Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV

Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.Nghiên cứu các đặc trưng của một số phản ứng hạt nhân với bức xạ hãm năng lượng cực đại sau cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ và proton năng lượng tới 45 MeV.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ XUÂN NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VỚI BỨC XẠ HÃM NĂNG LƯỢNG CỰC ĐẠI SAU VÙNG CỘNG HƯỞNG LƯỠNG CỰC KHỔNG LỒ VÀ PROTON NĂNG LƯỢNG TỚI 45 MeV LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ XUÂN NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VỚI BỨC XẠ HÃM NĂNG LƯỢNG CỰC ĐẠI SAU VÙNG CỘNG HƯỞNG LƯỠNG CỰC KHỔNG LỒ VÀ PROTON NĂNG LƯỢNG TỚI 45 MeV Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã số chuyên ngành: 9440106 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Phạm Đức Khuê GS.TS Nguyễn Văn Đỗ Hà Nội - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Đức Khuê GS.TS Nguyễn Văn Đỗ Các số liệu, kết nêu luận án trung thực đồng ý đồng tác giả công trình khoa học cơng bố Luận án khơng có chép, sử dụng bất hợp pháp kết quả, số liệu từ tài liệu cơng trình khoa học tác giả khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung trình bày luận án Tác giả luận án NCS Nguyễn Thị Xuân LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn GS.TS Nguyễn Văn Đỗ PGS.TS Phạm Đức Khuê tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm chun mơn q báu, khích lệ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thiện luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy, cán công tác Trung tâm Vật lý hạt nhân – Viện Vật lý động viên, hỗ trợ tạo môi trường học tập, nghiên cứu thân thiện, thuận lợi cho tác giả trình học tập, nghiên cứu thực luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, cán công tác Học viện Khoa học Công nghệ giúp đỡ hỗ trợ thủ tục cần thiết cho tác giả trình học tập, nghiên cứu thực luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi để tác giả tham gia học tập, nghiên cứu hoàn thành chương trình Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới gia đình, đồng nghiệp, người thân động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả học tập, nghiên cứu cơng tác Bản luận án khơng tránh khỏi cịn nhiều khiếm khuyết, thiếu sót, tác giả mong muốn nhận ý kiến đóng góp thầy cơ, đồng nghiệp người quan tâm, để tác giả tiếp tục hoàn thiện luận án Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Xuân iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .v DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ TRONG LUẬN ÁN .vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .xii MỞ ĐẦU CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Một số đặc trưng phản ứng hạt nhân .5 1.1.1.Năng lượng phản ứng hạt nhân .6 1.1.2.Cơ chế phản ứng hạt nhân .6 1.1.3.Tiết diện phản ứng hạt nhân 1.1.4.Suất lượng phản ứng hạt nhân .10 1.2 Hạt nhân đồng phân tỷ số suất lượng đồng phân .10 1.3 Phản ứng quang hạt nhân 12 1.3.1.Cơ chế phản ứng quang hạt nhân 12 1.3.2.Năng lượng ngưỡng suất lượng phản ứng quang hạt nhân 15 1.3.3.Một số loại phản ứng quang hạt nhân .16 1.4 Phản ứng hạt nhân gây hạt mang điện 18 1.4.1.Vai trò hàng rào Coulomb xuyên tâm 18 1.4.2.Phản ứng hạt nhân gây proton 19 1.5 Tình hình nghiên cứu giới nước 20 1.5.1.Nghiên cứu giới .20 1.3.2 Nghiên cứu nước 23 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .26 2.1 Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phương pháp kích hoạt .26 2.1.1.Phương pháp kích hoạt 26 2.1.2.Kích hoạt mẫu với chùm xạ hãm .28 2.1.3.Kích hoạt mẫu với chùm proton 31 2.1.4.