Experimental and theoretical study of the isomeric cross section of the 197Au(n,2n) reaction

Abstract

65 σ.Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Φυσική και Τεχνολογικές Εφαρμογές”Στην παρούσα εργασία, η ενεργός διατομή της αντίδρασης 197Au(n,2n) προσδιορίστηκε πειραματικά σχετικά με την ενεργό διατομή της αντίδρασης 27Al(n,α)24Na σε ενέργειες προσπιπτόντων νετρονίων μεταξύ 9.0 και 10.5 MeV μέσω της τεχνικής ενεργοποίησης. Η σχεδόν μονοενεργειακή δέσμη νετρονίων παρήχθη μέσω της αντίδρασης 2H(d,n)3He στον επιταχυντή Tandem van de Graaff 5.5 MV του ΕΚΕΦΕ `` Δημόκριτος '' και μελετήθηκε ως προς τη συνεισφορά ``παρασιτικών'' νετρονίων χρησιμοποιώντας την τεχνική πολλαπλής ενεργοποίησης και τον κώδικα αποσυνέλιξης SULSA. Οι ενεργές διατομές τροφοδότησης της δεύτερης ισομερούς κατάστασης (12-) του 196Au και το άθροισμα των ενεργών διατομών τροφοδότησης της θεμελιώδους (2-) και πρώτης ισομερούς στάθμης (5-) προσδιορίστηκαν ανεξάρτητα. Βοηθητικές προσομοιώσεις Monte Carlo πραγματοποιήθηκαν με τον κώδικα MCNP. Θεωρητικοί υπολογισμοί των ανωτέρω ενεργών διατομών στην ενεργειακή περιοχή 8 με 25 MeV πραγματοποιήθηκαν με τους κώδικες STAPRE-F, EMPIRE και TALYS, οι οποίοι συγκρίθηκαν και ως προς την υλοποίηση του Γενικευμένου Μοντέλου Υπερρευστού (Generalised Superfluid Model). Τα θεωρητικά αποτελέσματα συγκρίθηκαν με παλαιότερα αποτελέσματα στην ίδια περιοχή μαζών αποκαλύπτοντας την ισχυρή εξάρτηση από το ενεργειακό διάγραμμα των συμμετεχόντων πυρήνων.In the present work, the 197Au(n,2n) reaction cross section is experimentally determined relative to the 27Αl(n,a)24Na reaction at incident neutron energies of 9.0 to 10.5 MeV by means of the activation technique. The quasi-monoenergetic fast neutron beam was produced via the 2H(d,n)3He reaction at the 5.5 MV Tandem Van de Graaff accelerator at the NCSR ``Demokritos'' and was studied to determine the contribution of background ``parasitic'' neutrons using the multiple foil activation technique and the SULSA unfolding code. The cross sections for the population of the second isomeric state (12-) of 196Au and the sum of the ground (2-) and first isomeric state (5-) population cross sections were independently determined. Auxiliary Monte Carlo simulations were performed with the MCNP code. Theoretical calculations of the above cross sections in the 8 to 25 MeV region were carried out with the use of the STAPRE-F, EMPIRE and TALYS codes, which were also compared in their implementation of the Generalised Superfluid Model (GSM). The theoretical results are compared with previous work in the same mass region and the strong dependence on the level scheme of the nuclei involved was revealed.Ανδρέας Ι. Τσιγγάνη