Пленарное заседание 1. Физика ядра и элементарных частиц

Plenary meeting 1. Nuclear and elementary particle physics

ЭКСПЕРИМЕНТ CMS И УЧАСТИЕ В НЕМ ННЦ ХФТИ

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

В эксперименте CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) практически закончена обработка данных, полученных в первом сеансе работы БАК. Среди последних важных результатов следует отметить обнаружение распадов бозона Хиггса H→γγ со значимостью 5,7 σ, рекордное по точности определение массы t-кварка, а также обнаружение ассоциативного (с W-бозоном) рождения одиночных t-кварков.

Выполнен большой объем работ по подготовке детектора CMS и вычислительной инфраструктуры, созданной для обработки экспериментальной информации,  к новому сеансу, в котором коллайдер будет работать со своими проектными параметрами – энергией в системе центра масс соударяющихся протонов ~ 13...14 ТэВ и светимостью ~ 10³⁴ см^-2•с^-1. Важнейшим этапом этой подготовки стала генеральная проверка работоспособности грид-инфраструктуры CMS и готовности используемого при обработке данных программного обеспечения накануне нового запуска
БАК – «Computing/Software/Analysis Challenge» (CSAC-2014).

Вычислительный комплекс ННЦ ХФТИ, являющийся центром 2-го яруса иерархичной грид-инфраструктуры CMS, T2_UA_KIPT, принял активное участие в этой проверке. В результате интенсивность использования вычислительных ресурсов  центра T2_UA_KIPT в 2014 г., по сравнению с предыдущим годом, существенно (более чем в 1,5 раза) возросла, а объем переданных на комплекс данных (в основном, выборок событий, сгенерированных в рамках CSAC-2014) составил ~ 100 Тбайт. Это сопоставимо со среднегодовым поступлением на комплекс экспериментальной информации с БАК в период работы коллайдера. При этом обеспечивалась готовность центра к участию в обработке данных CMS на уровне ~ 90 %, что является достаточно высоким качественным показателем.

Успешное участие в CSAC-2014 является важным при определении перспектив обработки данных эксперимента CMS на комплексе T2_UA_KIPT во втором сеансе работы БАК. В ННЦ ХФТИ также продолжены работы по физическому анализу уже полученных в эксперименте CMS данных. Выполняется поиск SUSY-частиц. Изучаются инклюзивное рождение φ-мезонов в протон-протонных и ядро-ядерных соударениях и процессы Дрелла-Яна в кинематической области, отвечающей образованию Z-бозона. Еще одним направлением работ, выполняемых в ННЦ ХФТИ в рамках эксперимента CMS, является изучение радиационной стойкости сцинтилляторов, используемых в активных элементах адронного калориметра детектора CMS. В частности, получены важные экспериментальные результаты по зависимости деградации световыхода с этих сцинтилляторов от мощности дозы облучения.

Работа поддержана грантами, выделенными НАН Украины в рамках  целевой комплексной программы «Грид-инфраструктура и грид-технологии для научных и научно-прикладных применений» и Государственным фондом фундаментальных исследований (проекты №Ф58/03 и  №Ф58/09).

LHC ПОСЛЕ ОТКРЫТИЯ БОЗОНА ХИГГСА – ЧТО ДАЛЬШЕ?

А.Ю. Корчин

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

Большой адронный коллайдер (LHC), самый большой ускоритель элементарных частиц в мире, начал работать более трех лет назад. С тех пор опубликовано более 700 статей, содержащих информацию, полученную на переднем крае физики частиц. Самым известным открытием явилось  обнаружение в 2012 году долгожданного бозона Хиггса. Эта частица, как полагают, является квантом возбуждения скалярного “поля Хиггса”, которое однородно заполняет  Вселенную и придает массу взаимодействующим с этим полем частицам. В отсутствие поля Хиггса наш мир был бы совсем иным. Анализ многочисленных данных с детекторов на LHC продолжается непрерывно все это время.

Имеющиеся экспериментальные данные согласуются с наиболее простым  вариантом Стандартной модели, однако многое еще предстоит узнать о бозоне Хиггса и его необычных свойствах. Но намного более обширная и неизведанная  территория – это физика за пределами Стандартной модели, или так называемая «новая физика». Имеются большие надежды на то, что (после увеличения энергии коллайдера с 8 до 13 ТэВ и его светимости) LHC сможет исследовать новую физику. В докладе пойдет речь о некоторых направлениях поисков проявлений новой физики на LHC.

ПОИСК ЭФФЕКТОВ СУПЕРСИММЕТРИИ
В ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТА CMS

С.Т. Лукьяненко¹, Т.В. Обиход²

¹Институт физики высоких энергий и ядерной физики
ННЦ ХФТИ НАН Украины, г. Харьков, Украина;
 ²Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев, Украина

С целью поиска проявлений суперсимметрии (SUSY) обработана и проанализирована выборка данных эксперимента CMS объемом 4,36 фбн^-1, отвечающая энергии сталкивающихся протонов 7 ТэВ. Критерии отбора событий настраивались на типичные для SUSY-процессов сигнатуры с одним (двумя) высокоэнергетичным изолированным мюоном (мюонами), четырьмя (двумя) жесткими адронными струями и большим дисбалансом поперечного импульса, обусловленным, предположительно, образованием нейтралино, которые не регистрируются детектором CMS. При этом источником струй являются распады скварков, глюино и слабых векторных бозонов, а источником мюонов – в основном распады слабых векторных бозонов.

Для моделирования сигнала в рамках модели минимального суперсимметричного расширения Стандартной модели (СМ) применялся генератор Pythia-6. Для оценки основных фоновых вкладов были проанализированы соответствующие выборки событий, сгенерированные методом Монте-Карло при помощи генераторов MadGraph и Powheg. Полученные распределения фоновых событий (предсказание СМ без SUSY-расширения) по полному поперечному импульсу всех зарегистрированных частиц E_T^miss и  инклюзивной эффективной массе M^inc_ef  удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

Работа поддержана грантами, выделенными НАН Украины в рамках  целевой комплексной программы «Грид-инфраструктура и грид-технологии для научных и научно-прикладных применений» и Государственным фондом фундаментальных исследований (проект №Ф58/09).

КОРРЕЛЯЦИИ В РОЖДЕНИИ ЛЕПТОННЫХ ПАР С МАЛЫМИ ИНВАРИАНТНЫМИ МАССАМИ, ЧАРМОНИЕВ И СТРУЙ
В pp‑РАССЕЯНИИ НА БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ

В.В. Котляр, Н.И. Маслов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Наблюдаемые в рождении виртуальных фотонов, Z‑бозонов и струй, чармониев η_c(1S), J/ψ(1S), χ_сJ(J=0,1,2), ψ(2S), ψ(3770) и струй, чармониев и фотонов рассчитаны в условиях экспериментов на LHC (ЦЕРН) для поперечных импульсов p_T < 20 ГэВ/c. Изучаются распределения, которые зависят от разностей поперечных импульсов, быстрот и азимутальных углов этих частиц.

Процессы рождения Z-бозонов и фотонов совместно с одной и двумя струями моделируются на партонном уровне с помощью MadGraph5_aMC@NLO в следующем за лидирующим порядке теории возмущений квантовой хромодинамики (КХД). Генерирование событий было выполнено в ЦЕРН с использованием LXPLUS.

Многопартонные взаимодействия, времени- и пространственноподобные ливни, фрагментация партонов, распады нестабильных частиц и рождение чармониев моделировались с использованием генератора событий Pythia-8. Расчеты были проведены для различных моделей функций распределения партонов и настроек генератора событий Pythia-8, в которых учитываются результаты экспериментов на LHC.

На основе расчетов дана интерпретация данных экспериментов ALICE, ATLAS, CMS и LHCb. Показано, как в зависимости от кинематических условий изменяются интервалы бьеркеновской переменной х, в которых могут изучаться функции распределения кварков и глюонов на основе измеренных наблюдаемых. Проведенные исследования могут быть полезными для подготовки экспериментов с  детектором Muon Forward Tracker, разрабатываемом для эксперимента ALICE.

ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИЙ ¹⁶O(γ,α)⁶Li⁶Li И ¹⁶O(γ,³He)α⁹Вe

С.Н. Афанасьев

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

Выполнено исследование трехчастичных реакций фоторасщепления ядра кислорода с тяжелыми ионами в конечном состоянии. Информация о событиях исследуемых реакций содержится на фотопленках, полученных при облучении диффузионной камеры спектром тормозных фотонов с максимальной энергией 150 МэВ. Для анализа отобраны трехлучевые компланарные события, треки которых принадлежат многозарядным ионам, остановившимся в рабочем объеме камеры. Выполнен визуальный отбор событий и измерены координаты треков на измерительных приборах ПУОС. Разработан алгоритм и составлен блок программ реконструкции измеренных событий.

В результате идентификации событий выделено два канала реакций фоторасщепления ядра кислорода с тяжелыми ионами в конечном состоянии – ¹⁶O(γ,α)⁶Li⁶Li И ¹⁶O(γ,³He)α⁹Вe. В реакции ¹⁶O(γ,α)⁶Li⁶Li ядра ⁶Li разделены по энергии: Е(⁶Li1) < Е(⁶Li2). Получены полные и интегральные сечения исследуемых реакций. Выполнен анализ энергетических и угловых зависимостей конечных частиц. Обнаружена корреляция в парах a+⁶Li₁ и ³He+a, что может быть объяснено в рамках образования промежуточных ядер. В распределении по энергии возбуждения пар α+⁶Li1 и ³He+α обнаружены максимумы, которые согласуются с параметрами низколежащих состояний ядер  ¹⁰B и ⁷Be соответственно.

Секция 1. Фундаментальные исследования при промежуточных и высоких энергиях

Session 1. Basic research at intermediate and high energies

ТОНКАЯ СТРУКТУРА ДИФРАКЦИОННОГО КОНУСА УПРУГОГО РАССЕЯНИЯ ПРОТОНОВ НА ПРОТОНАХ ПРИ ЭНЕРГИЯХ
БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА

А.И. Лендьел

Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород, Украина

Исследуется возможная тонкая структура дифракционного конуса в дифференциальном сечении упругого рассеяния протонов на протонах при энергии √s = 8 ТэВ, которая включает неэкспоненциальное поведение по переданному импульсу и осцилляции.

МЕХАНИЗМЫ РОЖДЕНИЯ φ-МЕЗОНОВ И Ξ-БАРИОНОВ
В СТОЛКНОВЕНИЯХ ПРОТОНОВ ПРИ ЭНЕРГИЯХ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА LHC

В.В. Котляр, Н.И. Маслов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Рассчитаны дифференциальные сечения реакций рождения φ(1020)‑мезонов и Ξ(1530)⁰‑барионов в рассеянии протонов. Моделирование реакций проведено с генератором событий Pythia-8.2 и с использованием функций распределения партонов CTEQ6, CN10 и NNPDF 2.3. Рассмотрены поперечные импульсы мезонов и барионов p_Tφ,Ξ < 10 ГєВ/c и быстроты y_φ,Ξ этих частиц в центральной области 0 < y_φ,Ξ < 2 и в области 2 < y_φ,Ξ < 4, в которой частицы рождаются под малыми углами относительно оси пучков. Результаты вычислений сравниваются данными, полученными недавно в экспериментах ATLAS и ALICE при s^1/2 = 7 ТэВ. В эксперименте ATLAS были измерены сечения рождения φ(1020) как функции p_Tφ и y_φ. В эксперименте ALICE измерены p_T‑спектры  Ξ(1530)⁰ и анти Ξ(1530)⁰.

Исследованы корреляции в пространстве поперечных импульсов, быстрот и азимутальных углов в рождении пар φ‑мезонов, Ξ‑барионов, φ‑γ, Ξ‑γ, φ‑jet и Ξ‑jet. Сечения и корреляционные наблюдаемые получены для различных интервалов множественности заряженных частиц.

Показано, как многопартонные взаимодействия, времени‑ и пространственноподобные ливни, излучение фотонов кварками в начальном и конечных состояниях влияют на p_T‑спектры, распределения по быстротам y, распределения по азимутальным углам и на наблюдаемые, зависящие от разностей этих переменных.     

РАСПАД БОЗОНА ХИГГСА НА ПАРУ ЛЕПТОНОВ И ФОТОН

В.А. Ковальчук, А.Ю. Корчин

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

Изучен процесс распада h → γ l⁺ l⁻ для различных лептонных состояний
(l=e, μ, τ). Вычислена зависимость ширины и асимметрии вперед-назад распада h → γ l⁺ l⁻ от квадрата инвариантной массы пары лептонов в модели, в которой взаимодействие бозона Хиггса с лептонами и кварками содержит как скалярную, так и псевдоскалярную константы связи.

Ограничения на эти константы связи были взяты из данных по ширине распада бозона Хиггса на пару лептонов h→ l⁺ l⁻ и пару кварков h→ q+q, где q=(c, b)-кварки, тогда как для t кварка – из данных по ширинам распадов h→ γ γ и h→ g g.  Отмечено, что в рамках стандартной модели асимметрия вперед-назад равна нулю, поэтому измерение ненулевой асимметрии укажет на обнаружение «новой физики». Причем, значительная величина асимметрии вперед-назад (~10...20%) в области инвариантных масс пары лептонов ~50...60 ГэВ возникает при неэрмитовом лагранжиане взаимодействия бозона Хиггса с фермионами. Поэтому измерение асимметрии вперед-назад распада h → γ l⁺ l⁻ будет полезно для проверки эрмитовости лагранжиана взаимодействия бозона Хиггса с фермионами, а значит и для проверки CPT инвариантности.

SEARCHES FOR SUPERPARTICLES
OF CMSSM-MODEL AT THE LHC

T.V. Obikhod

Institute for Nuclear Research NAS of Ukraine, Kiev, Ukraine

Using the discovery of a SM-like Higgs boson by ATLAS and CMS Collaborations and the observation by CMS and LHCb of BR(B_S → μμ) decay as well as 8-TeV ATLAS 20/fb jets + E_T data set we received an indirect constraint on SUSY model parameters – m_o, m_1/2, A₀ and tanβ.

Considering the constrained versions of the minimal supersymmetric extension of the Standard Model (CMSSM) we used computer programs SOFTSUSY and PROSPINO for calculations of masses and production cross sections of the superparticles, that could be discovered at the LHC.

1. O. Buchmueller et al. The CMSSM and NUHM1 after LHC Run I // arXiv: 1312.5250 [hep-ph].

2. S. Chatrchyan et al. [CMS Collaboration] // Phys. Rev. Lett. 2013, v. 111, p. 101804 [arXiv:1307.5025 [hep-ex]].

3.  http://cds.cern.ch/record/1547563/files/ATLAS-CONF-2013-047.pdf.

ПОШУКИ СУПЕРЧАСТИНОК CMSSM-МОДЕЛІ
НА ВЕЛИКОМУ АДРОННОМУ КОЛАЙДЕРІ

Т.В. Обіход  

Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна

За допомогою відкриття СМ-подібного бозону Хіггса колабораціями ATLAS і CMS і спостереження колабораціями CMS і LHCb ширини розпаду BR(B_S→μμ), а також набір даних, отриманих колаборацією ATLAS при
8-TeV ATLAS 20/fb jets + E_T, одержано непряме обмеження на параметри SUSY‑моделі – m_o, m_1/2, A₀ and tanβ.

Розглядаючи обмежену версію Мінімальної суперсиметричної стандартної моделі (CMSSM), ми використовували комп'ютерні програми SOFTSUSY і PROSPINO для розрахунків мас і поперечних перерізів утворення суперчастинок, які можуть бути відкриті на Великому адронному колайдері.

1. O. Buchmueller et al. The CMSSM and NUHM1 after LHC Run I // arXiv: 1312.5250 [hep-ph].

2. S. Chatrchyan et al. [CMS Collaboration] // Phys. Rev. Lett. 2013, v. 111, p. 101804 [arXiv:1307.5025 [hep-ex]].

3.  http://cds.cern.ch/record/1547563/files/ATLAS-CONF-2013-047.pdf.

ОБРАБОТКА ЦИФРОВЫХ СТЕРЕОФОТОГРАФИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ
НА ТРЕКОВЫХ ДЕТЕКТОРАХ ПРИ ФОТОРАСЩЕПЛЕНИИ
ЯДЕР S- И P-ОБОЛОЧЕК

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

В рамках программы создания базы данных фотоядерных реакций на ядрах ⁴Не, ¹²С, ¹⁴N и ¹⁶О происходит формирование массивов цифровых изображений и разработка программ для физического анализа и реконструкции событий.

Для работы с оцифрованными изображениями, полученными после сканирования отдельных кадров фотографической пленки, был использован язык программирования Python версии 2.7.5. Был создан набор вспомогательных программ для последующей работы с изображениями, из которых в дальнейшем формируют стереопары:

 - по созданию иерархической структуры подкаталогов для хранения  оцифрованных снимков;

- переименования массива изображений по требуемому шаблону (название ядра-мишени, № стереопары и т.д.);

- визуального контроля сканирования (для проверки соответствующей парности);

- для манипуляции внутри массива с отдельными файлами или отдельными стереопарами, которые дают возможность пользователю добавлять или удалять снимки/стереопары.

Для получения кинематических характеристик трека разработан метод графически-математического способа измерения. Создано приложение, которое позволяет получить доступ к параметрам каждого пикселя цифрового изображения. Измеряемый объект на изображении подгоняется кривой, соответствующей функции второго порядка. Итерации кривой выполняются визуально оператором.

Реализована возможность вывода информации о длине кривой и ее радиусе кривизны. После измерения стереопар автоматически вычисляются кинематические параметры треков. Ранее для реконструкции треков использовался способ измерения координат точек вдоль трека.

Измерения выполнялись измерительными приборами типа ПУОС и это являлось самой объемной частью экспериментальных измерений. Современные математические приложения и цифровая обработка стереофотографий позволили существенно увеличить скорость обработки и качество измерений.

ПОДГОТОВКА Т2-ЦЕНТРА ННЦ ХФТИ ГРИД-ИНФРАСТРУКТУРЫ ЭКСПЕРИМЕНТА CMS К НОВОМУ СЕАНСУ РАБОТЫ
БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА

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

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

Важнейшим этапом подготовки эксперимента CMS ко второму сеансу работы Большого адронного коллайдера (БАК) явилась генеральная проверка работоспособности всей инфраструктуры CMS для обработки данных – «Computing/Software/Analysis (CSA) Challenge-2014».

Подготовка и обеспечение непосредственного участия в этой проверке специализированного вычислительного комплекса (ВК) ННЦ ХФТИ (Т2-центра Т2_UA_KIPT) потребовали значительных усилий. К началу «CSA Challenge-2014» комплекс располагал суммарной производительностью процессоров рабочих узлов ~ 7kHEPspec06, массовой дисковой памятью ~ 500 Тбайт и каналом внешней связи 0,5 Гбит/с.

Несмотря на трудности, обусловленные недостатком (в 1,5...2 раза относительно требований CMS) вычислительных и дисковых ресурсов и недостаточной шириной канала связи, а также сбоями устаревшего оборудования, удалось обеспечить высокую стабильность и надежность работы Т2-центра Т2_UA_KIPT.

Это позволило принять комплексу полномасштабное участие в «CSA Challenge-2014». Это участие определяет перспективы дальнейшей обработки данных эксперимента CMS на комплексе Т2_UA_KIPT в период второго сеанса работы БАК, который стартует весной 2015 г.

МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
И On Line ОБРАБОТКА ДАННЫХ

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

В экспериментальных исследованиях с мишенью поляризованных ядер ³Не знание большинства параметров мишени зависит от точности измерения температуры, а для стабильности некоторых из этих параметров необходимо длительное поддержание и однородное распределения температуры.

В 80‑канальной системе измерения температуры в области 1,5...100 К применяются кремниевые диоды, в области -200...400 ºС – платиновые термометры сопротивления Pt-100 и Pt-1000.

Для области -55...125 ºС применены аналоговые полупроводниковые датчики ТМР36. В зависимости от типа датчика используются соответствующие источники тока или напряжения с нестабильностью не более 1•10^-4 ... 1•10^-6. В качестве многоканального АЦП используется плата сбора данных
NI‑PCI-6225. Накопление и обработка поступающих сигналов проводится на основе виртуальных инструментов среды LABVIEW-2012. Приведены разработанные программные модули для улучшения отношения сигнал/шум путем усреднения заданного числа измерений, визуального представления получаемых данных и модули статистической обработки.

Разработанная система измерения температуры обеспечивает точность измерения ±0,1 ºС, время измерения всеми датчиками не более 1 сек, периодичность измерения – секунды, минуты, часы.

Приводятся измеренные распределения температуры на поверхностях радиаторов, охлаждаемых потоком воздуха.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА РЕАКЦИИ ТРЕХЧАСТИЧНОГО ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЯ ЯДРА ⁴He, ВЫЗВАННОЙ ТОРМОЗНЫМИ И ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ γ-КВАНТАМИ

А.Ф.  Ходячих

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Экспериментальные результаты по реакции ⁴Нe(γ,pn)d получены при обработке информации в виде фотографий с диффузионной камеры, облученной тормозными γ-квантами от линейного ускорителя ЛУЭ-300, и стримерной камеры, установленной на пучке линейно поляризованных γ‑квантов ускорителя ЛУЭ-2000. Вектор поляризации излучения составлял ±45º и 135º с вектором напряженности магнитного поля. Камеры заполнялись чистым гелием и располагались в магнитном поле. В обработку взяты некомпланарные с пучком двухлучевые события. Реакция ⁴Нe(γ,pn)d отделялась от фоновой ⁴Нe(γ,2p2n) сравнением плотности треков с учетом величины их импульсов. Оценки показали, что вклад реакций с πº‑мезоном в конечном состоянии незначителен. Для исследования нуклонных корреляций измерены распределения событий по углу разлета  пар частиц, по  энергии относительного движения в их системе покоя и доле энергии, уносимой парой. Измерены дифференциальные сечения образования продуктов реакции в зависимости от энергии γ-кванта и распределение их по импульсам. Выполнены расчеты в рамках модели поглощения γ-кванта pn‑парой с учетом или без учета взаимодействия в конечном состоянии. События, импульс дейтрона которых меньше 100 МэВ/с, описываются моделью без учета взаимодействия в конечном состоянии. При большем импульсе необходим учет взаимодействия в конечном состоянии. Сделана оценка относительного вклада механизмов. Измерено распределение событий по азимутальному углу вектора перпендикулярного плоскости pn-пары и осью координат, направленной вдоль вектора напряженности магнитного поля. Результаты сравниваются с предсказаниями механизма поглощения γ-кванта нуклонной парой.

ЭФФЕКТЫ НУКЛОННЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ В РЕАКЦИИ
ТРЕХЧАСТИЧНОГО ФОТОРАСЩЕПЛЕНИЯ ЯДРА ⁴He

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

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

Диффузионная камера, заполненная чистым гелием и помещенная в магнитное поле, ранее была облучена тормозными γ-квантами от линейного ускорителя ЛУЭ-300 с максимальной энергией 150 МэВ. В обработку взяты некомпланарные с пучком двух лучевые события. Реакция ⁴Нe(γ,pn)d отделялась от фоновой ⁴Нe(γ,2p2n) сравнением плотности треков с учетом величины их импульсов. Статистическая обеспеченность реакции ⁴Нe(γ,pn)d увеличена по сравнению с предыдущими экспериментами [1].

С целью исследования нуклонных корреляций  измерены распределения событий по углу разлета пар частиц в лабораторной системе, по  энергии относительного движения в их системе покоя и доле энергии, уносимой парой. Измерены также дифференциальные сечения образования продуктов реакции и распределения по их импульсу в четырех интервалах энергии γ-кванта. Они объясняются в модели поглощения γ-кванта pn-парой с учетом или без учета взаимодействия в конечном состоянии. Обнаруженная ранее структура в импульсном распределении дейтронов [2] оказалась полезной при обсуждении моделей. События, импульс дейтрона которых меньше 100 МэВ/с, описываются моделью парного поглощения  γ-кванта без учета взаимодействия в конечном состоянии. Для событий с большим импульсом дейтрона необходим учет взаимодействия в конечном состоянии.

1. Ю.М. Аркатов, П.И. Вацет, В.И. Волощук, В.Н. Гурьев, В.А. Золенко, И.М. Прохорец. О полюсном механизме трехчастичного фоторасщепления  ⁴Не //  Ядерная физика. 1980, т. 32, №1, с. 11.

2. А.Л. Беспалов, М.С. Глазнев, Е.С. Горбенко, Р.Т. Муртазин, А.Ф. Ходячих. Трехчастичное фоторасщепление ядра ⁴Не при Е_γ  до 100 МэВ.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ γ+⁴He→p+n+d, ВЫЗВАННОЙ
ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ γ-КВАНТАМИ

М.С. Глазнев, И.В. Догюст, А.Ф. Ходячих

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

Обработана информация на фотопленках событий, зарегистрированных с помощью стримерной камеры, заполненной чистым газообразным гелием и помещенной в магнитное поле. Камера облучалась линейно поляризованными γ‑квантами, полученными в результате когерентного тормозного излучения электронов ускорителя ЛУ-2000 на монокристалле алмаза. Вектор поляризации излучения составлял ±45° и 135° с вектором напряженности магнитного поля. В обработку взяты некомпланарные с пучком двухлучевые события. Реакция ⁴Не(γ,pn)d отделялась от фоновой ⁴Не(γ,2p2n) сравнением плотности треков с учетом величины их импульсов. Измерены дифференциальные сечения образования продуктов реакции в зависимости от энергии γ-кванта, распределение их по импульсам, по энергии относительного движения и углу разлета пар частиц в разных интервалах энергии γ-кванта. Проведено сравнение результатов с аналогичными данными, полученными с помощью диффузионной камеры, облученной тормозным спектром. Получено удовлетворительное согласие.

Для объяснения результатов потребовались два механизма поглощения γ‑кванта pn-парой: модель с учетом взаимодействия в конечном состоянии - треугольная диаграмма и без учета - полюсная диаграмма. В случае полюсного механизма импульс дейтрона не превышает 100 МэВ/с. В распределениях событий, согласующихся с механизмом треугольных диаграмм, импульс дейтрона, как правило, превышает 100 МэВ/с.

Измерено распределение событий по азимутальному углу плоскости pn-пары и осью координат, направленной вдоль вектора напряженности магнитного поля. Результаты сравниваются с предсказаниями механизма поглощения γ-кванта нуклонной парой.

ОБРАЗОВАНИЕ ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ ЯДРА ⁸Be
В РЕАКЦИЯХ ¹⁶O(γ,4α) и ¹⁶O(γ,n)³He3α

С.Н. Афанасьев, А.А. Перетятько

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

Представляются экспериментальные результаты по реакциям ¹⁶O(γ,4α) и ¹⁶O(γ,n)³He3α, полученные методом диффузионной камеры в магнитном поле, заполненной смесью кислорода с гелием. Отобраны и измерены четырехлучевые события, треки которых оставлены двухзарядными частицами. Использование метода баланса импульса позволили надежно разделить измеренные события по реакциям. Основное состояние ядра ⁸Ве нестабильно относительно распада на две α‑частицы, так как превышает их массу на 0,092 МэВ. Отбор событий с малой энергией относительного движения двух частиц позволил выделить в обеих реакциях канал образования основного состояния ядра ⁸Ве и надежно идентифицировать две α‑частицы.

В случае реакции ¹⁶O(γ,n)³He3α две оставшиеся неидентифицированными частицы поочередно считались как ядро ³Не. Импульс частицы, определенный по кривизне трека, не зависит от ее массы. Поэтому суммарный импульс остается неизменным при произвольном присвоении типа частицы треку. Последовательное отождествление частиц с ядром ³Не дает два значения энергии γ-кванта и угла вылета нейтрона. Cреднее значение двух величин считалось результатом измерения. Выполнен анализ кинематических параметров α‑частиц, образующих основное состояние ядра ⁸Ве в обеих реакциях. Вычислены энергии возбуждения, углы разлета и кинетические энергии пар α‑частиц. В обеих реакциях вид представленных распределений совпадает. Выполнены переходы в систему покоя ядра ⁸Ве в каждой реакции и определены угловые распределения. Полярный угол отсчитывался от направления движения ядра ⁸Ве. Угловые распределения изотропны. Это означает, что орбитальный момент l=0 и квантовые числа, как и должны быть у основного состояния,
J^π = 0⁺.

 

Секция 2. Ядерно-физические методы в смежных науках

Session 2. Nuclear methods in allied sciences

БИОСОРБЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВЫ ЧИСТОТЕЛОМ

Н.П. Дикий, Ю.В. Ляшко, Д.С. Каталевская, Ю.Г. Пархоменко,
М.А. Ботова, М.Ф. Образкова

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Техногенные радионуклиды, трансурановые и токсичные элементы, попадая на поверхность земли, аккумулируются почвой и вступают в дальнейшие процессы миграции. Некоторые виды лекарственных растений имеют способность накапливать те или иные элементы и радионуклиды. Для определения элементного состава образцов чистотела был использован γ‑активационный анализ. Образцы облучались на ускорителе «ЭПОС» ННЦ ХФТИ с энергией 23 МэВ и током 700 мкА. Измерение элементов в исследуемых образцах после активации тормозным γ‑излучением, а также активности от трансурановых и радиоактивных выпадений было проведено с помощью Ge(Li)-детектора с энергетическим разрешением 3,2 кэВ по линии 1333 кэВ. В образец чистотела входят такие элементы как K, Na, Zr, Cr, Ti, Sr, Cs, Rb, Y, I и т.д. Обнаружено, что стронция поглощается чистотелом из почвы значительно больше, чем других радионуклидов. Коэффициент накопления Sr корнями чистотела равен 4. Коэффициенты накопления ²²⁸Ac и ²²⁶Ra равны 0,23 и 0,2, соответственно.

