГО Si-ДЕТЕКТОРА ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ ШИРОКОДИАПАЗОННЫХ ДОЗИМЕТРОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ АЭС
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Ведется разработка детектирующего модуля на базе кремниевого планарного детектора размером 5×5 мм2 толщиной 300 мкм для дозиметрии γ-излучения вшироком диапазоне энергий.
Использование в детектирующем модуле специально подобранных γ‑конвертеров позволяет добиться практически постоянной чувствительности помощности флюенса фотонов. Расчеты геометрии, материала и толщины γ‑конвертера выполнены с помощью программного пакета GEANT. Рассчитанная энергетическая зависимость относительно линии 662 кэВ лежит в диапазоне -25...+25% для энергий падающего γ-излучения от 50 кэВ до 10МэВ. Чувствительность по 137Cs составляет не менее 0,1 имп./с на мкЗв/ч.
Разрабатывается быстродействующая электроника для считывания сигнала с детектирующего модуля при загрузках до 106 имп./с. В состав считывающей электроники входят широкополосный зарядо-чувствительный усилитель с высоким динамическим диапазоном, усилитель-формирователь со временем пика 50...100 нс и пороговый дискриминатор с формированием коротких (20...50 нс) импульсов триггера.
ВЛИЯНИЕ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ СЦИНТИЛЛЯТОРА НА КОНВЕРСИОННУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАСЫПНОГО ДЕТЕКТОРА ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ ZnS(Ag)/B2O3
И.Н. Дубцов1, О.Л. Шпилинская2, Л.Н. Трефилова1
1Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; 2Институт монокристаллов НАН Украины, г. Харьков
Решалась задача о типе закона распределения длин свободного пробега тепловых нейтронов в композитном гетерогенном сцинтилляционном материале на основе ZnS(Ag)/B2O3. Сцинтилляционный материал был изготовлен путем механического измельчения смеси порошков ZnS(Ag) и В2О3, полученной врезультате спекания. Статистические исследования показали, что распределение размеров частиц полученного порошка хорошо аппроксимируется гамма-распределением. В рамках предположения о гамма-распределении частиц композитного сцинтилляционного материала методом Монте-Карло были исследованы законы распределения длин свободного пробега нейтронов при различных концентрациях конвертора В2О3. Показано, что при больших концентрациях конвертора распределение длин свободного пробега нейтронов хорошо описывается логнормальным законом распределения.
ДЕТЕКТОРЫ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗИРОВАННОЙ ПО СОСТАВУ СМЕСИ ZnS(Ag)/6LiF
1Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; 2Институт монокристаллов НАН Украины, г. Харьков; 3Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
Для создания нейтронного канала регистрации в портальных радиационных мониторах значительный практический интерес представляют сцинтил-ляционные детекторы на основе люминофора ZnS(Ag), находящегося в смеси сконвертором 6LiF. Актуальной проблемой при разработке детекторов на основе подобных сцинтилляционных систем является выбор оптимального состава, размера сцинтиллирующих частиц и частиц конвертора.
В данной работе методами компьютерного и экспериментального моделирования оптимизированы по составу и размерам смесь частиц 6LiF и ZnS(Ag) в полимерной матрице. Определена эффективность регистрации медленных нейтронов для различных вариантов однослойных светосоставов. Предложены две конструкции детекторов тепловых нейтронов с использованием выбранного светосостава и различных световодов. Достигнута высокая избирательность и эффективность регистрации тепловых нейтронов для детекторов с использованием многослойных и сегментированных световодов, которая составляет 65 и 51% соответственно. Разработанные детекторы тепловых нейтронов обеспечивают простоту, надежность в эксплуатации и возможность замены дефицитных нейтронных детекторов на основе Не-3.
ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНУЮ
ЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
КРЕМНИЕВЫХ ПЛАНАРНЫХ ДЕТЕКТОРОВ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Экспериментально исследовано радиационное воздействие на температур-ную зависимость энергетического разрешения исследовательских образцов планарных кремниевых детекторов. Исследовательские образцы облучались электронами с энергией 25 МэВ в диапазоне доз 0...230 крад. Для исключения влияния влажности при облучении и измерении температурной зависимости исследовательские образцы планарных кремниевых детекторов были помещены в герметичные корпуса. В результате экспериментальных исследований установлено, что спектрометрический режим сохраняется в исследованном диапазоне доз, энергетическое разрешение уменьшается при дозе 230крад
с 1,1 до 2,47 кэВ.
Снижение энергетического разрешения при облучении дозой 30крад полностью восстанавливается при охлаждении до -10 ºC. Уменьшение энергетического разрешения при облучении дозой 230 крад практически полностью восстанавливается при охлаждении до - 30 ºC.
Полученные результаты будут использованы для разработки и создания детекторов и детектирующих систем для АЭС и промышленности Украины.
ВИМІРЮВАННЯ КУТОВОГО РОЗПОДІЛУ ГАЛЬМІВНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ІНДУКЦІЙНОГО ПРИСКОРЮВАЧА
ЕЛЕКТРОНІВ БЕТАТРОНА Б-25 ТРЕКОВИМИ ДЕТЕКТОРАМИ
А.П. Осипенко, І.І. Гайсак, В.М. Домище, В.О. Мартишичкін, Б.О. Роман
Ужгородський національний університет, м. Ужгород
До комплексних заходів, які забезпечують ефективне використання бетатрона в науково-прикладних дослідженнях кафедри теоретичної фізики (відділення фізики ядра і елементарних частинок), відносяться роботи завизначенням просторового розподілу γ-квантів гальмівного випромінювання бетатрона Б-25. Кутовий розподіл гамма-квантів електронних прискорювачів типу бетатрон таким же чином, як і енергетичний розподіл, одержано теоретичними розрахунками Шиффом та вдосконалені Мюрхедом [1]. У цій роботі виміряні кутові розподіли гамма-квантів бетатрона із застосуванням трекових детекторів уламків поділу та мішені важких ядер. В якості мішені використовувався уран-235 (90% збагачення).