Đo phân tích phổ gamma 34 2.1.5.Một số hiệu chỉnh phép đo hoạt độ phóng xạ 38 2.2 So sánh kết thực nghiệm với lý thuyết sử dụng mã TALYS .42 2.2.1.Mã TALYS 43 2.2.2.Sử dụng mã TALYS tính tốn 43 CHƯƠNG 46 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỚI PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN 46 iii 3.1 Suất lượng phản ứng hạt nhân natSr(γ, xnyp)γ, xnyp) .46 3.2 Tỷ số suất lượng cặp hạt nhân đồng phân 58 3.2.1 Tỷ số suất lượng cặp hạt nhân đồng phân 137m,gCe 58 3.3.2 Tỷ số suất lượng cặp hạt nhân đồng phân 179m,gW .64 3.3 Tiết diện tích phân số phản ứng quang hạt nhân .70 3.3.1 Tiết diện tích phân phản ứng 110Pd(γ, xnyp)γ,n)109mPd 110Pd(γ, xnyp)γ,n)109gPd 110 Pd(γ, xnyp)γ,X)108mRh 70 3.3.2 Tiết diện tích phân phản ứng quang nơtron 197Au(γ, xnyp)γ,xn) 79 CHƯƠNG 85 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VỚI CHÙM PROTON 85 4.1 Hàm kích thích phản ứng hạt nhân natZr(γ, xnyp)p,X)95Zr,95mNb,95gNb 86 4.1.1.Hàm kích thích phản ứng natZr(γ, xnyp)p,X)95Zr 91 4.1.2.Hàm kích thích phản ứng natZr(γ, xnyp)p, X)95mNb 93 4.1.3.Hàm kích thích phản ứng natZr(γ, xnyp)p, X)95gNb 95 4.2 Suất lượng bia dày 95Zr, 95mNb 95gNb 96 4.3 Hàm kích thích phản ứng hạt nhân natPd(γ, xnyp)p,X)100gRh 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO .109 PHỤ LỤC A.1 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết Tiếng Anh tắt Tiếng Việt BAL Brink-Axel Lorentzian Lorentzian Brink-Axel BSFGM Back-shifted Fermi gas Mẫu khí Fermi dịch chuyển ngược model CTFGM Constant temperature- Mẫu khí Fermi nhiệt độ khơng đổi Fermi gas model EC GDR GFHM Electron capture Phân rã bắt electron Giant Dipole Resonance Cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ Gogny force from Hilaire’s Mẫu lực Gogny từ bảng Hilaire combinatorial tables GH Goriely’s hybrid model Hàm lực theo mơ hình hybrid Goriely GSFM Generalised superfluid Mẫu siêu lỏng tổng quát model GTHFB Goriely T-dependent HFB HFB phụ thuộc Goriely T HFB Hartree-Fock-Bogolyubov Hàm lực gamma theo bảng Hartree- tables Fock-Bogolyubov Hartree-Fock BCS tables Hàm lực gamma theo bảng BCS HFBCS Hartree-Fock HFB + Gogny D1M HFB + Hàm lực gamma Gogny D1M HFB + QRPA QRPA QRPA HPGe High purity germanium Đêtêctơ bán dẫn gecmani siêu tinh khiết IAEA IR International Atomic Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc Energy Agency tế Isomeric ratio Tỷ số đồng phân vi IT Isomeric transition Dịch chuyển đồng phân KIRAMS Korea Institute of Viện Khoa học Phóng xạ Y học Hàn Radiological and Medical Quốc Sciences KUGL LDM MCNPX Kopecky-Uhl generalized Hàm lực gamma Lorentzian tổng quát Lorentzian Kopecky-Uhl Level density model Mẫu mật độ mức Monte Carlo N Particle Phần mềm mô vận chuyển hạt Transport PAL Pohang Accelerator Trung tâm Gia tốc Pohang Laboratory POSTECH Pohang University of Đại học Khoa học Công nghệ Science and Technology Pohang QDM Quasi- Deutron Model Cơ chế giả đơtron SFGM (γ, xnyp)Skyrme force) from Mật độ mức lực Skyrme theo bảng Goriely's tables Goriely SFHM (γ, xnyp)Skyrme force) from Hilaire's Mật độ mức lực Skyrme từ bảng combinatorial Hilaire tables SRIM Stop and Range Ions in Phần mềm tính quãng chạy suy Matter giảm lượng ion vật chất TALYS TALYS code Mã TALYS tính tiết diện phản ứng TRMF T-dependent RMF Hàm lực gamma RMF phụ thuộc T DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ TRONG LUẬN ÁN Ký hiệu Tên đại lượng γ Bức xạ gamma T1/2 Chu kỳ bán rã T Chu kỳ xung Iγ Cường độ tia gamma Sγ Diện tích đỉnh gamma χ Độ phổ cập đồng vị τ Độ rộng xung λ Hằng số phân rã f Hệ số hiệu chỉnh số đếm εγ Hiệu suất ghi đỉnh gamma εt Hiệu suất ghi toàn phần Eγmax Năng lượng cực đại chùm xạ hãm Eth Năng lượng ngưỡng phản ứng n Nơtron p Proton Y Suất lượng phản ứng ti Thời gian chiếu xạ tw Thời gian chờ tm Thời gian đo Φ(γ, xnyp)E) Thông lượng xạ hãm giá trị lượng E σ(γ, xnyp)E) Tiết diện phản ứng giá trị lượng E IR Tỷ số suất lượng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ đo tiết diện vi phân phản ứng hạt nhân theo góc khối Hình 1.2 Sơ đồ phân rã cặp hạt nhân đồng phân (γ, xnyp)a) 109m,gPd (γ, xnyp)b) 115m,gCd tạo thành từ phản ứng quang hạt nhân (γ, xnyp)đơn vị lượng (γ, xnyp)keV)) 11 Hình 1.3 Tiết diện phản ứng quang hạt nhân vùng lượng photon khác .13 Hình 1.4 Thế tương tác 19 Hình 2.1 Hoạt độ phóng xạ tích phân đo thời gian tm .27 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy gia tốc electron tuyến tính 100 MeV PAL, Hàn Quốc .29 Hình 2.3 Hình ảnh máy gia tốc electron tuyến tính 100 MeV PAL, Hàn Quốc 29 Hình 2.4 Phổ xạ hãm phát từ bia W bắn phá chùm electron lượng 50-, 55-, 60-, 65-, 70 MeV mô MCNP 30 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chiếu mẫu với chùm xạ hãm máy gia tốc electron linac 100 MeV 31 Hình 2.6 Hình ảnh máy gia tốc cyclotron MC-50 Viện KIRAMS, Hàn Quốc 32 Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chiếu mẫu với chùm proton máy gia tốc Cyclotron MC-50 32 Hình 2.8 Hiệu suất ghi đêtêctơ bán dẫn HPGe Trung tâm Gia tốc Pohang, Hàn Quốc khoảng cách d từ nguồn đến đêtêctơ 36 Hình 2.9 Minh họa kết phân tích phổ gamma Gamma Vision .37 Hình 2.10 Giao diện phân tích phổ gamma phần mềm Fitzpeaks 38 Hình 3.1 Phổ gamma mẫu natSr(γ, xnyp)NO3)2 chiếu chùm xạ hãm 60 MeV với thời gian chiếu giờ, thời gian chờ 21 thời gian đo 1,5 Các khung nhỏ (γ, xnyp)1), (γ, xnyp)2), (γ, xnyp)3), (γ, xnyp)4), (γ, xnyp)5) phần phổ phóng to [32] 47 Hình 3.2 Phổ xạ hãm mô sử dụng MCNPX 2.6 bắn chùm electron có lượng cực đại 55, 60 65 MeV lên bia W (γ, xnyp)100 x100 x 0,1 mm) tiết diện tính sử dụng TALYS phản ứng natSr(γ, xnyp)γ,xnyp) tạo thành đồng vị 82Sr, 83(γ, xnyp)m+g) Sr, 85mSr, 85gSr, 87mSr, 81(γ, xnyp)g+0.976m)Rb, 82mRb, 83Rb, 84(γ, xnyp)m+g)Rb, 86(γ, xnyp)m+g)Rb 52 Hình 3.3 Tiết diện tính toán sử dụng TALYS 1.95 cho kênh phản ứng xảy mẫu Sr(γ, xnyp)NO3)2: (γ, xnyp)a) 88Sr(γ, xnyp)γ,x)84m,gRb, 87Sr(γ, xnyp)γ,x)84m,gRb, 86Sr(γ, xnyp)γ,x)84m,gRb, nat 88 Sr(γ, xnyp)γ,x)84(γ, xnyp)m+g)Rb; (γ, xnyp)b) 88Sr(γ, xnyp)γ,x)84m,gRb, 88Sr(γ, xnyp)γ,p3n)84m,gRb, Sr(γ, xnyp)γ,d2n)84m,gRb, 88Sr(γ, xnyp)γ,tn)84m,gRb; (γ, xnyp)c)