РАДИАЦИОННЫЕ НАРУШЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ НАНОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ

Н.И. Айзацкий¹, Н.П. Дикий¹, A.Н. Довбня¹, В.А. Кушнир¹, Ю.В. Ляшко¹,
 Д.В. Медведев¹, Е.П. Медведева¹, В.В. Митроченко¹,
И.Н. Онищенко¹, С.А. Пережогин¹, И.Д. Федорец²

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина;
²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина,
 г. Харьков,Украина

Известно, что легирование иттрием и редко земельными элементами (РЗЭ) керамики на основе диоксида циркония слабо влияет на ее оптические свойства [1]. В данной работе с помощью метода спектрофотометрии была исследована радиационная стойкость образцов нанокерамики ZrO₂, легированной 4% MgO и облученной электронами с Е = 45 и 89 МэВ до дозы 3,2 мКл со средним током 3,5 мкА, до и после отжига при 500ºС в течение 2 часов. Проанализированы радиационные дефекты в облученных образцах нанокерамики. Оптические спектры поглощения регистрировали при комнатной температуре на СФ 46. Наблюдаются линии поглощения, которые обусловлены F`-центрами (635 нм), а также линии поглощения при 370, 425, 470, 670 и 720 нм. После отжига отмечаются линии поглощения при 370, 435, 470, 660 и 720 нм.  Показано более значительное влияние радиационных дефектов и образование примесных атомов (например, криптона) при облучении с энергией 89 МэВ на интенсивность линий поглощения по сравнению с интенсивностью линий для образцов, облученных при 45 МэВ. В образцах нанокерамики, облученных при 89 МэВ, после отжига остаются линии поглощения, обусловленные вакансиями: V_o (390 нм),
V_o²⁺ (350 нм).

1. М.М. Михайлов, В.В. Нещименко, Н.Г. Скрипка, Р.Н. Хохлов. Оптические свойства и радиационная стойкость порошков диоксида циркония, модифицированных редкоземельными элементами // Перспективные материалы. 2010, № 3, с.14-21.

 РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ И СОРБЦИОННАЯ
СПОСОБНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ КЛИНОПТИЛОЛИТА

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

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
г. Харьков, Украина;
²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина,
 г. Харьков,Украина

При глубинном захоронении радиоактивных отходов (РАО) стабильность геологической среды будет определяться, главным образом, ее радиационной стойкостью и величиной поглощенной дозы ионизирующего излучения со стороны размещенных в ней РАО. В связи с этим, решение проблемы размещения РАО в природных минеральных массивах Украины требует поиска критериев для оценки их радиационной стойкости и сорбционной способности.

В последнее время разрабатываются методы иммобилизации РАО с использованием наноструктур, которые обладают такими преимуществами как размерность на уровне десятков и сотен нанометров, высокая реакционная способность при высоких температурах и давлении, содержание элементов, находящихся в состоянии резкого насыщения. В природных условиях образование наночастиц (НЧ) может происходить в результате гидротермальных реакций.

Эксперименты по изучению радиационной стойкости и сорбционной способности НЧ клиноптилолита, полученных в лабораторных условиях, размером ~ 80 нм, проведены после воздействия тормозного излучения γ‑квантов, температуры и рН среды в отношении сорбции ¹³²Cs.

Показано, что НЧ клиноптилолита являются радиационно устойчивыми и проявляют высокую сорбцию (до 98% извлечения ¹³⁷Cs). Измеренная обменная емкость НЧ клиноптилолита составила 100 мг/г.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ
МЕДИ-67 В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ

Н.П. Дикий¹, А.Н. Довбня¹, М.А. Должек¹, Ю.В. Ляшко¹, Д.В. Медведев¹,
 Е.П. Медведева¹, Н.В. Красносельский²

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков;
²Институт медицинской радиологии им. С.П. Григорьева, г. Харьков

Изотоп ⁶⁷Cu, полученный с помощью фотоядерной технологии, был использован для измерения распределения поглощенной дозы на единицу активности в различны биологических средах. Определено накопление ⁶⁷Cu в цельной крови, сыворотке, плазме крови, слюне, желудочной слизи и моче с помощью регистрации гамма излучения изотопа, которое составило 60,3±0,15, 25,5±0,67, 33,4±0,38, 7,1±0,96, 2,9±0,68, 0,9±0,14% от введенной дозы, соответственно. Показано, что расхождение в распределении ⁶⁷Cu в биологических средах, очевидно, обусловлено разным содержанием фермента - церулоплазмина, который транспортирует медь. Пояснением разного распределения ⁶⁷Cu в биологических средах может также быть, на наш взгляд, и разная кинетика ферментативных реакций, которые принимают участие в связывании изотопа ⁶⁷Cu. Накопление ⁶⁷Cu в лимфоцитах в присутствия солей Cu(NO₃)₂, CuCl₂, CuSO₄ было изучено с помощью регистрации активности изотопа Ge(Lі)-детектором. Показано, что изотоп ⁶⁷Cu лучше концентрируется в лимфоцитах (77%) в присутствии солей CuCl₂. Для солей CuSO₄ и Cu(NO₃)₂ этот показатель составляет 9% и 44%, соответственно.

КИНЕТИКА СОДЕРЖАНИЯ ¹⁵³Sm ОКСАБИФОРА В КРОВИ
ОНКОБОЛЬНЫХ В КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРАПИИ КОСТНЫХ МЕТАСТАЗОВ

А.В. Грушка², Н.П. Дикий¹, Н.В. Красносельский², Ю.В. Ляшко¹,
Е.П. Медведева¹, О.Н. Паскевич²

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков;
²Институт медицинской радиологии им. С.П. Григорьева, г. Харьков

Терапия ¹⁵³Sm (β- и γ‑излучателя, с максимумом энергии бета-частиц Е_max = 807,6 кэВ (18,4%), 704,4 кэВ (49,4%), 634,7 МэВ (31,3%) и радиусом проникновения около 1,3 мм, Т_1/2 = 46,5 часа является паллиативным методом лечения костных метастазов. На долю рака грудной и предстательной железы приходится более 80% случаев метастатического поражения костной системы, что обуславливает актуальность данного вида радионуклидной терапии (РНТ). Оценка уровня радиотоксичности облучения кроветворных органов с учетом их функционального и физиологического ресурса должны приниматься при планировании РНТ. Проведено сопоставление уровней накопления ¹⁵³Sm оксабифора «Радиопрепарат ИЯФ АН РУз» в крови пациентов с поражением костей опухолями различной локализации: рак желчных протоков, простаты, грудной железы и др. Измерения проведены в динамике по каждому пациенту с помощью Ge(Li)‑детектора с Δ_1.2 = 3,2 кэВ по линии 1333 кэВ. Активность препарата ¹⁵³Sm оксабифора в крови пациентов составляла около 40 МБк/мл в начале курса лечения, а через неделю 2 МБк/мл. С учетом распада изотопа уровень в крови ¹⁵³Sm оксабифора уменьшился примерно в 1,5 раза. Эффективность проводимой радиотерапии проявилась в снижении болевой симптоматики у пациентов. Внедрение методов дозиметрического планирования внесет значительный вклад в повышение эффективности РНТ и позволит индивидуализировать лечение пациентов с костными метастазами.

ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДАТИРОВАНИЯ В ГЕОЛОГИИ

Ю.В. Ляшко

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Приведены примеры датирования минералов посредством регистрации гамма-излучения от радионуклидов семейств урана и актиния Установлено широкое распространение в геологически древних урановых рудах Украины (~1,8•10⁹ лет) отклонений от радиоактивного равновесия. Степень такого отклонения зависит от минерального состава носителей урана. Возможной причиной такой зависимости является влияние на подвижность атомов отдачи под действием термического и химического воздействия атомных структур минералов и дефектов реальных кристаллов. Описаны примеры использования облучения минералов тормозным излучением от электронного ускорителя для определения возраста молибденитов и слюд по выходу γ-излучения от изотопов ¹⁸⁷Os, ¹⁸⁷Re, ⁸⁷Rb, ⁸⁵Sr и др. Представленные результаты важны для прогнозирования накопления редких изотопов в чистом виде вследствие радиоактивного распада в минеральных матрицах.

МОДЕЛЬНЫЙ ЭТАЛОН В ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОМ
МЕТОДЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАТЫ СОБЫТИЙ

О.М. Поп, М.В. Стец, В.Т. Маслюк

Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород, Украина

К безэталонным методам, которые не используют вещественные эталоны (стандарты) сравнения, можно с известной степенью осторожности отнести методы определения даты событий, которые используют зависимости
T=f₁(A_M, A_D Т_1/2М; Т_1/2D) + f₂ (A_M0, A_D0), где Т – время; A_M, A_D – активности материнского M и дочернего D радиоактивных нуклидов, связанных генетической цепью распада; Т_1/2М, Т_1/2D – периоды полураспада; A_MО, A_DО – некоторые начальные активности нуклидов, соответственно. Зависимость f₁ описывает количественно эту связь (закон радиоактивного распада), и не зависит от образца. Таким образом, зависимость f₁ выполняет функцию модельного (расчетного) математического эталона, заменяющего эталон (стандарт) вещественный. Зависимость f₂ должна учитывать особенности образца как химической системы. Это, в конечном итоге, по сути, эквивалентно требованию внешней априорной информации, т.е. необходимости вещественного эталона. Мы рассматриваем метод (метод стандартных множеств нуклидов), где вещественный эталон не используется. В этом методе используются множества – упорядоченные последовательности активностей генетически связанных нуклидов – членов ряда ²³²Th (а также рядов ²³⁵U, ²³⁸U). Упорядочение активностей нуклидов – членов рядов определяется решением системы дифференциальных уравнений Батемана-Рубинсона, описывающих эти связи, их решений, и начальными условиями.

Среди множества возможных начальных условий для решения этой системы, можно выделить следующие условия для активности материнских A_M и дочерних A_D ядер: A_M > 0; A_D = 0; в начальный момент собственного времени T_E = 0. Для всех моментов времени T_E ≥ 0 нет никаких других источников активностей этих нуклидов. Эти условия можно назвать стандартными  условиями. Множества активностей, полученные для этих начальных условий, будут стандартными (эталонными) множествами активностей нуклидов. Рассчитанные временные (эволюционные) зависимости активностей нуклидов будут выполнять функцию стандартов сравнения, т.е. функцию модельных эталонов. Это обеспечивает метрологию экспериментальных стандартных множеств нуклидов рядов ²³²Th, ²³⁵U, ²³⁸U, обнаруженных в образце.

По своей сути стандартные условия совпадают с условиями закрытости химической системы, что необходимо для правильного датирования событий.
В ходе существования образца и взаимодействия его с окружающей средой может произойти следующее событие – изменение его нуклидного состава, нарушающее материнские стандартные множества. Это событие сопровождается созданием новых дочерних стандартных множеств.

Обнаружив эти экспериментальные множества в образце, и имея стандарты сравнения, мы можем их измерить. Одним из результатов измерения будет время – длительность существования этого множества (дата события).

Приводятся примеры использования предлагаемого метода в датировании образцов. Приведено сравнение результатов с известным методом ядерных хронометров.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДНОЇ АКТИВНОСТІ ГІРСЬКИХ ПОРІД УКРАЇНИ В АСПЕКТІ ОЦІНКИ ЇХ РАДІОЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ В БУДІВЕЛЬНІЙ ІНДУСТРІЇ

А.П. Осипенко¹, І.І. Гайсак¹, В.В. Грицько², Р.В. Повідайчик¹, Б.О. Роман¹

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

Проведено експериментальні дослідження відносної питомої активності природних гранітних матеріалів та травертину (центральна Україна, Закарпаття), які використовуються в будівельній індустрії. Виміри відносної питомої активності проведені по змішаному випромінюванню (β^--, γ-випромінювання) з використанням газорозрядних лічильників типу СТС-6 у стаціонарній установці з свинцевим захистом. Зразки для досліджень виготовлялись однакової геометричної форми в трьох вагових групах по 3, 8 і 30 г. Виявилось, що найбільшу активність зареєстровано в зразках середньої групи, зокрема: для травертину (туф) рівна 14,5±0,58 Бк/г. В інших зразках зареєстрована активність складає 10,6 ± 0,2 Бк/г і 5,8 ± 0,28 Бк/г.Одержані дані відносяться до інформаційних контрзаходів по забезпеченню радіоекологічно-безпечного ведення будівельних робіт із використанням гранітних матеріалів та травертину.

ФРАГМЕНТАЦІЯ МОЛЕКУЛИ ВАЛІНУ ПІД ДІЄЮ ВИСОКОЕНЕРГЕТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ МІКРОТРОНУ М-30

О.В. Папп

Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород, Україна

Методом мас-спектрометричного аналізу вивчено утворення іонних продуктів однократної та дисоціативної  іонізації молекули валіну(C₅H₁₁NO₂) електронами високих (9,5 MeV) та низьких (>150 eV) енергій. Були отримані мас-спектри досліджуваної молекули та припорогові функції виходу її іонних фрагментів, для яких були визначені абсолютні значення енергій появи.

Пучок високоенергетичних електронів формувався за допомогою прискорювача електронів М-30. Молекули валіну опромінювалися електронним пучком з енергією 9,5 MeВ при дозах опромінення – 5 kGy та 25 kGy (середня інтенсивність флюенсу 4,24•10¹⁰ (e/cm²)•s). Позитивно заряджені фрагменти аналізувалися по співвідношенню їх маси до заряду за допомогою магнітного мас-спектрометра МИ1201, який характеризується високою чутливістю та розділенням у широкому діапазоні мас (1...700 a.m.u.). Порівнюючи мас-спектри вихідної молекули та опромінених дозами 5 kGy та 25 kGy було виявлено, що в опромінених молекул інтенсивності певних піків змінилися (по відношенню до вихідної). Проведений аналіз впливу опромінення молекул валіну високоенергетичним пучком електронів від електронного прискорювача на результуючі мас-спектри вихідної молекули, показав, що високоенергетичне опромінення не створює особливого впливу на динаміку її розпаду, але викликає стійкі зміни у структурі молекули.

SPECTROPHOTOMETRIC METHOD FOR DETERMINATION
OF BUPIVACAINE HYDROCHLORIDE OF STABILITY
FOR LOCAL ANESTHESIA

N.P. Dikiy¹, E.P. Medvedeva¹, M.A. Botova¹,
N.V. Krasnoselskiy², P.Yu. Kostya², A.A. Hizhnyak²

¹Kharkov Institute of Physics and Technology NAS of Ukraine, Kharkov, Ukraine;
²Institute Medical Radiology AMS, Kharkov, Ukraine

Bupivacaine hydrochloride is an anesthetic with prolonged duration of action. Bupivacaine is used for the induction of local or regional anesthesia or analgesia in surgery, diagnostic and therapeutic procedures in obstetric interventions. Mechanism of action is determined by the stabilization of neuronal membranes, which prevents appearance and conduct of nerve impulses. But bupivacaine is known to induce toxic effects. The risk of toxic effects can be minimized at the expense of interaction of bupivacaine hydrochloride with lipid membranes. Spectrophotometric method was used to determine stability of bupivacaine hydrochloride in the initial condition and with different lipid systems. The optical spectrum of complex of lipid fractions and bupivacaine was determined in dynamics. The greatest stability for bupivacaine hydrochloride was found in the field of maximum absorption (λ=271 nm) for the lipid membrane of “Lipofundin”. The complex of bupivacaine + lipid membrane can play of importance role in achieving safe, effective and prolonged analgesia in humans.

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ БУПИВАКАИНА
ГИДРОХЛОРИДА ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ АНЕСТЕЗИИ

Н.П. Дикий¹, Е.П. Медведева¹, М.А. Ботова¹,
Н.В. Красносельский², П.Ю. Костя², А.А. Хижняк²

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина;
²Институт медицинской радиологии им. С.П. Григорьева, г. Харьков

Бупивакаин гидрохлорид – анестезирующий препарат с пролонгированным действием. Бупивакаин используется для индукции локальной или региональной анестезии или аналгезии в хирургии, диагностических и терапевтических процедурах, в акушерских вмешательствах. Механизм действия определен стабилизацией нейронных мембран, которая предотвращает появление и проведение нервных импульсов. Бупивакаин, как известно, стимулирует токсическое действие. Риск токсических действий может быть минимизирован за счет взаимодействия бупивакаина гидрохлорида с липидами мембран. Метод спектрофотометрии был использован для определения стабильности бупивакаина гидрохлорида в исходном состоянии и при использовании различных липидных сред. Измерены оптические спектры липидных фракций бупивакаина гидрохлорида в динамике. Наибольшая стабильность в области максимального поглощения (λ = 271 нм) показана для бупивакаина гидрохлорида в липидной среде «Липофундина». Комплексное соединение бупивакаин + липидная мембрана может играть важную роль в достижении безопасной, эффективной и длительной аналгезии у людей.

Пленарное заседание 2. Структура ядра в реакциях на заряженных частицах, нейтронах и гамма‑квантах

Plenary meeting 2. Nuclear structure in charge particles, neutron and photon reactions

М-1 РЕЗОНАНС В НЕЧЕТНЫХ ЯДРАХ 2S1D- И 1F2P-ОБОЛОЧЕК

А.С. Качан, И.В. Кургуз

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

Изучен γ-распад резонансноподобных структур (РПС) наблюдающихся
в реакции радиационного захвата протонов ядрами ²²Ne, ²⁶Mg, ³⁰Si, ^34,36S, ^38,40Ar, в области энергий ускоренных протонов 0,8...3,0 МэВ. Измерения  проводились на ускорителе ЭСУ-5 ННЦ ХФТИ.

Идентифицирован магнитный дипольный резонанс (МДР) на основном и возбужденных состояниях ядер ²³Na, ²⁷Al, ³¹P, ^35,37Cl, ³⁹К. Определено положение центра тяжести (ЦТ) МДР в этих ядрах. В ядре ²⁷Al распределение вероятностей магнитных дипольных γ-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, природа двух резонансов связана с переходами между спин-орбитальными партнерами. Низкоэнергетическая часть резонанса связана с переходом валентной частицы из d_5/2-подоболочки, а более высокоэнергетическая часть М1-резонанса обусловлена разрывом нуклонной пары.

Положение центра тяжести и полной силы МДР в ядре ³⁷Cl
не согласуются с систематикой, полученной для ядер ²³Na, ²⁷Al, ³¹P, ³⁵Cl, ³⁹К.
Это связано с другой конфигурацией валентных нуклонов сверх 4N-остова. Показано влияние спаривания на положение ЦТ 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 d_5/2- или d_3/2-.

Определена полная сила М1‑резонанса в вышеперечисленных ядрах, поведение которой соответствует таковой, полученной из анализа правила сумм Курата (в рамках одночастичной оболочечной модели). ЦТ РПС в реакции ⁴⁰Ar(p,γ)⁴¹K найден равным 10,2±0,5 МэВ, что согласуется с зависимостью ЦТ РПС от А, найденной нами ранее для ядер sd-оболочки [1].

1.А.С. Качан и др.// Известия РАН. Сер. физ. 2009, т. 73, №6, с. 923.

ОСОБЛИВОСТІ РОЗПАДУ БІЛЯПОРОГОВИХ ЯДЕРНИХ
РЕЗОНАНСІВ В ТРИЧАСТИНКОВИХ РЕАКЦІЯХ

Ю.М. Павленко¹, В.Л. Шаблов², О.К. Горпинич¹, В.П. Вербицький¹,
О.В. Бабак¹, Н.Л. Дорошко¹, А.В. Михайлов², А.В. Степанюк¹

 ¹Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна;
²Національний дослідницький ядерний університет МІФІ, Обнінськ, РФ

Характеристики короткоживучих ядерних резонансів, які спостерігаються в бінарних і багаточастинкових реакціях, суттєво відрізняються і визначаються умовами їх збудження і розпаду, а також віддаленістю резонансів від порогу розпаду. На особливу увагу заслуговують властивості розпаду біляпорогових резонансів в тричастинкових реакціях, для яких окрім зсуву резонансних кривих та зміни їх ширин можливий і перерозподіл ймовірностей розпаду по різних каналах. В роботі аналізуються існуючі дані щодо розпаду біляпорогових резонансів в бінарних і тричастинкових реакціях, частина з яких отримала теоретичне обґрунтування, а інші потребують подальших теоретичних досліджень. Зокрема це стосується «термоядерного» резонансу ⁵Не*(16,75 МеВ), для якого в реакції ⁷Li(d, α)⁵He* при енергії E_d = 37 МеВ було вперше виявлено зміну розподілу гілок розпаду по каналах α + n та d + t. Нові експериментальні дані для цієї ж реакції, отримані на тандем-генераторі ЕГП-10К ІЯД НАН України при нижчій енергії (E_d = 6,82 МеВ), також свідчать про суттєве пригнічення гілки розпаду ⁵Не*(16,75 МеВ) в канал d + t.

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СЕЧЕНИЯ РЕАКЦИИ ¹²³Sb(γ,n)¹²²Sb
В АСТРОФИЗИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ЭНЕРГИЙ

И.Л. Семисалов, Е.А. Скакун, В.И. Касилов, С.С. Кандыбей

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

Методом наведенной активности с использованием пучка тормозного излучения линейного ускорителя электронов ННЦ ХФТИ и γ-спектрометрии высокого разрешения в области энергий от порога реакции до 13 МэВ измерены интегральные сечения реакции ¹²³Sb(γ,n)¹²²Sb, представляющие интерес для моделирования γ-процесса звездного нуклеосинтеза. Экспериментальные результаты сравниваются с предсказаниями статистической теории ядерных реакций (вычислительные коды NON‑SMOKER и TALYS). 

ТЕОРЕТИКО-ПОЛЕВОЕ ОПИСАНИЕ СВОЙСТВ ЯДЕРНЫХ СИЛ 

А.В. Шебеко

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

После короткого экскурса в историю развития представлений о происхождении ядерных сил, начиная с гениальной гипотезы Юкавы, изложен новый подход к построению так называемых квазипотенциалов для взаимодействующих полей. С первичными Yukawa-type связями «голых» фермионов (нуклонов и антинуклонов) и бозонов (π-, η-, ρ-, ω-мезонов, etc.), используя метод унитарных одевающих преобразований, который был разработан Дубна-Харьков коллаборацией [1] и расширен Харьков-Падуя группой [2], построено новое семейство взаимодействий («квазипотенциалов») между «одетыми» частицами, отвественных за физические процессы в мезон-нуклонных системах. Эти квазипотенциалы являются эрмитовскими и не зависящими от энергии, что делает их привлекательными в практических вычислениях. При описании N-N рассеяния ниже порога рождения пионов , мы сравнили [3] наши результаты с результатами боннской группы и получили удовлетворительное описание экспериментальных данных.  

 1.A.V. Shebeko, M.I. Shirokov // Phys. Part. Nucl. 2001, v. 32, p. 31.

2. V.Yu. Korda, L. Canton, A.V. Shebeko // Ann. Phys. 2007, v. 322, p. 736.

3. I. Dubovik, A. Shebeko //Few-Body Syst.  2010, v. 48, p. 109.

ELASTIC SCATTERING OF 84 MeV ALPHA-PARTICLES
ON DEUTERONS AND TRITONS

V.I. Grantsev, K.K. Kisurin, V.I. Kalnyi, S.E. Omelchuk, Yu.V. Panin,
Yu.S. Roznjuk, B.A. Rudenko, L.I. Sljusarenko, B.G. Struzhko

Institute for Nuclear Research NAS of Ukraine, Kiev, Ukraine

Differential cross sections of elastic scattering of alpha particles on 2H and 3H nuclei were measured  at energies Е_с.ц.м.= 28 MeV and  Е_с.ц.м.= 36 MeV respectively. This experiment was carried out at the U²⁴⁰ Cyclotron facility of the Institute for Nuclear Researches (INR, Kyiv) using the alpha-beam at energy 84.2 MeV. Deuterium-titanium (2HTi), tritium-titanium (3HTi) and titanium (Ti) targets fabricated at the INR were used in the experiment. Alpha particle spectra from 2HTi  target were obtained at the angle range between 15º ≤ θ_lab ≤ 29º and from 3HTi 
at 15º ≤ θ_lab ≤ 48,5º, respectively. Deuteron and triton spectra were obtained at the angle range between 15º ≤ θ_lab≤ 90º as well. Because of lack of the experimental data at near energies these cross sections were compared to the ⁴He(d, d)⁴He data at Е_c.m. = 54 MeV and  ⁴He(³He,³He)⁴He ones at Еc.m.= 60 MeV.

The angular distributions for elastic scattering were analyzed in terms of diffraction and optical models. Qualitative agreement between theory and experiment was achieved.

ПРУЖНЕ РОЗСІЯННЯ 84 МеВ α-ЧАСТИНОК
ЯДРАМИ ДЕЙТЕРІЮ ТА ТРИТІЮ

В.І. Гранцев,  К.К. Кісурін, В.І. Кальний, С.Є. Омельчук, Ю.В. Панін,
Ю.С. Рознюк, Б.А. Руденко, Л.И. Слюсаренко, Б.Г. Стружко

Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна

Пружне розсіяння α-частинок ядрами дейтерію та тритію вивчалося при енергії пучка α-частинок 84 МеВ на прискорювачі У-240 ІЯД НАН України. Вимірювання проводилося на мішенях DTi, TTi та Ті. Мішені DTi та TTi – це титанові плівки, насичені відповідно дейтерієм та тритієм. Вимірювання спектрів α-частинок проводилося у діапазоні кутів 15º ≤ θ_лаб  ≤ 29º для αd‑розсіяння та в діапазоні 15º ≤ θ_лаб ≤ 48,5º – для αt‑розсіяння. Для побудови кутових розподілів пружного розсіяння α-частинок було також використано диференційні перерізи дейтронів та тритонів, отриманих у цьому експерименті
в межах кутів 15º ≤ θ_лаб ≤ 90º. В зв’язку з відсутністю даних при близьких енергіях порівняння проводилося з існуючими даними  з реакції ⁴He(d,d)⁴He при Е_с.ц.м.= 54 МеВ та з даними з реакції ⁴He(³He,³He)⁴He для Е_с.ц.м.= 60 МеВ.
Наші дані з αd-розсіяння отримано при Е_с.ц.м.= 28 МеВ, а з αt‑розсіяння – при 
Е_с.ц.м.= 36 МеВ. Аналіз кутових розподілів пружного αd- і αt-розсіяння проведено за дифракційною та оптичною моделями. Отримано задовільний опис експериментальних даних.

 ПОИСКИ ПЕРЕХОДОВ ВЫСОКОЙ МУЛЬТИПОЛЬНОСТИ
В РАСПАДАХ K-ИЗОМЕРОВ ¹⁷⁷Lu И ^{177, 178, 180}Hf

А.П. Лашко, Т.Н. Лашко

Институт ядерных исследований НАН Украины, г. Киев, Украина

Как правило, радиационные переходы между возбужденными состояниями ядер происходят путем излучения наименьшего порядка мультипольности, допустимого правилами отбора, которые следуют из закона сохранения момента количества движения системы ядро плюс γ‑квант. С возрастанием порядка мультипольности интенсивность γ‑излучения быстро уменьшается.

Благоприятные условия для исследования переходов высоких мультипольностей складываются при разрядке К-запрещенных изомеров на уровни ротационных полос материнского ядра. Вероятности таких переходов существенным образом зависят от величины степени запрета ν. Степень запрета определяется равенством ν = |ΔK|–L, где К – проекция полного углового момента на ось симметрии ядра, L – мультипольность перехода. Значение фактора задержки на единицу запрета может достигать двух и более порядков. Вследствие этого становится возможной конкуренция ветвей распада изомера переходами с малыми и большими значениями L.

Нами были поставлены эксперименты по поиску таких переходов в распадах ¹⁷⁷Lu(T_1/2 = 160 дней), ¹⁷⁷Hf (T_1/2 = 1,09 с), ¹⁷⁸Hf (T_1/2 = 4,0 с), ¹⁸⁰Hf (T_1/2 = 5,47 ч).  В результате получены ограничения на вероятности переходов:
334 кэВ, 23/2 23/2^- → 15/2 7/2⁺ в ¹⁷⁷Lu; 433 кэВ, 23/2 23/2⁺ → 17/2 9/2⁺ в ¹⁷⁷Hf;
515 кэВ, 8 8^- → 6 0⁺ в ¹⁷⁸Hf ; 833 кэВ, 8 8^- → 4 0⁺ в ¹⁸⁰Hf.

