مطالعه اثرات افزایش اسپین محاسبه شده با کد CNS بر اساس شبیه‌سازی با کد MCNPX برای ایزوتوپ‌های Pu238،240،242،244، Cm 242،244،246،248و Cf 252،254

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

در این پژوهش اثرات افزایش اسپین بر روی سد شکافت هسته‌ای در انرژی به جا‌ گذاشته شده در واحد جرم سلول، ناشی از شکافت هسته‌ای برای هسته‌های مختلف با نتایج حاصل از شبیه‌سازی با کد MCNPX ، مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از تالی F7، میزان انرژی تخلیه شده ناشی از شکافت در سلول مورد نظر و همچنین میزان نوترون تولید شده توسط ایزوتوپ‌های Pu۲۳۸،۲۴۰،۲۴۲،۲۴۴، Cm۲۴۲،۲۴۴،۲۴۶،۲۴۸ و Cf۲۵۲،۲۵۴ اندازه‌گیری شد. در انرژی‌های نزدیک به اسپین‌های حالت پایه +۴ و اسپین‌های بالاتر +۱۲ و انرژی‌های نزدیک به اسپین‌های بازه سد شکافت در محدوده +۱۲ تا +۱۸ و از این محدوده تا اسپین‌های بالاتر، انرژی بجا‌گذاشته شده در سلول‌های حاوی ایزوتوپ‌های مختلف، افزایش یافت. میزان تولید نوترون در سلول‌های حاوی ایزوتوپ‌های مختلف نیز افزایش یافت. نتایج شبیه‌سازی نشان دادند که افزایش انرژی نوترون‌های فرودی، متناسب با افزایش اسپین هسته هدف می‌باشد. سپس اثر تغییر شکل هسته‌ بر این نتایج و تقابل آن با افزایش اسپین، مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که نتایج به خوبی با نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها، همخوانی دارد. یکی از نتایج مهم این تحقیق این است که نوترون با هر انرژی که به هسته برخورد کند، اگر هیچ واکنش هسته‌ای نیز برای آن رخ ندهد، حتماً سبب افزایش اسپین آن هسته خواهد شد. سرانجام بر اساس مقایسه بین نتایج، معلوم گردید که نتایج شبیه‌سازی به وسیله کد MCNPX، نتایج حاصل از کد CNS را به‌خوبی تأیید می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of spin increase effects calculated with CNS code based on MCNPX simulation code for 238,240,242,244Pu, 242,244,246,248Cm and 252,254Cf isotopes

نویسندگان [English]

  • Mehdi Nasri Nasrabadi
  • Hadi Zanganeh
Faculty of Physics, University of Isfahan, 81746-73441, Isfahan, Iran
چکیده [English]

In the present research, the increase of nuclear spin effects on the fission barrier was studied for different nuclei. Then, the deposited energy in the target was calculated using MCNPX code. Based on F7 tally, the released energies due to fission and the neutron production rate were measured for 238,240,242,244Pu, 242,244,246,248Cm and 252,254Cf isotopes. It was shown that by increasing the spin of nuclei from 4+ to 26+, the rate of neutron production for different isotopes also increases. The simulation results showed that the increase in the energy of incident neutrons is proportional to the increase in the spin of the target nucleus. At last, the mutual effect of increasing spin on the nuclear deformation was investigated which indicates a good agreement with the simulation results. One of the most important results of this work is that neutron collision with any energy increases the spin of nucleus. Finally, based on the comparison, it was found that the results of CNS (Cranked Nilsson-Strutinsky) code are confirmed with that of MCNPX.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CNS
  • MCNPX
  • spin
  • fission barrier
  • neutron
  • nucleus deformation

مراجع

  1. S. R. Stroberg, H. Hergert, S. K. Bogner, J. D. Holt. Nonempirical interactions for the nuclear shell model: an update. Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 69 (2019) 307-362.
  2. F. Q. Chen, J. Meng, S. Q. Zhang. Chiral geometry and rotational structure for 130Cs in the projected shell model. Phys. Letters B 785 (2018) 211-216.
  3. A. N. Andreyev, K. Nishio, K. H. Schmidt. Nuclear fission: a review of experimental advances and phenomenology. Rep. Prog. Phys. 81 (1) (2018) 016301.
  4. T. Bengtsson, I. Ragnarsson. Rotational bands and particle-hole excitations at very high spin. Nucl. Phys. A 436 (1) (1985) 14-82.
  5. B. G. Carlsson, I. Ragnarsson. Calculating the nuclear mass in the very high angular momentum regime. Phys. Rev. C 74 (1) (2006) 011302.
  6. G. Giacalone. Constraining the quadrupole deformation of atomic nuclei with relativistic nuclear collisions. Phys. Rev. C 102 (2) (2020) 024901.
  7. P. Moller, A. J. Sierk, A. Iwamoto, R. Bengtsson, H. Uhrenholt, S. Åberg. Heavy-element fission barriers. Phys. Rev. C 79 (6) (2009) 064304.
  8. I. Ragnarsson, S. Gvsta Nilsson. Shapes and Shells in Nuclear Structure. Sha. She. Nuc. Structure. Cambridge University Press, New York, 2005.
  9. H. Zanganeh, A. Kardan, M. H. Yazdi. Fission–Barrier properties at the ground and high-spin states in the actinides. Nucl. Phys. A 997 (2020) 121716.
  10. K. S. Krane. Introductory Nuclear Physics. Vol. 2, John Wiley and Sons, New York, 1988.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار