Dose calculations for CBM experiment

Calculations of doses and fluences in the area of experimental hall and research equipment for CBM project of future accelerator Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) in Darmstadt were performed. Code FLUKA was used with adaptation to CBMROOT framework according to technology applied in the framework ALIROOT.Було проведено розрахунки поглинутих доз і потоків частинок для експериментального обладнання проекту CBM майбутнього прискорювального комплексу в Дармштадті для дослідження взаємодії релятивістських антипротонів і важких іонів. Для розрахунків використовувався програмний код FLUKA. Було проведено адаптацію коду FLUKA для роботи в програмній оболонці симуляції експерименту CBMROOT з використанням підходів, які застосовуються в програмній оболонці ALIROOT.Были проведены расчеты поглощенных доз и потоков частиц для экспериментального оборудования проекта CBM будущего ускорительного комплекса в Дармштадте для исследований взаимодействия релятивистских антипротонов и тяжелых ионов. Для расчетов использовался программный код FLUKA. Была проведена адаптация расчетного кода FLUKA для работы в программной оболочке симуляции эксперимента CBMROOT с использованием подходов, которые применяются в фреймворке ALIROOT

Argon activation in air at medical cyclotron RDS ECLIPSE during production of ¹⁸F

Medical cyclotrons are widely used to produce positron emitting isotopes for positron emission tomography. High level of air activation is possible due to high neutron flux as a result of ¹⁸O(p, n) ¹⁸F reaction. Reaction ⁴⁰Ar(n, γ) ⁴¹Ar with radioactive nuclide argon-41 gives main contribution in total activity of air. Value of this activity depends from neutron spectrum and geometry of cyclotron equipment. We considered various approaches for estimation of ⁴¹Ar production and calculated concentration of argon-41 in vault air for cyclotron facility with inner shield containing boron carbide. FLUKA code was used for these calculations.Медичнi циклотрони широко використовуються для виробництва iзотопiв для позитронно емiсiйної томографiї. При напрацюваннi 18F можливий високий рiвень активацiї повiтря бункеру циклотрону нейтронами, якi утворюються в результатi реакцiї ¹⁸O(p,n)¹⁸F. Основний внесок при цьому дає реакцiя ⁴⁰Ar(n,γ) ⁴¹Ar, в результатi якої утворюється радiоактивний аргон-41. Величина цього внеску залежить вiд спектру нейтронiв та геометричних факторiв обладнання циклотрону. Ми розглянули рiзнi пiдходи для оцiнки кiлькостi ⁴¹Ar i розрахували концентрацiю аргону-41 в повiтрi внутрiшнiх порожнин циклотрону, який має спецiальний захист iз вмiстом бору. Для розрахункiв використовувався програмний пакет FLUKA.Медицинские циклотроны широко используются для производства изотопов для позитронно эмиссионной томографии. При наработке ¹⁸F возможен высокий уровень активации воздуха в бункере циклотрона нейтронами, которые образуются в результате реакции ¹⁸O(p,n)¹⁸F. Основной вклад при этом дает реакция ⁴⁰Ar(n,γ) ⁴¹Ar, в результате которой образуется радиоактивный аргон-41. Величина этого вклада зависит от спектра нейтронов и геометрических факторов оборудования циклотрона. Мы рассмотрели различные подходы для оценки количества ⁴¹Ar и рассчитали концентрацию аргона-41 в воздухе внутренних полостей циклотрона, который имеет специальную защиту с содержанием бора. Для расчетов использовался программный пакет FLUKA

Analysis of characteristics of the photonuclear reactions with charged particles in output channel using EMPIRE II and TALYS codes