Сделаны также выводы о возможных мультипольностях этих переходов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ВАРИАЦИЙ ПЕРИОДА ПОЛУРАСПАДА АЛЬФА-АКТИВНОГО ЯДРА ²¹⁴Po

С.С. Раткевич

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков

В последнее время в исследованиях, посвященных поискам нестабильности  периода полураспада (τ) для нескольких радиоактивных изотопов, достигнуты ограничения на возможные годовые вариации этого параметра на уровне чувствительности не хуже 2•10^-4.  Высокая чувствительность к подобным вариациям условий измерений является слабым местом экспериментов по долговременному слежению за постоянством скорости счета контролируемого излучения. Представляется, что этот недостаток становится несущественным для измерений константы распада, основанных на непосредственной регистрации времени жизни ядра от рождения до распада. В работе [1] нами была реализована подобная методика для ²¹⁴Ро, который испытывает α-распад.  Непрерывное экспериментальное исследование поведения во времени периода полураспада  ядра ²¹⁴Ро проводится с возрастающей точностью с 2012 года.
В ряду значений τ впервые обнаружены годовая вариация с амплитудой А=(8,3 ± 2,5)•10^-4, солнечно-суточная вариация с амплитудой АС=(7.5±2.8)•10^-4, лунно-суточная вариация с амплитудой АЛ=(7.0±1.8) •10^-4 и звездно-суточная вариация с амплитудой АЗ=(7.1±2.0) •10^-4. Усредненное за 590 дней значение периода полураспада ²¹⁴Ро составило величину τ = 163.46±0.04 мкс.

1. E.N. Alexeyev, et al. // Astroparticle Physics, 46 (2013) 23-28.

Секция 3. Структура ядра в реакциях на заряженных частицах, нейтронах и гамма‑квантах

Session 3. Nuclear structure in charge particles, neutron and photon reactions

ВЛИЯНИЕ 2К-ИОНИЗАЦИИ НА ИССЛЕДОВАНИЕ
ДВУХНЕЙТРИННОГО ДВОЙНОГО К-ЗАХВАТА
В ПРЯМОМ (СЧЕТЧИКОВОМ) ЭКСПЕРИМЕНТЕ

С.С. Раткевич

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков

Известно, что кроме 2К-захвата существуют другие редкие физические эффекты, которые могут создавать двойную К-вакансию в атомах.
К ним относятся двойной фотоэффект на К-оболочке при поглощении одного внешнего фотона с подходящей энергией и образование двойной вакансии на К‑оболочке в небольшой доле случаев обычного К-захвата. Оба эти процесса могут являться источниками фона в экспериментах по поиску 2К-захвата в ⁷⁸Kr
и ¹²⁴Хе [1], поскольку в рабочем газе  поглощаются фоновые гамма-кванты,  вышедшие из стенки детектора, а в одном из сравниваемых образцов криптона присутствует в остаточных количествах космогенный изотоп ⁸¹Kr, испытывающий К-захват. Полные энерговыделения и характеристики излучений в этих процессах близки к значениям соответствующих характеристик полезных событий от 2К-захвата и могут быть рассчитаны по общей теоретической модели. Однако для этих фоновых процессов результаты расчетов могут быть проверены путем анализа данных, накопленных в режиме калибровки счетчика γ-квантами от внешнего источника и данных от образца криптона, содержащего ⁸¹Kr.

В докладе представлены результаты анализа накопленного экспериментального и теоретического материала о процессах образования 2К‑вакансии при фотоэффекте и К-захвате, методика  расчетов характеристик излучений для этих процессов и результаты экспериментальной проверки.

1. Yu.M. Gavriljuk et al. // Phys. Rev. C. 2013, v. 87, p. 035501; arXiv: 1404.5530 [nucl-ex].

РЕАКЦІЇ D(α,p)⁵He ТА T(α,d)⁵He ПРИ ЕНЕРГІЇ α-ЧАСТИНОК 84 МеВ

О.А. Волох, В.І. Гранцев,  К.К. Кісурін, С.Є. Омельчук, В.М. Рогозін,
Ю.С. Рознюк, Б.А. Руденко, Л.И. Слюсаренко, Б.Г. Стружко

Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна

Інклюзивні спектри протонів із реакції D(α,p)⁵He та дейтронів із реакції T(α,d)⁵He отримано при енергії α-частинок 84 МеВ на циклотроні У-240 ІЯД НАН України. Вимірювання проводилося на мішенях DTi та TTi, що являли собою титанові плівки, насичені відповідно дейтерієм та тритієм, а також на мішені з чистого титану. Отримані спектри мають характерні особливості на кінцях спектрів: наявність інтенсивного піку, що відповідає утворенню основного стану ⁵He у прямому процесі. Збуджені стані ⁵He мають помітно меншу інтенсивність. Аналіз енергетичних спектрів протонів із реакції D(α,p) та дейтронів із реакції T(α,d) проводився з урахуванням як квазівільних, так і резонансних процесів. Внесок процесів утворення резонансних станів ⁴He, ⁵He, ⁶Li відіграє суттєву роль у реакціях D(α,p) та T(α,d). Як показують розрахунки, внесок перерізу утворення  ⁵He в першому збудженому стані (1,27 МеВ)  – незначний, що дозволяє отримати кутові розподіли утворення  ⁵He в основному резонансному стані.

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ: ИСТОРИЯ,
РАЗВИТИЕ, СОВРЕМЕННЫЙ СТАТУС, ПРИМЕНЕНИЯ

Е.А. Скакун

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

Статистическая теория ядерных реакций началась с гипотезы Н. Бора
(1936 г.), согласно которой энергия налетающей частицы временно распределяется между всеми нуклонами образовавшегося составного ядра, а эмиссия вторичной частицы обусловлена флуктуацией на ней (частице) достаточной энергии и углового момента. Важными вехами в развитии статистической теории были последующие работы В. Вайскопфа (1937г., испарительная модель) и Хаузера-Фешбаха (1952 г., учет орбитального момента). В 60-х годах был экспериментально обнаружен и вовлечен в дальнейшие теоретические исследования механизм предравновесной эмиссии частиц. К настоящему времени составлен ряд вобравших в себя результаты теоретических исследований компьютерных кодов для расчетов различных характеристик ядерных реакций, способствующих пониманию их механизмов в широком диапазоне энергий бомбардировки и массовых чисел ядер. 

Наверное, статистмческая теория ядерных реакций нашла наибольшее применение в различных ядерно-физических технологиях (радиационная защита, ядерные реакторы, активационный анализ, способы производства радиоактивных изотопов, трансмутация изотопов) и смежных науках, способствуя их дальнейшему развитию. В докладе рассматриваются примеры экспериментальных исследований и теоретических оценок ядерных данных для производства радиоактивных медицинских изотопов и звездного нуклеосинтеза.

 БАЗА ЯДЕРНЫХ ДАННЫХ XUNDL

С.Н. Утенков

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

Представлено описание базы ядерных данных Experimental Unevaluated Nuclear Data List (XUNDL) Брукхевенской национальной лаборатории (США), в которой содержится компиляция по экспериментальным данным из более чем 3500 статей из ведущих мировых журналов по ядерной физике. Рассмотрены вопросы представления ядерных данных в формате Evaluated Nuclear Structure Data File ( ENSDF) для последующего размещения их в базе XUNDL.

UPPER BOUND ON THE MAGNETIC FIELD STRENGTH
IN A STRONGLY MAGNETIZED STRANGE QUARK STAR

A.A. Isayev

Kharkov Institute of Physics and Technology NAS of Ukraine, Kharkov, Ukraine;
V. Karazin Kharkov National University, Kharkov, U kraine

Magnetized strange quark stars, composed of strange quark matter (SQM) and selfbound by strong interactions, can be formed if the energy per baryon of magnetized SQM is less than that of the most stable ⁵⁶Fe nucleus under the zero external pressure and temperature. Utilizing the phenomenological bag model description of magnetized SQM under charge neutrality and beta equilibrium conditions, the corresponding absolute stability window in the parameter space of the theory is determined [1]. It is shown that there exists the maximum magnetic field strength allowed by the condition of absolute stability of magnetized SQM. The value of this field, H ~ 3×10¹⁸ G, represents the upper bound on the magnetic field strength which can be reached in a strongly magnetized strange quark star.

1. А.А. Isayev // Int. J. Mod. Phys. A. 2014, v. 29, p. 1450173.

 ВЕРХНЯ ГРАНИЦЯ НА ВЕЛИЧИНУ НАПРУЖЕНОСТІ
МАГНІТНОГО ПОЛЯ В СИЛЬНО НАМАГНІЧЕНІЙ
ДИВНІЙ КВАРКОВІЙ ЗІРЦІ

О.О. Ісаєв

ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, м. Харків;
Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків

Намагнічені дивні кваркові зірки, що складаються з дивної кваркової матерії (ДКМ) і є самозв’язаними завдяки сильній взаємодії, можуть утворюватися, якщо енергія на баріон намагніченої ДКМ менш ніж енергія на баріон найбільш стійкого ядра ⁵⁶Fe за нульовими зовнішнім тиском та температурою. Використовуючи феноменологічну модель мішка опису намагніченої ДКМ за умовами зарядової нейтральності та бета-рівноваги, знайдено область абсолютної стійкості в просторі параметрів теорії [1]. Показано, що існує найбільша напруженість магнітного поля, яка є припустимою умовою абсолютної стійкості намагніченої ДКМ. Величина цього поля (H ~ 3∙10¹⁸ G) є верхнею границею на напруженість магнітного поля, що може досягатися в сильно намагніченій дивній кварковій зірці.

1. А.А. Isayev // Int. J. Mod. Phys. A. 2014, v. 29, p. 1450173.

РАДИАЦИОННЫЕ СИЛОВЫЕ ФУНКЦИИ В ЯДРЕ ⁶⁰Ni

С.Н. Утенков, К.В. Шебеко

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

Измерены парциальные сечения (ПС) реакции ⁵⁹Co(p,γ)⁶⁰Ni для переходов в основное (0⁺) и нижние возбужденные состояния ядра ⁶⁰Ni. Работа выполнена на ускорителе ЭСУ-5 ННЦ ХФТИ в интервале энергий ускоренных протонов
1,5...2,5 МэВ. Выход высокоэнергетических γ‑лучей из мишени естественного кобальта толщиной 1,3 мкм регистрировался NaI(Tl)-детектором большого объема.

Экспериментальные парциальные сечения реакции ⁵⁹Co(p,γ)⁶⁰Ni сравниваются с расчетами ПС, выполненными с помощью компьютерного кода TEPEL с привлечением теоретических оценок для вычисления полной и парциальных γ-ширин.

Полученные экспериментальные РСФ в ядре ⁶⁰Ni сравнивались с вычисленными в рамках современных теоретических подходов. Показано, что без привлечения современных теоретических моделей не удается описать РСФ во всем исследуемом интервале энергий γ-квантов.

 ГЕОМЕТРИЯ И СТРОЕНИЕ ЛЕГКИХ ЯДЕР

Ю.А. Аминов

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина
НАН Украины, г.  Харьков, Украина

 Представлен геометрический подход к рассмотрению пространственного расположения нуклонов в легких ядрах. Это расположение связывается с вершинами правильных многогранников, симметрия которых дает ответ на вопрос, поставленный еще выдающимся физиком Д.Д. Иваненко и другими авторами, почему одночастичная модель оказывается хорошим приближением в теории ядра. Учитывая среднее расстояние между нуклонами, которое получается из экспериментов, вычисляются радиусы сфер, описанных вокруг правильных многогранников.

Полученные значения сравниваются с экспериментальными значениями соответствующих легких ядер He⁴, Li⁶, Be⁹, C¹², Ne²⁰, Mg²⁴. Показано, что эти радиусы почти совпадают. Высказанная гипотеза в определенной мере объясняет существование известных «магических» чисел в теории ядра.

Рассмотрено согласование гипотезы с теорией происхождения химических элементов и показано, что при определенных допущениях гипотеза не противоречит этой теории. Проведено сопоставление высказанной гипотезы с теорией нуклонных ассоциаций в виде альфа-геометрии, которая разрабатывалась в работах Уилера, В.Г. Неудачина, Ю.Ф. Смирнова и других авторов.

СЕМЬДЕСЯТ ЛЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИГАНТСКИХ
РЕЗОНАНСОВ В АТОМНЫХ ЯДРАХ

В.М. Хвастунов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Гигантский резонанс (ГР) был предсказан теоретически А.Б. Мигдалом в 1945 году [1]. В 1947 году ГР был обнаружен экспериментально Болдуином и Клайбером [2] при фотоделении тяжелых ядер. В дальнейшем ГР исследовали фотонными пучками, при неупругом рассеянии электронов, с помощью неупругого рассеяния адронов (протонов, частиц ³Не и α-частиц).

Эксперименты показали, что возбуждение ГР носит электрический дипольный (E1) характер и происходит во всех ядрах. Для объяснения данных по исследованию гигантского дипольного резонанса (ГДР) были предложены модели, основанные на коллективном движении нуклонов и на основе модели оболочек [3].

С помощью динамической коллективной модели (ДКМ) [4] было предсказано, что, кроме электрического дипольного (E1) резонанса, должны возбуждаться электрические квадрупольный (E2) и монопольный (E0) резонансы. Расчеты, проведенные в работе [5] с использованием ДКМ, показали, что гигантские мультипольные резонансы E1, E2 и E0 можно возбуждать при неупругом рассеянии электронов. В отличие от фотоядерных исследований ГР, где возбуждается в основном E1-переход, электронами можно возбуждать переходы со всеми допустимыми значениями мультипольностей.

При неупругом рассеянии электронов впервые наблюдались: 1. Гигантский квадрупольный резонанс (ГКР) выше и ниже ГДР (1968 г.) [6]. 2. Дополнительный квадрупольный резонанс (1977 г.) [7]. 3. Изоспиновое расщепление ГДР (1977 г.) [7]. 4. Гигантский монопольный резонанс (1977 г.) [8]. 5. Изоспиновое расщепление изовекторного ГКР (1979 г.) [9]. 6. В ядре ⁵⁶Fe был обнаружен пик ГДР при энергии 10 МэВ (2004 г.) [10].

Из данных по исследованию ГР в ядрах получено их энергетическое положение, ширина, приведенная вероятность, величина исчерпывания энергетически взвешенного правила сумм. Такие данные получены для электрических ГР с мультипольностями от Е1 до Е7 и с мультипольностями М1 и М2 для магнитных резонансов.

Для резонансов Е3, Е4, Е5, Е6, Е7, М2 к настоящему времени получены только единичные данные, поэтому для получения систематических данных необходимы дополнительные исследования. Для этого нужен ускоритель электронов с энергией не менее 300 МэВ.

1. А. Мигдал Квадрупольное и дипольное γ-излучение ядер. // ЖЭТФ, 1945, т. 15, с.81-88.

2. G.C. Baldwin, G.S. Klaiber Photo-fission in heavy elements. // Phys. Rev., 1947, v. 71, p. 3-10.

3. H. Uberall Electron scattering from complex nuclei. New York and London. “Academic Press”, 1971, parts A, B.

4. D. Drechsel The excitation of giant multipole resonances in heavy nuclei by inelastic electron scattering // Nucl. Phys., 1966, v. 78, p. 465-475.

5. D. Drechsel Electroexcitation of giant multipole resonances in the dynamic collective theory. // Zeitschrift für Physic, 1969, v. 192, p. 81-98.

6. I.S. Gulkarov at al. Giant resonance electroexcitation in 28Si. // Physics Letters. 1968. V. 27В. P. 417 – 419.

7. В.М. Хвастунов и др. Влияние изоспина на электровозбуждение гигантского дипольного резонанса в изотопах никеля. // Ядерная Физика. 1977. T. 25. С. 921 – 925.

8. А.А. Немашкало и др. Электровозбуждение гигантских мультипольных резонансов в ядрах цинка-64, олова- 124 // Письма в ЖЭТФ 1977, т. 26, с. 569.

9. G.A. Savitskij at al. Isospin splitting of isovector quadrupole resonances in nuclei // Intern. conf. on nuclear physics with electromagnetic interaction. Mainz, – 1979, p. 3.21.

10. V.M.Khvastunov и др. Electroexcitation of giant multipole resonances in 54Fe and 56Fe. // ВАНТ. Ядерно-физические исследования.  2004, в. 5(44), с. 26-30.

МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЕЙТРОН-ЯДЕРНОГО РАССЕЯНИЯ С РАСШИРЕННЫМИ СИЛАМИ СКИРМА

В.В. Пилипенко, В.И. Куприков

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Для построения микроскопического оптического потенциала (МОП), описывающего взаимодействие дейтронов с ядрами и отождествляемого с массовым оператором двухчастичной функции Грина, использованы найденные ранее авторами МОП NA-рассеяния, которые базируются на эффективных NN‑силах Скирма расширенного типа с учетом зависящих от плотности скоростных членов и тензорных сил. Это позволяет описывать процессы нуклон- и дейтрон-ядерного рассеяния в едином микроскопическом подходе с использованием данных эффективных NN-сил, которые одновременно обеспечивают удовлетворительное описание ядерной структуры. При пренебрежении взаимодействием между нуклонами в дейтроне и эффектами виртуального развала дейтрона рассматриваемая модель принимает форму, аналогичную модели Ватанабе. В таком приближении были найдены выражения для действительной и мнимой части dA МОП. Расчеты показали, что данный простой вариант модели позволяет получить разумные результаты для описания сечений и поляризационных наблюдаемых для упругого dA-рассеяния на основе апробированных ранее вариантов сил Скирма. Проведены оценки поправок к модели Ватанабе, связанных с эффектами виртуального развала дейтрона, которые показывают, что в рассматриваемой области энергий такие поправки могут быть иногда заметными, но кардинально не изменяют результатов описания экспериментальных данных.

ФОТО- И ЭЛЕКТРОРАСЩЕПЛЕНИЕ ЛЕГКИХ ЯДЕР
В МОДЕЛИ С СОХРАНЯЮЩИМСЯ ЭМ-ТОКОМ

Ю.А. Касаткин, В.Ф. Клепиков, Ф.Э. Кузнецов

Институт электрофизики и радиационных технологий
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Настоящая работа посвящена теоретическому исследованию фото- и электрорасщепления легких ядер. Точное сохранение адронного тока обеспечивает в амплитуде с виртуальными фотонами конечный предел в фотонную точку (по квадрату переданного импульса q² →0), что создает уникальные условия для исследования роли одних и тех же механизмов реакции в процессах с электронами и фотонами одновременно. Основное внимание уделяется описанию основных характеристик реакции расщепления
ядер ³He. В развитом подходе выполняется требование ковариантности и сохранения электромагнитного адронного тока. Также включена в рассмотрение вершинная функция ядра ³He. Дальнейшее развитие подхода, позволяющего единым образом описывать как фото- так и электропроцессы на ядрах, предоставило возможность улучшить описание экспериментальных данных. Предсказано поведение энергетической зависимости Σ-асимметрии для процесса фоторасщепления ядра ³He. За пределами рассмотрения остались многочастичные эффекты, учет которых представляется важным для дальнейшего развития теории.

АНАЛИЗ ЭФФЕКТОВ ЯДЕРНОЙ РАДУГИ, ПРЕДРАДУГИ И АНОМАЛЬНОГО РАССЕЯНИЯ НАЗАД В УПРУГОМ 
⁴He-⁴⁰Ca‑РАССЕЯНИИ НА ОСНОВЕ ЭВОЛЮЦИОННОГО
МОДЕЛЬНО НЕЗАВИСИМОГО  S-МАТРИЧНОГО ПОДХОДА

В.Ю. Корда¹, А.С. Молев¹, В.Ф. Клепиков¹, Л.П. Корда^1,2

¹Институт электрофизики и радиационных технологий
 НАН Украины, г. Харьков, Украина;
²ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины,  г. Харьков, Украина

С помощью эволюционного модельно независимого S-матричного подхода [1] показано, что единое корректное описание картин ядерной радуги, предрадуги и аномального рассеяния назад, наблюдаемых в упругом ⁴He-⁴⁰Ca-рассеянии в области энергий 7...21 МэВ/нуклон, достигается с использованием модулей матриц рассеяния и действительных частей ядерных фаз, являющихся плавными монотонными функциями орбитального момента. При этом квантовые функции отклонения имеют вид, характерный для «радужной» интерпретации данных. Продемонстрирована особая роль определенного набора парциальных волн с моментами около момента сильного поглощения в формировании эффекта аномального рассеяния назад.

1. V.Yu. Korda, A.S. Molev, L.P. Korda // Phys. Rev. C. 2005, v. 72, p. 014611.

ДО ПРИРОДИ БАГАТОЧИСЕЛЬНИХ 0⁺-СТАНІВ В АКТИНІДАХ

О.І. Левон

Інститут ядерних досліджень НАН України, м. Київ, Україна

Природа багаточисельних 0⁺-станів, що збуджуються в реакції передачі (p,t), викликає зростаючий інтерес. Вже такі експерименти проведені для багатьох деформованих і сферичних ядер, запропоновані деякі теоретичні підходи для їх опису. Однак ясна картина щодо їх природи відсутня. Спостереження одинадцяти станів в ²²⁹Ра в реакції передачі двох нейтронів з нульовим кутовим моментом [1] було стартом до «компанії 0⁺-станів». Було природним провести подібні дослідження для сусідніх ядер ^228,230Th та ²³²U.

Експериментальні дані порівнювались з розрахунками в рамках вдосконаленої Моделі взаємодіючих бозонів (IBM-spdf) та Квазічастинково-фононної моделі (QPM). Спектроскопічні фактори з (p,t)-реакції та їх тренд з енергією збудження якісно відтворюються для 0⁺-станів розрахунками як IBM, так QPM. Чудовою особливістю цих розрахунків є пояснення сильного збудження першого збудження, близького за положенням і амплітудою до експерименту. Даючи також приблизно правильне число 0⁺-збуджень, ці моделі дають різну структуру цих станів.

 Надійна ідентифікація 0⁺, 2⁺, 4⁺ та деяких 6⁺-станів дозволила побудувати послідовності станів, що мають властивості обертальних смуг з певним інерційним параметром. Моменти інерції одержані з цих послідовностей.
Ця інформація разом з певною спектроскопічною інформацією для ряду g‑переходів були використані для висновку щодо 2-фононної природи більшості 0⁺-станів. Але причиною дуже сильного збудження першого 0⁺‑стану не може бути 2-фононна структура. Це випливає зокрема з порівняння (p,t)-спектрів для ядер ²²⁸Тп та ²²⁹Ра. В останньому найсильніше збудження зсунуте до значно більших енергій. Тому ми можемо лише стверджувати, що перший 0⁺-стан має найбільшу парно-вібраційну компоненту.

1. А.І. Levon еt аl. // Nucl. Phys. А. 1994, v. 576, p. 276.

ПЕРЕРІЗ РЕАКЦІЇ ¹³⁶Ce(γ,n)¹³⁵Ce В ОБЛАСТІ ЕНЕРГІЙ ГІГАНТСЬКОГО ДИПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСУ

В.М. Мазур, П.С. Деречкей, З.М. Біган, Г.Ф. Пітченко

Інститут електронної фізики НАН України, м.Ужгород, Україна

З астрофізики відомо, що у всесвіті важкі  атомні ядра періодичної таблиці елементів синтезовані в основному в реакціях нейтронного захоплення. Але є в наявності декілька десятків нейтрон-дефіцитних стабільних ізотопів, так званих р-ядер, які продукуються через ланцюжок фотоядерних реакцій. До таких ядер належить ізотоп ¹³⁶Ce. Як правило, в ізотопному складі того чи іншого важкого елемента р-ядра становлять долі процента і тому при вивченні реакції (γ,n) методами прямої реєстрації нейтронів такі мішені недоступні в зв'язку з відсутністю ізотопнозбагачених зразків із достатнім процентом збагачення. Використання спектроскопічних методів дослідження дозволяють обійти цю проблему і одержати надійні дані. Робота присвячена вивченню перерізів  реакції ¹³⁶Ce(γ,n)¹³⁵Ce. Вимірювання виходів (γ,n)-реакції проводилося на гальмівному пучку мікротрону М-30 з кроком ΔЕ = 0,5 МеВ в області енергій 10...20 МеВ. Використовувалась активаційна методика. Гамма-спектри наведеної активності вимірювались за допомогою НР-Ge-детектора об'ємом 175 см².

Переріз  реакції ¹³⁶Ce(γ,n)¹³⁵Ce має одногорбу форму з максимумом при енергії (15,1±0,1) МеВ. Експериментальні результати порівнюються з теоретичними розрахунками, проведеними за допомогою програмного пакету TALYS-1.4. Одержане задовільне узгодження теоретичних розрахунків з експериментом.

A-Z-КАРТИ МАСОВО-ЗАРЯДОВИХ ВИХОДІВ УЛАМКІВ
ПОДІЛУ ІЗОТОПІВ Np, Am ІЗ ВРАХУВАННЯМ
ЗАПІЗНІЛОГО ЯДЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

В.Т. Маслюк¹, О.О. Парлаг¹, М.І.Романюк¹,
Т.Й. Маринець¹, А.С. Задворний²

¹Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород, Україна;
²ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут»
НАН України, м. Харків, Україна

Ізотопи ряду актинідів, тобто сімейство із 14 радіоактивних елементів із атомними номерами від 90 (Th) до 103 (Lr) є дуже важливими як для діагностики довкілля, так і специфіки вибраних технологічних процесів, наприклад, в ядерній енергетиці. Уламки їх поділу, як правило, спонтанного, до цих пір формують мікроелементний склад земної поверхні. Тому важливим є дослідження особливостей виходів їх уламків поділу (масовий/зарядовий) при різних енергіях збудження (ядерної температури) вихідного ядра та виходячи із перших принципів.

Таку можливість дає запропонована статистична теорія, що враховує термодинамічне упорядкування постподільного ансамблю двох уламкових кластерів із врахуванням нейтронів поділу. Теорія не містить підгоночних параметрів і може бути використана для розрахунку масово-зарядових спектрів уламків поділу не для одного, а для цілого сімейства ізотопів певного хімічного елементу у A-Z-координатах для ядер-уламків. Особливістю таких розрахунків є можливість врахування різного розміру ланцюжка бета-розпадів ядер-уламків, а також іншої природи запізнілого ядерного випромінювання.

У цій роботі приведено приклади таких розрахунків для сімейства ізотопів Np (²²⁵Np – ²⁴⁴Np), Am (²³¹Am – ²⁴⁹Am). Результати розрахунків масово-зарядових спектрів-виходів представлено в A-Z-координатах для мас (зарядів) уламків поділу, що дозволяє оцінити роль оболонкових поправок. Також обговорюються ефекти, що супроводжують вплив запізнілого ядерного випромінювання на топологію виходів уламків в A-Z-координатах.

ДИФЕРЕНЦІАЛЬНІ ПЕРЕРІЗИ РЕКЦІЙ ¹⁰⁷Ag(γ,n)¹⁰⁶Ag І ¹⁰⁹Ag(γ,n)¹⁰⁸Ag

В.І. Жаба, Ю.Ю. Головчак

Ужгородський національний університет, м. Ужгород, Україна

У роботі [1] приведені результати отриманих перерізів реакції ¹⁰⁷Ag(γ,n)¹⁰⁶Ag і ¹⁰⁹Ag(γ,n)¹⁰⁸Ag з використанням збагачених зразків ¹⁰⁷Ag(99,3%) та ¹⁰⁹Ag(99,7%). На гальмівному пучку бетатрона Б25/30 УжНУ були отримані криві виходу, по яких були розраховані диференціальні перерізи цих реакцій в інтервалі енергій 10...25 МеВ з кроком 1 МеВ.

По програмі TALYS-1.4 [2] нами розраховані перерізи (γ,n)-реакції на ізотопах ¹⁰⁷Ag і ¹⁰⁹Ag. Так переріз реакції ¹⁰⁷Ag(γ,n)¹⁰⁶Ag добре узгоджується в інтервалі енергій 12...18 МеВ. Експериментальні і теоретичні дані перерізу реакції ¹⁰⁹Ag(γ,n)¹⁰⁸Ag співпадають у максимумі. Доцільним є проведення експериментального дослідження слабо вивченої (γ,n)-реакції на ¹⁰⁹Ag з кроком менше 1 МеВ. Також отримано перерізи для п’яти моделей густини рівнів нукліда. Розрахунки проводилися з включенням або відключенням явного колективного підвищення щільності рівнів, а також з використанням передрівноважного (або складеного ядра) спінового розподілу для заселення залишкових радіонуклідів.

1. В.С. Бохінюк, А.П. Осипенко, О.М. Парлаг та ін. // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія «Фізика». 2002, в. 11, с. 56-60.

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

ОПИС СПЕКТРА ДВОНУКЛОННИХ ЗВ’ЯЗАНИХ СТАНІВ
ПАРНО-ПАРНИХ ЯДЕР В АДІАБАТИЧНОМУ НАБЛИЖЕННІ

Б.Ю. Даниловська, Р.М. Плекан, В.Ю. Пойда, І.В. Хіміч

Ужгородський національний університет, м. Ужгород, Україна

В атомній фізиці добре зарекомендував себе гіперсферичний адіабатичний підхід [1]. У теорії ядра на базі цього підходу розвинуто адіабатичну тричастинкову модель [2], в якій парні кореляції між нуклонами враховуються у припущенні про розділення руху нуклонів ядра на швидкий рух по кутових змінних і адіабатичний (повільний) рух вздовж гіперрадіуса.

У роботі в термінах гіперсферичних координат проведено теоретичний опис спектра двонуклонних зв’язаних станів парно-парного ядра, яке моделюється як система, що складається із відповідного остова і двох валентних нуклонів. Належним чином проведено вибір базису функцій та потенціалів взаємодії. Отримано системи диференціальних рівнянь для знаходження відповідних власних функцій і власних значень для сферичного і деформованого ядер. Ефективність адіабатичного наближення проілюстровано на прикладі чисельних розрахунків енергетичних спектрів для цілого ряду ядер. Досліджено внески у відповідні спектри енергій спарювання, обумовлених залишковою взаємодією тотожних валентних нуклонів, та проаналізовано основні механізми формування збуджених станів парно-парних ядер.

