Ю. Н. Копач

Г. С. Ахмедов, Д. Бериков, С. Б. Борзаков, И. И. Чупраков, Г.В. Данилян, С. Энхболд, Фан Лыонг Туан, Н.А. Федоров,  Ю. М. Гледенов, Д.Н. Грозданов, Н.A. Гундорин, A.П. Кобзев, M. Кулик, В.Л. Кузнецов, E.В. Кузнецова, Ж.В. Мезенцева, С.В. Миронов, В.В. Новицкий, И.A. Опреа, К.Д. Опреа, Ю.Н. Покотиловский, A.Б. Попов, П.В. Седышев, М.В. Седышева, O.В. Сидорова, Н.В. Симбирцева, В.Р. Ской, A.M. Суховой, С.A. Тележников, Т.Ю. Третьякова, Ву Дык Конг, Ш.С. Зейналов, 24 инженера, 4 рабочих

Группа участников возле экспериментальной установки с дифрактометром POLI на реакторе FRM II. Слева направо: Эрл Бэбкок, Захир Салхи, Данияр Бериков, Алексей Гагарский, Вадим Новицкий, Юрий Копач.

• Измерение эффектов TRI и ROT для гамма-излучения и нейтронов при делении урана поляризованными нейтронами;
• Измерение выходов и угловых корреляций легких заряженных частиц в тройном и четверном делении 252Cf с использованием детекторов Timepix;
• Определение характеристик уровней возбуждения ядер в реакциях (n, 2n) и (n, n'γ) с нейтронами с энергией 14 МэВ;
• Измерения углового и энергетического распределения мгновенных нейтронов деления (МНД) в реакциях 235U(n,f) и 239Pu(n,f) в области резонанса с использованием позиционно-чувствительной двойной ионизационной камеры и 32 сцинтилляционных счетчиков;
• Определение модельных представлений о современных значениях плотности уровней и радиационных ширин ядер различных форм и типов при захвате медленных нейтронов;
• Проведение эксперимента по поиску синглетного нейтрона;
• Измерение сечений быстрых нейтронов для реакций 6Li(n,α) 3H и 91Zr(n,α) 88Sr.

Проведен цикл работ по измерению эффекта вращения (ROT-эффект) делящегося ядра в угловых распределениях мгновенных γ-квантов. Этот эффект выражается в смещении анизотропного углового распределения γ-квантов (рисунок 1), эмитируемых возбужденными осколками деления, на некоторый малый угол δθ в направлении оси деления при реверсе направления поляризации пучка нейтронов.

Рис. 1. Экспериментально измеренное угловое распределение мгновенных γ-квантов относительно оси деления: кривая на графике является результатом аппроксимации этого распределения функцией N(θ) = N(90o)·(1 + A·cos2θ). Красная и зеленая линия — измерение нейтронами с энергиями 60 и 270 мэВ соответственно

На самом деле смещается на угол δθ не угловое распределение γ-квантов, а смещается ось деления относительно первоначального направления оси деформации делящегося ядра, т.е. смещается координатная ось, относительно которой и регистрируется угловое распределение γ-квантов (рисунок 2).

Рис. 2. Наглядная схема формирования сдвига в угловом распределении гамма-квантов деления.

Поскольку делящееся ядро в момент разрыва вращается, то траектории осколков, будучи прямолинейными в отсутствии вращения ядра, оказываются гиперболическими, что и приводит к отклонению оси деления от первоначального направления оси деформации делящегося ядра. В эксперименте это проявляется как асимметрия счета совпадений сигналов с детекторов γ-квантов и детекторов осколков относительно направления поляризации пучка нейтронов (рисунок 3). Последним определяется и направление поляризации делящегося ядра, а, следовательно, и направление его вращения.

Рис. 3. Основные экспериментальные результаты. Асимметрии D(θ) как функция угла для мгновенных γ-квантов деления. Сплошной линией показан результат аппроксимации полученной угловой зависимости D(θ) функцией F = Rγsin(2θ).

Асимметрия счета совпадений определяется отношением:

                                           D(θ) = [N⁺(θ) - N⁻(θ)]/ [N⁺(θ) + N⁻(θ)].                                           (1)

Здесь N⁺(θ) и N⁻(θ) – количество совпадений сигналов с детектора гамма-квантов и с детектора осколков (рисунок 3), измеренных при двух противоположных направлениях поляризации пучка нейтронов. Детекторы гамма-квантов и осколков расположены под углом θ друг к другу в плоскости ортогональной оси продольно-поляризованного пучка нейтронов.

Схема детекторной части экспериментальной установки. 1 — камера деления, 2 —входное тонкостенное алюминиевое окно камеры, 3, 4 — детекторы осколков деления на основе позиционно-чувствительных многопроволочных пропорциональных счетчиков низкого давления (стартовые и стоповые детекторы), 5 — держатель, 6 — пластиковые детекторы.

Можно показать, что

                                          D(θ) = δθ ∙ F'(θ)/F(θ),                                                                         (2)

где F(θ) – функция, описывающая угловое распределение γ-квантов, а  F'(θ) её производная в среднем положении детектора γ-квантов, расположенного под углом θ.

Таким образом, измеряя асимметрию и определяя функцию углового распределения γ-квантов, можно определить угол, на который смещается траектория осколка, а, следовательно, и угловую скорость, и направление вращения делящегося ядра (таблица 1).

Таблица 1. Основные результаты ROT-асимметрии для мгновенных гамма-квантов деления 235U поляризованными нейтронами.

	0.3 eV	0.06 eV
А	0.163 ± 0.013	0.1570 ± 0.0053
Rγ	-5.4 ± 2.5	-17.3 ± 2.8
δ	0.021 ± 0.009	0.069 ± 0.008

Всего было проведено 3 серии экспериментов, отличающихся друг от друга энергией поляризованных нейтронов, методом поляризации нейтронов, детекторами осколков деления и их расположением, а также системой сбора и обработки данных. Все измерения проводились на исследовательском нейтронном источнике Хайнц Майер-Лейбниц (реактор FRM II) Мюнхенского технического университета в Гархинге (Германия).