Experimentální určení účinných průřezů neutronových reakcí důležitých pro urychlovačem řízené transmutační systémy

0475121 - ÚJF 2018 CZ cze D - Dizertace
Vrzalová, Jitka
Experimentální určení účinných průřezů neutronových reakcí důležitých pro urychlovačem řízené transmutační systémy.
[Experimental determination of neutron reaction cross section relevant for accelerator-driven transmutation systems.]
České vysoké učení v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, Katedra jaderných reaktorů. Obhájeno: Praha. 8.2.2016. - Praha: ČVUT, 2016. 136 s.
Institucionální podpora: RVO:61389005
Klíčová slova: cross-section * spallation reaction * neutron activation analysis * reaction rate * energy and transmutation * TALYS * production and transport of neutrons
Kód oboru RIV: BG - Jaderná, atomová a mol. fyzika, urychlovače

V disertačni praci je zpracovano tema možneho využiti vyhořeleho jaderneho paliva k vyrobě energie. Mezinarodni spoluprace „Energie a Transmutace radioaktivniho odpadu“, zabyvajici se problematikou využiti urychlovačem řizenych systemů zkouma různe sestavy složene z olověneho nebo uranoveho terče obklopeneho uranovym blanketem nebo moderatorem z grafitu. Tyto různe sestavy jsou ozařovany relativistickymi deuterony nebo protony a studuje se transmutace dlouho žijicich isotopů vyhořeleho paliva v poli produkovanych neutronů. Cilem prace je, kromě jineho, určit prostorove rozloženi rychlych neutronů v různych mistech těchto spalačnich sestav při experimentech na urychlovačich Nuklotron a Fazotron v laboratoři Spojeneho ustavu jadernych vyzkumů v Dubně (Rusko), a to za pomoci aktivačnich detektorů. Byly použity aktivačni folie z bismutu, hliniku, hořčiku, india, jodu, kadmia, mědi, niklu, olova, tantalu, zlata, zinku, zirkonu a železa. Ziskana experimentalni data byla porovnana se simulacemi pomoci kodu MCNPX. Pro energie neutronů nad 30 MeV neni k dispozici dostatečne množstvi experimentalně
určenych učinnych průřezů využivanych prahovych reakci neutronů. Z tohoto důvodu byla v Ustavu jaderne fyziky v Řeži a v The Svedberg Laboratory v Uppsale uskutečněna serie experimentů věnovanych měřeni učinnych průřezů různych prahovych reakci neutronů za použiti kvazi-monoenergetickych neutronovych zdrojů. Byl naměřen velky počet novych, dřive nepublikovanych, experimentalnich hodnot učinnych průřezů. Zaplnila se tak řada bilych mist v knihovně experimentalnich učinnych průřezů EXFOR. Provedlo se i srovnani s knihovnami evaluovanych dat a s vysledky programu TALYS. Nově ziskana data mohou přispět i k ověřeni a připadně k vylepšeni evaluaci a programu TALYS.


The Phd thesis deals with the possibility to use transmutation of spent nuclear fuel for the energy production. The “Energy and Transmutation of Radioactive Waste” international collaboration uses different setups consisting of a lead or uranium spallation target surrounded by a uranium or graphite blanket. Setups were irradiated by relativistic protons and deuterons to study transmutation of the long-lived isotopes of spent fuel by spallation neutrons. The aim of this work is, inter alia, the determination of a spatial distribution of fast neutrons in different points of the mentioned spallation setups. Neutron distributions were measured using activation detectors made of aluminum, bismuth, cadmium, copper, gold, indium, iron, lead, magnesium nickel, zinc, and zircon. Irradiations were performed at the Joint Institute for Nuclear Research (Dubna, Russia) Nuclotron and Phasotron accelerators. The experimental data were compared with simulations using the MCNPX code. In general, there is a lack of the experimental cross-section data for observed threshold (n,xn) reactions for neutron energies above 30 MeV. For this reason, a series of experiments devoted to determination of neutron cross-sections have been carried out. Different quasimonoenergetic neutron sources at the Nuclear Physics Institute in Řež and at The Svedberg Laboratory in Uppsala were exploited. Many of the results represent the unique cross-section data for a given reaction at a given neutron energy range never published before, which helped to fill the blank gaps in the EXFOR database. A good agreement between measured data and the already existing experimental values in the EXFOR database, libraries of evaluated data as well as calculations performed using the code TALYS has been observed. Such comparison can be used for validation of the physical models in the TALYS code.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0271981