Утворені на поверхні скляного детектора треки уламками фотоподілу ядер урану ототожнювалися та обліковувалися за допомогою оптичного мікроскопа. За отриманими результатами обчислень визначена щільність уламків фотоподілу в площині уранової мішені та оцінено за нею кутовий розподіл гальмівного випромінювання бетатрона. Знайдений кутовий розподіл гамма‑пучка бетатрона порівнюється з теоретичними даними.
1. Л.М. Ананьев, А.А. Воробьев, В.И. Горбунов. Индукционный ускоритель электронов бетатрон. М.: «Госатомиздат», 1961, 350 с.
ИЗМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ НЕЛЕГИРОВАННЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ Fe И Nb КРИСТАЛЛОВ
Al2O3 В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБЛУЧЕНИЯ БОЛЬШИМИ ДОЗАМИ
СМЕШАННОГО ПОЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ГАММА-КВАНТОВ
1Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород; 2ТОВ «Технокристалл-Корунд», г. Ужгород
Проведены комплексные исследования влияния облучения смешанного поля ускоренных на микротроне М-30 электронов с энергией 9 МэВ исопутствующего тормозного излучения на фосфоресценцию при комнатной температуре, термостимулированную люминесценцию и оптическое поглощение специально нелегированных кристаллов лейкосапфира и легированных железом иниобием.
Установлено, что выход светосуммы фосфоресценции и термо-люминесценции изменяется с дозой облучения немонотонно.
В начале облучения наблюдается линейная зависимость от дозы облучения, далее, в зависимости от легирования наблюдается насыщение (при флюенсах ≈ 1012 эл./см2 для нелегированных кристаллов и при больших флюенсах для кристаллов легированных ниобием и железом), после чего происходит уменьшение выхода светосуммы как фосфоресценции, так и термолюминес-ценции.
Наблюдаемое поведение связано, вероятнее всего, с образованием врезультате облучения радиационных дефектов типа смещенных атомов, являющихся конкурирующими центрами безызлучательной рекомбинации.
Полученные результаты могут быть использованы в дозиметрии смешанного поля электронов и гамма-квантов.
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
АНТИЭФФЕКТ ЧУДАКОВА В ИОНИЗАЦИОННЫХ ПОТЕРЯХ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННОЙ ПАРЫ В ТОНКОЙ МИШЕНИ
С.В. Трофименко1, Н.Ф. Шульга1,2
1Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера HНЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков; 2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
Рассмотрена задача об ионизационных потерях энергии электрон-позитронной пары на различных расстояниях от точки ее рождения в веществе. Показано, что наряду с эффектом Чудакова [1, 2] подавления ионизационных потерь пары по сравнению с суммой потерь электрона и позитрона, проходящих через вещество поодиночке, может иметь место обратный эффект, состоящий в превышении ионизационными потерями пары этой суммы. Показано, что для ионизационных потерь пары в том же самом веществе, в котором пара родилась, такой эффект весьма мал. Однако он может усиливаться на порядок, если рассматривать потери энергии пары в тонкой пластинке, расположенной в направлении движения пары на некотором расстоянии от этого вещества. Обращается внимание на то, что такой эффект должен быть наиболее значительным при относительно низких энергиях пары порядка несколько сотен мегаэлектронвольт.
1. А.Е. Чудаков // Изв. АН СССР. Серия «Физическая». 1955, т. 19, №6, с. 651.
2. N.F. Shul’ga, S.V. Trofymenko // Phys. Lett. A. 2013, DOI: 10.1016/j.physleta. 2013.11.026.
РАЗРАБОТКА СПЕКТРОМЕТРА-АНАЛИЗАТОРА
ДЛЯ ЭКСПРЕССНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ 99mТс И 67Cu В РЕАЛЬНОМ РАДИОФАРМПРЕПАРАТЕ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Для экспресс-анализа концентрации медицинского радионуклида 99mТс в реальной расфасовке (стеклянная ампула) создан прототип спектрометра-анализатора на основе неохлаждаемого планарного кремниевого детектора толщиной 300 мкм [1]. Так как характеристическое рентгеновское излучение (ХРИ) технеция находится в достаточно высокоэнергетической области энергий (20 кэВ), предложено измерять концентрацию технеция по излучению ХРИ, что значительно повышает скорость набора данных.
Для экспресс-анализа концентрации медицинских радионуклидов 99mТс и 67Cu разрабатывается спектрометр-анализатор со сменными детектирующими модулями. Один из детектирующих модулей на основе неохлаждаемого планарного кремниевого детектора, второй типа сцинтиллятор-фотодетектор. В спектрометрической системе спектрометра-анализатора предполагается изменение времени формирования сигнала. Питание спектрометра-анализатора предполагается от USB-порта ПК, что обеспечивает сохранение данных в случае отключения сетевого питания.
1. Г.П. Васильев и др. Спектрометр-анализатор для экспрессного определения концентрации 99mТс в реальном радиофармпрепарате // Тез. докл. XI конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков, 2013, с. 98.
РЕГИСТРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ С ПОМОЩЬЮ
КРЕМНИЕВОГО НЕОХЛАЖДАЕМОГО ПЛАНАРНОГО ДЕТЕКТОРА
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Выполнена регистрация тепловых нейтронов с помощью планарного Si‑детектора толщиной 300мкм, активной площадью 2×2 и 5×5 мм2, сконвертором нейтронов из естественного металлического Gd. Для получения тепловых нейтронов использовался 239Pu-Be(α,n)-источник быстрых нейтронов (ИБН-21) с потоком 1,13•105 с-1 с замедлителем из парафина. Для поглощения фона гамма-излучения от источника нейтронов были использованы пластины из Pb, Fe, Al. Контрольное измерение потока тепловых нейтронов выполнено спомощью детектора-дозиметра МКС-01Р, для расчета процесса замедления нейтронов, выхода γ-квантов и электронов конверсии использован программный код GEANT4.
Для Si-PIN-детекторов 2×2, 5×5мм2 измерен спектр, характерный для реакции Gd(n, γ) захвата тепловых нейтронов изотопами 155Gd и 157Gd, выделены линии ХРИ Gd с энергией 42,99 и 48,69 кэВ и спектр электронов конверсии с энергией в диапазоне 30…200 кэВ, с максимумом при энергии ~ 70 кэВ. Фоновое гамма-излучение измерено Si‑детектором без слоя Gd.
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
РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ
НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НИТИ И СИСТЕМЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ НИТЕЙ
Н.Ф. Шульга1, В.В. Сыщенко2
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина; 2НИУ «Белгородский государственный университет», г. Белгород, Россия
Рассмотрено рассеяние плоской электромагнитной волны на нитевидной мишени. Результаты для бесконечно тонкой нити [1] обобщены на случай нитевидной мишени конечной толщины. Полученное выражение для сечения рассеяния использовано при построении кинетического уравнения, описывающего распространение волны в пучке параллельных нитей. Рассмотрена эволюция интенсивности излучения, распространяющегося в пучке прямых и изогнутых нитей.
1. Н.Ф.Шульга, В.В.Сыщенко, Н.В.Соболева // Поверхность. 2009, №11, с. 83-88.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УРОВНЕЙ ЭНЕРГИИ
В КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ АКСИАЛЬНОГО КАНАЛИРОВАНИЯ
Н.Ф. Шульга1, В.В. Сыщенко2, А.Ю. Исупов3
1 ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина; 2НИУ «Белгородский государственный университет», г. Белгород, Россия; 3Обьединенный институт ядерных исследований, г. Дубна, Россия
При каналировании быстрых электронов в кристаллах может иметь место квантование значений энергии поперечного движения электронов. В работе найдены уровни энергии электронов, движущихся в режиме каналирования в системе параллельных атомных цепочек (на примере цепочек [110] кристалла кремния). Показано, что распределение межуровневых расстояний в квазиклассической области, где плотность уровней велика, согласуется с предсказаниями теории квантового хаоса.
Собственные значения энергии определялись численно с помощью так называемого спектрального метода [1], апробированного ранее для случая малых энергий электронов [2].
1. M.D. Feit, J.A. Fleck, Jr., A. Steiger // Journal of Computational Physics. 1982, v. 47, p. 412-433.
2. N.F. Shul'ga, V.V. Syshchenko, V.S. Neryabova // Nucl. Instrum. MethodsB. 2013, v. 309, p. 153-156.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВКЛАДА ДИФРАКЦИИ РЕАЛЬНЫХ
ФОТОНОВ В НАБЛЮДАЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В ТОНКИХ СОВЕРШЕННЫХ КРИСТАЛЛАХ
Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, Россия
Для описания экспериментальных результатов по исследованию угловых распределений параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) быстрых электронов в тонких кристаллах [1, 2] на основе подхода [3] предложена и реализована методика моделирования выхода дифрагированных реальных фотонов тормозного и переходного излучений из совершенных кристаллов произвольной толщины вплоть до нескольких длин первичной экстинкции.
Показано, что для малых толщин кристаллов и углов наблюдения относительно центра рефлекса вклад дифракции реальных фотонов сопоставим с выходом ПРИ и определяет форму его углового распределения. Обсуждается влияние характеристик регистрирующей аппаратуры на результаты измерений.
1. Y. Takabayashi, A.V. Shchagin // NIMB. 2012, v.278, p. 78-81.
2. G.Cube et al. // Proceedings of IPAC-2013, Shanghai, China,p.491-493.
3. А.Н.Балдин и др. // Поверхность. 2006, №4, с. 72-85.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДА РЕНТГЕНОВСКОГО
ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВДОЛЬ СКОРОСТИ
БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В КРИСТАЛЛЕ ВОЛЬФРАМА
Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, Россия
Приведены результаты количественной обработки данных по исследованию выхода параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) под малыми углами к скорости частицы (ПРИ вперед) в кристалле вольфрама, выполненному натомском синхротроне с помощью кристалл-дифракционных спектрометров наоснове мозаичных кристаллов пиролитического графита [1], и получены оценки угловой плотности интенсивности этого излучения.
Показано, что сучетом погрешности нормировки и восстановления значения угловой плотности интенсивности излучения по результатам измерений удельные угловые плотности интенсивности ПРИ вперед для энергии фотонов 40 и 28,3 кэВ в эксперименте [1] не отличаются. Обсуждается влияние дифракции фотонов тормозного излучения и микроструктуры кристалла на выход регистрируемого излучения.
1.
А.Н. Алейник, А.Н. Балдин, Е.А. Богомазова и др. // Письма в ЖЭТФ. 2004, т. 80, в. 6, c. 447-451.
КОГЕРЕНТНОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
РЕЛЯТИВИСТСКОГО ЭЛЕКТРОНА В КОМБИНИРОВАННОЙ СРЕДЕ
С.В. Блажевич, Р.А. Загороднюк, А.В. Носков
Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, Россия
Излучение релятивистского электрона в кристалле и аморфной среде традиционно рассматривалось отдельно. В настоящей работе впервые исследуется процесс когерентного излучения релятивистского электрона, пересекающего комбинированную среду, состоящую из аморфной и кристаллической пластин. В работе в геометрии рассеяния Лауэ рассматривается динамическая дифракция фотонов дифрагированного переходного излучения (ДПИ) и параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) в кристаллической пластинке в условиях асимметричного отражения поля относительно поверхности мишени. На основе двухволнового приближения динамической теории дифракции получены выражения, описывающие спектральные угловые плотности ПРИ и ДПИ. Расчеты спектрально угловых распределений, проведенные на основе этих выражений, позволили показать, что при увеличении отношения плотности аморфной среды к плотности кристаллической вклад ДПИ в суммарное излучение из комбинированной мишени возрастает, а вклад ПРИ не изменяется. Исследован вклад волн переходных излучений, возбуждаемых на первой ивторой границе и их интерференционного слагаемого в суммарный выход ДПИ. Показано, что спектрально-угловая плотность ДПИ из составной мишени, состоящей из аморфной и кристаллической пластин, может значительно превышать угловую плотность излучения из одной кристаллической пластины той же толщины.
ДИФРАГИРОВАННОЕ ПЕРЕХОДНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
РЕЛЯТИВИСТСКОГО ЭЛЕКТРОНА В ТРЕХСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЕ
Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, Россия
Рассматривается процесс когерентного излучения релятивистского электрона, пересекающего трехслойную структуру, состоящую из двух аморфных и кристаллической пластин. В рамках двухволнового приближения динамической теории дифракции рентгеновских волн в кристалле получены выражения, описывающие амплитуды дифрагированного переходного излучения (ДПИ) и параметрического рентгеновского излучения (ПРИ). Вчастности, рассматривается случай, когда второй аморфный слой является вакуумом. Получены и исследованы выражения, описывающие спектрально-угловые распределения ДПИ и ПРИ в такой структуре, при этом вкристаллической среде процесс излучения и распространения рентгеновских волн рассматривается в геометрии рассеяния Лауэ в общем случае асимметричного отражения. Выражение для спектрально-угловой плотности ДПИ содержит слагаемые, описывающие вклады переходных излучений отаморфного слоя и границы между вакуумом и кристаллом, а также ихинтерференции. Показана возможность получения интенсивного монохроматического ДПИ из рассматриваемой структуры, а также возможность увеличения его спектрально-угловой плотности за счет конструктивной интерференции волн переходных излучений, возникающих на границах аморфной и кристаллической пластин.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СПЕКТРОВ ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ОТ ДВУХ АМОРФНЫХ МИШЕНЕЙ
Н.В. Бондаренко, Н.Ф. Шульга
Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков
Рассматривается тормозное излучение релятивистского электрона при прохождении через две фольги, в условиях когда длина когерентности излучения много больше толщин фольг, но может быть порядка расстояния между ними. Показано, что с учетом недипольных эффектов в спектре излучения возможны осцилляции благодаря интерференции вкладов от отдельных фольг. При этом возможны различные режимы в зависимости от среднего квадрата угла рассеяния в каждой из фольг. Обсуждается соответствие с предсказаниями [1, 2], а также результатами измерений [3, 4].
1. R. Blankenbecler // Phys. Rev. D. 1997, v. 55, p.190.
2. V.N. Baier, V.M. Katkov //Phys. Rev. D, 1999, v. 60, p. 076001.
3. H.D. Thomsen et al. // Phys. Rev.D, 2010, v. 80, p. 052003.
4. K.K. Andersen et al. // Phys. Rev. Lett. 2012, v. 108, p. 071802.
ИЗЛУЧЕНИЕ УЛЬТРАРЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ В УЛЬТРАТОНКОМ КРИСТАЛЛЕ
Н.Ф. Шульга, С.Н. Шульга
Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера ННЦ ХФТИ, г. Харьков;
Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
При взаимодействии электронов большой энергии с тонким слоем аморфного вещества возможен эффект значительного подавления излучения в области малых частот (TSF-эффект [1, 2]). Аналогичный эффект возможен также при прохождении частиц через тонкие кристаллы. При этом, однако, должно подавляться не обычное тормозное, а когерентное излучение ультрарелятивистских электронов [2]. В последние годы открылась возможность экспериментального исследования последнего эффекта, связанная с разработкой технологий по изготовлению ультратонких кристаллов (толщиной порядка 100нм), которые могут быть использованы для этой цели [3]. Планируется проведение исследования этого эффекта в CERN. В настоящей работе представлены количественные расчеты эффекта, позволяющие определить условия для его экспериментального обнаружения.
1. F.F. Ternovskii // Sov. Phys. JETP. 1961, v. 12, p. 123-130.
2. N.F. Shul’ga, S.P. Fomin // JETP Lett. 1978, v. 27, p. 117-120.
3. V. Guidi, A. Mazzolari, et al. // Phys. Rev. Lett. 2012, p. 108014801.
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
КАК ДИФРАКЦИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ФОТОНОВ
А.В. Щагин
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
В кинематическом приближении получены формулы для коэффициентов Френеля для параметрического рентгеновского излучения (ПРИ), возникающего вследствие дифракции в кристалле виртуальных фотонов, которые сопровождают релятивистскую заряженную частицу, движущуюся через кристалл. В приближении малых углов получены выражения для частоты, ширины спектрального пика, выхода и направления линейной поляризации ПРИ, которые сравниваются с экспериментальными данными по ПРИ. Обсуждаются свойства полученных коэффициентов Френеля.
PARAMETRIC X-RAY RADIATION AS DIFFRACTION OF VIRTUAL PHOTONS
A.V. Shchagin
NSC «Kharkov Institute of Physics and Technology», Kharkov, Ukraine
Formulae for amplitude Fresnel coefficients of parametric X-ray radiation (PXR) that arises due to diffraction in a crystal of virtual photons accompanying a relativistic charged particle moving through the crystal are derived in kinematical approach. The expressions for PXR frequency, and spectral peak width, and yield, and linear polarization direction are obtained in approximation of small angles and compared to experimental data on PXR. Properties of the obtained PXR Fresnel coefficients are discussed.