1. Z. Zhen, J.H. Macek // Phys. Rev. A. 1986, v. 34, p. 836.

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

ПОРОГ ДЕЛЕНИЯ ПРИ ДИПОЛЬНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ
ЯДЕР ^236,238U И ^238,240Pu

В.М. Хвастунов, А.А. Хомич

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Проведен анализ углового распределения осколков деления в диапазоне энергий возбуждения 5,4...7,25 МэВ в ядрах ^236,238U и ^238,240Pu. Анализ позволил определить порог деления при дипольном возбуждении с проекцией спина на ось симметрии ядра К = 1. Показано, что высота порога изменяется с изменением заряда ядра Z и остается постоянной при изменении числа нейтронов при постоянном Z.

ОСОБЕННОСТИ  j-ЗАВИСИМОСТИ ВЕКТОРНЫХ
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ НАБЛЮДАЕМЫХ РЕАКЦИИ
СРЫВА ⁹Be(d,p) ПРИ НИЗКИХ ЭНЕРГИЯХ

В.Д. Сарана¹, Н.С. Луцай¹, Н.А. Шляхов²

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

Рассмотрение изменения параметров угловых зависимостей  сечения, векторной поляризации (ВП) и векторной анализирующей способности (ВАСП) реакции ⁹Be(d,p)¹⁰Be делит интервал энергий дейтронов 2...15 МэВ на три зоны, имеющие существенные отличительные особенности: Первая (12...15 МэВ) – «классическая» относительно поведения знака ВАСП и ВП. Вторая (4...12 МэВ) – «аномальная» с точки зрения поведения ВП относительно ВАСП (разные знаки). Третья (2...4 МэВ) – «дважды проблемная» из-за «нестандартного»  поведения как ВП и ВАСП, так и энергетической зависимости интерференционной  картины дифференциального сечения срыва.

Найдена параметризация БПИВ расчетов, описывающая «нестандартную» ВП в (d,p) реакции во 2-й зоне. Используя наши экспериментальные данные по сечениям и ВАСП в 3-й области для анализа с БПИВ, показано, что с параметризацией, найденной во 2-й области (модифицированный дейтонный Z‑потенциал), можно хорошо одновременно воспроизвести  особенности поведения сечения, ВП и ВАСП в реакции ⁹Be(d,p)¹⁰Be и наблюдаемое нами нарушение правила знака Хаберли в экспериментальных данных для ВАСП в области низких энергий дейтронов для передачи нейтрона с j = 1+1/2 = 3/2.  Отмечается, при этом, существенная роль влияния внутренней области ядра на одновременное адекватное описание угловых распределений всех наблюдаемых величин в данной реакции. Для смешанного по j перехода 
⁹Be(d,p1)¹⁰Be*(3,37 МэВ), используя найденную нами «нестандартную» j‑зависимость ВАСП, определены спектроскопические факторы и коэффициент смешивания по j, близкие к рассчитанным по модели оболочек с промежуточной связью.

Секция 4. Компьютерные технологии в физических исследованиях

Session 4. Computer technologies in physical research

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КЛЕТОЧНЫМИ АВТОМАТАМИ РЕШЕТОЧНОГО ГАЗА

Б.Б. Нестеренко, М.А. Новотарский

Институт математики НАН Украины, г. Киев, Украина

Традиционно компьютерное моделирование сложных физических процессов сводится к решению краевых задач математической физики численными методами. Однако такой подход имеет ряд недостатков, наиболее существенные из которых — проблема устойчивости численных методов при решении нестационарных краевых задач в областях сложной формы, большие объемы вычислений при решении реальных задач, а также опасность нарушения законов сохранения из-за недостаточной точности вычислений. 

С целью преодоления указанных недостатков в работе предложено использовать технологию моделирования «снизу-вверх» на основе клеточных автоматов [1]. Данная технология широко используется для моделирования движения жидкости посредством применения клеточных автоматов решетчатого газа благодаря хорошо обоснованному соответствию между моделированием процессов на микроуровне и решением краевой задачи на базе уравнения Навье-Стокса [2]. В работе предложен подход к формированию правил низкоуровневого поведения модели, обеспечивающих заданную динамику сложных физических процессов на макроуровне для различных типов краевых задач математической физики. Приведен сравнительный анализ точности моделирования при использовании детерминированных и стохастических правил формирования коллизий на уровне узлов дискретизации.

1. B. Chopard, M. Droz. Cellular Automata Modelling of Physical Systems / Cambridge: Cambridge University Press, 1998, 338 p.

2. Y.N. Qian, D.D. Humieres, P. Lallemand. Lattice BGK models for Navier-Stokes equation // Europhysics Letters. 1992, v. 17, n. 6, p. 479-484.

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРИНЯТИЯ
РЕШЕНИЙ В УПРАВЛЕНИИ БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ
С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ СТРУКТУРОЙ

И.А. Малькова

Харьковский  национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Предлагается интегрированный подход к разработке функциональной структуры интегрированной интеллектуальной системы поддержки принятия решений (ИСППР) для задач принятия решений в управлении бизнес-процессами с изменяющейся структурой. При разработке системы управления базы моделей и системы управления базы алгоритмов, как подсистем ИСППР используется подход на основе событий и процедур, обрабатывающих эти события. Разработана база моделей, содержащая широкий спектр моделей, отражающих различные концепции. Разработана база алгоритмов. Предлагается модульный подход формирования алгоритмов.

НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АРХИТЕКТУРЫ NVIDIA KEPLER И ПЛАТФОРМЫ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ CUDA®
И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ НАУЧНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Описаны дополнительные возможности, предоставляемые новой архитектурой графических процессоров Kepler компании NVIDIA, и применение их для создания высокопроизводительных программ  широкого спектра вычислительных научных приложений. Даны рекомендации по их использованию при реализации алгоритмов научно-технических расчетов средствами графических процессоров. Приведено описание новых возможностей  платформы параллельных вычислений CUDA®, обеспечивающих набор расширений средств разработки программ для языков Fortran, С и С++, направленных на минимизацию времени разработки приложений и повышение их эффективности.

 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ПРОТОКОЛИРОВАНИЯ ОШИБОК
В ПРОГРАММНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Н.В. Васильцова

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Рассматриваются вопросы, связанные с разработкой методов идентификации ошибок, возникающих на различных этапах создания, отладки, тестирования и сопровождения программного обеспечения информационных систем, которые используются при проведении сложных физических исследований.

В результате проведенной классификации методов идентификации ошибок ПО были выделены наиболее часто применяемые средства, такие как runtime-диагностика, средства протоколирования работы ПО, интерактивные средства отладки, визуальные (графические) средства отладки, модульные тесты, функциональные тесты, отладка по крэш-дампам, визуальный просмотр кода (ревью кода), статический анализ кода.

В работе предлагается подход к разработке подсистемы протоколирования ошибок в программном обеспечении информационной системы, которая позволяют централизовано хранить данные об ошибках, проводить статический анализ ошибок, просматривать информацию о программном «окружении», в котором произошла ошибка, а также искать информацию в создаваемой базе данных ошибок. Наличие такой подсистемы существенно сократит время поиска и исключения ошибок в программном обеспечении информационных систем.

ОЦЕНИВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
КОМПЬЮТЕРНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
НА БАЗЕ БЕСПРОВОДНЫХ СЕГМЕНТОВ СИСТЕМЫ

Д.К. Михнов, А.В. Михнова

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Компьютерная информационная система (КИС) в автоматизированной деятельности предприятия обеспечивает процессы сбора, хранения, обработки, преобразования, передачи, обновления информации. Комплекс средств автоматизации  КИС строится с использованием компьютерной техники и современных средств телекоммуникаций, предполагая возможность применения различных способов построения как по структуре, так и по составу, а также различных информационных технологий.  Один из вариантов построения комплекса средств автоматизации КИС основывается на организации беспроводных сегментов системы (БСС).

КИС на базе БСС обеспечивает мобильность пользователей, оперативность работы сотрудников предприятия, удобство и простоту установки (развертывания) сети, достаточный для большинства пользователей уровень безопасности.

Однако рост интереса компаний и предприятий к КИС на базе БСС делает актуальным вопрос оценивания их эффективности.

Предложена система частных критериев эффективности и обобщенный критерий эффективности КИС на базе БСС.

ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ, РАБОТАЮЩИХ С БОЛЬШИМИ ДАННЫМИ

И.Ю. Панферова

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Одной из проблем управления организацией в наше время является бурный рост количества факторов, которые необходимо учитывать. Организации создают огромные объемы данных и большая их часть представлена в формате, который не соответствует структурированному формату данных в базе данных. Все данные хранятся во множестве хранилищ, которые зачастую располагаются вне организации. Традиционные методы анализа информации плохо справляются с  огромными объемами постоянно обновляемых данных, что в итоге приводит к необходимости перехода к технологиям больших данных.

Для того чтобы эффективно использовать потенциал больших данных, предприятию предстоит решить ряд проблем. Проблемы, связанные с большими данными, разделяют на три основные группы: объем, скорость, неоднородность (так называемые «3V»: Volume, Velocity, Variety). Объем – это вопрос хранения большого количества данных. Скорость – это проблема времени, затрачиваемого при обработке больших массивов данных. Проблема неоднородности состоит в том, что данные зачастую бывают в разных форматах и разного качества, поэтому требуется сложная работа, чтобы привести их в пригодный для анализа вид. Глобально решить задачу обработки огромных массивов данных позволяет программно-аппаратный комплекс Oracle Exalogic Elastic Cloud. Главное преимущество решения состоит в автоматическом распределении вычислительных ресурсов обслуживаемым прикладным системам строго в соответствии с заданными требованиями.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
И СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЭЛЕМЕНТЫ ДЛИНЫ
ПРОВОДНИКА МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ

С.А. Мартынов, В.П. Лукьянова, М.А. Хажмурадов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Представлены основные результаты расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) современной термоядерной физической установки «Ураган-2М». Использованы модели, методы и технологии определения электродинамических усилий. Результаты представлены в виде графиков распределения вектора индукции магнитного поля, радиальной, азимутальной и полоидальной компонент векторов сил по длине замкнутой лини, образованной центрами полуполюсов винтовой обмотки.

При расчете НДС были учтены составляющие сил от винтовой обмотки, корректирующих и управляющих катушек, составляющих основу магнитной системы. Приведены экстремальные токи, при которых значения напряжений достигают предела пропорциональности.

Данная работа является продолжением цикла работ по компьютерному оптимизационному моделированию геометрических и магнитных характеристик проектируемых установок, а также НДС таких систем. Оптимизационное моделирование позволяет заменить ряд дорогостоящих натурных испытаний подсистем методами имитационного моделирования, повысить точность расчетов и сократить сроки проектирования.

PARTICLE ENERGY INCREASE AND ITS SPACE MOTION
 IN SINUSOIDAL FIELD WITH RANDOM PHASE JUMPS

V. Ostroushko

Kharkov Institute of Physics and Technology NAS of Ukraine, Kharkov, Ukraine

It is considered a particle motion in the field obtained from sinusoidal one with introduction of random phase jumps [1], distributed in time by Poisson process. As distinct from [2], the method used is justified not only for the frequencies of phase jumps much less than oscillation frequency. The cases are considered, in which the values of phase after jump are either dependent or independent on the values of phase before the jump. In both cases, the average square of the displacement after the great number N of phase jumps is increased as N³, and the average square of velocity is increased as N, with coefficients, which depend on the frequencies of oscillations and phase jumps. In the velocity space the process is similar to collisional heating, in which the average square of displacement after the great number N of collisions is increased as N².

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.

2. V. Ostroushko. Estimation of dimensions of interaction space necessary for particle acceleration in stochastic field // Problems of Atomic Science and Technology. Series: «Nuclear Physics Investigations». 2014, n. 5(93), p. 140-142.

ЗБІЛЬШЕННЯ ЕНЕРГІЇ ЧАСТИНКИ ТА РУХ ЇЇ У ПРОСТОРІ
В СИНУСОЇДАЛЬНОМУ ПОЛІ З ВИПАДКОВИМИ СТРИБКАМИ ФАЗИ

В. Остроушко

ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України,
м. Харків, Україна

Розглянуто рух частинки в полі, отриманому з синусоїдального введенням випадкових стрибків фази [1], розподілених у часі за процесом Пуассона. На відміну від [2], використаний метод є застосовним не тільки для частот стрибків фази, значно менших від частоти коливань. Розглянуто випадки, у яких значення фази після стрибка є або залежними, або незалежними від значень фази до стрибка. У обох випадках середній квадрат переміщення після великої кількості N-стрибків фази збільшується як N³, а середній квадрат швидкості збільшується як N, з коефіцієнтами, залежними від частот коливань та стрибків фази. У просторі швидкостей процес є подібним до зіткненного нагрівання, у якому середній квадрат переміщення після великої кількості N-зіткнень збільшується як N².

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.

2. V. Ostroushko. Estimation of dimensions of interaction space necessary for particle acceleration in stochastic field // Problems of Atomic Science and Technology. Series: «Nuclear Physics Investigations». 2014, n. 5(93), p. 140-142.

МОДЕЛИ ИННОВАЦИОННЫХ ИНВЕСТИЦИЙ
В УПРАВЛЕНИИ ПРОЕКТАМИ

М.А. Хажмурадов, Ю.И. Ларионов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины,  г. Харьков, Украина

Инновационные инвестиции осуществляются в двух основных формах: приобретения готовой или разработки новой научно-технической продукции. Инновационные инвестиции в форме приобретения готовой научно-технической продукции имеют следующие виды:

– приобретение патентов на научные открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. Патентная защита дает их владельцам исключительное право пользования, производства и продажи продукции на определенный период времени;

– приобретение «ноу-хау». Одним из условий приобретения «ноу-хау» является обеспечение коммерческой тайны, которое осуществляется на основе лицензионных соглашений. Различают два основных вида лицензий:

1) неисключительная (простая) лицензия, которая предусматривает ограниченное право использования (по распространению, объему производства и т.п.

2) исключительная лицензия, предусматривающая предоставление лишь одному лицензиату исключительного права на использование готовой научно-технической продукции и выдачи лицензии третьим лицам.  

Инновационные инвестиции в форме разработки новой научно-технической продукции имеют следующие виды: 1) разработка новой научно-технической продукции в рамках самого предприятия. 2) разработка новой научно-технической продукции сторонними организациями по заказу предприятия.

Таким образом, инновационные инвестиции это, как правило, инвестиции в нематериальные активы, которые обеспечивают внедрение научных и технических разработок в производство и социальную сферу.

ФОРМИРОВАНИЕ МИССИИ В МНОГОПРОФИЛЬНЫХ 
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ОРГАНИЗАЦИЯХ

А.К. Курышкин, М.А. Хажмурадов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Рассмотрены и обоснованы причины необходимости формирования прописанной миссии в многопрофильных научно-исследовательских организациях (НИО). Проведен анализ двух подходов, двух школ мышления в трактовке понятия миссия: описание миссии в терминах бизнес-стратегии и в терминах философии и этики.

В основу анализа положена ромбовидная модель миссии, состоящая из четырех элементов: предназначение организации, стратегия, нормы поведения и ценности. Ценности придают смысл нормам поведения, установленным в организации, и предоставляют обоснования этих норм так же убедительно, как и стратегия.

Стратегия и ценности должны взаимно усиливать друг друга для обеспечения сильного резонанса между ними (синергетический эффект). Сильная миссия способна оказывать сильное влияние на поведение сотрудников организации, если четыре составляющих ее элемента взаимно усиливают друг друга. Чувство миссии возникает тогда, когда ценности организации согласуются с индивидуальными ценностями сотрудников. Таким образом, сильная, понятная для каждого сотрудника, прописанная миссия необходима для многопрофильных НИО, так как она позволит следовать выбранной стратегии эффективного управления научно-исследовательскими проектами, принимать верные проектные решения.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО
РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ ГАЗА ПО УЧАСТКУ ТРУБОПРОВОДА

И.Г. Гусарова

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Для обеспечения безаварийности работы газотранспортной системы особое значение имеет проблема полноценного и адекватного моделирования режимов ее работы. При моделировании аварийных или нештатных ситуаций необходимо учитывать нестационарность и неизотермичность режимов течения газа, а также достоверность описания важных физических процессов и эффектов.

В общем случае нестационарный неизотермический режим течения газа по участку трубопровода в виде цилиндрической трубы постоянного диаметра описывается квазилинейной системой дифференциальных уравнений в частных производных гиперболического типа, полученной из общих уравнений для одномерного случая.

Предлагается математическая модель нестационарных неизотермических режимов течения природного газа с учетом поправки Кориолиса на неравномерное распределение скоростей в сечении трубопровода и метод решения уравнений математической модели.

В качестве численного метода решения выбран метод конечных разностей с использованием неявной конечно-разностной схемы. По результатам численных экспериментов даются рекомендации по учету неравномерного распределения скоростей в сечении трубопровода.

ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСЛУГ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ЗАКАЗОВ

В.Г. Кобзев,  В.А. Лукьянова, Л.Ю. Морозова

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Система предоставления образовательных услуг рассматривается как система массового обслуживания с возможностью корректировки количества обслуживающих узлов при превышении установленных для них нижних и верхних порогов производительности.

Узлы различаются набором видов оказываемых услуг, последовательностью и производительностью их выполнения, а также максимальным уровнем возможной загрузки. Неопределенность, связанная с заказами, учитывает разнородный состав самих заказов и неравномерность их поступления во времени.

Рассматривается ряд способов построения архитектуры указанной системы и планирования работы ее узлов с учетом описанных ограничений и неопределенности. Сравниваются их результаты, полученные с использованием современных информационных технологий моделирования и оптимизации. Получена оценка сложности решения данных задач.

СОЗДАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ СОВРЕМЕННОГО ПРОГРАММНОГО
И АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

В.М. Черепахин

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Демонстрационные модели являются эффективным средством повышения качества и эффективности обучения для самых разнообразных дисциплин.

Развитие цифровых технологий дало возможность работать на различных устройствах – планшетах, смартфонах, проекционных устройствах и т. д. Как следствие, в программном обеспечении за короткий период стали появляться новые операционные системы (ОС), методы эффективного хранения информации, библиотеки готовых программных компонентов и т. д.

Основными составляющими демонстрационных моделей являются графика и интерактивность, реализация которых существенно зависит от аппаратной составляющей системы и, как следствие, от ОС устройства, на котором демонстрируется модель.

Поэтому появляется новая проблема – обеспечение кроссплатформенности разрабатываемой программы, что затрудняется распространенным в настоящее время подходом с использованием библиотек. При этом одна и та же библиотека может по-разному формироваться в разных версиях ОС. Создание же программ без использования библиотек требует больших трудозатрат и более высокой квалификации программистов.

Еще одна проблема возникает, когда необходимо учесть разрешающую способность устройства вывода. Причины те же, что указаны выше. Эта задача легко решается при использовании векторной графики библиотечными средствами, но для растровых изображений необходимо применять низкоуровневое программирование.

  МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
НА ОСНОВЕ ТИПОВЫХ СТРУКТУРНЫХ РЕШЕНИЙ

 В.И. Саенко

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Технологические и топологические решения в построении и развитии структур компьютерных сетей из области теории перешли в область практических решений. Идет процесс унификации технологий и оборудования. Основные тенденции их развития таковы: увеличение  пропускной способности каналов оборудования, переход в магистралях на одномодовое оптоволокно, переход к коммутаторам третьего уровня вместо маршрутизаторов, использование внутри зданий технологий Ethernet 100Base-T, 1GBase-X SFP. 

Предлагаются методологические решения для проектирования сети при создании новых и модернизации существующих компьютерных сетей (структурных решений). Компьютерная сеть представляется в виде типизированных сегментов (структур).  Предлагаются наборы четырех типовых структур для сетей уровня LAN, наборы трех структур уровня ONB, наборы участков WAN-сетей. При этом используются четыре типа оборудования: неуправляемые коммутаторы 8 портов (LAN) 100Base-TX и коммутаторы 12 портов (LAN) 100Base-TX + 1G Base-X SFP, управляемые коммутаторы второго и третьего уровней 1G Base – T\X SFP (12–24 портов).  Типизированные структуры состоят из комбинации предложенного оборудования и дополнительно используют расширенные функциональные возможности (VLAN, Trunking, CoS, QoS, FlowControl).

Типизация топологических схем упрощает администрирование, документирование и менеджмент сети.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕВЕНТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ
ОТКАЗОВ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ NOISY-OR

Д.И. Алексеев

Харьковский национальный университет  радиоэлектроники, г. Харьков

Пусть выбран класс сложных компьютерных сетей с единой корпоративной политикой. Рассматривается задача контроля состояния сети и диагностики возникающих в ней отказов. Для решения поставленной задачи предлагается использовать байесовские сети [1]. При этом для построения байесовской сети применяется метод экспертного определения априорных вероятностей. Предлагаемая технология базируется на том, что для построенной байесовской сети доверия проводится операция упрощения полученной модели, результатом которой являются уменьшение количества условных вероятностей, следовательно уменьшение количества расчетов, которые необходимо производить. Для уменьшения количества условных вероятностей используется модель noisy-or. В рамках модели сложные априорные вероятности причин возникновения отказов заменяются на упрощенные, а именно бинарные, т.е. отказ или есть или нет. Модель noisy‑or требует индивидуального определения причин отказов.

Особенности предлагаемой технологии состоят в представлении вероятностей возникновения или изменения состояний элементов и процессов в компьютерной сети в виде бинарных вероятностных элементов (с вероятностями 1 или 0), что позволит уменьшить количество условных вероятностей для причин отказов и соответственно упростить и ускорить расчеты условных вероятностей для реализации превентивного поиска причин возможных неисправностей в сети.

1. А.Л. Тулупьев, С.И. Николенко, А.В. Сироткин. Байесовские сети: Логико-вероятностный подход.  СПб.: Наука, 2006. 607 с.

Пленарное заседание 3. Ядерно-физические методы в области  атомной энергетики, промышленности и медицины

Plenary meeting 3. Nuclear-physical methods for the needs of nuclear power engineering, industry and medicine

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫГОРОДКИ РЕАКТОРА ВВЭР-1000

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

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

Получение характеристик конструкционных элементов реакторной установки в процессе эксплуатации путем непосредственных измерений является очень дорогостоящим и трудоемким процессом, поскольку измерения необходимо проводить непосредственно внутри объектов исследования, а не в лабораторных условиях, что резко снижает достоверность получаемых данных. Поэтому в качестве основного средства мы используем методику компьютерного физического моделирования с применением детерминисти-ческих методов и методов Монте-Карло. Разработана трехмерная модель внутрикорпусного устройства (ВКУ) – выгородки реактора ВВЭР-1000.  Проведено моделирование нейтронного облучения выгородки. Рассчитаны нейтронные поля выгородки и значения радиационных повреждений в зависимости от времени облучения. Проведен анализ изменения изотопного состава выгородки при облучении материала нейтронами в течение длительного времени (1, 5, 10, 20 и 30 лет) с учетом всех возможных каналов наработки различных изотопов. Получены зависимости уровня наведенной активности и дозовых нагрузок ВКУ выгородка от времени облучения. Получен модифицированный элементный состав материала выгородки за счет ядерных реакций трансмутации элементов. Получены зависимости наработки водорода и гелия от времени облучения.

СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МАГНИЙ-КАЛИЙ-ФОСФАТНЫХ МАТРИЦ

Н.П. Дикий¹, А.Н. Довбня¹, Ю.В. Ляшко¹, Д.В. Медведев¹,
 Е.П. Медведева¹, С.Ю. Саенко¹, P.В.Тарасов¹,
В.А. Шкуропатенко¹, И.Д. Федорец²

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков;
²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков

Исследованы сорбционные характеристики магний-калий-фосфатной керамики (КMgPO₄∙6Н₂О) для иммобилизации ¹³⁷Cs. Изучено влияние параметров сорбции магний-калий-фосфатной керамики (продолжительность сорбции, рН-раствора, дисперсность сорбента и др.) на эффективность извлечения радионуклида ¹³²Cs. Размер частиц керамики не превышал 1,6 мкм. Изотопный и элементный состав керамики не содержал искомых примесей. Порошок CsNO₃ предварительно был облучен на ЛУЭ тормозным γ‑излучением с Е_max = 23 МэВ и I = 700 мкА в течение 4 сут.  Процесс сорбции радионуклида ¹³²Cs мелкодисперсной керамикой изучали путем введения заданного количества ¹³²Cs в определенный объем раствора с различной кислотностью (рН = 4, 7 и 12). Кинетику сорбции ¹³²Cs керамикой изучали в течение трех циклов. С помощью Ge(Li)-детектора с энергетическим разрешением 3,25 кэВ по линии 1333 кэВ регистрировали γ-линии от ¹³²Cs из реакции ¹³³Cs(γ,n)¹³²Cs. Показана эффективность использования мелкодисперсной магний-калий-фосфатной керамики для извлечения ¹³²Cs из среды (емкость по цезию составила 2,97 мг/г). Отмечено изменение рН-растворов в динамике исследований в сторону более высоких значений, по-видимому, за счет выщелачивания подвижного калия из керамики. Подтверждена высокая химическая и радиационная устойчивость данной керамики (коэффициенты диффузии цезия изменялись в процессе выщелачивания от единиц 10^-10см²/с до 10^-16 см²/с) [1].

1. Н.П. Дикий, A.Н. Довбня, Ю.В. Ляшко и др. // ВАНТ. Сер.ЯФИ (93). 2014, №5(63), с. 39-44.

РЕАКТОР НА СТОЯЧЕЙ ВОЛНЕ ЯДЕРНОГО ГОРЕНИЯ С ВНЕШНЕЙ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО РЕАКТИВНОСТИ

В.В. Ганн, А.В. Ганн, Ю.Я. Лелеко

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Развита нейтронная кинетика в движущейся несжимаемой нейтроно-размножающей среде с учетом выгорания. Получены уравнения, описывающие стоячие волны ядерного горения в системе, состоящей из двух движущихся навстречу друг другу к началу координат потоков топлива ²³⁸U, когда материал, попадающий в начало координат, непрерывно удаляется из реактора, а в периферийную область непрерывно поступает ²³⁸U с той же скоростью.

Показано, что в такой системе возникает составная стоячая волна, состоящая из двух связанных волн ядерного горения, наличие которых делает возможным осуществлять горение в средах, в которых одиночная волна ядерного горения не существует.  Получены распределения нейтронного потока, концентраций изотопов ²³⁹Np и ²³⁹Pu, а также мощности энерговыделения в стоячей волне. Исследована область существования связанных волн горения. Показано, что реактор на стоячей волне горения характеризуется всего двумя комбинациями ядерных сечений и одной универсальной функцией, определяющей границу устойчивости такой системы.Рассмотрен цилиндрический реактор, в котором ядерное горение распространяется радиально от оси. Топливо ²³⁸U непрерывно поступает в периферийную область, перемещается по направлению к оси и там удаляется. Показано, что в такой системе может существовать стоячая волна ядерного горения. Построена диаграмма состояний такого реактора и определены границы устойчивости его работы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ
В НЕЙТРОННОЙ РАДИОГРАФИИ

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Рассматривается возможность использования быстрых нейтронов в нейтронной радиографии. Быстрые нейтроны проходят через массивные образцы, что открывает широкие возможности для применения этого вида нейтронной радиографии, например, в системах безопасности аэропортов. Проанализировав несколько радиографических изображений для нейтронов разных энергий, можно получить пространственное распределение интересующих элементов. Приведены результаты моделирования получения нейтронографического изображения с использованием нейтронов с энергиями 4 и 7 МэВ.

ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕ ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ
МАТЕРИАЛОВ ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ»

В.Г. Батий, А.А. Сизов, А.А. Холодюк

Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины,
 г. Чернобыль, Украина

С целью определения требований к методам переработки и хранения/захоронения топливосодержащих материалов (ТСМ) объекта «Укрытие» (ОУ) Чернобыльской АЭС был проведен расчет энерговыделения ТСМ. Вычисления проводились методом расчета разницы энергий связи ядер родительского и дочернего радионуклидов при α- или β-распаде. Расчеты проводились на период времени с 2015 года по 2120 год (на протяжении жизненного цикла нового безопасного конфайнмента (НБК)).

Результаты расчетов показали, что энерговыделение ТСМ на 2015 год составляет 0,47 Вт/кг(U), на 2060 год (год наиболее вероятного извлечения ТСМ) – 0,12 Вт/кг(U), на 2120 год (год снятия НБК с эксплуатации) – 0,04 Вт/кг(U).  Для оценки части энергии, которая может быть унесена из упаковки ТСМ за счет ионизирующего излучения, были проведены дополнительные вычисления методом расчета суммы энергий вылетающих при радиоактивном распаде частиц. Согласие – удовлетворительное. Подавляющий вклад в энерговыделение вносят α- и β-излучение, γ – незначительный. Учитывая размер упаковки (не менее 200 л) большая часть γ‑излучения будет поглощена в упаковке, α- и β-излучения – полностью. Таким образом, можно сделать вывод о том, что расчеты энерговыделения ТСМ первым методом дают достаточно строгую оценку. Величина энерговыделения мала и может не учитываться при выборе технологий.

