1 / 20

Giriş

PROTON HIZLANDIRICISI KULLANILARAK 90 ≤ A ≤ 100 HEDEF ÇEKİRDEKLER İÇİN REAKSİYON TESİR KESİTLERİNİN İNCELENMESİ ABDULLAH KAPLAN * EYYÜP TEL, ve EMİNE GAMZE AYDIN** Gazi Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, ANKARA

loman
Télécharger la présentation

Giriş

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

E N D

Presentation Transcript

  1. PROTON HIZLANDIRICISI KULLANILARAK 90 ≤ A ≤ 100 HEDEF ÇEKİRDEKLER İÇİN REAKSİYON TESİR KESİTLERİNİN İNCELENMESİ ABDULLAH KAPLAN* EYYÜP TEL, ve EMİNE GAMZE AYDIN** Gazi Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, ANKARA *Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, ISPARTA ** Gazi Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, ANKARA

  2. Giriş • Parçacık hızlandırıcılarının başta temel parçaçık fiziği ve nükleer fizik deneyleri olmak üzere; malzeme fiziğinden yüzey fiziğine, x-ışınlarından nötron terapisine, proton terapisinden iyon implantasyonuna, petrol ve gaz yataklarının aranmasından çevre atıklarının etkisiz hale getirilmesine, gıda sterilizasyonundan izotop üretimine, nükleer atıkların temizlenmesinden toryuma dayalı nükleer santrallere, polimerizasyondan litografiye, anjiyografiden baca gazlarının temizlenmesine, mikrospektroskopiden güç mühendisliğine, sinkrotron ışınımından serbest elektron lazerlerine, ağır iyon füzyonlarından plasma ısıtılmasına kadar yüzlerce kullanım alanı mevcuttur.

  3. CERN SPL(Superconducting Proton Linac)

  4. 95keV 3MeV 3MeV 40MeV 90MeV 160MeV H- RFQ CHOPPER DTL CCDTL SCL Drift Tube Linac 352 MHz 13.4 m 3 tanks 5 klystrons 4 MW 82 PMQuad Cell-Coupled Drift Tube Linac 352 MHz 25.3 m 24 tanks 8 klystrons 6.5 MW 24 EMQuads Side Coupled Linac 704 MHz 28 m 20 tanks 4 klystrons 12 MW 20 EMQuads RF volume source (DESY) 35 kV Extrac. 60kV Postacc. Radio Frequency Quadrupole (IPHI) 352 MHz 6 m 1 Klystron 1 MW Chopper 352 MHz 3.6 m 11 EMquad 3 rf cavity Duty cycle: 0.1% phase 1 (Linac4) 3-4% phase 2 (SPL) (design: 15%) 4 different structures, (RFQ, DTL, CCDTL, SCL) 2 frequencies Total Linac4: 80 m, 18 klystrons current: 40 mA (avg. in pulse), 65 mA (bunch)

  5. Nükleer uygulamalar için orta enerjilerde, içinde fisyon tesir kesitlerinin de bulunduğu, büyük miktarda nükleer reaksiyon tesir kesitlerinin bilinmesine gerek vardır. Özellikle, parçacık hızlandırıcılarının, fisyon ve füzyon reaktörlerinin zırhlanması; uzay araştırmalarında kullanılan insan ve gereçlerin maruz kaldığı radyasyonun kestirilmesinde ve tıbbi radyoizotop üretimi ve radyasyon tedavisi konularında ve son olarak nükleer santral ve diğer nükleer tesislerde her yıl üretilen yaklaşık 300 000 ton civarındaki uzun yarı ömürlü nükleer atıkların hızlandırıcı kullanılarak daha kısa yarı ömürlü izotoplara dönüştürülmesi (ADS) işlemlerinde nükleer veri eksiği bulunmaktadır. Bu bilgiler aynı zamanda nükleer etkileşmeler teorisi, nükleer yapı ve nükleer maddenin özelliklerinin geliştirilmesi için de gereklidir. Nükleer reaksiyon tesir kesitleri başlıca; deneylerle ölçülerek veya teorik olarak hesaplanarak elde edilebilir.