РАССЕЯНИЕ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ
НА АТОМНЫХ ПЛОСКОСТЯХ КРИСТАЛЛА
С.В. Касьян, В.Л. Мороховский
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
В рамках модели многократного рассеяния релятивистских электронов вкристалле для случая падения электронов на кристалл под малым углом ккристаллографической плоскости [1] элементарным актом рассеяния есть когерентное рассеяние на множестве атомов отдельно взятой атомной плоскости кристалла. Коллективный потенциал атомов плоскости мы представляем в виде суммы главной части – усредненного плоскостного потенциала и добавки, действующей на малых расстояниях порядка радиуса экранирования атома.
В работе получено угловое распределение электронов, прошедших через атомную плоскость и зеркально отразившихся от нее. Оно характеризуется коэффициентами прохождения и отражения, которые являются функциями угла падения первичного электрона на атомную плоскость и зависят от вида функции усредненного потенциала атомной плоскости. Данный результат был использован в модели многократного рассеяния [1]. Проведено сравнение результатов расчета углового распределения многократного рассеяния электронов в тонком кристалле с угловым распределением, полученным в экспериментальной работе [2].
1. С.В. Касьян, В.Л. Мороховский // Тез. докл. IX конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков, 2011, с. 84.
2. В.П.Ермак, С.В.Касьян, К.С.Кохнюк, В.И.Нога, В.М.Санин // ВАНТ. Серия «Ядерно-физические исследования». 1990, в. 3 (11), с. 18-21.
НАБЛЮДЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ АТОМОВ МИШЕНИ НА ВЫВЕДЕННОМ ПУЧКЕ ИОНОВ УГЛЕРОДА С ЭНЕРГИЕЙ 450 МэВ/НУКЛОН
1Институт физики высоких энергий, г. Протвино, Россия; 2Белгородский государственный университет, г. Белгород, Россия; 3ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина; 4Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина,
г. Харьков, Украина; 5Томский политехнический университет, г. Томск, Россия
Приведены результаты измерений спектров характеристического рентгеновского излучения атомов Ge, Nb, Cu, Ag из мишеней на пучке ионов. Эксперимент выполнен на выведенном пучке шестизарядных ионов углерода сэнергией 450 МэВ/нуклон на ускорителе У70 [1]. Обсуждаются возможности применения параметрического и характеристического рентгеновского излучений из аморфных и кристаллических мишеней для диагностики пучка частиц. Работа выполнялась при поддержке дирекций ИФВЭ и ХФТИ и по грантам РФФИ№13-02-90434 и ДФФД №F53.2/107.
1. S.Ivanov.Оn behalf of the U70 light-ion task team, Advances of light-ion acceleration program in the U70 // Proc. of RUPAC, Saint-Petersburg, Russia,2012, p. 120-122.
OBSERVATION OF CHARACTERISTIC X-RAY RADIATION OF TARGET ATOMS AT THE EXTRACTED BEAM OF CARBON IONS WITH ENERGY 450MeV/NUCLEON
1Institute of High Energy Physics, Moscow Region, Protvino, Russia; 2Belgorod State University, Belgorod, Russia; 3NSC «Kharkov Institute of Physics and Technology», Kharkov, Ukraine; 4Kharkov National University, Kharkov, Ukraine; 5Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia
Spectra of characteristic X-ray radiation emitted by Ge, Nb, Cu, Ag atoms from targets at the ion beam are presented. The experiment has been performed at the extracted beam of six-charged carbon ions of energy 450 MeV/nucleon in the accelerator U70 [1]. Possibilities for applications of parametric and characteristic X‑ray radiation from amorphous and crystalline targets for diagnostics of a particle beam are discussed. The work has been supported by the directorates of the IHEP and KIPT and by grants RFBR №13-02-90434 and SFFR №F53.2/107.
1. S.Ivanov.Оn behalf of the U70 light-ion task team, Advances of light-ion acceleration program in the U70 // Proceedings of RUPAC, Saint-Petersburg, Russia, 2012, p. 120-122.
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Экспериментально продемонстрирован поворот 200 кэВ импульсного пучка электронов, движущегося в изогнутой стеклянной трубке, без применения какого-либо внешнего источника питания. Получен отпечаток пучка, повернутого на угол 170. Оценена средняя величина поперечного электрического поля, индуцированного пучком в трубке. Обсуждаются особенности применения изогнутых диэлектрических структур для управления пучками частиц.
TURNING OF POWERFUL PULSED MODERATELY RELATIVISTIC ELECTRON BEAM MOVING INSIDE OF BENT GLASS TUBE
O.C. Druj, V.V. Yegorenkov, A.V. Shchagin, V.B. Yuferov
NSC «Kharkov Institute of Physics and Technology», Kharkov, Ukraine
The turning of the pulsed high-current 200 keV electron beam in a bent glass tube without any external power supply is shown experimentally. The imprint of the beam turned for angle 170 is observed. The average value of the transverse electric field induced in the tube is estimated. Peculiarities for applications of bent dielectric structures for manipulation of beams of particles with are discussed.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СЕЧЕНИЯ ФОТОРОЖДЕНИЯ 7Ве НА ЯДРАХ 12С, 14N, 16O
В ДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИЙ 40...90 МэВ
1ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков; 2Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия; 3Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков
Изотоп 7Ве, образующийся в верхних слоях атмосферы под действием космического излучения, является важным фактором радиационной нагрузки начеловека. Для правильного определения дозы облучения от этого изотопа необходим учет фотоядерного механизма образования 7Ве на ядрах кислорода и азота. В работе приведены экспериментальные зависимости выходов ядерных реакций А(γ, Х)7Ве на пучке тормозного излучения для следующих граничных энергий электронов: 40, 50, 60, 70, 80, 90МэВ. Методом математического моделирования с использованием GEANT4 рассчитаны спектры тормозного излучения, падающего на мишени. По результатам эксперимента были вычислены сечения реакций А(γ, Х)7Ве на кислороде, азоте и углероде. При помощи пакета TALYS получены расчетные зависимости сечения фотоядерных реакций образования 7Ве на ядрах 12С, 14N, 16O.