Секция 5. Ядерно-физические методы в области  атомной энергетики
и промышленности

Session 5. Nuclear-physical methods for the needs of nuclear power engineering and industry

КРИТЕРІЇ ПЕРЕТВОРЕННЯ ОБ'ЄКТА «УКРИТТЯ»
НА ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНУ СИСТЕМУ

В.Г. Батій, В.В. Єгоров, В.М. Рудько, В.М. Щербін

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, м. Чорнобиль, Україна

Проведено аналіз критеріїв розподілу радіоактивних відходів (РАВ) об’єкта «Укриття» (ОУ) на довго- та короткоіснуючі. Показано, що до короткоіснуючих (КІ) РАВ відносяться низькоактивні та незначна частина середньоактивних відходів (САВ). Границя розділу КІ РАВ та довгоіснуючих (ДІ) РАВ відповідає сумарній питомій альфа-активності 140 Бк/г.

Найбільш критичним (мінімальне з усіх радіонуклідів значення вмісту урану в РАВ – 3•10^-4%) є ²⁴¹Am (критерій приймання на захоронення в приповерхневому сховищі «Вектор» – 87,6 Бк/г). На основі проведеного аналізу зроблено висновок, що використання існуючих норм приводить до того, що до ДІ РАВ потрібно віднести значну частину РАВ ОУ, включно з багатьма його будівельними конструкціями. Організація тимчасового зберігання з наступним захороненням в геологічних формаціях такої кількості (сотні тисяч кубічних метрів) РАВ є нездійсненною задачею.

Запропоновано ОУ перетворити в приповерхневе сховище КІ РАВ, створити спеціальне підземне (але не обов’язково в стабільних геологічних формаціях) сховище за спеціальних умов для захоронення ДІ САВ ОУ з вмістом урану до 0,2 %, а в стабільних геологічних формаціях здійснювати захоронення тільки високоактивних відходів з вмістом урану більше 0,2%, в тому числі паливовміщуючих матеріалів (ПВМ) (вміст урану більше 1%).

ПРИНЦИПОВІ ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ ІЗ ВИЛУЧЕННЯ ПАЛИВОВМІЩУЮЧИХ МАТЕРІАЛІВ З ВЕРХНІХ ВІДМІТОК
ОБ'ЄКТА «УКРИТТЯ»

О.В. Балан, В.Г. Батій, С.І. Глєбкін,  Д.М. Романов, С.С. Підберезний

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, м. Чорнобиль, Україна

Розроблені загальна послідовність проведення робіт та принципові технологічні рішення по вилученню паливовміщуючих матеріалів (ПВМ) і супутніх радіоактивних відходів (РАВ) з верхніх відміток об’єкта «Укриття» з урахуванням технічних особливостей технологічних систем нового безпечного конфайнменту. Проведення робіт ґрунтується на раціональному поєднанні вертикальних і горизонтальних технологій. Рекомендовано в процесі проведення робіт завали будівельних конструкцій і сипучі матеріали видаляти не відразу з усієї площі, а захватками, після розподілу зони робіт за радіаційними і технологічними критеріями. Для підвищення продуктивності робіт планувати паралельне видалення ПВМ і супутніх РАВ на різних ділянках. Запропоновано під час вилучення ПВМ і супутніх РАВ застосовувати змінні ємності, які поміщаються в захисні контейнери з різними ступенями захисту, а в зоні виконання робіт використовувати додаткові протипилові контейнери для змінних ємностей. Запропоновано проводити первинне сортування ПВМ і супутніх РАВ методом візуального спостереження і контролю потужності дози в процесі завантаження в змінні ємності, а різні види ПВМ (твели, лавоподібні ПВМ, фрагменти активної зони, тощо) одразу сортувати і відділяти від НСАВ та завантажувати їх у різні змінні ємності (відсіки).

АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ОБРАЩЕНИЯ С ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ НА НИЖНИХ ОТМЕТКАХ ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ»

В.Г. Батий, П.Л. Кордюков, Д.И. Романов, А.И. Стоянов

Институт проблем безопасности АЭС  НАН Украины, г. Чернобыль, Украина

Анализ вариантов обращения с топливосодержащими материалами (ТСМ) объекта «Укрытие» (ОУ) показал, что удаление ТСМ с нижних отметок возможно и без использования основных систем Нового безопасного конфайнмента (НБК). Это позволяет (при необходимости) осуществить вариант «отложенного» извлечения этих ТСМ после окончания срока эксплуатации НБК. Для реализации такого варианта оптимальным является организация горизонтального доступа в зону извлечения ТСМ через западную и контрфорсную стены ОУ.

При помощи созданной трехмерной модели ОУ для нижних отметок были разработаны схемы путей доступа и транспортировки ТСМ по оси «И» . В модели показаны демонтируемые стены и перекрытия, необходимые для организации доступа к основным скоплениям ТСМ на нижних отметках. Демонтажу также подлежат: наплывы бетона, завалы из металлоконструкций и оборудования, расположенных на путях доступа. По оси 51 между осями «И» и «К» предложено смонтировать подъемный механизм, который позволяет перемещать грузы между отметками 0.000; 3.000; 6.000; 9.000 и 12.500. Вся деятельность по извлечению и транспортировке ТСМ будет осуществляться при помощи дистанционно управляемых агрегатов (ДУА). Предложен ряд серийно производимых ДУА которые могут быть применены для извлечения ТСМ.

РОЗРАХУНОК МАСОВОГО РОЗПОДІЛУ УЛАМКІВ ФОТОПОДІЛУ ²⁴¹Am

В.І. Жаба, О.Ф. Лейко, В.О. Парлаг, О.М. Парлаг

Ужгородський національний університет, м. Ужгород, Україна

Оскільки ²⁴¹Am може використовуватись як паливо в невеликих підкритичних реакторах, ініційованих випромінюванням бетатрона чи гальмівним випромінюванням інших прискорювачів (мікротрона), то є доцільним досліджувати масовий розподіл уламків поділу ²⁴¹Am для розрахунку процентного хімічного виходу подібної установки при опроміненні зразка гамма-квантами з енергіями 10...20 МеВ. Для дослідження масового розподілу уламків поділу ²⁴¹Am використовувався метод напівпровідникової гамма-спектроскопії несепарованої суміші уламків продуктів поділу. У програмному пакеті TALYS-1.4 [1] розраховано масовий розподіл уламків фотоподілу і нейтронного поділу ²⁴¹Am. Крок розрахунків становив 1 МеВ. Результати розрахунків порівнюються з експериментальними результатами.

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

ALUMINUM ALLOYING OF COPPER UNDER
HIGH-CURRENT ELECTRON BEAM EXPOSURE

S.E. Donets¹, V.F. Klepikov¹, V.V. Lytvynenko¹, Yu.F. Lonin²,
 A.G. Ponomarev², O.A. Startsev¹, V.T. Uvarov²

¹Institute of Electrophysics and Radiation Technologies
NAS of Ukraine, Kharkov, Ukraine;
²Kharkov Institute of Physics and Technology
NAS of Ukraine, Kharkov, Ukraine

Alloying of copper template by aluminum under the high-current relativistic electron beam (HCEB) exposure with the current of 2 kA, electron energy ~ 350keV, impulse duration ~ 5 µs and the average heat flux factor around 1.5 GW∙s^1/2∙m^-2 has been conducted at the TEMP-A accelerator facility. A grade of technically pure with a thickness around 2 mm was fixed on the accelerator collector perpendicularly to the incident e-beam, the technically pure Cu-foil with a thickness of 200 µm was inclined at 30° to the e-beam axis with one free side directing towards the Al-plate. The HCEB-irradiation has resulted in the explosive melting of specimens with huge amount of gaseous and liquid ablative products, which have been mutually back condensed on both surfaces. Numerical simulations of ablative processes were conducted using FD- and FE-methods. The computed results were compared with SEM and EDS analyzes of morphology, microstructure as well as the chemical composition of the Cu-foil. It was noticed that its mechanical properties have been altered significantly as a consequence. It was found, that the surface layer with thickness less than 25 µm was enriched by Al on (20...77) wt.% Al with formation of an eutectic Al-Cu alloy, as a result of the condensation of the dense Al plasma torch core and droplet cloud on the melted Cu-foil.

НАПЛАВЛЕННЯ АЛЮМІНІЮ НА МІДЬ
 СИЛЬНОСТРУМОВИМ ЕЛЕКТРОННИМ ПУЧКОМ

С.Є. Донець¹, В.Ф. Клепіков¹, В.В. Литвиненко¹,
Ю.Ф. Лонін², А.Г. Пономарьов², О.А. Старцев¹, В.Т. Уваров²

¹Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України, м. Харків;
²ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, м. Харків

Проведено наплавлення алюмінію на поверхню мідної підкладинки шляхом опромінення сильнострумовим релятивістським електронним пучком зі струмом ~ 2 кA, енергією електронів ~ 350 кеВ, тривалістю імпульсу ~ 5 мкс, з середнім значенням теплового потоку 1,5 ГВт•с^1/2•м^-2 на прискорювачі «ТЕМП‑А». Пластину з технічно чистого алюмінію товщиною 2 мм закріплено на колекторі перпендикулярно падаючому пучку, фольгу з технічно чистої міді товщиною 200 мкм і з вільною площиною, що спрямована до алюмінієвої пластини, було розташовано під кутом 30° до осі пучка. Опромінення призвело до вибухового плавлення поверхні зразків з утворенням великої кількості газоподібних та рідких абляційних продуктів, які спільно сконденсувались на обох поверхнях. Проведено моделювання абляційцих процесів методами кінцевих різниць та кінцевих елементів. Обчислені результати порівняно з результатами SEM- та EDS-досліджень морфології, мікроструктури та хімічного складу мідної фольги. Помічено, що суттєво змінились її механічні властивості. Поверхневий шар міді товщиною до 25 мкм збагатився на Al до (20...77) мас.% Al, з утворенням евтектичного Al-Cu-сплаву, що є результатом конденсації щільного ядра плазмового факела і крапельної хмарини з алюмінієвої пластини на оплавлену мідну фольгу.

ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ АКТИВАЦИИ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНТЕЙНЕРАХ ТОРМОЗНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ МИКРОТРОНА М-30

О.А. Парлаг¹, И.В. Пилипчинец¹, А.И. Лендьел¹, В.Т. Маслюк¹,
Й.Й. Гайниш¹, Г.Ф. Питченко¹, А.Н. Турховский¹, 
Н.И. Романюк¹, А.С. Задворный², М.В.  Гошовский¹

¹Институт электронной физики НАН Украины,
г. Ужгород, Украина;
²ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Проведен анализ возможности использования стимулированного запаздывающего гамма-излучения выбранных пар продуктов фотоделения для определения изотопного состава ядерных материалов в исследуемых образцах [1, 2]. Измерены временные зависимости интенсивности запаздывающего гамма‑излучения продуктов фотоделения ядер ²³²Th, ²³⁵U, ²³⁸U и ²³⁹Pu, находящихся в металических контейнерах, тормозным излучением с максимальной энергией 12,5 МэВ.

Спектрометрические измерения проводились с помощью Ge‑детектора «ORTEC» (150 см³) на протяжении от 10 мин до 100 ч от конца облучения образцов. Проанализирована возможность использования гамма-излучения исследованных пар осколков для идентификации ядер ²³²Th, ²³⁵U, ²³⁸U и ²³⁹Pu при определенных временных интервалах.

1. R.E. Marrs et al. Fission-product gamma-ray line pairs sensitive to fissile material and neutron energy // Nuclear Instruments 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.

РЕГИСТРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ И ЭПИТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ ДЕТЕКТОРАМИ ПРЯМОГО ЗАРЯДА

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Детекторы нейтронов прямого заряда широко применяются в реакторной дозиметрии. Они используются для определения и контроля потока гамма-квантов и нейтронов с работающих ядерных устройств. Эпитепловые нейтроны составляют значительную часть спектра нейтронов с реактора, наряду с тепловыми нейтронами. Так как соотношение эпитепловых и тепловых нейтронов зависит от положения детектора нейтронов в реакторе и от выгорания топлива в реакторе, то для точного измерения потока нейтронов необходимо знать одновременно две указанные компоненты. В представленной работе рассматривается специальный алгоритм, позволяющий математически описать процесс регистрации нейтронов теплового и эпитеплового спектров.

ЗАВИСИМОСТЬ ОСЛАБЛЕНИЯ ДОЗЫ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
ОТ СОСТАВА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

В.Ф. Клепиков¹, В.В. Литвиненко¹, Е.М. Прохоренко¹,
А.А. Захарченко², М.А. Хажмурадов²

¹Институт электрофизики и радиационных технологий
НАН Украины, г. Харьков; Украина
²Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Было проведено изучение радиационно-защитных свойств композиционных материалов, в качестве основы которых выступает полистирол [1, 2]. Эффективность поглощения гамма-излучения защитным материалом изучалась численными методами. Результаты, полученные методом математического моделирования с использованием пакета Geant4 v4.9.6p02, хорошо согласуется с экспериментальными данными. Для исследования защитных свойств были выбраны материалы, которые изготавливались для нужд медицины и аварийно-спасательных служб.

При создании композиционного материала полистирол армировали порошковыми алюминием и вольфрамом. Изучались образцы защитных материалов, которые применяются в производственных условиях. Общая толщина защитного слоя составляла 1 см.

Исследованные образцы полностью поглощают гамма-кванты с энергиями до 130 кэВ. Это является существенным, так как современные рентгеновские аппараты, используемые, например, в стоматологии, работают с гамма-квантами с энергиями до 100 кэВ. Определены составы компонент, которые позволяют получить 80% снижение дозы гамма-излучения в интервале энергий квантов до 200 кэВ. Также, в целях практического применения для всех образцов, изучались характеристики прочности, теплопроводности, твердости. Была найдена зависимость радиационно-защитных характеристик от доли металлической компоненты. Показано, что неравномерность распределения металлической компоненты по объему композиционного материала ухудшает эффективность поглощения ионизирующего излучения.

1. E.M. Prohorenko, V.F. Klepikov, V.V. Lytvynenko, A.I. Skrypnik, A.A. Zaharchenko, M.A. Hazhmuratov. Improving of characteristics of composite materials for radiation biological protection // Problems of atomic science and technology. 2013, n. 6(88), p. 240-243.

2. E.M. Prohorenko, V.F. Klepikov, V.V. Lytvynenko, A.A. Zaharchenko, M.A. Hazhmuratov. Metal containing composition materials for radiation protection // Problems of atomic science and technology. 2014, n. 4(92), p. 125‑129.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ
ГИДРИДООБРАЗУЮЩЕГО СПЛАВА TiFe МЕТОДОМ
ВИМС В ВАКУУМЕ И АТМОСФЕРЕ ВОДОРОДА

В.А. Литвинов, В.Т. Коппе, Д.И. Шевченко, В.В. Бобков, И.И. Оксенюк

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Настоящая работа посвящена исследованию методом масс-спектрометрии вторичных ионов состава химических соединений на поверхности и в припо-верхностных монослоях гидридообразующего интерметаллического сплава на-копителя водорода TiFe в различных экспериментальных условиях. Образцы сплава облучались пучком ионов Ar⁺ с плотностью тока 1,5 мкА•см^‑2 в остаточном вакууме ~ 4•10^-4 Па.

Анализ результатов, полученных в остаточном вакууме при комнатной температуре, показывает, что поверхность исследуемого сплава покрыта слоем химических соединений сложного состава. Масс-спектры положительных и от-рицательных вторичных ионов содержат большое количество эмиссий, связан-ных с матрицей: атомарные и кластерные ионы Ti и Fe, интерметаллические ионы Ti и Fe; а также большое количество эмиссий, соответствующих соедине-ниям атомов матрицы с водородом, кислородом и углеродом.

С целью изучения начальных стадий процессов гидрирования  в работе из-мерены зависимости интенсивности эмиссий вторичных ионов от парциального давления водорода при комнатной температуре, а также температурные зави-симости при повышенном парциальном давлении водорода в камере мишени. Эти изменения позволяют заключить, что состав химических соединений на поверхности определяется одновременным действием двух процессов: сорбцией из газовой фазы, а также диффузией объемных примесей.

ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА ЭМИССИЮ ВТОРИЧНЫХ ЧАСТИЦ
ПРИ ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКЕ ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ

И.А. Афанасьева¹, В.В. Бобков¹, В.В. Грицына¹, К.В. Ковтун²,
В.T. Коппе¹, В.A. Литвинов¹, O.В. Трембач², Д.И. Шевченко¹

¹Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков;
²ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, г. Харьков

Исследовано влияние отжига образцов циркониевого сплава Zr⁴¹Ti¹⁴Cu^12.5Ni¹⁰Be^22,5 на выход заряженных и возбужденных частиц при бомбардировке ионами аргона. Методом масс-спектрометрии вторичных ионов исследовались зависимости интенсивностей эмиссий вторичных ионов от дозы предварительного облучения  ионами аргона в диапазоне 0...3,5∙10¹⁷ см^-2 всех образцов. Установлено, что по мере увеличения дозы облучения подавляющее большинство вторичных ионов распыляется из химических соединений и их количество на поверхности уменьшается с увеличением дозы облучения. При больших дозах облучения вторичные ионы распыляются как с чистой поверхности, так и из соединений, образующихся на поверхности в динамическом режиме за счет взаимодействия с остаточной газовой фазой, а также из соединений, возможно, имеющихся в объеме образцов.

Методом ионно-фотонной спектрометрии исследовались зависимости интенсивности (I) ряда линий элементов, входящих в состав сплава от дозы облучения (D) в диапазоне 0...4,5∙10¹⁷ см^-2. Установлено, что зависимости I(D) для исследованных образцов имеют отличающийся вид для разных линий. Полученные результаты объясняются в рамках влияния процессов электронного обмена на отлет частиц в различных возбужденных состояниях.

ПРОИЗВОДСТВО ПЛАНАРНЫХ ДВУХФОТОННЫХ
ИСТОЧНИКОВ ФОТОЯДЕРНЫМ МЕТОДОМ

Н.П. Дикий, Ю.В. Ляшко, Ю.В. Рогов,
А.Э. Тенишев, В.Л. Уваров, В.А. Шевченко

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»  НАН Украины, г. Харьков

Гамма-источники с двухкомпонентным спектром используют в промышленной и медицинской диагностике для количественной интроскопии (денситометрии). Обычно такие источники получают по ядерной технологии (¹⁵³Gd) или на основе ультрастабильных рентгеновских трубок с соответственно сформированным спектром излучения. Нами предложено использовать изотоп ¹⁷⁹Ta (E_x ~ 55 кэВ, T_1/2 = 665 дней) в сочетании с ⁵⁷Co (E_γ = 122 кэВ, T_1/2 = 273 дней). Разработана экологически безопасная технология производства планарных изолированных ¹⁷⁹Ta/⁵⁷Со источников путем облучения тормозным излучением ускорителя электронов мишеней из природных тантала и никеля. Посчитаны выходы изотопов и поглощенная энергия излучения в мишенном устройстве в зависимости от энергии электронов с использованием модифицированного транспортного кода PENELOPE-2008. Результаты эксперимента, проведенного для определения выходов целевых изотопов и примесей, удовлетворительно согласуются с данными моделирования.

РАСТВОРЕНИЕ ОБЛУЧЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИШЕНЕЙ

А.И. Азаров, В.А. Бочаров, А.С. Задворный,
А.С. Ляшенко, В.А. Цымбал

Научно-исследовательский комплекс «Ускоритель»
ННЦ ХФТИ НАН Украины, г. Харьков, Украина

Растворение металлических мишеней производится с целью последующего выделения необходимых изотопов. Обычно используют растворение металлов в кислотах. В последнее время используют и некислотные реагенты. Нами использован пероксид водорода, подобраны условия для быстрого растворения тяжелой (20...30 г) молибденовой мишени. При растворении в плавиковой кислоте необходимо учитывать летучесть фторидов металлов при температуре ~100º и образование защитной солеподобной пленки на металле. В месте попадания пучка на мишень растворение металла происходит в первую очередь. Некоторые металлы могут быть переведены в раствор в щелочной среде. 

Секция 6. Ядерно-физические методы в области  ядерной медицины

Session 6. Nuclear-physical methods for the needs of nuclear medicine

СРАВНЕНИЕ ОЦЕНОК ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО РАДИАЦИОННОГО РИСКА ПЕРСОНАЛА ННЦ ХФТИ, РАССЧИТАННЫХ ПО МОДЕЛЯМ  UNSCEAR-94   И  ICRP-2007

А.В. Мазилов, И.А. Стадник

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Рассмотрены модели UNSCEAR-94 и МКРЗ (Публикация 103) оценки радиационных рисков  возможных онкологических  заболеваний. Приведены результаты расчетов радиационных рисков, обусловленных профессиональным облучением персонала ННЦ ХФТИ, по данным моделям: относительные, абсолютные и атрибутивные риски для солидных раков различных локализаций и лейкемии. Показаны данные анализа персонала ННЦ ХФТИ, состоящего на индивидуальном дозиметрическом контроле в 2014 г.: полово-возрастной состав, распределение по стажу на индивидуальном дозиметрическом контроле (ИДК) и накопленной дозе. Такой же анализ проведен для каждой из групп радиационного риска персонала, сформированных по обоим моделям.  Дан подробный анализ состава групп повышенного радиационного риска, сформированных по обеим моделям.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВЧ‑РЕЗОНАТОРА ДЛЯ ИНДИКАЦИИ ПРОНИЦАЕМОСТИ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ

А.Н. Довбня, В.П. Ефимов, Г.Д. Крамской, А.С. Абызов

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

Рассматриваются перспективы усиления отклика иммунной защиты на новообразования в биологических тканях. Предлагаемый подход к решению проблемы основан на комбинированном воздействии на клеточные элементы крови постоянных магнитного и электрического полей с применением резонансной диагностики для контроля области разрыва молекулярных связей [1].

Показана возможность решения проблемы определения диэлектрической проницаемости и величины тепловых потерь в живой материи биологической ткани относительно больших размеров. Выделены основные условия получения достоверных значений диэлектрических параметров диэлектрика, расположенного в объемном прямоугольном СВЧ‑резонаторе дециметрового диапазона длин волн.

1. А.Н. Довбня, В.П. Ефимов, А.С. Абызов. Концепция спиновой терапии. // Тез. докл. X1 конф. по физ. высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. 11 – 15 марта 2013 г., Харьков, с. 31.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗБУДЖЕННЯ ІЗОМЕРНИХ СТАНІВ
^78mBr, ^88mY, ^114mIn, ^115mSn, ^202mTl, ^206mPb, ^208mBi, ^80mBr, ^120mSb
В (γ,n)-РЕАКЦІЯХ

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

Ужгородський національний університет, м. Ужгород, Україна

На базі бетатрона Б25/30 розроблено установку для вивчення ізомерів з періодами напіврозпаду 1•10^-4≥T_1/2≤5•10^-2 с. Отримано енергетичні залежності абсолютних виходів ізомерів ^78mBr, ^88mY, ^114mIn, ^115mSn, ^202mTl, ^206mPb, ^208mBi, ^80mBr, ^120mSb, утворених в (γ,n)-реакціях. Методом Пенфольда-Лейсса розраховано ефективні диференціальні перерізи збудження ізомерних станів. Правильність методики перевірена на реакціях ¹⁰⁷Ag(γ,n)¹⁰⁶Ag і ¹⁰⁹Ag(γ,n)¹⁰⁸Ag на розділених ізотопах срібла. Перерізи, що ведуть до утворення ізомерів, в загальних рисах повторюють форму перерізу (γ,n)-реакції на цих же ізотопах: вони мають одногорбий вид, але максимум (у районі 16...17 MeВ) дещо зсунутий в бік більших енергій і за абсолютною величиною ці перерізи значно менші. Отримані нами перерізи корелюють з результатами [1]. Також проаналізовано залежність максимального значення перерізу від числа протонів і нейтронів в ядрі. Для ізомерів ^88mY, ^114mIn, ^115mSn і ^202mTl енергетичну залежність перерізів (γ,n)-реакцій було розраховано за програмою TALYS-1.4 [2].

1. В.М. Мазур // ФЭЧАЯ. 2000, т. 31, вип. 2, с. 384-430.

2. TALYS: Home: [Електрон. ресурс]. - Режим доступа: http://www.talys.eu/

ДО ПИТАННЯ ПРО ЗБУДЖЕННЯ ІЗОМЕРНОГО
СТАНУ 11/2^- ЯДРА ¹³⁹Се У ФОТОНЕЙТРОННИХ РЕАКЦІЯХ

В.М. Мазур, П.С. Деречкей, Т.Й. Маринець, З.М. Біган, Г.Ф. Пітченко

Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород, Україна

Представлені результати експериментального дослідження ізомерних відношень виходів d = Y_m/(Y_m+Y_g) в реакції ¹⁴⁰Ce(γ,n)^139m,gCe. Виміри проводились на пучку гальмівних гамма-квантів мікротрона М-30 ІЕФ НАН України в інтервалі енергій Е_γmax = 10...18 МеВ. Експериментальна крива залежності ізомерного відношення d = f(E_γmax) від максимальної енергії гальмівного спектра починаючи від порогу має зростаючий характер і в районі E_γmax = 18,0 МеВ досягає значення d = 0,103(8). Експериментальний поріг реакції (γ,n)^m становить  (10,75±0,10) МеВ, при тому, що поріг реакції (γ,n) складає 9,2 МеВ, а енергія ізомерного рівня – 754 кеВ. Така значна різниця ΔE = 1,55 МеВ між порогами реакції (γ,n) і (γ,n)^m вказує на наявність в цій області енергій ядерних збуджень активаційного рівня. Ним може бути рівень з J^π=7/2^- і енергією 1,578 МеВ, який Е2-переходом розпадається на ізомерний рівень. Одержана залежність ізомерних відношень від максимальної енергії гальмівного спектра апроксимувалась методом найменших квадратів кривою Больцмана: d = A+(B-A)/[1+exp((E-E₀)/ΔE₁)], де A, B, E₀ і ΔE1 – параметри. В результаті апроксимації були отримані наступні значення параметрів: A = 0,0253±0,01, B = 0,1123±0,0087, E₀ = 13,67±0,32, ΔE₁ = 1,66±0,33. Проведені теоретичні розрахунки ізомерних відношень виходів для реакції ¹⁴⁰Ce(γ,n)^139m,gCe.

КОМПОНЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕННОСТИ У DROSOPHILA MELANOGASTER ПОСЛЕ ГАММА-ОБЛУЧЕНИЯ

Д.А. Скоробагатько¹, В.Ю. Страшнюк², А.А. Мазилов¹

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины;
²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Целью работы было изучить влияние γ-излучения на компоненты приспособленности у Drosophila melanogaster. Материалом для исследований были линия дикого типа Oregon и мутантная линия Bar (полосковидные глаза), которая отличается низкой плодовитостью и повышенным уровнем доминантных летальных мутаций (ДЛМ). Виргинных самок облучали тормозным γ-излучением в дозах 8...25 Гр на ускорителе ЛУЭ-10 в ННЦ ХФТИ (максимальная энергия электронов – 9,4 МэВ). Облученных самок спаривали с необлученными самцами. Исследовали компоненты приспособленности: яйцепродукцию самок, ДЛМ, количество потомков имаго.

Не обнаружено влияния γ-излучения на яйцепродукцию самок линии Oregon, тогда как в линии Bar наблюдали снижение данного показателя при  дозе 25 Гр на 82,8%. В поколении F1 после облучения яйцепродукция в линии Bar была на уровне контроля. Частота ДЛМ после облучения в дозах 16 и 25 Гр существенно повышалась в обеих линиях в первом поколении. В поколении F2 наблюдали возврат параметра ДЛМ до контрольного уровня, а в отдельных вариантах и снижение – в линии Bar после дозы 8 Гр на 31,7%, в линии Oregon после дозы 25 Гр на 39% относительно контроля. Количество потомков имаго в линии Oregon под действием облучения не изменилось. В линии Bar выход имаго был снижен на 42,7...86,2%, в зависимости от дозы.

Линия Bar проявила большую чувствительность к действию γ-излучения по сравнению с линией Oregon.

ВЫХОД ИЗОТОПА ФТОРА-18 ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ФТОРОПЛАСТА   ТОРМОЗНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ МИКРОТРОНА М-30

О.А. Парлаг¹, И.В. Пилипчинец¹, А.И. Лендьел¹, В.Т. Маслюк¹,
 Й.Й. Гайниш¹, Г.Ф. Питченко¹, Н.И. Романюк¹, А.С. Задворный²,
 М.В. Гошовский¹, Т.Й. Маринец¹

¹Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород, Украина;
²ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Проведены экспериментальные исследования накопления изотопа
 ¹⁸F в фторопласте (CF₂) при облучении тормозным излучением микротрона М‑30 [1, 2]. Для активации использовались герметично упакованные фторопластовые пластинки марки «Ф-4 ЭО». Тормозное излучение генерировалось ускоренными электронами с энергией 17,5 МэВ в танталовой пластине толщиной 1 мм. Для очистки пучка от остаточных электронов использовался графитовый фильтр (20 мм). Измерения удельной активности облученных фольг проводились с помощью Ge-детектора «ORTEC» (150 см³). Установлены зависимости активности изотопа ¹⁸F от массы (0,0892; 0,1743 и 0,2538 г) образцов и времен активации, которые составляли 0,33, 0,67 и 1 час.    