Contribution of various photonuclear reaction channels for deriving Giant Dipole Resonance (GDR) parameters is considered. It is shown that output channels with emission of charged particles are very important for some nuclei. GDR parameters for nuclei ⁶⁰Ni, ⁶³Cu, ⁶⁴Zn are evaluated taking into account all photonuclear reaction output channels. EMPIRE II and TALYS codes have been used for calculations.Розглядається вклад різних каналів фотоядерних реакцій для отримання параметрів гігантського дипольного резонансу (ГДР). Відзначається, що канали із випромінюванням заряджених частинок є дуже важливими для деяких ядер. Параметри ГДР для ядер ⁶⁰Ni, ⁶³Cu, ⁶⁴Zn оцінюються із урахуванням усіх вихідних каналів фотоядерних реакцій. Для теоретичних розрахунків використовуються коди EMPIRE II і TALYS.Рассматривается вклад различных каналов фотоядерных реакций для получения параметров гигантского дипольного резонанса (ГДР). Отмечается, что канал с излучением заряженных частиц является очень важным для некоторых ядер. Параметры ГДР для ядер ⁶⁰Ni, ⁶³Cu, ⁶⁴Zn оцениваются с учетом всех выходных каналов фотоядерных реакций. Для теоретических расчетов используются коды EMPIRE II и TALYS

Using of calculated neutron multiplicities for determination of the excitation energy of fission fragments

Study of excitation energy distribution of fission fragments as a function of its mass and charge is important for investigation of the fission process mechanism and useful for various applications. Direct measurement of excitation energy of primary fission fragments (before escape of neutrons) is very problematical. Method to obtain these excitation energies is considered using calculated neutron multiplicities and experimental values of differential yields of fragments pairs after emission of neutrons. We used code Empire II to calculate neutron multiplicities depending on various characteristics of nuclear structure, fission process and de-excitation of the fission fragments.Дослідження розподілу енергії збудження уламків поділу як функції їх маси та заряду може надати важливу інформацію про механізми процесу поділу та може бути корисним для вирішення цілого ряду прикладних задач. Пряме експериментальне визначення енергії збудження уламків поділу зіштовхується з цілим рядом проблем різного характеру. Розглянуто підхід для визначення енергії збудження уламків з використанням розрахованих множинностей нейтронів та експериментальних величин диференційних виходів пар уламків після вильоту з них нейтронів. Для розрахунків множинностей нейтронів використовувався програмний код Empire II.Изучение распределения энергии возбуждения осколков деления как функции массы и заряда осколков может дать важную информацию о механизмах процесса деления и быть полезным для целого ряда приложений. Прямое экспериментальное определение энергии возбуждения осколков деления сталкивается с целым рядом проблем различного характера. Рассмотрен подход для определения энергии возбуждения осколков деления с использованием рассчитанных множественностей нейтронов и экспериментальных величин дифференциальных выходов пар осколков после вылета из них нейтронов. Для расчетов множественностей нейтронов использовался программный код Empire II

Isomer ratios and mean angular momenta of photonuclear reaction products

Isomer ratios and mean angular momenta are obtained both for photofission products of 237Np, 238U and for nuclei 122,120m,gSb and 117m,gIn. Photonuclear reactions 121Sb(γ,n)120m,gSb, 123Sb(γ,n)122m,gSb, 118Sn(γ,p)117m,gIn were studied in the last cases. The technique of gamma-ray spectrometry for isomeric ratio determination was used. Target nuclei were irradiated by bremsstrahlung spectrum of microtron M-30. Comparison of isomer ratios calculated by Empire II code with experimental data was performed. Effects of the nuclear structure model parameters on values of isomer ratios are discussedДосліджено ізомерні відношення та визначено середні кутові моменти для продуктів фотоділення ядер 238U і 237Np, а також виміряні ізомерні відношення для ядер 120,122m,gSb и 117m,gIn в реакціях (γ,n) та (γ,p). Опромінення проводилося гальмівними γ-квантами мікротрону М-30 з максимальною енергією спектру 16 та 15 МеВ. Досліджено залежності ізомерних відношень від кутових моментів збуджених ядер з використанням програми Empire II для розрахунку характеристик ядерних реакцій.Измерены изомерные отношения и извлечены средние угловые моменты для продуктов фотоделения ядер 238U и 237Np, а также измерены изомерные отношения для ядер 120,122m,gSb и 117m,gIn в реакциях (γ,n) и (γ,p). Облучение проводилось тормозными γ-квантами микротрона М-30 с максимальной энергией спектра 16 и 15 МэВ. Исследованы зависимости изомерных отношений от угловых моментов возбужденных ядер с использованием программы Empire II для расчета характеристик ядерных реакций