EXPERIMENTAL RESULTS OF EVALUATION CROSS SECTION
OF PHOTOPRODUCTION 7Be ON 12C, 14N, 16O
IN ENERGY RANGE 40...90 MeV
1NSC«Kharkov Institute of Physics and Technology», Kharkov, Ukraine; 2Rostov-Don State University, Rostov-Don, Russia; 3Kharkov National University, Kharkov, Ukraine
The isotope 7Be, being formed in an upper atmosphere under action of space radiation is an important factor of radiation load of the person. For the correct definition of dose of irradiation from this isotope the account of photonuclear mechanism of formation of 7Be is needed on the nuclei of oxygen and nitrogen. In present work experimental dependences of yield of nuclear reactions of A(g, X) 7Be are given in a bunch of bremsstrahlung radiation for the following boundary energy of electrons: 40, 50, 60, 70, 80, 90 MeV. By method of mathematical modeling with use of GEANT4 calculated quantity of the bremsstrahlung radiation falling on a target; by results of experiment cross sections of reactions of A(g, X) 7Be on oxygen, nitrogen and carbon were calculated. By means of a TALYS package computation dependences of cross section of photonuclear production 7Be on nuclei 12C, 14N, 16C are got.
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
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Приведены данные по эксплуатации линейного ускорителя электронов ЛУЭ‑300 и обзор проведенных на нем ядерно-физических и прикладных исследований в 2013 г. Основными направлениями технических работ были: подготовка к установке 9-й и 10-й ускорительных секций, исследование возможности установки разделительной фольги в ускорительном тракте, разработка и установка системы параллельного переноса пучка на Голубом выходе ускорителя ЛУЭ‑300.
Проведен большой объем наладочных работ по запуску в эксплуатацию инжектора на энергию 60...90 МэВ для накопителя Н-100М генератора «НЕСТОР». Были разработаны и изготовлены новый блок управления модулятором источника электронов и система стабилизации высокого напряжения клистронных импульсных усилителей. На базе универсального инжекторного комплекса сдан в наладку сильноточный ускоритель с энергией 10 МэВ и средним током 100...200 мкА для развития радиационных технологий.
Разработана и обсуждается программа экспериментальных исследований на всех каналах вывода пучка электронов.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ВАКУУМНО-РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ФОЛЬГИ
В УСКОРЯЮЩЕМ ТРАКТЕ УСКОРИТЕЛЯ ЛУЭ-300
Л.А. Махненко, С.П. Гоков, В.И. Касилов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Проектом реконструкции укорительного комплекса ЛУЭ-300 предусмотрено создание трех каналов вывода пучка. На энергию 30 МэВ – для ядерно-физических исследований в области энергий 5...30 МэВ. На энергию 60 МэВ на выходе ускорителя ЛУ-60 – для накопителя Н-100М генератора «НЕСТОР». И, наконец, наэнергию до 150 МэВ, за счет установки двух дополнительных секций «Харьков‑65» к ЛУ-60 – для исследований в области ядерной физики сиспользованием спектрометра СП-95 и стримерных камер. В связи с необходимостью обеспечения сверхчистых условий вакуумной откачки накопителя Н-100М генератора «НЕСТОР» возникла проблема возможного разделения вакуумных объемов накопителя и других экспериментальных установок. В качестве одного из вариантов решения этой проблемы была высказана идея использования для этого тонкой металлической фольги. Однако внашей практике, да и, насколько нам известно, в зарубежных лабораториях металлические фольги используются обычно только в выходных окнах ускорителя. Поэтому рассмотрение подобной задачи может представлять определенный технологический интерес не только при осуществлении проекта модернизации комплекса ЛУЭ-300.
Ранее уже высказывались соображения о возможном применении сверх- тонких (0,5...1,0 мкм) фольг из титанового сплава для разделения вакуумного объема ускорителя и экспериментальных установок [1]. Приведены оценки прочности таких фольг и их влияния на оптические свойства транспортируемого через систему параллельного переноса пучка.
В предлагаемой работе, с одной стороны, мы облегчили нашу задачу, предусматривая применение на порядок более толстых фольг (5...10 мкм), что при установке является технически менее сложным. С другой стороны, нами рассматривается возможность установки тонкой разделительной фольги перед дополнительными секциями, т.е. непосредственно в ускоряющем тракте ускорителя, что существенно усложняет задачу.
1. А.Ю. Буки, В.И. Касилов // Тез. докл. VIII конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. Харьков, 2010.
Канал протонной литографии представляет собой установку формирования ионных пучков субмикронных размеров мегаэлектронвольтных энергий в режиме малых токов (<1пА) для создания 3D-малоразмерных структур и исследования влияния ионизирующего излучения на полупроводниковые приборы и биологические объекты в режиме одиночных ионов. В данной работе представлена схема канала протонной литографии, его основные элементы и характеристики. Рассмотрена структура зондоформирующей системы смодифицированными магнитными квадрупольными линзами
и электростатической сканирующей системой. Описаны принцип работы системы управления процессом сканирования и экспериментальная камера взаимодействия ионов сисследуемыми образцами.