1. А.М. Кучер, Ю.Э. Пенионжиевич, Г.Н. Флеров. Некоторые особенности образования и выхода фтора-18 из тефлона под действием нейтронов и гамма-квантов // Припринт ОИЯИ №Р14-6315, Дубна: ОИЯИ, 1972, 15 с.

2. Е.А. Бураева, С.А. Марескин,  М.Г. Давыдов. О механизме наработки радионуклидов методом активации двухфазных мишеней на электронных ускорителях // Сборник тезисов Одиннадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-11, Екатеринбург): Тезисы докладов. Екатеринбург: издательство АСФ России, 2005, 549 c.

ГЕНЕРАЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ПУЧКОВ ТЕРМОЛИЗОВАННЫХ НЕЙТРОНОВ В ИНТЕРВАЛЕ ЭНЕРГИЙ ОТ 0,4 эВ ДО 20 кэВ
НА ЛИНЕЙНЫХ УСКОРИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРОНОВ
ДЛЯ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ

В.И. Касилов, А.Ю. Буки, С.П. Гоков, А.Н. Довбня, С.А. Каленик,
С.С. Кочетов, К.С. Кохнюк, И.В. Мельницкий, Л.Д. Салий,
А.А. Хомич, О.А. Шопен, В.В. Цяцько, Е.В. Цяцько

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Предлагается методика генерации и формирования на линейных ускорителях электронов термолизованных нейтронов в интервале энергий 0,4 эВ...20 кэВ, которые могут быть использованы в ядерной медицине для захватной терапии при лечении онкологических заболеваний.

Приводится схема эксперимента, с помощью которого получены данные о плотностях потоков термолизованных нейтронов. Показано, что при мощности пучка электронов до 10 кВт, могут быть получены плотности потоков термолизованных нейтронов 1...3•10⁹ нейтр. /см²•с.

Обсуждается вариант использования такой методики для генерации и формирования потоков термолизованных нейтронов на создаваемом в ННЦ ХФТИ нейтронном источнике на подкритической сборке.

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СУБСТРАТОВ ГРУППЫ БОЛЬНЫХ БЕРИЛЛИОЗОМ  С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ХЕМОМЕТРИКИ

М.Ф. Кожевникова, В.В. Левенец, И.Л. Ролик, А.А. Щур

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Исследовано влияние негативных факторов окружающей среды и производственных условий на состояние здоровья персонала ННЦ ХФТИ. Ядерно-физическими методами определено содержание химических элементов в биологических субстратах (кровь и волосы) сотрудников института. Элементный анализ выполнен на аналитическом ядерно-физическом комплексе «Сокол». Использованы методы, основанные на регистрации характеристического  рентгеновского излучения атомов и γ-излучения ядер, возбуждаемых ускоренными протонами. Спектры измерены при энергии пучка протонов 1,7 МэВ, токе 20...50 нА, заряде протонов на мишени  100...150 мкКл. Излучение  регистрировалось Si(Li)-  и Ge(Li)-детекторами. Исследованы пробы крови и волос 28 человек (5 – контрольная группа, 23 – бывшие работники бериллиевого цеха). Получены массивы данных о содержании 14 химических элементов.

Для комплексной оценки данных  разработана программа «Analytica», реализующая, относящийся к технологиям хемометрики, метод главных компонент. Программа использована для определения содержания в биосубстратах элементов, наиболее чувствительных к изменению внешних условий.

Получена информация о микроэлементозном состоянии исследованной группы. Подтверждена эффективность используемой технологии при обработке подобных массивов данных. Из полученных  результатов следует, что волосы являются более информативным объектом, нежели кровь. Предварительно сделан вывод о возможном методе диагностики заболевания.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАЦИЕНТОВ
В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ МЕДИЦИНСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ

Е.С. Чиркова, О.С. Гниденко

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Актуальной проблемой эффективного функционирования информационных систем в медицинских учреждениях является оперативная и достоверная идентификация пациента как при первичном обращении, так и при сопровождении в процессе обслуживания. Ручной ввод данных не позволяет избежать ошибок и требует затрат времени медицинского персонала.

В соответствии с пособием «Детальное описание и характеристики лечебных ИС. Оценка и рекомендации», распространенным в рамках проекта ЕС, для идентификации пациентов целесообразно применять 12-разрядный код, включающий необходимые и достаточные группы разрядов для кодировки соответствующих данных о пациенте.

Одной из практически применяемых современных  технологий идентификации, позволяющей кодировать 12 и более десятичных разрядов, является технология штрихового кодирования, обеспеченная аппаратно-программной поддержкой.

С учетом специфики медицинского применения предложена технология идентификации пациентов на основе штрихового кодирования с использованием штрих-кодов  ЕАN, позволяющая использовать широко распространенные сканеры и специализированные принтеры штрих-кодовых этикеток.

Пленарное заседание 4. Физика детекторов излучений и фундаментальные исследования процессов взаимодействия ультрарелятивистских частиц с монокристаллами и веществом

Plenary meeting 4. Physics of radiation detectors and basic research into the processes of interaction of ultrarelativistic particles with single crystals and matter

ПРОХОЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ БОЛЬШОЙ ЭНЕРГИИ
ЧЕРЕЗ ИЗОГНУТЫЕ КРИСТАЛЛЫ

Н.Ф. Шулъга, И.В. Кириллин, В.И. Трутень

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

Представлены результаты последних исследований по прохождению заряженных частиц большой энергии через изогнутые кристаллы. Рассмотрены процессы, связанные с плоскостным каналированием частиц в таких кристаллах, их отражением от изогнутых кристаллических плоскостей, стохастическим механизмом поворотов пучков быстрых частиц на изогнутых кристаллических цепочках атомов кристалла. Представлены результаты анализа последних экспериментальных данных по использованию изогнутых кристаллов для поворотов пучков частиц, полученных на ускорителях ЦЕРН и ИФВЭ г. Протвино (Россия). Обсуждаются некоторые новые предложения по применению изогнутых кристаллов на ускорителях ЦЕРН и GSI (Германия).

СПЕКТРОМЕТР-АНАЛИЗАТОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА КОНЦЕНТРАЦИИ МЕДИЦИНСКИХ РАДИОНУКЛИДОВ
В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ЭНЕРГИЙ ИЗЛУЧЕНИЯ

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Разработан метод экспресс-анализа концентрации медицинских радионуклидов в широком интервале энергий излучения. Метод предполагает измерения спектров излучения медицинских радионуклидов детектирующими модулями на основе неохлаждаемого кремниевого планарного детектора. Разработана схема спектрометрического устройства для экспресс-анализа концентрации медицинских радионуклидов и проведено его макетирование, подтверждающее работоспособность устройства.

В спектрометрическом устройстве предполагается ручное изменение времени формирования сигнала при замене сменных детектирующих модулей. Питание спектрометра-анализатора выполнено от USB-порта ПК (ноутбука), что обеспечивает сохранение данных в случае отключения сетевого питания. На следующем этапе работ предполагается изготовление устройства. Исследованы спектральные распределения излучения реальных образцов ^99mТс в специальной упаковке (стеклянной ампуле). Для Si-pin-детектора толщиной 300 мкм спектр излучения состоит из основной линии ^99mТс с  энергией 140,5 кэВ, комптоновского распределения и двух пиков характеристичного рентгеновского излучения (ХРИ) технеция. Расчет в  GEANT4 показывает согласие активностей ^99mТc, полученных по регистрации ХРИ и основной линии. Предложено измерение концентрации технеция по излучению ХРИ, что увеличивает скорость набора данных.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ
И ГАММА-КВАНТОВ С ОРГАНИЧЕСКИМИ КРАСИТЕЛЯМИ

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

В данной работе исследовались дозовые и энергетические зависимости относительных концентраций водного, спиртового и глицеринового растворов следующих органических красителей: метиленового синего (МС) – C₁₆H₁₈N₃SCl и метилового оранжевого (МО) – C₁₄H₁₄N₃О₃SNa при их облучении релятивистскими электронами и гамма-квантами. Приведены оптические спектры поглощения всех исследованных образцов.

Было проведено компьютерное моделирование энергетических спектров ионов, образовавшихся при развале молекул красителей при помощи программ Geant-3, Maple-9, SRIM-2010. Анализ показал, что при облучении электронами разрушение красителей происходит значительно быстрее (примерно на порядок) по сравнению с гамма-квантами. Также каскадные процессы  в случае облучения электронами играют значительно большую роль в разрушении исходных органических молекул красителей. 

К ВОПРОСУ О ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПУЧКОВ ЭЛЕКТРОНОВ СВЕРХВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ С ПОМОЩЬЮ ОРИЕНТИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ.

И.Е. Внуков, Ю.А. Гопонов, С.А. Лактионова, О.О. Плигина, М.А. Сиднин

Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, РФ

В последнее время в связи  с проектированием Международного линейного коллайдера (ILC) [1] возрос интерес к новым методам определения параметров пучков сверхбыстрых электронов (Ee>>10 ГэВ) с размером пучка порядка несколько десятков нм. Используемые в настоящее время методы диагностики пучков релятивистских электронов основаны на регистрации переходного (дифракционного) излучения в оптическом диапазоне, интенсивность которого  перестает линейно зависеть от числа частиц в сгустке такого размера из-за когерентных эффектов, см., например, [2].  Решением проблемы может быть переход к излучению с меньшей длиной волны.

В эксперименте [4] продемонстрирована зависимость поперечных размеров пучка параметрического рентгеновского излучения от размеров пучка электронов с энергией 855 МэВ, то есть, доказана возможность оценки параметров электронного пучка по результатам измерений. Обсуждаются особенности реализации таких измерений для условий ILC.

1. ILC Technical Design Report, 12 June 2013.

2. H. Loos et al. // Proc. FEL’08, Gyeongju, Korea, August 2008. – THBAU01, – P. 485.

3. A. Gogolev et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 357(2011) 012018.

АНАЛИЗ ПРИЧИН РАЗНОГЛАСИЯ МЕЖДУ РЕЗУЛЬТАТАМИ
ИЗМЕРЕНИЙ УГЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ПУЧКА ПРИ
НА МИКРОТРОНЕ МАМИ И РАСЧЕТОВ.

И.Е. Внуков, Ю.А. Гопонов, С.А. Лактионова, О.О. Плигина, М.А. Сиднин

Белгородский государственный национальный
 исследовательский университет, г. Белгород, РФ

В работе [1] проведена проверка предложенного ранее этой же групой авторов [2] способа определения поперечных размеров электронного пучка по результатам измерения пространственного распределения параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) электронов в тонком кристалле кремния с помощью рентгеновской камеры высокого разрешения HR 25 X-ray [3]. Выбор ПРИ обусловлен хорошим согласием результатов измерений в широком диапазоне толщин кристаллов и энергий частиц с расчётом, см., например, [4] и цитированную там литературу.  Сравнение результатов измерений с расчётом, включающим дифракцию реальных фотонов тормозного и переходного излучений [5] и паспортные характеристики регистрирующей аппаратуры, выявило значимое несовпадение формы экспериментального и расчётного распределений. Обсуждаются возможные причины наблюдаемого разногласия.

1. A. Gogolev et al. // J. Phys. Conf. Ser. 357(2011) 012018.

2. G. Kube et al.  Proceedings of  IPAC2013, 2013, p.~491.

3. High-Resolution X-Ray Camera, http://www.proxivision.de/datasheets/X-Ray-Camera-HR25-x-ray-PR-0055E-03... (02/092013).

4. K.-H. Brenzinger et al. // Z. Phys. A 358 (1997) 107.

5. S.A. Laktionova et al. //J. Phys.: Conf. Ser. 517 (2014) 012020.

ВЛИЯНИЕ РАСХОДИМОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, ПЕРЕСЕКАЮЩЕГО МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ ПЛАСТИНКУ В ГЕОМЕТРИИ РАССЕЯНИЯ БРЭГГА, НА СПЕКТРАЛЬНО-УГЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

С.В. Блажевич, Г.А. Гражданкин, Р.А. Загороднюк,
Т.В. Коськова, И.В. Колосова

 Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, РФ

Развита динамическая теория когерентного рентгеновского излучения, генерируемого в монокристаллической пластине расходящимся пучком релятивистских электронов в геометрии рассеяние Брэгга. Получены выражения для спектрально-угловой плотности параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) и дифрагированного переходного излучения (ДПИ) релятивистского электрона с учетом отклонения направления скорости электрона относительно оси электронного пучка. Получены также выражения, описывающие угловую плотность ПРИ и ДПИ в рамках двухволнового приближения динамической теории дифракции для общего случая асимметричного отражения псевдофотонов кулоновского поля электрона (асимметрия определяется углом между отражающей системой параллельных атомных плоскостей кристалла и поверхностью мишени).

Исследована зависимость спектрально-угловой плотности когерентного рентгеновского излучения от угла расходимости электронного пучка для случая, когда угловой разброс описывается двумерным распределением Гаусса. Работа поддержана Министерством образования и науки Российской федерации (проектная часть государственного задания № 3.500.2014/K в сфере научной деятельности и государственное задание №2014/420)

РАЗВИТИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ КОГЕРЕНТНОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МНОГОКРАТНО РАССЕИВАЮЩИХСЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ
В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СЛОИСТОЙ СРЕДЕ.

С.В. Блажевич, Ю.П. Гладких, Т.В. Коськова А.В. Носкова 

Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, г. Белгород, РФ

Развита динамическая теория когерентного рентгеновского излучения релятивистских электронов в периодической слоистой среде с учетом многократного рассеяния электронов на атомах среды. Используется традиционный метод усреднением сечения излучения по расширяющемуся пучку прямолинейных траекторий излучающих электронов, который не учитывает дифрагированное тормозное излучение (ДТИ). Получен критерий отсутствия вклада ДТИ в выход излучения. Получены выражения, описывающие спектрально-угловые характеристики ПРИ и ДПИ с учетом многократного рассеяния. Исследовано влияние многократного рассеяния электрона на спектрально-угловые характеристики ПРИ и ДПИ в зависимости от начальной расходимости электронного пучка, а также от соотношения толщин слоев мишени. Рассмотрено влияние многократного рассеяния релятивистских электронов в периодической слоистой среде на проявление эффектов динамической дифракции в параметрическом рентгеновском излучении.

      Работа поддержана Министерством образования и науки Российской федерации (проектная часть государственного задания № 3.500.2014/K в сфере научной деятельности и государственное задание №2014/420)

Секция 7. Фундаментальные исследования процессов взаимодействия ультрарелятивистских частиц с монокристаллами и веществом

Session 7. Basic research into the processes of interaction of ultrarelativistic particles with single crystals and matter

 О ВЕРОЯТНОСТИ БЛИЗКИХ СТОЛКНОВЕНИЙ ПРИ ОТКЛОНЕНИИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ИЗОГНУТЫМ КРИСТАЛЛОМ

И.В. Кириллин¹, Н.Ф. Шулъга^1,2

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт», г. Харьков;
 ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков

На основе численного моделирования прохождения заряженных частиц через изогнутый кристалл проводится анализ относительной вероятности близких столкновений высокоэнергетических заряженных частиц с цепочками атомов в изогнутом кристалле при различных начальных условиях. В частности, проводится сравнение указанной вероятности для начальных условий, соответствующих основным механизмам отклонения заряженных частиц изогнутым кристаллом.

Для положительно заряженных частиц результаты моделирования движения частиц в изогнутом кристалле, опубликованные в [1], показывают высокую эффективность отклонения частиц при использовании стохастического механизма отклонения и плоскостного каналирования. Однако вероятность близких столкновений при плоскостном каналировании в изогнутом кристалле значительно выше, чем при стохастическом отклонении. В случае отрицательно заряженных частиц указанная вероятность при стохастическом отклонении примерно в два раза превышает вероятность близких столкновений при начальных условиях, соответствующих плоскостному каналированию.

Работа поддержана научно-исследовательским проектом НАН Украины №ЦО-7-1.

1. Yu.A. Chesnokov, I.V. Kirillin, W. Scandale, N.F. Shul'ga, V.I. Truten' // Phys. Lett. B, 2014, v. 731, p. 118-121.

ДРОБОВОЙ ЭФФЕКТ В ТОРМОЗНОМ ИЗЛУЧЕНИИ
РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ

Н.В. Бондаренко, Н.Ф. Шульга

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

Обсуждается излучение ультрарелятивистского электрона при рассеянии на двух и большем числе аморфных пластинок, отделенных значительными пространственными интервалами. Макроскопическая величина интервалов между рассеяниями позволяет выделить в излучении дробовой эффект, т. е. присутствие в спектре участков как деструктивной, так и конструктивной интерференции, на масштабе частот обратно пропорциональном расстоянию между пластинами и пропорциональном квадрату Лоренц-фактора электрона. Анализируется также проявление интерференции в угловом распределении излучения и соответствующая интерференция в терминах понятия «полуголого электрона». Отмечается, что «полуголый» электрон может излучать как меньше «одетого», т.е. приходящего с бесконечности без предварительных рассеяний, электрона, так и больше его, в зависимости от частоты излучения и расстояния между перерассеяниями. Показано, что в случае равноотстоящих пластинок и сильно недипольного излучения на каждой из них, интерференционный профиль приближенно описывается той же осциллирующей функцией, что и для двух пластин, полученной в [1]. Обсуждается правильная процедура предельного перехода к большому числу пластинок для получения чисто подавляющего спектра Ландау-Померанчука.

1. M.V. Bondarenco, N.F. Shul’ga // Phys. Rev. D. 2014, v. 90, p. 116007.

О РАССЕЯНИИ БЫСТРЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
В УЛЬТРАТОНКИХ КРИСТАЛЛАХ

Н.Ф. Шульга, С.Н. Шульга

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

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков

Рассмотрен процесс упругого рассеяния быстрых заряженных частиц на кристаллических плоскостях атомов в ультратонких кристаллах. Рассмотрение проведено на основе эйконального приближения квантовой теории рассеяния. Получены сечения рассеяния при прохождении частиц различных энергий вдоль кристаллических плоскостей атомов. Проведено сравнение результатов квантовой теории рассеяния с соответствующими результатами классической теории. Рассмотрены возможности обобщения используемого метода на задачу о рассеяния частиц в двумерном потенциале цепочек атомов кристалла и возможности выхода за рамки эйконального приближения.

РЕЗОНАНС ОБМЕННОЙ ДИАГРАММЫ КОМПТОНОВСКОГО
РАССЕЯНИЯ В ИМПУЛЬСНОМ ЛАЗЕРНОМ ПОЛЕ

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

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы, Украина

Теоретически исследован процесс резонансного рассеяния фотона на электроне (комптоновское рассеяние) в поле импульсной лазерной волны циркулярной поляризации. Рассмотрено приближение, когда длительность электромагнитного импульса значительно больше, чем характерное время осцилляции волны. Определены условия резонанса обменной диаграммы, посредством электронного и позитронного промежуточного состояния. В работах [1, 2] были проведены теоретические расчеты резонансной вероятности для прямой диаграммы данного процесса в поле импульсной волны оптического диапазона частот с интенсивностью I«10¹⁸Вт/см² [1] и с интенсивностью I~10¹⁸ Вт/см² [2]. В данной работе получены аналитические выражения для амплитуды и вероятности процесса комптоновского рассеяния в случае резонанса обменной диаграммы. Показано, что в данном случае резонансная вероятность может значительно превышать вероятность комптон-эффекта в отсутствии внешнего поля. Полученные результаты могут быть подтверждены в экспериментах по проверке квантовой электродинамики в сильных полях, например, на SLAС и FAIR.

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

2. A.I. Voroshilo, V.N.Nedoreshta, S.P. Roshchupkin // Phys. Rev. А. 2013, v. 88, p. 052109.

РОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННОЙ ПАРЫ ФОТОНОМ
В ПОЛЕ ДВУХ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

О.Б. Лысенко, С.П. Рощупкин, А.И. Ворошило

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы, Украина

Изучено образование электрон-позитронной пары фотоном в поле двух импульсных электромагнитных волн. Получены общие выражения для амплитуды и вероятности данного процесса вне ограничений на интенсивности электромагнитного поля. Изучены различные поляризационные эффекты образования неполяризованной пары поляризованным фотоном. Получены выражения для вероятности образования пары в общем случае. Детально изучена интерференционная область образования пары, в которой в явном виде проявляется взаимовлияние волн в процессе образования пары. Показано, что парциальная вероятность в интерференционной области на несколько порядков величины превышает соответствующую вероятность в любой другой геометрии.

1. S.P. Roshchupkin, A. Lebed. Effects of Quantum Electrodynamics in the Strong Pulsed Laser Field. Kiev.Naukova Dumka. 2013.

2. S.P. Roshchupkin et al. Quantum Electrodynamics Resonances in a Pulsed Laser Field  // Laser Physics. 2012, v. 22, p. 1113-1144.  

РЕЗОНАНСНАЯ ДВУХФОТОННАЯ АННИГИЛЯЦИЯ
ЭЛЕКТРОННОЙ ПАРЫ В ПОЛЕ ЛАЗЕРНОЙ ВОЛНЫ

О.И. Денисенко, С.П. Ращупкин

Институт прикладной физики НАН Украины,  г. Сумы, Украина

Теоретически изучен процесс резонансной двухфотонной аннигиляции электрон-позитронной пары в поле умеренно сильной циркулярно поляризованной волны. Резонанс описывается двумя парами диаграмм, отличающихся типом промежуточной частицы. В поле волны резонансный процесс эффективно распадается на два процесса первого порядка по постоянной тонкой структуры. Кинематический анализ показывает, что возможно определить тип промежуточной частицы, в силу чего разделить вклады от диаграмм. Когда промежуточная частица — электрон, резонанс возможен для ультрарелятивистких энергий позитрона, летящего в узком конусе с жестким фотоном, и ультрарелятивистского электрона (начиная с некоторого порога), распространяющегося под произвольным углом с мягким фотоном. Получена амплитуда и дифференциальное сечение процесса, которое в области оптических частот может значительно превосходить соответствующее сечение аннигиляции без поля.

1. S.P. Roshchupkin, A. Lebed. Effects of Quantum Electrodynamics in the Strong Pulsed Laser Field. Kiev. Naukova Dumka. 2013.

2. S.P. Roshchupkin et al. Quantum Electrodynamics Resonances in a Pulsed Laser Field  // Laser Physics. 2012, v. 22, p. 1113-1144.  

ВЗАЄМОДІЯ ДВОХ НЕРЕЛЯТИВІСТСЬКИХ ЕЛЕКТРОНІВ
В ІМПУЛЬСНОМУ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОМУ ПОЛІ ДВОХ ОДНОСПРЯМОВАНИХ ЛАЗЕРНИХ ХВИЛЬ

С.С. Стародуб, С.П. Рощупкін

Інститут прикладної фізики НАН України, м. Суми, Україна

Поза рамками дипольного наближення (з урахуванням релятивістських поправок ν/с [1]) теоретично вивчена середня ефективна сила взаємодії між двома нерелятивістськими електронами в імпульсному полі двох лазерних хвиль, що спрямовані в одному напрямку, але перпендикулярно руху частинок.

Отримано компенсацію кулонівського відштовхування двох електронів, коли їх швидкість осциляцій в полі стає на порядок вищою за швидкість поступового руху частинок. З цього моменту та із подальшим збільшенням інтенсивності зовнішнього поля отримано суттєве затримання частинок навколо певної відносної відстані. Електрони зближуються на відстані до 10^‑2л (л/2р=10^-5см), затримуються на відстанях від 10^-1л до л протягом 2-3 проміжків часу імпульсу, після чого розходяться. Наявність другої хвилі дозволяє збільшити компенсацію кулонівського відштовхування.

1. S.P. Roshchupkin, S.S. Starodub // Laser Physics. 2012, v. 22, n. 7, р. 1202-1219.

РЕЗОНАНСНОЕ РАССЕЯНИЕ УЛЬТРАРЕЛЯТИВИСТСКИХ
ЭЛЕКТРОНОВ В ПОЛЕ ИМПУЛЬСНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ВОЛНЫ

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

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы, Украина

Серия запланированных экспериментов по проверке эффектов квантовой электродинамики в сильных полях с использованием мощных лазерных систем (XFEL, ELI, PHELICS [1, 2]) приводит к необходимости развития теоретических представлений о протекании основных процессов в лазерных импульсных полях с интенсивностью, достигающей 10²² Вт/см² в пике импульса [3]. Данная работа посвящена теоретическому изучению влияния поля импульсной лазерной волны на процесс рассеяния ультрарелятивистских электронов на малые углы. Рассмотрен случай, когда в условиях резонанса при взаимодействии электронов с внешним полем вынужденно излучается или поглощается больше, чем один фотон лазерной волны. Детально изучена кинематика процесса. Определены условия резонансного рассеяния. Показано, что парциальное сечение исследуемого процесса может на несколько порядков по величине превышать соответствующее сечение в отсутствие внешнего поля.

1. A. Di Piazza et al. // Rev. Mod. Phys. 2012, v. 84, р. 1177-1228.

2. В. Zielbauer et al. // Springer Proc. Phys. 2011, v. 136, р. 31-38.

3. S.P. Roshchupkin, A. Lebed. Effects of Quantum Electrodynamics in the Strong Pulsed Laser Field. Naukova Dumka. Kiev. 2013.

СПЕКТР СИНХРОТРОННО-ЧЕРЕНКОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРОНОВ

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

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

Методом охватывающих поверхностей [1] и усовершенствованным методом силы самодействия Лоренца [2] определена и исследована структура спектра синхротронного, черенковского и синхротронно-черенковского излучений одного, двух, трех и четырех электронов, движущихся по винтовой линии в прозрачной изотропной 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)).

В методе прямого численного расчета функции спектрального распределения мощности синхротронно-черенковского излучения [1, 2] одного, двух, трех и четырех электронов оптимизирован 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 последовательности двух, трех и четырех электронов, движущихся друг за другом по винтовой линии, обусловлены аномальным эффектом Допплера и происходят на одной и той же частоте. Полученные данные подтверждают и дополняют результаты исследований [1, 2].

1. А.В. Константинович, И.А. Константинович. Спектр излучения системы электронов, движущихся по винтовой линии в прозрачной среде // Вісник ХНУ. Серія «Радіфізика та електроніка». 2011, №983, в. 19, с. 38‑47.

2. A.V. Konstantinovich, LA. 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.

ИЗУЧЕНИЕ ОРИЕНТАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ КРИСТАЛЛ

А.Ю. Бережной

ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины,
 г. Харьков, Украина

Исследование проблем каналирования является источником информации о структуре кристаллов и механизме взаимодействия заряженных частиц с цепочками атомов [1–5]. Для теоретического описания взаимодействия частиц больших энергий с кристаллами используется квазиклассическое приближение, позволяющее существенно упростить расчеты наблюдаемых величин [1].

Для протонов и альфа‑частиц с энергиями, лежащими в интервале 1...10 МэВ, также можно использовать квазиклассическое приближение, условие примени-мости которого определяется выражением [1]: NZe²/(ħc) » 1, где N – число атомов решетки, с которыми эффективно взаимодействует налетающая частица при прохождении через кристалл.

На основе такого подхода разработана программа расчетов наблюдаемых величин, измеряемых при прохождении протонов и альфа-частиц через кристалл.

1. А.И. Ахиезер, Н.Ф. Шульга.  Электродинамика высоких энергий в веществе. М.: Наука. 1993. 334 с.

2. D.S. Gemmel. Channeling and related effects in the motion of charged particles through crystals // Rev. Mod. Phys.  1974, v. 46, n. 1, p.129-236.

3. Й. Линдхард. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц  // УФН. 1969, т. 99, вып. 2, с. 249 -296.

4. М. Томпсон. Каналирование заряженных частиц в кристаллах  // УФН, 1969,  т. 99, вып. 2, с. 297-317.

5. Г.П. Похил, А.Ф. Тулинов. Взаимодействие тяжелых заряженных частиц с твердым телом // Итоги науки и техники. 1990, т. 1, с. 5-23.

ПРЕДЕЛЬНЫЕ СПЕКТРАЛЬНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
МНОГОФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ КАНАЛИРОВАНИИ

Н.В. Бондаренко

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

Обсуждаются предельные формы многофотонных спектров излучения при каналировании, с учетом усреднения по значениям интегралов движения в канале [1]. Рассмотрены случаи каналирования позитронов и аксиального каналирования электронов, когда эффектами деканалирования в первом приближении можно пренебречь. Отмечается существование на определенных участках спектров взаимно однозначного соответствия между радиационной потерей энергии заряженной частицей и одним из ее интегралов движения. Проводится сравнение теоретических предельных спектральных распределений с экспериментальными спектрами излучения при каналировании [2, 3].

1. M.V. Bondarenco. To be published in Nuclear Instruments and Methods B.

2. D. Lietti et al. // Nuclear Instruments and Methods B. 2012, v. 283, p. 84.

3. Р.О. Авакян и др. // Письма в ЖТФ. 1988, т. 14, с. 892.

ВЛИЯНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ СИЛЬНОДЕФОРМИРОВАННОГО БЕРИЛЛИЯ НА КИНЕТИКУ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ КРИОГЕННОМ ЭЛЕКТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ
НА УСКОРИТЕЛЕ ELIAS ННЦ ХФТИ

А.С. Бакай, М.И. Братченко, С.В. Дюльдя

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Облучение электронами МэВ-ных энергий является общепринятым инструментом контролируемого внесения неравновесных точечных дефектов в материалы. На электронном ускорителе ELIAS планируется криогенное облучение бериллия с высокой плотностью дислокаций (~10¹¹...10¹² см^-2) с целью получения образцов с максимально возможной концентрацией вакансий c_V. В условиях криогенных температур, высокой плотности стоков дефектов и подвижности только собственных междоузельных атомов (СМА) асимптотическая концентрация выживших вакансий определяется конкуренцией между рекомбинацией пар Френкеля и уходом СМА на дислокации. Методом кинетического Монте-Карло (kМС) на основе литературных данных ab initio моделирования структуры и энергий миграции дефектов в бериллии рассчитана зависимость силы дислокационного стока k² от параметров взаимодействия СМА с упругими полями характерных для ГПУ-решетки бериллия дислокаций. Показано, что уже при 77 K анизотропия диффузии СМА в бериллии приводит к сильной зависимости k² от ориентации линии дислокации. Результаты kMC-моделирования предельно достижимой концентрации вакансий в 10–100 раз превосходят ее оценки в модели, не учитывающей взаимодействия СМА с полем дислокаций, и для полученных значений k² удовлетворительно согласуются с результатами аналитического расчета в рамках скоростной теории эволюции дефектов.

КИНЕТИЧЕСКИЙ МОНТЕ-КАРЛО В МНОГОУРОВНЕВОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ЗАРОЖДЕНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ ТОЧЕЧНЫХ
ДЕФЕКТОВ В ОБЛУЧЕННЫХ МАТЕРИАЛАХ

М.И. Братченко, С.В. Дюльдя

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Каскад атомных столкновений (КАС) в облучаемом материале завершается на стадии формирования так называемых свободно мигрирующих дефектов. Их дальнейшая эволюция диффузионного типа приводит к их пространственному перераспределению, рекомбинации, коалесценции в комплексы и уходу на стоки. Для ее атомистического моделирования широко применяется метод кинетического Монте-Карло (kMC). Однако комплексное моделирование радиационного повреждения требует согласованного учета обеих стадий формирования дефектной структуры. Для этого код MICKSER расширен нами блоком моделирования кинетики точечных дефектов, сгенерированных ограниченной молекулярной динамикой (МД) первичного КАС. Он разработан на базе свободно распространяемого пакета SPPARKS kMC Simulator (Sandia Nat. Lab., США) и интегрирован в МД-код MICKSER с возможностью использования, в том числе, и для нелинейных расчетов эффектов высокодозного облучения.

Диффузия дефектов происходит на той же, что и МД-моделирование КАС, решетке кристалла и управляется заданными температурой и энергиями активации диффузии каждого типа дефектов. Их взаимодействие (рекомбинация, образование/распад комплексов и т. п.) задается набором правил химической кинетики, определяющих условия активации и энергетические параметры реакций. В докладе приведены и обсуждаются первые данные многоуровневого моделирования новым кодом зарождения и эволюции точечных дефектов под ионным облучением.

НЕЛИНЕЙНЫЕ АЛГОРИТМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДОЗОВЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПРОФИЛЕЙ ИОННОЙ
ИМПЛАНТАЦИИ И РАДИАЦИОННОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

М.И. Братченко, С.В. Дюльдя

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Накопление точечных дефектов решетки при ионной имплантации в кристаллы приводит к подавлению ориентационных эффектов и к нелинейной по дозе облучения эволюции формы профилей внедрения ионов и радиационного повреждения мишени. Этот эффект при расчете дозовой зависимости имплантационных профилей новой версией кода MICKSER моделируется методом Монте-Карло в рамках ограниченной молекулярной динамики с учетом взаимодействия быстрых частиц с дефектами решетки. Для заданного исходного распределения дефектов при моделировании инициированного первичным ионом каскада атомных столкновений код генерирует новые точечные дефекты в предопределенных кристаллографией мишени позициях либо с помощью формулы НРТ-стандарта для выбитых ионом первичных атомов, либо прямой обработкой траекторий всех быстрых каскадных частиц.

К дефектам применяется процедура кратковременного атермического отжига (как внутрикаскадного, так и на существующем распределении дефектов). Затем профили концентрации дефектов экстраполируются на следующий момент времени облучения и процедура циклически повторяется до набора заданной дозы. Валидация нелинейного кода на экспериментальных данных по внедрению в канал [001]Si-ионов средних энергий вплоть до доз имплантации ~10^15...16 см^–2 (порядка аморфизационной дозы кремния) показала, что код MICKSER можно эффективно применять для прогнозирования результатов высокодозного облучения материалов.

SKIN-EFFECT INFLUENCE ON TRANSITION RADIATION

V.I. Miroshnichenko¹, V.M. Ostroushko²

¹Institute of Applied Physics NAS of Ukraine;
²Kharkiv Institute of Physics and Technology NAS of Ukraine

It is considered the transition radiation for normal incidence of a charged particle on the boundary of plasma medium in the conditions of anomalous skin effect, which takes place for well conducting metals at low temperatures at the frequencies much less than plasma frequency. The problem is solved in the assumption that the reflection of plasma electrons from the boundary is partially specular and partially diffuse. It is obtained the difference of the spectral density of the radiated energy from one corresponding to the problem for ideally conducting medium, in particular, due to the contribution of the particle motion inside of plasma. Together with the case of uniform particle motion (when the difference is small and the contribution is small part of the difference), it is considered the case when particle motion consists of two parts of uniform motion, and the particle crosses the boundary twice, coming back into the plasma after instant change of motion direction (which somewhat corresponds to an elastic collision). If such collision has take place shortly before the entry into the medium then the characteristics of transition radiation has some peculiarities [1]. In the present work, it is revealed parameters range, for which the contribution of the particle motion inside the medium to the spectral density of the transition radiation energy is considerable.

1. N.F. Shulga, S.V. Trofymenko. High-energy wave packets. ’Half-bare’ electron // Journal of Kharkiv National University, physical series ‘Nuclei, Particles, Fields’. 2013, is. 1(57), № 1040, p.59–69.

ВПЛИВ СКІН-ЕФЕКТУ НА ПЕРЕХІДНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ

В.І. Мірошниченко¹, В.М. Остроушко²

¹Інститут прикладної фізики НАН України, м. Суми;
²ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, м. Харків

Розглянуто перехідне випромінювання при нормальному падінні зарядженої частинки на межу плазмового середовища в умовах аномального скін-ефекту, який реалізується для добре провідних металів при низьких температурах на частотах, значно менших від плазмової. Задачу розв’язано в припущенні, що відбиття електронів плазми від межі є частково дзеркальним, частково дифузним. Отримано відміну спектральної густини енергії випромінювання від відповідної задачі для ідеально провідного середовища, зокрема, через внесок руху частинки всередині плазми. Поряд із випадком рівномірного руху частинки (коли зазначена відміна є малою, а згаданий внесок є малою частиною тієї відміни), розглянуто випадок, коли рух частинки складається з двох ділянок рівномірного, і вона двічі перетинає межу, повертаючись у плазму після миттєвої зміни напрямку швидкості (яка певною мірою відповідає пружному зіткненню). Якщо таке зіткнення відбулося незадовго до входження в середовище, то характеристики перехідного випромінювання мають певні особливості [1]. У даній роботі виявлено діапазон параметрів, для якого внесок руху частинки всередині середовища в спектральну густину енергії перехідного випромінювання є значним.

1. N.F. Shulga, S.V. Trofymenko. High-energy wave packets. ’Half-bare’ electron // Journal of Kharkiv National University, physical series ‘Nuclei, Particles, Fields’. 2013, is. 1(57), № 1040, p.59–69.

Секция 8. Физические и экологические вопросы эксплуатации и модернизации ядерно-физических установок

Session 8. Physical and environmental aspects of operation and upgrading
of nuclear-physical installations

ФОН (е⁺,е^–)-ПАР В ДАННЫХ ЭЛЕКТРОЯДЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

И.С. Тимченко, А.Ю. Буки

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

Спектр рассеянных на ядрах электронов может быть искажен фоном электронов из реакции фото-рождения (е⁺,е^–)-пар в мишени. Этот фон появляется только тогда, когда мишень находится под пучком электронов. Методика его измерения состоит в перемене полярности магнита спектрометра (переполюсовке) и измерении спектра позитронов, который такой же как спектр электронов из (е⁺,е^–)-пар. Однако измерения с переполюсовкой магнита требуют много времени и поэтому предпочтительно заменить их расчетом.

Расчет (е⁺,е^–)-фона выполнен методом численного моделирования измерений с применением программы GEANT-3. В виду недостаточного быстродействия вычислительной машины, выполнение расчета потребовало оптимизации работы ряда блоков модели. Для проверки расчетной методики были использованы спектры позитронов,  измеренные в экспериментах на ¹²С (ЛУЭ-300 ХФТИ) и ²⁰⁸Pb (Sacley).

 Расчеты (е⁺,е^–)-фона были необходимы для обработки спектров ⁶Li (ЛУЭ‑300 ХФТИ), полученных в эксперименте, в котором этот фон не измерялся. В результате проведенных расчетов найдено, что в спектрах, измеренных на ⁶Li, вклад от (е⁺,е^–)-пар много меньше статистических ошибок измерений.

МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОГО РАДИАТОРА
В РАДИАЦИОННОЙ КОРРЕКТИРОВКЕ СПЕКТРОВ

И.С. Тимченко, А.Ю. Буки

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

Для того, что бы экспериментальный спектр рассеяния электронов на ядрах мог быть использован для получения физической информации, из этого спектра необходимо удалить вклады радиационных и ионизационных эффектов, одним из проявлений которых являются радиационные хвосты от всех участков спектра. Точный расчет этих радиационных хвостов является не простой задачей. В работах [1, 2] для расчета радиационных хвостов был предложен упрощенный подход – метод эквивалентного радиатора (МЭР), который, на сегодняшний день, принято использовать для радиационной корректировки спектра неупругого рассеяния электронов. В современной работе [3], как и в работах [1, 2], предлагается применять этот метод для расчета радиационного хвоста пика упругого рассеяния.  Для проверки этого предложения выполнен ряд расчетов радиационного хвоста пика упругого рассеяния по точным формулам и в подходе МЭР. Расчеты проведены для различных условий рассеяния электронов на ядрах ¹Н, ⁴Не, ⁷Li, ¹²C, ¹⁶O и ⁴⁰Ca. В результате найдено, что если потребовать точность расчета радиационного хвоста пика упругого рассеяния не хуже 5%, то в случае легких ядер применение МЭР допустимо только до энергии возбуждения 40 МэВ при условиях: начальная энергия электронов 200...500 МэВ и углы рассеяния электронов 40º...90º. При больших углах рассеяния применение МЭР не отвечает заданной точности.

1. L.W. Mo and Y.S. Tcai. Radiative Corrections to Elastic and Inelastic ep- and μp-Scattering // Rev. Mod. Phys. 1969, v. 41, p. 205.

2. Y.S. Tcai. Radiative Corrections to Electron Scattering // SLAC-PUB-848, January, 1971.

3. Uan Yao. Precision Measurement of Longitudinal and Transverse Response Functions of Quasielastic Electron Scattering in the Momentum Transfer Range
0.55 GeV/c ≤ |q| ≤ 1.0 GeV/c // PhD Thesis, 2012, Temple University, http://digital.library.temple.edu/cdm/ref/collection/p245801coll10/id/152421

ИЗМЕРЕНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ В БУНКЕРЕ
ТРИДЦАТИМЭВНОГО ВЫХОДА УСКОРИТЕЛЯ ЛУЭ-300

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

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

Проведено измерение радиационных полей в бункере тридцатимэвного выхода ускорителя электронов ЛУЭ-300. Источником излучения был, находящийся на пучке электронов, е-гамма-нейтронный конвертор, состоящий из пластин с суммарной толщиной 5 мм тантала и 30 мм свинца. Измерялись поля нейтронного и гамма-излучений.

Нейтроны с энергией E_n  ≤ 4 эВ регистрировались методом активационного анализа с применением таблеток из ¹¹⁵In. Для регистрации нейтронов больших энергий таблетки из ¹¹⁵In помещались в полиэтиленовые шары диаметром 15 см. В такой конструкции максимальная активация ¹¹⁵In происходит при
E_n = 4∙10⁴...6 МэВ. Исследование поля гамма-излучения проводилось следующими способами: активацией гамма-излучением пластинок ¹⁹⁷Au; фотометрированием потемнения стекла и изменения окраски органических растворов. Использование этих трех методов измерений связано с тем, что они очень различаются по чувствительности к энергии гамма-квантов и интенсивностям излучения. Результаты работы могут быть использованы в экспериментах, проводимых в бункере тридцатимэвного выхода. Отметим, что настоящая работа может рассматриваться как отладка методик для подобных измерений на других объектах.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ВЫДЕЛЯЮЩЕЙСЯ
В ФОЛЬГЕ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА

С.П. Гоков, В.И. Касилов, Л.А. Махненко, А.А. Хомич

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

В ходе математического моделировании тепловых процессов во внутренних (вакуумно-разделительных) и выходных фольгах ускорительного комплекса возникает задача определения плотности тепловой энергии, выделяющейся в фольге при прохождении электронного пучка с заданным распределением по сечению плотности падающих частиц. Источником тепла в тонких (10...50 мкм) металлических фольгах в основном являются ионизационные потери
в материале фольги.

В данной работе проведен анализ существующих классических методов расчета ионизационных потерь и сравнение этих результатов с оценкой выделившейся в фольге тепловой энергии по поглощенной линейной дозе, выполненной методом Монте-Карло с помощью лицензионной программы Penelope-2001.

В процессе математического описания теоретических положений и получения конечных результатов по расчету ионизационных потерь нами были уточнены некоторые численные коэффициенты в известных расчетных формулах.

SPARK-УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВАКУУМНЫХ ПРОБОЕВ

В.А. Батурин, А.Ю. Карпенко, С.А. Пустовойтов, В.И. Мирошниченко

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы, Украина

Приводится описание установки для изучения предпробойных процессов при высоком вакууме. Установка создана в рамках совместных исследований ИПФ НАН Украины с Европейским центром ядерных исследований (CERN) по определению влияния различных факторов на вероятность развития высоковольтных пробоев в материалах, используемых для изготовления ускорительных структур электрон-позитронного коллайдера CLIC (Compact Linear Collider)/CTF3(Clic test facility).

Прообразом установки, является система для исследования пробоев при постоянном напряжении (DC-spark system), созданная в CERN [1]. На установке проводятся эксперименты по исследованию влияния ионно-пучковой и плазменной модификаций поверхности конструкционных материалов, которые планируется использовать в ускорительных структурах CLIC, на условия возникновения и развитие высоковольтного пробоя. Приводятся результаты первых экспериментальных исследований.

1. Morten Kildemo. New spark-test device for material characterization // Nuclear Instruments and Methods in Phys. Research. A.  2004, v. 530, p. 596‑606.

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ИОННЫХ ПУЧКОВ
ИЗ ИСТОЧНИКА КЛАСТЕРОВ, РАБОТАЮЩЕГО
В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ

А.Ю. Карпенко, В.А. Батурин.

Институт прикладной физики НАН Украины, г. Сумы, Украина

Работа источника кластерного пучка, с лазерным испарением включает в себя ряд последовательно происходящих процессов с участием заряженных частиц и процесса движения буферного газа носителя. Соотношение между временем прохождения этих процессов, а также влияние внешнего воздействия (в данном случае в виде электрического поля) будет влиять на условия развития такой системы.

Пороведено исследование и сделан анализ различных факторов, влияющих на формирования пучка ионизированных кластеров. Кластерные ионы полученны на выходе соплового источника кластеров с лазерным испарением рабочего вещества и сформированны скиммером, находящимся на фиксированном расстоянии от сопла. Эксперименты проводились на установке, описанной в работе [1].

1. В.А. Батурин. А.Ю. Карпенко, С.А. Пустовойтов ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5). 2006, № 5, с. 218-221.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ OLAP-ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО КОНФИГУРИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ

А.С. Епифанов

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Кластерные системы являются наиболее востребованными сервисами в компьютерной сети. Для повышения эффективности кластерных систем могут быть использованы методы динамической их конфигурации за счет использования свободных ресурсов компьютеров сети. Предлагается реализация такого метода на основе OLAP-технологий.

Метод предполагает регулярный сбор параметров, характеризующих наличие и доступность ресурсов для использования в вычислительном кластере. Собранные данные формируют историю использования ресурсов на каждом потенциальном узле. После чего, при помощи OLAP-средств формируется разбиение множества потенциальных узлов на подмножества, соответствующие каждому типу используемого ресурса. Особенность данного метода состоит в том, что он может выполняться как одна из задач созданного вычислительного кластера.

При помощи предложенного метода достигается гибкость и скорость изменения конфигурации вычислительного кластера, что приводит к экономии времени и средств при решении ресурсоемких вычислительных задач.

1. K. Yost et al. System and method for management of an automatic OLAP report broadcast system : пат. 8321411 США. 2012.

СТРУКТУРНЫЙ МЕТОД РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

В.И. Бритик, Е.Ю. Жилина, В.Г. Кобзев

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков

Сложная структура аэрокосмических наблюдений не позволяет эффективно решать задачи анализа данных по спектральным признакам непосредственно. Спектральные портреты объектов земной поверхности нестационарны, так как зависят от многих факторов, таких как рельеф, тип почв, климат, географическое положение местности. Чтобы повысить достоверность принимаемых решений необходимо использовать априорную информацию о геометрии съемки, с одной стороны, и контекстную информацию самих изображений - с другой.

Знание контекста задачи, то есть ограничений, накладываемых на взаимные связи между компонентами изображения, повышает эффективность решающих правил. Простейшей формой контекстной информации для пикселя изображения является окрестность этого пикселя. Другой формой контекстной информации служит понятие текстуры, являющееся функционалом характеристик набора пикселей фрагмента. Предпочтительность текстурных признаков заключается в потенциальных возможностях агрегировать контекстную информацию такого вида с определенными свойствами инвариантности под конкретную задачу распознавания изображений.

Анализ экспериментов показывает слабую зависимость описания текстур от исследуемых факторов в широком диапазоне расстояний, углов наблюдения и освещенности, что позволяет использовать структурный метод на практике.

Пленарное заседание 5. Ядерно-физические методы в области  атомной энергетики, промышленности и медицины

Plenary meeting 5. Nuclear-physical methods for the needs of nuclear power engineering, industry and medicine

РЕГЛАМЕНТ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ЯДЕРНОЙ ПОДКРИТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ «ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ»

А.В. Мазилов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Регламент радиационного контроля ядерной подкритической установки «Источник нейтронов» (ЯПУ ИН) предусматривает контроль следующих параметров.

1. Радиационный технологический контроль.

1.1. Контроль выбросов в вентиляционную трубу.

1.2. Контроль жидких технологических сред.

1.3. Контроль систем вентиляции.

1.4. Контроль мощности дозы гамма-излучения от технологического оборудования.

2. Радиационный контроль помещений и промплощадки.

2.1. Контроль мощности амбиентного эквивалента дозы гамма- и нейтронного излучения на рабочих местах персонала и территории промплощадки.

2.2. Контроль воздуха помещений.

3. Контроль за нераспространением радиоактивных загрязнений кожных покровов, спецодежды персонала в ЗКД, личной одежды и транспорта.

4. Радиационный контроль окружающей среды.

5. Радиационный дозиметрический контроль.

5.1. Контроль индивидуальных эффективных доз облучения персонала.

6. Дополнительный радиационный контроль при условиях, отличных от режима нормальной эксплуатации.

РАДИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЯДЕРНОЙ ПОДКРИТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ «ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ»

А.В. Мазилов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Ядерная подкритическая установка (ЯПУ) «Источник нейтронов», размещаемая на территории Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт», предназначена для исследования подкритических систем, получения нейтронов и использования их в прикладных и фундаментальных научных исследованиях, а также для подготовки специалистов в области использования ядерной энергии.

Безопасность ЯПУ «Источник нейтронов» обеспечивается за счет последовательной реализации стратегии глубоко эшелонированной защиты, основанной в частности на применении системы физических барьеров на пути распространения ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в окружающую среду.

Система последовательных физических барьеров включает: топливную матрицу, оболочку ТВЭЛа, границу контура охлаждения подкритической сборки и нейтронообразующей мишени, герметичное ограждение подкритической сборки, биологическую защиту.

Назначением радиационного технологического контроля является контроль состояния технологических процессов, поддержание их радиационных параметров в проектных диапазонах. Радиационный технологический контроль обеспечивается различными методами: дистанционным непрерывным, лабораторным и переносными приборами.

ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
ЯДЕРНОЙ ПОДКРИТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

А.В. Веселов, А.Л. Клевцов, В.В. Филон

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

В докладе рассматривается автоматизированная система контроля и управления (АСКУ) ядерной подкритической установки (ЯПУ), управляемой линейным ускорителем электронов (ЛУЭ), Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт». Приводится описание объекта контроля и управления, технологического процесса, задачи АСКУ. Рассмотрена структура АСКУ ЯПУ. Представлены сведения по вопросам нормирования безопасности АСКУ. Проведен обзор выполненных и предстоящих экспертиз ЯРБ документов, обосновывающих безопасность ЯПУ и АСКУ ЯПУ.

ОПЫТ И ОСОБЕННОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ
И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ НА АЭС УКРАИНЫ

В.В. Филон, С.А. Трубчанинов, А.В. Веселов

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

В докладе рассматривается опыт модернизации информационных и управляющих систем (ИУС) на АЭС Украины путем внедрения новых цифровых программно-технических комплексов и отдельных технических средств. Рассмотрены основные особенности и этапы модернизации ИУС, важных для безопасности АЭС, в период с 1996 по 2014 год. Представлены принятые и планируемые меры по повышению уровня безопасности АЭС Украины, связанные с реализацией постфукусимских мероприятий в части ИУС. Сделаны выводы об основных результатах модернизации ИУС на АЭС Украины.

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ПРОИЗВОДСТВА
ИЗОТОПА ⁶⁷Cu НА УСКОРИТЕЛЕ ЭЛЕКТРОНОВ

А.Н.Довбня, М.А. Должек, Г.Д. Пугачев,
 О.А. Репихов, В.А. Уваров, В.С. Шестакова

  ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Радиофармпрепараты на основе изотопа ⁶⁷Cu широко используются в иммунотерапии. В сообщении проанализированы условия его фотоядерного производства по реакции ⁶⁸Zn(γ,n)⁶⁷Cu в отношении выхода целевого продукта, а также примесей и радиационных рисков. Рассмотрены варианты технологической мишени массой 40г из цинка природного состава и обогащенного до 99% по изотопу ⁶⁸Zn, облучаемой тормозным излучением с граничной энергией 30 и 60 МэВ. Показано, что при использовании обогащенной мишени радиационный риск снижается до 10^-4 и значительно уменьшается объем процедур с отходами. 

Секция 9. Ядерно-физические методы в области  атомной энергетики, промышленности и медицины

Session 9. Nuclear-physical methods for the needs of nuclear power engineering, industry and medicine

INFLUENCE OF ELECTRON IRRADIATION AND TEMPERATURE ANNEALING ON THE LUMINESCENCE PROPERTIES OF MAGNESIUM ALUMINATES SPINEL CERAMICS

S.P. Gokov¹, V.T. Gritsyna², Yu.G. Kazarinov^1,2, O.A. Shopen¹

¹Kharkiv Institute of Physics and Technology NAS of Ukraine, Kharkov, Ukraine;
²V. Karazin Kharkov National University, Kharkov, Ukraine

The growing importance of oxide ceramics for nuclear applications is well established. Magnesium aluminates spinel, MgAl₂O₄, is one of the attractive oxides because of its excellent radiation resistance. The exact origin of the high radiation tolerance is still under questions and any changes of fundamental properties under irradiation are topical problem.  In this work we investigated the effects of high energy electron (16 MeV) irradiation on the optical spinel ceramics prepared by hot-pressing method. Irradiation was provided at electron current density of 10^-12 mkA/cm² to fluences of 4.2•10¹⁶, 1.1•10¹⁷ and 3.3•10¹⁶ el/cm². The dependences of intensity of UV‑luminescence, identified with recombination of charge carriers at anti-site defects, and emission of impurity ions (Mn²⁺ and Cr³⁺) as well, indicates the predominant anion vacancy creation in spinel lattice under electron irradiation. Annealing of electron irradiated samples up to 870 K leads to destruction of radiation induced defects and restoration of initial luminescence properties of this material.

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ
ОТЖИГА НА ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА КЕРАМИКИ 
МАГНИЙ-АЛЮМИНИЕВОЙ ШПИНЕЛИ

 С.П. Гоков¹, В.Т. Грицына²,  Ю.Г. Казаринов^1,2, О.А. Шопен¹

¹ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков;
Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков

Большое значение оксидной керамики для применения в ядерной энергетике хорошо известно. Магний-алюминиевая шпинель (MgAl₂O₄) является одним из перспективных оксидов из-за его высокой радиационной стойкости. Точное происхождение высокой стойкости к излучению находится в стадии изучения и любые изменения основных свойств при облучении являются актуальной проблемой. В работе мы исследовали влияние облучения высокоэнергетичными электронами (16 МэВ) на оптические свойства керамики шпинели, подготовленной методом горячего прессования. Облучение проводилось при плотности тока электронов 10^-12 мкA/см² и потоках 4,2•10¹⁶; 1,1•10¹⁷ и 3,3•10¹⁶ эл/см². Зависимость интенсивности УФ‑люминесценции отождествляется с рекомбинацией носителей заряда на дефектах антиструктуры и излучением примесных ионов (Mn²⁺ и Cr³⁺), а также указывает на возникновение преобладающих анионных вакансий в решетке шпинели при облучении электронами. Отжиг электронных облученных образцов до 870 K приводит к разрушению радиационных дефектов и восстановлению первоначальных люминесцентных свойств этого материала.

РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ
СЦИНТИЛЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ GSO:Ce и GPS:Ce

А.Ю. Бояринцев¹, Н.З. Галунов^1,2, Я.В. Герасимов¹, Н.Л. Караваева¹,
А.В. Креч¹, Л.Г. Левчук³, А.А. Луханин³, В.Ф. Попов³, О.Ц. Сидлецкий¹,
П.В. Сорокин³, О.А. Тарасенко¹

¹Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков;
  ³ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков

Описана технология разработки радиационно-стойких композиционных сцинтилляторов на основе гранул силиката гадолиния и пиросиликата гадолиния, которые были активированы церием (GSO:Ce и GPS:Ce  соответственно). Исследована зависимость радиационной стойкости образцов сцинтилляторов от величины набранной интегральной дозы и мощности дозы облучения. Облучение образцов проведено на ускорителе электронов (ННЦ ХФТИ) с энергией электронов ~ 9,2 МэВ. Исследования радиационной стойкости образцов показали, что световой сигнал таких сцинтилляционных материалов (при облучении до интегральных доз порядка 50 Мрад с мощностью облучения 0,23 Мрад/час и порядка 20 Мрад с мощностью облучения
1500 Мрад/час) не уменьшается более чем в 2 раза. Это свидетельствует о радиационной стойкости таких сцинтилляторов. Наблюдается влияние мощности облучения на величину светового выхода образцов композиционных сцинтилляторов после их облучения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАДИАЦИОННЫХ
ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ГАММА-КВАНТОВ
 И РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ СО ШПИНЕЛЯМИ
И ОРГАНИЧЕСКИМИ КРАСИТЕЛЯМИ

А.Ю. Буки, С.П. Гоков, С.А. Каленик,  В.И. Касилов,
С.С. Кочетов, И.В. Мельницкий, В.В. Цяцько, Е.В. Цяцько, О.А. Шопен

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Исследование процессов взаимодействия ионизирующего излучения с веществом позволяет решать целый ряд прикладных и фундаментальных задач в области радиационной физики, химии и биологии. В случае гамма-квантов моделирование проводилось при помощи программы Geant-3. Поток гамма‑квантов генерировался электронным пучком с различными энергиями 10, 16 и 20 МэВ при помощи 2 мм вольфрамового конвертера. Как известно, при данных энергиях фотонного пучка основными процессами рождения электронов в мишени является комптоновский эффект и возникновение электрон-позитронных пар. Были рассчитаны энергетические спектры этих электронов. С помощью программы SRIM-2010 было определено количество дефектов, которое приходится на один рожденный электрон и падающий гамма-квант. В случае релятивистских электронов с помощью математического пакета Maple 9 определялось количество выбитых атомов и ионов из кристаллической решетки или молекулы вещества и их энергетические спектры. После чего при помощи программы SRIM-2010 рассчитывались вторичные процессы взаимодействия образовавшихся потоков ионов и атомов с веществом. Проведено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными.

ОСОБЕННОСТИ РАДИАЦИОННОЙ ПРОЧНОСТИ
ОРГАНИЧЕСКИХ СЦИНТИЛЛЯТОРОВ

Н.З. Галунов^1,2, Н.Л. Караваева¹, А.В. Креч¹, И.В. Лазарев¹,  Л.Г. Левчук³,
В.О. Михайленко², В.Ф. Попов³, П.В. Сорокин³

¹Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина;
³ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков

Исследования композиционных сцинтилляторов на основе монокристал-лических гранул стильбена, п-терфенила, РРО и ДФБ показали, что величина относительного светового выхода при облучении их до доз порядка 5 Мрад уменьшается от 5 до 20 раз. Следовательно, данные композиционные сцинтилляторы не является радиационно-стойкими материалами.