Isomer ratios of photonuclear reaction products on silver and indium isotopes for bremsstrahlung energies above 35 MeV

Isomer ratios were obtained for nuclei 104m,gAg and 110m,gIn-products of reactions 107Ag(γ,3n)104m,gAg and 113In(γ,3n)110m,gIn after bremsstrahlung irradiation with maximum energies 35 and 36 MeV , respectively. Linear electron accelerator LU-40 with tantalum target was used as bremsstrahlung source. Experimental data are compared with theoretical predictions calculated with TALYS code.У роботi наведенi результати вимiрювань та розрахункiв iзомерних вiдношень продуктiв фотоядер- них реакцiй з множинним вильотом частинок на ядрах срiбла та iндiю за енергiй гамма-квантiв вище енергiй гiгантського дипольного резонансу. Для визначення iзомерних вiдношень використовувалась методика вимiрювання наведеної активностi зразкiв, що опромiнювалися, спектрометром на базi напiвпровiдникового детектору з надчистого германiю. Для аналiзу вiдповiдностi теоретичних розра- хункiв та експериментально отриманих даних використовувався код TALYS.В работе приведены результаты измерений и расчетов изомерных отношений продуктов фотоядерных реакций с множественным вылетом частиц на ядрах серебра и индия для энергий гамма-квантов вы- ше энергий гигантского дипольного резонанса. Для определения изомерных отношений использовалась методика измерения наведенной активности облученных образцов спектрометром на базе полупровод- никового детектора из сверхчистого германия. Для анализа согласованности теоретических расчетов с экспериментально полученными данными был использован код TALYS

Isomer ratios in photonuclear reactions with multiple neutron emission

The aim of this work is studying of gamma-quanta energy dependence of isomeric ratios in A(γ,xn)m,g(A − r n) reactions in energy range 35...100MeV , i.e. beyond Great Dipole Resonance (GDR) region. Experimental data were taken from international database EXFOR for a wide range of nuclear mases (55 < A < 181). Theoretical values of isomeric ratios were obtained using TALYS-1.8 code. Several models of level densities with both enabled and disabled pre-equilibrium mechanism were considered in our simulations. Obtained results let us to make conclusions about different mechanisms of photonuclear reactions on certain nuclei, energy dependence of their relative contribution.Метою роботи є вивчення залежності ізомерних відношень у реакціях A(γ,xn)m,g (A − r n) від енергії гамма-квантів у діапазоні 35...100 МеВ, тобто за межами області гігантського дипольного резонансу (ГДР). Експериментальні дані були взяті з міжнародної бази даних EXFOR для широкого спектра ядерних масс (55 < A < 181). Теоретичні значення ізомерних співвідношень отримані з використанням коду TALYS-1,8. У наших симуляції були розглянуті кілька моделей щільності рівнів з урахуванням передрівноважних механізмів. Отримані результати дозволяють зробити висновки про різні механізми фотоядерних реакцій на деяких ядрах і про їх відносний вклад у залежності від енергії γ-квантів.Целью работы является изучение зависимости изомерных отношений в реакциях A(γ,xn)m,g (A − r n) от энергии гамма-квантов в диапазоне 35...100 МэВ, т. е. за пределами области гигантского дипольного резонанса (ГДР). Экспериментальные данные были взяты из международной базы данных EXFOR для широкого спектра ядерных масс (55 < A < 181). Теоретические значения изомерных соотношений получены с использованием кода TALYS-1,8. В наших симуляциях были рассмотрены несколько моделей плотности уровней с учетом предравновесных механизмов. Полученные результаты позволяют сделать выводы о различных механизмах фотоядерных реакций на некоторых ядрах и их относительном вкладе в зависимости от энергии γ-квантов