ПУЧКОВАЯ ЛИНИЯ НА ВЫХОДЕ УСКОРИТЕЛЯ ЛУЭ-300 ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Д.Д. Бурдейный, В.Б. Ганенко, В.М. Хвастунов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Рассмотрена возможность создания в зале СП-95 на выходе линейного ускорителя ЛУ-300 пучковой линии установки для фундаментальных и прикладных исследований: изучения динамики электронов и позитронов в кристаллах, особенностей генерации излучения частиц в кристаллах, тестирования детекторов и сцинтиляционных материалов. Предполагается, что установка будет работать с пучками электронов большой интенсивности, а также с вторичными пучками электронов и позитронов низкой интенсивности. Вторичные пучки электронов и позитронов планируется получать при взаимодействии электронного пучка ускорителя с металлическим конвертером.
Выполнены расчеты параметров пучка, которые можно ожидать на экспериментальной установке. Установка сможет обеспечивать экспериментальные и прикладные исследования на пучке электронов большой интенсивности и вторичных пучках электронов и позитронов малой интенсивности в интервале энергий частиц 10...100 МэВ.
В работе представлен высокодозный имплантер ионов металлов, созданный на базе модернизированной установки «Везувий-5» Института прикладной физики НАН Украины. Приведено описание конструкции имплантера и его технические характеристики. В качестве инжектора в имплантере использован источник положительных ионов металлов распылительного типа, позволяющий генерировать и формировать пучки одно- и двозарядных ионов в широком диапазоне масс (Fe, Cu, Ni, Cr, Mo и др.). Система формирования и ускорения ионного пучка позволяет получать в приемной камере имплантера пучки металлических или газовых ионов с энергией в диапазоне 20...500 кэВ и током десятки – сотни микроампер. Вакуумная система обеспечивает рабочий вакуум вприемной камере ≤ 10-4 Па. Установка предназначена для проведения работ по имитационному облучению и высокодозной ионной имплантации материалов атомной техники ионами металлов и газов.
ПРОЕКТ МАЛОГАБАРИТНОГО НАНОСЕКУНДНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УСКОРИТЕЛЯ ЧАСТОТНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО РЕЖИМА ДЕЙСТВИЯ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Одним из направлений развития сильноточной электроники является создание малогабаритных частотно-периодических ускорителей. Область применения таких ускорителей широка, от научно-исследовательской деятельности до практического применения. Данный проект посвящен разработке ускорителя на основе трансформатора Тесла с энергией до 1 МэВ, длительностью импульса менее или около 40нc и током пучка ~ 5кА, работающего в частотно-периодическом режиме до 10Гц. При разработке конструкции трансформатора Тесла были изготовлены и испытаны несколько воздушных трансформаторов. Проведены первые испытания ускорителя.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКЛИКА КРЕМНИЕВОГО ПЛАНАРНОГО ДЕТЕКТОРА ПРИ ДОЗИМЕТРИИ γ-ИЗЛУЧЕНИЯ
А.А. Мазилов
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Рассматриваются особенности использования полупроводниковых детекторов для дозиметрических измерений. Показана целесообразность применения Si-детекторов в качестве дозиметров γ-излучения. Проведенные математические расчеты и компьютерное моделирование определяют конструкцию таких дозиметров, а также материалы и толщины γ-конвертера. Приводятся механизмы измерения амбиентной дозы кремниевыми детекторами толщиной 300мкм, размерами 5×5мм2 в диапазоне энергий падающего γ‑излучения 50кэВ...10МэВ. Подобранные с помощью программного пакета GEANT многослойные γ-конвертеры позволяют существенно снизить нежелательный «ход с жесткостью» и добиться практически постоянной чувствительности по мощности флюенса энергии фотонов в этом диапазоне энергий. Рассчитанная энергетическая зависимость относительно линии 662 кэВ лежит в диапазоне -25...+25%. Чувствительность таких дозиметров (по 137Cs) не менее 0,12 имп./с на мкЗв/ч.
ПРОЯВЛЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ
В ЛИНИИ BAR DROSOPHILA MELANOGASTER ПРИ γ-ОБЛУЧЕНИИ
1Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков; 2ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
В связи с возрастающей ролью ядерных технологий в современном мире повышаются радиационные риски, связанные с вероятностью генетических повреждений у живых организмов, остро стоят вопросы генетической безопасности и охраны биогеоценозов.
Целью работы было изучение влияния различных доз γ-облучения на плодовитость и частоту возникновения мутаций у Drosophila melanogaster. В качестве материала для исследований использовали линию Bar, генетическая нестабильность которой обусловлена явлением неравного кроссинговера. Самок облучали тормозным γ-излучением на ускорителе ЛУЭ-10 в ННЦ ХФТИ (максимальная энергия электронов – 10МэВ), после чего скрещивали их с необлученными самцами и исследовали потомков F1 и F2.
В диапазоне поглощенных доз 1...3 Гр статистически значимых эффектов не выявлено. Наблюдали стимулирующее влияние радиации на яйцепродукцию самок при поглощенной дозе 8 Гр в поколении F1 и при 16Гр у потомков F2, угнетающее влияние оказывало облучение в дозе 25Гр в поколении F1. При облучении в диапазоне 16...25Гр обнаружено повышение уровня доминантных летальных мутаций (ДЛМ) и частоты неравного кроссинговера в линии. Таким образом, показано увеличение генетической нестабильности в линии Bar дрозофилы при поглощенных дозах γ-облучения выше 16 Гр.
