Новосибирские физики пополнили список ядерных реакций

Новосибирск. 6 ноября. ИНТЕРФАКС - Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) с помощью экспериментов на ускорительном источнике нейтронов VITA закрыли ряд пробелов в базах данных сечений ядерных реакций, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.

"Физики смогли с высокой точностью измерить вероятности рождения тех или иных частиц в результате столкновения протона и дейтрона (ядра изотопа водорода - дейтерия - ИФ) с литием и бором. Результаты в виде пяти статей опубликованы в журнале Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B, одной статьи в журнале Physics of Atomic Nuclei и внесены в международные базы данных.", - говорится в сообщении.

Столкновение дейтрона и лития дает реакции с выделением большого потока быстрых нейтронов, что актуально для задач материаловедения, например, для тестирования образцов в экстремальных радиационных условиях.

Одна из реакций протона и бора, наоборот, проходит без выделения нейтронов, и мировое физическое сообщество рассматривает ее как одну из возможных для развития безнейтронных термоядерных реакторов.

Ускорительный источник нейтронов VITA на основе ускорителя-тандема с вакуумной изоляцией и литиевой мишенью был предложен и создан в ИЯФ СО РАН. Установка способна генерировать пучки протонов и дейтронов с энергией до 2,3 мегаэлектронвольт и током до 10 миллиампер. Этот нейтронный источник оснащен гамма, альфа и нейтронными спектрометрами, а также дозиметрами.

Установка используется для развития методики бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ); тестирования материалов, перспективных для работы в экстремальных радиационных условиях, например, в термоядерных реакторах; для фундаментальных исследований по измерению сечений ядерных реакций, то есть вероятности рождения тех или иных частиц в результате столкновения исходных объектов, и других приложений.

Работы ИЯФ СО РАН по измерению ядерных сечений на установке VITA начались с изучения свойств литиевой мишени. В ходе прошлых работ ученые выяснили, что помимо основной нейтроногенерирующей реакции существует реакция с выделением вредных гамма-квантов. Также была измерена реакция протона с литием с рождением двух альфа-частиц.

Столкновения дейтрона с литием приводит к большому разнообразию реакций - существует 11 каналов взаимодействия, шесть из них проходят с рождением нейтронов, часть которых характеризуется высокой энергией.

Ученые измерили с помощью установки VITA семь из 11 реакций, установив, что наибольший спектр нейтронов получается в результате захвата литием-7 дейтрона получаются две альфа-частицы и нейтрон.

"Информации о ее сечении в открытых базах данных нет. По нашим данным, вклад этой реакции является превалирующим, именно она будет давать очень широкий спектр нейтронов. Следующая реакция даже в резонансе дает вклад в выход нейтронов в 2,5 раз ниже, чем первая, а оставшиеся две, их мы измеряли с коллегами их проектного центра ITER, в 8 и 13 раз", - приводятся в сообщении слова старшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Марины Бикчуриной.

На данный момент специалисты из шести нейтроногенерирующих реакций измерили все четыре реакции с литием-7 и планируют измерить оставшиеся две реакции с литием-6.

Вторая часть исследований специалистов ИЯФ СО РАН заключалась в измерении ядерных реакций столкновения протона с мишенью из бора. После взаимодействия протона с изотопом бор-11 происходят реакции без рождения нейтронов.

"Реакция, которая происходит после взаимодействия пучка протонов с бором-11, на выходе дает три альфа-частицы. Научному сообществу эта реакция интересна тем, что она характеризуется большим энерговыделением, а еще тем, что в ней нет нейтронов. Получается, что реакция протон-бор очень перспективна для создания термоядерных установок без нейтронной защиты", - говорит Бикчурина.

Ученые ИЯФ СО РАН установили, что реакция взаимодействия протона с бором идет преимущественно в виде распада на альфа-частицу и ядро бериллия-8 в возбужденном состоянии с его последующим распадом на две альфа-частицы.

Ученые изготовили дополнительное оборудование и вскоре планируют дальнейшие измерения, чтобы полученные достоверные данные позволили научному сообществу продвигаться в области развития безнейтронного термоядерного синтеза.