Cross-sections in photonuclear reactions with multiple neutron emission

The energy dependence of the reaction cross-sections A(γ,xn)(A-xn) was studied in the energy range 19...70 MeV, i.e. beyond Great Dipole Resonance (GDR) region. Experimental data were taken from international database EXFOR for range of nuclear mases (55 < A < 209). Theoretical values of cross sections were obtained using TALYS-1.8 code. Several models of level densities with both enabled and disabled pre-equilibrium mechanism were considered in our simulations. Obtained results let us to make conclusions about different mechanisms of photonuclear reactions on certain nuclei, energy dependence of their relative contribution.Метою роботи є вивчення залежності поперечних перерізів у реакції А(γ,xn)(A-xn) від енергії гамма-квантів у діапазоні 19...70 МеВ, тобто за межами області великого дипольного резонансу. Експериментальні дані були взяті з міжнародної бази даних EXFOR для широкого спектра ядерних мас (55 < A <209). Теоретичні значення поперечних перерізів отримані з використанням коду TALYS-1.8. У наших симуляцiях були розглянуті кілька моделей щільності рівнів з урахуванням передрiвноважних механізмів. Отримані результати дозволяють зробити висновки про різні механізми фотоядерних реакцій на деяких ядрах i про їх відносний внесок у залежності від енергії γ-квантів.Целью работы является изучение зависимости поперечных сечений в реакциях A(γ,xn)(A-xn) от энергии гаммаквантов в диапазоне 19...70 МэВ, т. е. за пределами области большого дипольного резонанса. Экспериментальные данные были взяты из Международной базы данных EXFOR для широкого спектра ядерных масс (55 < A < 209). Теоретические значения поперечных сечений получены с использованием кода TALYS-1.8. В наших симуляциях были рассмотрены несколько моделей плотности уровней с учетом предравновесных механизмов. Полученные результаты позволяют сделать выводы о различных механизмах фотоядерных реакций на некоторых ядрах и об их относительном вкладе в зависимости от энергии γ-квантов

Luminescent properties of ZnSxSe₍₁₋x₎ mixed crystals obtained by solid-phase synthesis and melt-growing

The luminescence characteristics of ZnSxSe₍₁₋x₎ mixed crystals (MC) obtained by solid-phase synthesis and melt-growing were studied. In X-ray luminescence spectra of ZnSxSe₍₁₋x₎ powdered MC synthesized from ZnS and ZnSe powders, where x = 0.90 to 0.99, a non-elementary band with λmax ~ 520 nm (I₁) was observed, but for ZnSxSe₍₁₋x₎ with low concentrations of ZnS (x = 0.05) the luminescence band with λmax = 600-630 nm (I₂) was a dominate. In X-ray luminescence spectra of ZnSxSe₍₁₋x₎ MC (x = 0.05 to 0.3) obtained by the melt growth only I₂ luminescence band with shifted maximum from 610 nm to 590 nm at sulfur concentration increasing was observed. It is shown that for the composition of ZnS₀.₁₅Se₀.₈₅ MC annealed in zinc vapor the light yield of X-ray luminescence is 1.6 times higher than in the commercial ZnSe(Te) crystals. In consideration of this fact it might be supposed, that this MC can find application in scintillation detectors of X-ray and low-energy gamma radiation

Isomer Ratios in Photonuclear Reactions With Multiple Neutron Emission

International audienceThe aim of this work is studying of gamma-quanta energy dependence ofisomeric ratios in A(³,xn)^m,g(A " r n) reactions in energy range35...100MeV , i.e. beyond Great Dipole Resonance (GDR) region.Experimental data were taken from international database EXFOR for awide range of nuclear mases (55 < A < 181). Theoretical values ofisomeric ratios were obtained using TALYS-1.8 code. Several models oflevel densities with both enabled and disabled pre-equilibriummechanism were considered in our simulations. Obtained results let usto make conclusions about diûerent mechanisms of photonuclear reactionson certain nuclei, energy dependence of their relative contribution