  6. Son zamanlarda, farklı enerjilerdeki yüklü parçacıkları ve nötronlar elde etmek ve reaksiyon tesir kesitlerini ölçmek için birçok deneysel teknikler geliştirilmektedir. • Tesir kesiti ölçümlerinin çekirdeklerin reaksiyon mekanizmalarının araştırılmasındaki rolü de önemlidir.

  7. Doğada varolan veya laboratuvarlarda üretilen yaklaşık 4000 civarındaki izotopun, nötron, proton, alfa ve diğer nükleer parçacıklar için, birkaç GeV’e kadar uzanan enerji aralığında, nükleer reaksiyon tesir kesitlerinin ölçülmesi fiziksel ve ekonomik olarak zordur. Bu nedenle, teorik model hesaplamaları çok önemli bir rol oynamaktadır. Bunun için güvenilir nükleer modeller ve nükleer bilgisayar programları gereklidir

  8. Bu çalışmada; bir proton hızlandırıcısında 5-40 MeV arası proton gelme enerji aralığında, 90≤A≤100 arasındaki hedef çekirdeklerle oluşturulan; 90Zr(p,n)90Nb, 93Nb(p,n)93Mo, 94Mo(p,n)94Tc ve 96Mo(p,n)96Tc reaksiyonlarının reaksiyon tesir kesitleri hesaplandı.

  9. Hesaplamalarda; Denge durumu için, • Weisskopf- Ewing Model Denge öncesi etkileri incelemek için ise; • Hibrid Model • Geometri Bağımlı Hibrid Model • Cascade Exciton Model • Full Exciton Model kullanıldı. 5-40 MeV gelme enerjili protonlar için deneysel tesir kesitleri literatürden ve Deneysel Nükleer Reaksiyon Data (EXFOR/CSISRS) kütüphanesinden elde edildi. Deneysel veriler ile teorik hesaplamalar karşılaştırıldı ve üretim verimliliğinin optimum enerji aralıkları belirlendi.

  10. Hesaplamalar Reaksiyon sistematikleri, teorik modeller kullanılarak tesir kesiti hesaplamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. 90Zr(p,n)90Nb, 93Nb(p,n)93Mo, 94Mo(p,n)94Tc ve 96Mo(p,n)96Tc reaksiyonlarının reaksiyon tesir kesitleri nükleer reaksiyon modelleri kullanılarak hesaplandı. Hesaplamalar; CEM95 (Cascade Exciton Modeli için) ALICE/LIVERMORE-82 (Hibrid ve Geometri Bağımlı Hibrid Model için), PCROSS (Full-Exciton Model ve Weisskopf-Ewing Model için) paket programlarıyla yapıldı. Programlar NEA DATA BANK ‘tan temin edildi.

  11. Sonuçlar Şekil 1. 90Zr(p,n)90Nb reaksiyonunun reksiyon tesir kesiti (Cross section) hesaplamalarının literatürden alınan deneysel değerlerle karşılaştırılması. Deneysel değerler Ref. [16, 17] den alınmıştır.

  12. Şekil 2. 93Nb(p,n)93Mo reaksiyonunun reksiyon tesir kesiti (Cross section) hesaplamalarının literatürden alınan deneysel değerlerle karşılaştırılması. Deneysel değerler Ref. [16, 18] den alınmıştır.

  13. Şekil 3.94Mo(p,n)94Tc reaksiyonunun reksiyon tesir kesiti (Cross section) hesaplamalarının literatürden alınan deneysel değerlerle karşılaştırılması. Deneysel değerler Ref. [16, 19] den alınmıştır.

  14. Şekil 4.96Mo(p,n)96Tc reaksiyonunun reksiyon tesir kesiti (Cross section) hesaplamalarının literatürden alınan deneysel değerlerle karşılaştırılması. Deneysel değerler Ref. [16, 20] den alınmıştır.