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ С ЭНЕРГИЕЙ 10 МэВ
ДЛЯ ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
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 исредним током 100...200 мкА. Этот ускоритель создается на базе универсального инжекторного комплекса ЛУЭ-300 (УИК). Исходя изцелесообразности 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 предгруппирователя, система электропитания, система охлаждения магниторазрядных насосов и соленоидов, система управления. Ускоритель смонтирован и подготовлен к сдаче в комплексную наладку. Ожидаемые параметры пучка: энергия до 10 МэВ, средний ток до 200 мкА.
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА ПУЧКА МИКРОТРОНА М-30 ДЛЯ РАДИАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
1Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород; 2КБ «Южное», г. Днепропетровск
Известны сложности установления энергетического спектра высокоинтен-сивных полей излучения электронных ускорителей. Так, использование магнитных сепараторов невозможно для параметризации энергии рассеянных пучков заряженных частиц, как и полупроводниковых детекторов при больших интенсивностях или импульсном характере излучения. Однако именно такие режимы достигаются при радиационных испытаниях. В данном сообщении приведен обзор методов измерения вероятной энергии высокоинтенсивных пучков электронов путем их поглощения в различных средах (вода, алюминий, полистирол, др.). Приведены данные нахождения вероятной энергии пучка микротрона М-30 (4...9 МэВ) при рассеивания электронов элементами конструкций при различных схемах поглощения пучка валюминии. Такие же данные приведены при восстановлении их энергетического спектра, обсуждаются методические вопросы улучшения точности определения вероятной энергии пучка электронов, возможность унификации методики радиационных испытаний на электронных ускорителях.
РАДИАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ natPb ПРИ 18 МэВ НА МИКРОТРОНЕ М-30
1Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород; 2 ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Обсуждаются результаты эксперимента (2013 г.) по изучению возможности деления ядер свинца в радиационных полях микротрона М-30. Использовались мишени природного Pb (ОСЧ), содержащего, как известно, смесь изотопов 206Pb (25%), 207Pb (21%), 208Pb (52%). Облучение проводилось тормозным гамма-излучением на пучке ускоренных электронов и фотонейтронов микротрона М‑30. Потребность в таком эксперименте обусловлена не только установлением возможности деления среднетяжелых ядер Pb при относительно низких энергиях возбуждения, но и исследованием анизотропии распределения ихосколков деления, которая следует из теоретических оценок.
Приведены результаты систематизации выходов осколков деления изотопов ядер Pb при различных параметрах модели в рамках предложенного статистического метода, проведена оценка возможности наблюдения анизотропии выходов осколков деления. Анализируются аппаратурные спектры активированных образцов природного Pb для указанных условий γ‑, e‑, n‑облучений. Изучена структура наведенной коротко- и долгоживущей активности, которая интерпретирована как в рамках деления изотопов Pb, такиналичия примесей-актинидов в матрице свинца.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСФОРМАЦИИ ТРУБЧАТОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
В СПЛОШНОЙ ПУЧОК
С.А. Черенщиков, В.Д. Коцубанов, И.К. Никольский
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Магнетронная пушка в режиме вторичной эмиссии обычно создает трубчатый электронный пучок. Благодаря многочисленным потенциальным преимуществам ее было бы выгодно использовать в существующих устройствах ускорительной техники. Вместе с тем в большинстве устройств, таких как инжекторы ускорителей и клистроны, для их высокочастотного питания используются сплошные пучки. Предложение о компенсации магнитного потока через катод, приводящее к трансформации и фокусировке пучка, было недавно запатентовано [1]. В докладе рассматриваются эксперименты, подтверждающие такую возможность. Эксперименты проводились на модернизированной установке «Рассвет». Компенсирующее магнитное поле создавалось постоянным магнитом. След пучка наблюдался на люминесцентном экране и фотографировался. Получена трансформация трубчатого пучка диаметром 2 см с отверстием 1 см в сплошной пучок диаметром 1 см.
1. Патент України 98357. Спосіб генерації електронного пучка в магнетронній гарматі та пристрій для його здійснення /С.О. Черенщиков //Публікація про видачу 10.05.2012, бюл. №9.
АНАЛИТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ
ДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНЕТРОННОЙ ПУШКИ
С.А. Черенщиков
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Возможность режима самоподдерживающейся вторичной эмиссии в магнетронной пушке с холодным катодом открывает новые перспективы ее использования. Вместе с тем процессы, происходящие в таком устройстве, оказываются слишком сложными для компьютерного моделирования. В этой связи на основе предположения о сохранении подобия траекторий в подобных электрических полях цилиндрических электродов и однородных магнитных полей в приближении малого аспектного отношения получены зависимости диаметра, толщины стенки и тока пучка от напряжения и магнитного поля. Сделаны оценки максимального первеанса в зависимости от отношения диаметра электродов к междуэлектродному зазору. Сравнения с экспериментальными данными автора и взятыми из опубликованных источников показывают удовлетворительную для проектирования экспериментальных устройств точность метода. Еще одним достоинством такого подхода следует считать его простоту.
К ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАГНЕТРОННОЙ
ПУШКИ С ВТОРИЧНОЙ ЭМИССИЕЙ В МОЩНЫХ КЛИСТРОНАХ
С.А. Черенщиков
ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков
Возможности новой катодной технологии для мощных клистронов обсуждались почти 20 лет назад [1]. За прошедшее время получены новые важные экспериментальные результаты, способствующие успеху такого подхода. С другой стороны, задача стала более актуальной в связи с исчерпанием запаса клистронов. На основе полученных результатов с использованием масштабного метода показана возможность создания магнетронной пушки с вторичной эмиссией, параметры которой пригодны для существующих мощных усилительных клистронов. Для такой пушки принят уровень допустимого приложенного напряжения 27 кВ, ток пучка 200 А и диаметр пучка 2 см. Обсуждаются задачи, которые следует решить, а также преимущества и недостатки предлагаемого технического решения.