Для выяснения влияния упорядоченности структуры органических сцинтилляторов на их радиационную стойкость, был проведен следующий эксперимент: мелкозернистый порошок не активированного n-терфенила облучался с накоплением дозы в присутствии атмосферного кислорода до 1, 2, 5 и 10 Мрад и не проявлял радиационных повреждений. Затем сырье очищалось методом зонной плавки, и выращивались монокристаллы, которые облучались до дозы 10 Мрад. Уже при дозе в 1 Мрад показатель светового выхода уменьшился более чем в 2 раза. Для сред с более высоким структурным совершенством радиационная стойкость оказалась хуже. Анализируется этот результат с привлечение данных по облучению поликристаллов, полученных горячим прессованием монокристаллических гранул стильбена и n-терфенила.Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.

РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ
СЦИНТИЛЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ ТИКОРОВ (Al₂O₃:Ti).

Н.З. Галунов^1,2, Т.Е. Горбачева¹, Н.Л. Караваева¹, П.В. Коневский³,
А.В. Креч¹, Л.Г. Левчук⁴, Л.А. Литвинов³, В.Ф. Попов⁴, П.В. Сорокин⁴

¹Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков;
 ³ГНУ НТК Институт монокристаллов НАН Украины, г. Харьков;
⁴ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков

Появление новых типов ускорителей обуславливает необходимость поиска сцинтилляционных материалов, выдерживающих большие радиационные нагрузки. В данной работе рассматривается технология изготовления образцов радиационно-стойких композиционных сцинтилляторов на основе тикора - Al₂O₃:Ti. Исследована зависимость радиационной стойкости образцов от величины набранной интегральной дозы и мощности дозы облучения. Облучение образцов проведено на ускорителе электронов (ННЦ ХФТИ) с энергией электронов ≈ 9,2 МеВ. При облучении образцов сцинтилляторов до интегральных доз порядка 15 Мрад при мощности облучения 0,23 Мрад/час и порядка 30 Мрад при мощности облучения 1500 Мрад/час, световой выход сцинтилляторов не изменяется больше чем в 2 раза, то есть такие сцинтилляторы являются радиационно-стойкими для данных доз. Наблюдается влияние мощности облучения на величину светового выхода образцов композиционных сцинтилляторов после их облучения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.

РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЕ СПЕКТРОСМЕЩАЮЩИЕ СВЕТОВОДЫ
НА ОСНОВЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕЛЬ-КОМПОЗИЦИЙ

 Н.З. Галунов^1,2, Н.Л. Караваева¹, А.В. Креч¹, Л.Г. Левчук³,
 С.С. Миненко¹, В.Ф. Попов³, П.В. Сорокин³, С.У. Хабусева⁴

¹Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков; ²Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина;
³ННЦ «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины;
 ⁴ГНУ НТК «Институт монокристаллов» НАН Украины, г. Харьков

Создание радиационно-стойких композиционных сцинтилляторов обуславливает необходимость поиска радиационно-стойких световодов на основе материала с таким же коэффициентом преломления света, что и у сцинтиллятора. В данной работе рассмотрены световодные материалы на основе диэлектрического геля Sylgard-527, прозрачность которого не уменьшалась более чем на 10% при облучении до 90,6 Мрад. В качестве спектросмещающей (СС) добавки вводился РОРОР и n-терфенил. Облучение образцов проведено фотонами тормозного излучения на ускорителе электронов (ННЦ ХФТИ) с энергией электронов ≈ 9,2 МеВ  при мощности дозы облучения 0,23 Мрад/час до интегральной дозы 90 Мрад. Получены радиационно-стойкие материалы для таких световодов. Рассмотрены спектры люминесценции, прозрачности и светового выхода для различных дозовых нагрузок облучения для данных типов спектросмещающих световодов. Обсуждаются особенности их применения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины, проект №Ф58/06.

ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХЗАРЯДНЫХ ПУЧКОВ ИОНОВ ГЕЛИЯ
НА УСКОРИТЕЛЕ «СОКОЛ»

В.Н. Бондаренко, Л.С.  Глазунов, А.В. Гончаров, А.В. Зац,
 С.Г. Карпусь, В.В. Кузьменко, В.М. Пистряк, В.И. Сухоставец

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков

В настоящее время ускоритель «Сокол» оснащен источником двухзарядных ионов гелия типа Пеннинга. С таким источником ускоритель может генерировать пучки ионов ³Не²⁺ и ⁴Не²⁺ с током до 20 нА и энергией до 4 МэВ. 

Пучок ионов ³Не²⁺ использовался для измерения профиля распределения дейтерия в нейтроннопроизводящей мишени, выполненной на основе покрытия TiD на Ti-подложке. Была применена, так называемая, резонансная методика измерения профиля. Использовался резонанс реакции D(³He,p)⁴He при энергии 690 кэВ. В процессе измерения профиля энергия анализирующего пучка ионов ³Не²⁺ изменялась в пределах от 1 до 3,4 МэВ. Выход протонов с энергиями порядка 12…13 МэВ из реакции D(³He,p)⁴He измерялся с помощью Si(Li)-детектора, расположенного под углом 140º. Определение концентрации дейтерия осуществлялось с помощью метода внешнего стандарта. Измерен профиль распределения дейтерия в титане на глубину до 10 мкм.

Пучок ионов ⁴Не²⁺ с энергией 3 МэВ использовался для исследования многослойных оксидных покрытий типа Ta₂O₅/SiO₂/Ta₂O₅…/SiO₂. С помощью метода резерфордовского обратного рассеяния (РОР) в покрытии было определено 14 подслоев, определен их состав и толщина. Ранее при исследовании этого образца с помощью РОР ионов ⁴Не⁺ с энергией 1,5 МэВ удалось определить только 9 подслоев.

Таким образом, применение двухзарядных пучков ионов гелия на ускорителе «Сокол» существенно расширяет возможности существующих ядерно-физических методик в части глубины анализа.

 РАЗДЕЛЕНИЕ ПУЧКОВ ИОНОВ ⁴Не²⁺ и Н₂⁺ НА АЯФК «СОКОЛ»

С.Г. Карпусь, А.В. Гончаров, В.М. Пистряк, А.В. Зац,
В.В. Кузьменко, В.Н. Бондаренко, В.И. Сухоставец, Л.С. Глазунов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков

Использование на аналитических ядерно-физических установках ионов гелия с энергией 3,5...4 МэВ существенно расширяет аналитические возможности этих установок. Использование двухзарядных ионов гелия позволяет проводить:

- диагностику водорода в твердотельных мишенях с помощью метода ядер отдачи, получение профиля концентрации водорода по глубине;

- исследование методом резерфордовского обратного рассеивания на пучке ионов ⁴Не²⁺ с энергией до 3,5 МэВ окисных слоев с помощью резонанса упругого рассеивания при энергии 3,038 МэВ;

- исследование состава многослойных структур;

- изучение изотопного состава тонких мишеней.

На установках с ускорителями с максимальным напряжением 2,0...2,5 МВ получить ионы гелия с энергией 4...5 МэВ можно используя для ускорения двухзарядные ионы гелия. В пучке ионов ⁴Не²⁺ присутствуют ионы Н₂⁺. Возникает проблема очистки пучка ионов ⁴Не²⁺ от ионов Н₂⁺.

На аналитической ядерно-физической установке «Сокол» ННЦ ХФТИ опробовано два метода разделения пучков ⁴Не²⁺ и Н₂⁺:

- использование существующего раздаточного магнита и электростатического анализатора;

- развал ионов Н₂⁺ при прохождении пучка через углеродную пленку.

Показано, что эти методы позволяют существенным образом уменьшить содержание ионов Н₂⁺ в пучке ⁴Не²⁺.

МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ МАТЕРІАЛІВ
ТА ПРИЛАДІВ РАДІАЦІЙНОГО СТЕНДУ МІКРОТРОНА М-30
ІЕФ НАН УКРАЇНИ (1...18 МеВ)

В.Т. Маслюк¹, О.В. Доценко², М.І. Романюк¹, В.А. Калініченко³, Й.Й. Гайніш¹, Г.Ф. Пітченко¹, І.Г. Мегела¹, О.М. Турховський¹, А.С. Задворний⁴

¹Інститут електронної фізики НАН України, м. Ужгород;
²ДП КБ Південне, м. Дніпропетровськ;
³ННЦ «Інститут метрології», м. Харків;
⁴ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут»
НАН України, м. Харків

Відомо про важливість розробки методик дозиметричного супроводу випробувань матеріалів та приладів при радіаційних випробуваннях на стендах, що використовують джерела іонізуючого випромінювання різної природи. Це може бути гамма-випромінювання, пучки високоенергетичних електронів, протонів, чи нейтронів, які формують стаціонарні, чи імпульсні, а також змішані гамма-нейтронні, гамма-електрон-нейтронні радіаційні поля. Враховуючи стохастичний характер пучків ядерних частинок, що формують поле опромінювання, - розробка таких методик для гарантування заданої достовірності Р набору дози є нетривіальною задачею.

В доповіді представлені результати розробки методики метрологічного забезпечення дозиметричного супроводу для радіаційного стенду на базі мікротрона М-30 ІЕФ НАН України. Обговорюються завдання врахування статистичної та систематичної похибок для радіаційного експерименту, врахування просторово-енергетичної неоднорідності поля опромінювання та розробки методик контролю ймовірнісної енергії пучка прискорених електронів (1...18 МеВ). Представлено попередні результати натурних експериментів для встановлення характеристик радіаційного поля М-30. Обговорюється питання необхідності атестаційних повірок (фінансові, апаратурні) методик дозиметричного супроводу радіаційного експерименту на мікротроні М-30.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СОСТАВА СОРБЕНТОВ
ФИЛЬТРОВ АЭС И СОДЕРЖАНИЕ В НИХ ЙОДА 
ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

В.В. Левенец, А.А.Щур, А.П. Омельник,А.И. Лонин,  И. В. Шевченко

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Рассмотрены возможности применения методов, основанных на регистрации характеристического рентгеновского излучения (х.р.и.), возбуждаемого при взаимодействии ускоренных протонов с электронами атомных оболочек атомов  и мгновенного γ-излучения из реакций на ядрах атомов для определения матричного состава сорбентов фильтров, использующихся в помещениях АЭС, и содержания йода в подобных материалах. Измерения выполнялись на аналитическом ядерно-физическом комплексе «Сокол» ННЦ ХФТИ. Энергия протонов варьировалась от 600 до 1600 кэВ, ток пучка от 50 до 1000 нА. Для регистрации рентгеновского и γ‑излучения использовали набор спектрометров, включающий Si-pin, HpGe Ge(Li)-детекторы со спектрометрическим оборудованием. Для исследований была изготовлена серия образцов на основе углерода и сорбентов, использующихся для воздушных фильтров АЭС. Образцы отличались количественным содержанием йода и способом введения йодсодержащих веществ. Анализ элементного состава сорбентов выявил наличие кальция и титана, х.р.и. K-серии которых затрудняет регистрацию х.р.и. L-серии йода, поэтому экспериментальное оборудование и параметры  пучка протонов были оптимизированы для регистрации х.р.и. K-серии йода. В результате проведенных исследований исследовано влияние режима облучения на состояние мишени, определены аналитические возможности метода. Использованная методология позволяет определять содержание йода в исследованных сорбентах на уровне 0,008 % мас. и выше.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ U  В ОТВАЛЬНЫХ
ОТХОДАХ ПО ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОМУ РЕНТГЕНОВСКОМУ
И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯМ, ВОЗБУЖДАЕМЫМ  ПРОТОНАМИ

 В.В. Левенец, А.А. Щур, А.П. Омельник, А.И. Лонин,  И.В. Шевченко

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Для определения состава образцов, представляющих продукты переработки урановой руды был использован комплекс ядерно-физических методов, основанных на регистрации рентгеновского и γ-излучения, возбуждаемого при взаимодействии ускоренных протонов с электронами атомных оболочек и ядрами атомов. Измерения выполнены на аналитическом ядерно-физическом комплексе «Сокол» ННЦ ХФТИ. Для определения матричного состава образцов использовано мгновенное гамма-излучение из ядерных реакций типа (p,γ), (p,p’γ), (p,αγ) возбуждаемых на ядрах атомов элементов с порядковыми номерами в диапазоне 3...14, а также характеристическое рентгеновское излучение K- и L-серий элементов с порядковыми номерами выше 12. Излучение в диапазоне энергий от 1 кэВ до 10 МэВ регистрировали набором спектрометров на базе Si-pin, HpGe, Ge(Li)- детекторов. Для обеспечения возможности одновременной регистрации спектров использовали сменные коллиматоры и фильтры рентгеновского излучения. Спектры измерялись при энергии протонов 1400 кэВ и токе 200 нА до заряда протонов на мишени 100 мкКл. Для определения урана использовали излучение Lα1-серии с энергией  13,615 кэВ. Содержание урана в исследованных образцах меняется в диапазоне 0,03...0,12 % мас., что удовлетворительно согласуется с результатами, полученными измерением естественной радиоактивности. Использованная методика может применяться для мониторинга содержания урана в объектах разнообразного состава на уровне  0,001% и выше.

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИМЕЮЩЕГОСЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МОЩНОГО И ЭФФЕКТИВНОГО НЕЙТРОННОГО ИСТОЧНИКА НА ОСНОВЕ МАГНЕТРОННОЙ ПУШКИ С ВТОРИЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИЕЙ

С.А. Черенщиков

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

В последнее время все шире проводятся эксперименты по созданию устройств ядерного синтеза на основе встречных пучков легких ионов. Исследования проводятся на основе схемы ускорения ионов к центру устройства с использованием пространственной компрессии и в ряде случаев с применением магнитного поля или с учетом перспективы его применения. Препятствием к увеличению мощности эффективности и долговечности подобных устройств является необходимость применения сетчатого внутреннего отрицательного электрода. В докладе рассматриваются возможности использования в качестве такого электрода электронного облака, генерируемого магнетронной пушкой в режиме вторичной электронной эмиссии. Для экспериментов и в качестве источников нейтронов могут быть переоборудованы клистронные посты без использования дефицитных комплектующих и подобные им установки, имеющиеся в ННЦ ХФТИ. В докладе рассмотрено два подхода к ускорению ионов – электростатический и резонансный. Эти подходы отличаются необходимыми величинами магнитного поля и напряжения на магнетронной пушке. При большем напряжении необходимое магнитное поле снижается и наоборот, при низком напряжении необходимо большее магнитное по объему и индукции. Делаются оценки достижимых нейтронных потоков и эффективности такого источника.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ В УСЛОВИЯХ МОЩНОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

С.А. Черенщиков

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

При проведении ядерно-физических процессов в некоторых случаях (например, в термоядерных и гибридных  подкритических реакторах) требуется измерение магнитного поля в условиях интенсивных нейтронных и гамма- излучений и высоких температур. Традиционный метод, основанный на эффекте Холла в полупроводниках, в таких условиях может оказаться неприменимым
из-за сильного воздействия указанных факторов на свойства полупроводников. Для преодоления указанных трудностей итальянскими исследователями предложено использовать зависимость тока пеннинговского разряда
от магнитного поля. В то же время наблюдается сильная зависимость указанного тока от концентрации заполняющего газа. А эта концентрация может существенно изменяться из-за откачивающего действия разряда в ячейке. В предлагаемом сообщении рассматривается возможность совершенствования метода путем использования разряда с дополнительным высокочастотным питанием. При этом  возможно многократное снижение как разрядного напряжения, так и тока разряда, что уменьшает окачивающее действие и должно способствовать повышению точности измерений. Кроме того наличие максимума на зависимости разрядного тока от концентрации позволит дополнительно повысить точность измерений за счет выбора рабочего давления вблизи указанного максимума, где зависимость тока разряда от давления значительно ослаблена. Кроме того, из-за снижения напряжения упрощается устройство питания датчика.

ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕНЕРАЦИИ ИОНОВ
ОТ ДАВЛЕНИЯ РАЗРЯЖЕННОГО ГАЗА И ЧАСТОТЫ
РАЗРЯДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЯЧЕЙКЕ ПЕННИНГА

С.А. Черенщиков

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
 НАН Украины, г. Харьков, Украина

Известно повышение эффективности генерации ионов в ячейке Пеннинга с дополнительным высокочастотным питанием. Такая ячейка может найти применение для контроля давления газа (уровня вакуума), поиска вакуумных течей и генерации ионов в различных ядерно-физических устройствах. С целью оптимизации режимов подобных устройств была проведена серия измерений разрядного тока, характеризующего количество ионизованных частиц газа, в зависимости от концентрации такого газа. Давление изменялось в пределах от сверхвысокого вакуума до 4 Па напуском азота, газифицированного из жидкого состояния. Измерения проводились при различных частотах, изменявшихся ступенями в логарифмическом масштабе в диапазоне 50 Гц...13,56 МГц. Зависимости имеют общую закономерность. При предельно низких давлениях разряд не зажигается. После повышения давления до границы зажигания ток разряда растет с давлением примерно пропорционально давлению. Затем рост замедляется вплоть до максимума. После максимума ток быстро падает вплоть до погасания разряда. Положение максимума в зависимости от давления меняется таким образом, что отношение давления к частоте остается примерно постоянным. Диапазон давлений, в котором наблюдается зажигание и поддержание разряда, в логарифмическом масштабе медленно расширяется с ростом давления. Эти закономерности могут быть использованы при создании и совершенствовании соответствующих устройств.

Секция 10. Детекторы излучений

Session 10. Physics of radiation detectors

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕКТРОВ ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКИ
ЭМИТИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ
В РАМКАХ МОДЕЛИ БЕРЕЗНЯКА-СЛЕЗОВА

 А.А. Мазилов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Приведено аналитическое рассмотрение и численные расчеты параметров, описывающих условия эксплуатации полевых электронных эмиттеров и спектры ионной бомбардировки эмитирующей поверхности. Расчеты проводились с использованием аппроксимации Березняка-Слезова для гелия, неона и водорода.

На основании анализа полученных энергетических спектров была рассчитана зависимость средней энергии бомбардирующих ионов от радиуса кривизны эмиттера в процессе отбора автоэлектронного тока и предложена аналитическая аппроксимация результатов.

Показано, что при характерных для автоэмиссионных исследований условиях эксперимента (F ≤ 5 В/нм, r0 ≤ 100 нм) ионы, образующиеся при r ≤ 10 r₀, имеют энергию ниже порога радиационного смещения атомов решетки. Установлена зависимость численного коэффициента k_BS, определяющего полное число ионов, бомбардирующих острие, в единицу времени от радиуса кривизны острия у вершины.

ФОСФОРЕСЦЕНЦИЯ И ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
ОБЛУЧЕННЫХ НА МИКРОТРОНЕ М-30 КРИСТАЛЛОВ CaF₂

В.Т. Маслюк¹, Т.А. Виеру-Василица¹, И.Г. Мегела¹,
И.Ю. Роман¹,  А.Г. Окунев²

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

Исследовано кинетику фосфоресценции образцов CaF₂ с примесями MgO₂ и Al₂O₃ (2,5%), облученных различными дозами электронов микротрона М‑30 в интервале 5•10¹⁰...5•10¹² эл/см² с энергией 11,5 МэВ. Обнаружено, что выход фосфоресценции возрастает с дозой облучения до ~ 10¹² эл/см², а при дальнейшем облучении до флюэнсов 5•10¹² эл/см² не изменяется.

Измерение термолюминесценции в интервале 20...300ºС облученных образцов CaF₂ выявило пики при 120ºС, 200ºС и 250ºС, возрастающие при увеличении дозы облучения. По сравнению с люминесцентными характеристиками облученных в  этих же условиях дозиметрических кристаллов LiF:Mg,Ti, выход фосфоресценции в кристаллах CaF₂ значительно больше. Кроме того ход кривой интенсивности фосфоресценции от времени не удается на всем наблюдаемом интервале времени описать гиперболой Беккереля с одними параметрами, что указывает на наличие нескольких уровней захвата электронов, ответственных за возникновение фосфоресценции.

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ
КРИСТАЛЛОВ LiF:Mg,Ti И LiF:Mg,Cu,P, ОБЛУЧЕННЫХ
УСКОРЕННЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ МИКРОТРОНА М-30

Б. Обрик¹, В.Т. Маслюк², Т.А. Виеру-Василица², И.Г. Мегела²

¹Институт ядерной физики АН Польши, г. Краков;
²Институт электронной физики НАН Украины, г. Ужгород

Дозиметрические кристаллы LiF:Mg,Ti (ДТГ) и LiF:Mg,Cu,P (TLD-100H) облучались электронами с энергией 12 МэВ. Исследовано кинетику фосфоресценции, возникающую в результате облучения, в зависимости от величины флюэнса и его интенсивности.

Обнаружена сложная зависимость выхода фосфоресценции как от дозы облучения, так и ее интенсивности. При увеличении интенсивности и дозы облучения выход фосфоресценции возрастает, при этом у образцов типа TLD-100H, облученных одинаковыми дозами с образцами ДТГ, выход фосфоресценции больше.  При фиксированной интенсивности увеличение фосфоресценции от дозы облучения выходит на насыщение и при дальнейшем облучении происходит ее уменьшение.

Кинетика фосфоресценции всех образцов, облученных небольшими дозами, хорошо описывается гиперболой Беккереля J = (a + bt)^-α, при α = 1,5. При больших дозах облучения наблюдается уменьшение показателя степени α до 1. Наблюдаемое поведение фосфоресценции с дозой облучения объясняется, по-видимому, образованием радиационных дефектов, которые являются центрами захвата электронов или центрами безизлучательной рекомбинации.

Эта работа частично была поддержана проектом Национального научного центра, Польша № 2013/09/D/ST2/03718.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ
ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ

А.И. Скрыпник, М.А. Хажмурадов

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

Показано, что широкозонные полупроводниковые детекторы ядерного излучения, работающие при комнатной температуре, перспективны для компактных систем, предназначенных для детектирования низко-энергетического излучения и in-situ идентификации радионуклидов. Проведено моделирование методом Монте-Карло с помощью кода GEANT4 функций отклика детекторов CdZnTe и TlBr на излучение от индивидуальных источников ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ⁴⁰K, ¹³¹I и ⁶⁰Co, а также их смеси. Проведен анализ изменения функций отклика полупроводниковых детекторов в зависимости от толщины Al β-фильтра и слоя грунта, под которым находился источник излучения. Исследован алгоритм восстановления спектров гамма- бета-излучений от смешанных источников, расположенных в достаточно тонком поверхностном слое почвы. Показана возможность идентификации радионуклидов на основе изученного алгоритма и определения отношения их активностей. Исследованы модели для последующего определения непосредственно активностей радионуклидов.

МИНИМАЛЬНЫЕ ТОЛЩИНЫ ОБЕДНЕННОГО СЛОЯ
НЕОХЛАЖДАЕМОГО Si-ДЕТЕКТОРА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И СПЕКТРОВ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОНА

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Создан детектирующий модуль на основе неохлаждаемого планарного кремниевого детектора для получения минимальных толщин обедненного слоя детектора. Si-pin-детектор толщиной 300 мкм с системой защитных колец для достижения предельного энергетического разрешения при комнатных температурах разработан в ННЦ ХФТИ. Проведены измерения спектров потерь энергии электронов и спектров рентгеновского излучения при уменьшении толщины обедненного (активного) слоя. Измерения проводились с применением изотопных источников ⁹⁰Sr-⁹⁰Y и ²⁴¹Am (линия 59,54 кэВ).

Для достижения тонких обедненных слоев уменьшается напряжение обратного смещения, что неизбежно приводит к увеличению емкости детектора и увеличению собственных шумов детектора. Это затрудняет получение экспериментальных данных при малых толщинах обедненного слоя. При измерении энергетических потерь электронов от источника ⁹⁰Sr-⁹⁰Y показана возможность получения данных при уменьшении толщины обедненного слоя до 80 мкм. При регистрации рентгеновского излучения от источника ²⁴¹Am показана возможность получения данных при уменьшении толщины активного слоя вплоть до 55 мкм. Для получения экспериментальных данных при меньших толщинах обедненного слоя необходима дальнейшая оптимизация спектрометрической системы, включая оптимизацию детектора.

РЕГИСТРАЦИЯ ГАММА-КВАНТОВ С ЭНЕРГИЯМИ
0,3...1,33 МэВ ДЕТЕКТОРАМИ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ

А.С. Деев,  С.К. Киприч, Н.И. Маслов

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Измерены спектры излучения планарным неохлаждаемым Si-детектором для энергий квантов от 3 кэВ до 0,662 МэВ. Также измерены спектральные распределения детектирующей системой на основе сцинтиллятора CsI(Tl) малых размеров в диапазоне энергий излучения 59,54 кэВ...1,33 МэВ. Для исследований применялись источники гамма-излучения ²⁴¹Am, ⁵⁷Co, ¹³⁷Cs, ¹³³Ba, ²²Na, ⁶⁰Co. 

Разрешение детектирующей системы со сцинтиллятором CsI(Tl) размером 2•2•2,4 мм для линии ²⁴¹Am с энергией 59,54 кэВ – 22,8 кэВ, для линии ⁵⁷Со с энергией 122 кэВ – 26,4 кэВ, для 511 кэВ – 52 кэВ, для 662 кэВ – 58 кэВ, для 1274,5 кэВ – 71 кэВ, для 1332,5 – 86 кэВ.

Спектры излучения для Si-планарного детектора  5•5•0,3 мм, несмотря на уменьшающуюся с ростом энергии эффективность регистрации, содержат пики полного поглощения для энергий квантов до 662 кэВ. Экспериментально измеренная ширина пиков (FWHM) для различных линий составляет: E_γ=59,54 кэВ – 1,3 кэВ, 81 кэВ – 1,61 кэВ, 276 кэВ – 1,7 кэВ, 303 кэВ – 1,77 кэВ, 356 кэВ – 1,93 кэВ, 386 кэВ – 2,05 кэВ, 662 кэВ – 3,6 кэВ. Для получения фотопика в случае поглощения кванта с E_γ = 662 кэВ необходимо поглотить электрон с энергией ~ 660 кэВ, средний пробег которого в кремнии около 1,5 мм.

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАЗРЕШЕНИЯ ОБЛУЧЕННЫХ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАНАРНЫХ ДЕТЕКТОРОВ
С РАЗЛИЧНЫМИ ИСХОДНЫМИ ВЕЛИЧИНАМИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАЗРЕШЕНИЯ

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

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Планарные кремниевые детекторы обладают хорошим знергетическим разрешением при регистрации излучений при комнатных температурах без специального охлаждения. В работе зкспериментально исследовано воздействие облучения на температурную зависимость энергетического разрешения планарных кремниевых детекторов с различным исходным знергетическим разрешением. Исследовательские образцы детекторов облучались электронами с энергией 25 МэВ. В результате экспериментальных исследований получены данные о влиянии исходного знергетического разрешения на деградацию знергетического разрешения при облучении, на изменение знергетического разрешения облученных детекторов при их охлаждении и нагреве. Полученные результаты будут использованы для разработки и создания детекторов и детектирующих систем для АЭС и других применений.

СИСТЕМА СЧИТЫВАНИЯ ДЛЯ КРЕМНИЕВОГО
НЕОХЛАЖДАЕМОГО ДЕТЕКТОРА, ОБЛУЧАЕМОГО
В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ДОЗ

Г.П. Васильев, С.В. Наумов, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Необходимость данной работы возникла при работе кремниевого детектора с большими дозами облучения, так как при этом кроме всего прочего, возрастает обратный ток детектора, который подключен к первому каскаду зарядочувствительного усилителя. Возросший в связи с облучением обратный ток детектора создает большое смешение на первом каскаде зарядочувствительного усилителя, как следствие усилитель прекращает считывать сигнал с детектора.

Для решения этой проблемы, кремниевый детектор подключается к зарядочувствительному усилителю в токовом режиме, что позволяет продолжить работу с кремниевым неохлаждаемым детектором при дозах выше 200 крад.

ПРОТОТИП МЕДИЦИНСКОГО РАДИОМЕТРА НА ОСНОВЕ ДЕТЕКТИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ СЦИНТИЛЛЯТОР-ФОТОСЕНСОР

Г.Л. Бочек, Г.П. Васильев, А.А. Каплий, С.К. Киприч, Н.И. Маслов,
 С.В. Наумов, С.М. Потин, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко

ННЦ «Харьковский физико-технический институт»
НАН Украины, г. Харьков, Украина

Создан прототип медицинского прибора – малогабаритный спектрометрический зонд, позволяющий с хорошей пространственной точностью и высокой чувствительностью определять  местоположение зон вблизи поверхности организма с повышенным поглощением радиоизотопов. Зонд состоит из ручного детектора цилиндрической формы и блока обработки сигналов, соединенных мягким гибким кабелем. Ручной детектор включает в себя свинцовый коллиматор, сцинтиллятор CsI(Tl) Ø6•10 мм³, приклеенный к плоскостному кремниевому детектору с размером светочувствительной области 5•5 мм² и малошумящий зарядочувствительный предусилитель. В блоке обработки сигналов производится оптимальное формирование сигналов от зарядочувствительного предусилителя для достижения максимального отношения сигнал/шум и дискриминация сигнала по уровню для выделения полезного сигнала. Индикация загрузки производится стрелочным и звуковым интенсиметрами.

Предполагается  изготовление рабочего образца медицинского прибора с цифровым выводом информации, сменными детектирующими модулями и питанием от аккумулятора.