  15. Tartışma • Şekil (1-4)’de hesaplanan sonuçlar deneysel değerlerle karşılaştırıldı. • Denge hesaplamaları proton gelme enerjileri yaklaşık 15-20 MeV’ye kadar uyumlu iken, denge öncesi hesaplamalar 20 Mev’den sonra uyumludur. Optimum enerji aralıkları 15 ± 5 MeV dir. Genelde, (93Nb(p,n)93Mo hariç) tüm teorik model hesaplamaları deneysel hesaplamalarla uymaktadır. • Reaksiyonları gerçekleştirebilmek için düşük veya orta ölçekli bir proton hızlandırıcısı yeterlidir.

  16. Bundan sonra yapılacak olan çalışmalar, nükleer reaksiyon modellerine dayanan nükleer reaksiyon hesapları, radyoizotop üretim programları için gerekli veri tabanının güçlendirilmesi, üretim teknolojisinin geliştirilmesi ve deneysel çalışmalara ışık tutması bakımından önemli olacaktır.

  17. Referanslar • [1] Akkurt, İ., Kaplan, A. and Annand, J.R.M., 2001, Hızlandırıcılarla Fotonükleer Reaksiyonlar, Proceeding of I. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (uphuk1)   • [2] B. Şarer, 05/2007-14 kodlu Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi • [3] E. Tel, İ. Demirkol, A. Arasoğlu, B. Şarer, Mod. Phys.Lett. A Vol: 19 No:22 (2004). • [4] K. K. Gudima, S. G. Mashnik and V. D. Toneev, Nucl. Phys. A 401, 329, (1983). • [5]M. Blann and J. Bisplinghoff, ‘‘CODE ALICE/LIVERMORE 82,’’ UCID-19614 (1982). • [6] İ. Demirkol, E. Tel, A. Arasoglu, A. Özmen, B. Sarer, A. Acir, M. Alkan Nucl. Sci. And Eng. Vol: 147 No: 1, 83-91 (2004). • [7] E.Tel , Ş. Okuducu, A. Aydın, B. Şarer, G. Tanır, Acta Phys. Slov., Vol 54, No.2, 191 (2004). • [8] E. Tel, B. Şarer, Ş. Okuducu, A. Aydın and G. Tanır, J. Phys.G: Nucl. Part. Phys., 29 2169 (2003) • [9] V. MCLANE, CSISRS experimental nuclear data file, National Nuclear Data Center Brookhaven National Laboratory, http://www.nndc.bnl.gov/ (1997). • [10] V. F. Weisskopf, D. H. Ewing, Phys. Rev. 57 (1940) 472. • [11] W. Hauser, H. Feshbach, Phys. Rev. 87 (1952) 366. • [12] S. G. Mashnik, ‘‘CODE CEM95 ’’ .Bogoliubov Laboratory of Theoritical Physics, Joint Institute for nuclear research. Dubna,Moskow, 141980, Russia • [13] R. Capote, V. Osorio, R. Lopez, E. Herrara and M. Piris, 5472/RB, Higher Institute of Nuclear Science and Tecnology,Cuba, (PCROSS program code) (1991).INDC (CUB-004) • [14] W. Dilg, W.Schantl, Vonach and H. M. Uhl, Nucl.Phys. A 217 269 (1973). • [15] F. C. Williams, Nucl. Phys. A 166 231 (1971). • [16] V. N. Levkovskij, Act.Cs. By Protons and Alphas, Moskow, (EXFOR CODE: #A0510) (1991). [17] S. Busse, F. Rosch, S. M. Qaim, Radiochim. Acta 90 (2002) 1. • [18] B. G. Kiselev, N. R. Faizrakhmanova, KHARKV C 74 (1974) 356. • [19] F. Rosch, S. M. Qaim, Radiochim. Acta 62 (1993) 115. • [20] E. A. Skakun, V. G. Batij, Yu. N. Rakivnenko, O. A. Rastrepin, Yad. Fiz. 46 (1987) 28.

  18. Destek ve Teşvik • Bu çalışma, DPT2006K-120470 No’lu Türk Hızlandırıcı Merkezinin Teknik Tasarımı ve Test Laboratuvarlarının Kurulması isimli DPT-YUUP projesinden desteklenmiştir.

  19. TEŞEKKÜRLER

More Related