Könnyű elemek neutronbefogási hatáskeresztmetszetének meghatározása PGAA-val Révay Zsolt, Belgya Tamás, Molnár Gábor Richard B. Firestone Richard M. Lindstrom Izotópkutató Intézet Lawrence Berkeley National Laboratory National Institute of Standards and Technology

Sugárzásos neutronbefogás Neutronbefogás valószínűsége neutronbefogási hatáskeresztmetszet: σ Adott energiájú gamma-foton emissziójának valószínűsége neutron befogás hatására parciális gamma-keltési hatáskeresztmetszet: σγ σγ = Pγ θ σ

Sugárzásos neutronbefogás H, D 6Li, 7Li, 12C 16O σ =∑ Eγ /Sn σγ

Neutronbefogási hatáskeresztmetszet meghatározása Az abszorbeált neutronok számának meghatározása, nem mérhető közvetlenül Következtetés a hiányzó neutronok számából transzmissziós mérés reaktor reaktivitásának „elállítása”

Hibalehetőségek neutronszórás hatása (különösen, ha σscat > σ) szennyezők hatása (különösen, ha σpoll > σ) kis különbségek mérése pontatlan Szisztematikus hibák várhatók a kis hatáskeresztmetszetű (elsősorban könnyű) elemek, nuklidok esetében

Parciális hatáskeresztmetszet meghatározása közvetlenül mérhető A /t = n σγ Φ ε A /t – csúcs beütésszáma n – adott atom darabszáma σγ – parciális hatáskeresztmetszet Φ – neutronfluxus ε – detektor hatásfoka befogási hatáskeresztmetszet meghatározása összegzéssel

Standardizálás standardizálás alapja PGAA-ban 1H: 0,3326±0,0007 barn

Ellenőrzési lehetőség Hibalehetőségek Nívóséma pontatlan ismerete pontatlan hatásfok-korrekció Ellenőrzési lehetőség σγ-k összehasonlítása a különböző ágak mentén ellenőrzi a hatásfokot

Mérések Budapest PGAA berendezés NIST PGAA hidegneutron-nyaláb 5*107 cm-2 s-1 Compton-elnyomásos HPGe-detektor NIST PGAA 2*109 cm-2 s-1

Budapesti PGAA berendezés

NIST hidegneutronos PGAA ber.

Minták D2O + H2O sorozat melamin, polietilén, karbamid-D piridin, NH4NO3 relatív standardizálás minden lehetséges elempár között: H, D, C, N, O

Eredmények Elem Irodalmi adat Budapest 1999 Bp-NIST 2004 H 0,3326(7) standard D 0,000519(7) 0,000490(10) 0,000497(13) C 0,00351(5) 0,00376(2) 0.00384(7) N 0.0795(14) 0.0792 O 0,000190(19) 0,000180(15) 0,000148(3)

Eredmények ellenőrzése kereszt-ellenőrzés elemek között H, N → O H, C, N → O H, C → D ágarányok (emissziós valószínűségek) egyezése

Eredmények hasznosíthatósága Nukleáris adatok pontosítása Pontosabb PGAA analízis Reaktor-számítások pontosítása Sudbury neutrínó kísérlet számításainak pontosítása

Eddig ez hogy nem derült ki? A szennyezők okozta szisztematikus hiba D2O: 100 ppm H2O → 7,4 % látszólagos növekedés C: 100 ppm N → 3,8 % látszólagos növekedés C: 1 ppm Cd → 7,0 % látszólagos növekedés Más (n,γ) mérések (JAERI, Japán), eleinte cáfolták, most már megerősítik a mi méréseinket

Tervek Be, 6Li, 7Li, 10B, 11B, 13C, ..., Pb, Bi ellenőrzés reaktorfizikusok segítségével