Дипломная (вкр): Гамма-активация ядерных изомерных состояний синхротронным излучением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Научный прогресс базируется на достижениях техники, а технический прогресс - на достижениях науки. Это взаимный процесс. Наука и техника взаимно обогащают друг друга. На стыках наук возникают объединённые интеграционные дисциплины. Они рождаются, в основном, тогда, когда встают конкретные технические и технологические проблемы. Такая новая наука сразу нацеливается на их решение и как бы забирает от других наук то, что для такого решения необходимо. Она требует привлечения знаний из самых различных областей.
В данном исследовании рассмотрен один из методов получения ядерных изомеров с использованием СИ от новейшего синхротрона Spring8. Хотя метод активации изомеров с использованием электромагнитного излучения был известен достаточно давно, однако, на наш взгляд, именно сейчас он наиболее актуален. Это связано прежде всего с появлением и техническим усовершенствованием мощнейших источников γ-излучения от синхротронов 3-го, а скоро и 4-го поколения (АРS, SPring8, ESRF), и совершенствованием вставных устройств (ондуляторов и вигглеров), позволяющих получать излучение с требуемыми характеристиками.
В работе разработана теория активации ядерных изомерных состояний с использованием кинетических уравнений и сделана оценка условий, способствующих наибольшей эффективности предлагаемого метода. Выполнены теоретические расчеты скоростей процесса активации ядерных изомерных состояний и итоговых выходов ядер для ряда нуклидов, которые по своим характеристикам наиболее пригодны для использования СИ от синхротрона 3-го поколения Spring-8 (вигглер). При этом использовались данные о реальной, а не модельной, интенсивности СИ. Поскольку интенсивность реального синхротрона оказывается ниже известных модельных оценок на 5 порядков, то и реальный выход изомеров будет в среднем ниже, чем тот, который получается с модельной интенсивностью.
Для изотопов 58Co и 144Pr эти расчеты были проведены также с использованием экспериментальных значений радиационных ширин переходов. Теоретически рассчитанные величины скоростей и итоговые выходы изомеров совпали с аналогичными величинами, полученными с использованием экспериментальных данных, в пределах одного порядка. Данный факт показывает приемлемость предложенной модели для оценочных расчетов.
Несмотря на то, что сами сечения γ-активации изомеров в рассматриваемом процессе являются относительно малыми, высокая мощность синхротронного излучения (нами рассматривалось излучение синхротрона Spring8) позволяет получить заметные величины выходов ядер в изомерном состоянии. Полученные в работе результаты показывают, что скорости возбуждения ядер в метастабильные состояния (в расчете на одно ядро) в «обходном» процессе лежат в интервале 10-23-10-13 с-1, а величины выхода изомерных ядер в основном находятся в интервале 10-1-106 с-1.
Результаты, получаемые с реалистичными параметрами синхротронного излучения отличаются от результатов, получаемых в рамках идеализированной теории синхротронного излучения менее, чем на один порядок.
Выявлена важная роль процесса внутренней
конверсии при активации изомерных состояний в синхротронным излучением. На
основе решения системы кинетических уравнений показана практическая
недостижимость максимально возможного выхода изомеров из-за слишком большого
времени достижения полного насыщения при облучении ядер синхротронным
излучением (требуется ~ 106 лет).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Интегрирование сечения по энергии γ-кванта
Выполним интегрирование по энергии γ-кванта в формуле ( 17) Имеем:
При интегрировании использовался тот
факт, что величина 
, поэтому
с небольшой потерей точности нижний предел интеграла был заменен на -∞.
Список литературы
1. Корсунский, М.И. Изомерия атомных ядер / М.И. Корсунский. - М: Изд-во технико-теоретической лит-ры, 1954. - 327 с.
2. Ткаля, Е.В. Индуцированный распад ядерного изомера 178m2Hf и «изомерная бомба» / Е.В. Ткаля // УФН. - 2015. -Т. 175. -С. 555.
3. Бекман, И.Н. Радиохимия. В 7 т. Т. 1. Радиоактивность и радиация / И.Н. Бекман. - Москва: ОнтоПринт, 2011. - 398 с.
4. Карамян, С.А. Перспективы высвобождения энергии изомеров/ С.А. Карамян // ЭЧАЯ. -2014. -Т.39. - С. 949-1014.
5. Кирчанов В.С. Физика атомного ядра и частиц. Учебное пособие - Пермь. Перм. гос. ун-т., 2010. Ст. 38-39 <https://docs.google.com/file/d/0B5GS29DkB7g_YlpId0VzUFZGaGM/edit?pli=1>
6. Давыдов, А.С. Квантовая механика / А.С. Давыдов. - М.: Наука глав. ред. физ. -мат. лит. -ры, 1973. -703с.
7. Русинов, Л.И. Ядерная изомерия и структура атомных ядер / Л.И. Русинов, Г.М. Драбкин // УФН. - 1958. - Т. 64. - С. 93-94.
. Давыдов, А.С. Теория атомного ядра / А.С. Давыдов. - М.: Физматлит, 1958. - 612 с.
9. Соловьёв, В.Г. Теория сложных ядер / В.Г. Соловьёв. - М.: Наука, 1971. -560 с.
10. Русинов, Л.И. Ядерная изомерия и структура атомных ядер / Л.И. Русинов, Г.М. Драбкин // УФН. - 1958. - Т. 64. - С. 93.
11. Прямые реакции и изомерные переходы / Э.А. Запаров [и др.]. - Ташкент: Фан, 1973.- 149 с.
12. Официальный сайт Spring8
13. Источник ядерных данных
14. Attwood D. Soft X-Rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications / D. Attwood. - Cambridge: Univ. Press, 1999. - 486 c.
15. T. Tanaka and N. Kitamura // J. Synchrotron Rad. - 2001. - V. 8. - P. 1221.
16. Гангрский, Ю.П. Возбуждение изомерных состояний в фотоядерных реакциях / Ю.П. Гангрский, А.П. Тончев, Н.П. Балабанов // ЭЧАЯ. - 1996. - т. 27. - с. 1043.
17. Гангрский, Ю.П. Рассеяние у-квантов ядрами и возбуждение изомерных состояний / Ю.П. Гангрский, В.М. Мазур // ЭЧАЯ. -1996. -Т.33. -С. 157-200.
18. Лейпунский, О.И. Распространение гамма-квантов в веществе / О.И. Лейпунский, Б.В. Новожилов, В.Н. Сахаров. - М.: Гос. изд-во физ. -мат. лит.-ры, 1960.-207 с.