The phenomenological investigation of the nuclear structure properties of 52Cr

Abstract

Chromium (Cr) alloys are widely used in nuclear plants due to high corrosion and temperature sensitivity. Also, Cr doped alloys which use in nuclear power plants as radiation shielding material are used in electrical resistance wires. In this study, in the asymmetry parameters of various semi-empirical ⁵²Cr(n, p)⁵²V and empirical ⁵²Cr(n, d)⁵¹V cross-section formulas, some Skyrme Hartree-Fock parameters (SI, SKM, SIII and SKM *) were used to calculate density-dependent production reaction cross-section for ⁵²Cr atom. In the density calculations, HAFOMN program was used and density and radius dependence of ⁵²Cr atom were investigated. For the calculated results, an average σ_max/2 value was obtained and compared with experimental data in the literature. The values calculated from the semi-empirical (n, p) and empirical (n, d) formulas developed for ⁵²Cr was suitable for experimental values whereas the density dependent reaction cross-section calculations were found to be lower than the experimental data. 

Keywords

• (n,p) and (n,d) reaction,cross-section,Skyrme Hartree-Fock parameters

52Cr’un Nükleer Yapı Özelliklerinin Fenomonolojik İncelenmesi

Abstract

Krom (Cr) içeren alaşımlar, yüksek korozyon ve sıcaklık hassasiyeti nedeni ile nükleer santrallerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, Radyasyon zırh malzemesi olarak nükleer santrallerde kullanılabilen Cr içeren alaşımlar elektrik direnç tellerinde de kullanılmaktadır. Bu çalışmada, çeşitli yarı-ampirik ⁵²Cr(n, p)⁵²V ve ampirik ⁵²Cr(n, d)⁵¹V tesir kesit formüllerindeki asimetri parametrelerinde bazı Skyrme Hartree-Fock parametreleri (SI, SKM, SIII ve SKM*) kullanılarak ⁵²Cr atomu için yoğunluk bağımlı üretim reaksiyonu tesir kesiti hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Yoğunluk hesaplamalarında HAFOMN programı kullanılmış ve ⁵²Cr atomunun yoğunluk ve yarıçap bağımlılığı incelenmiştir. Hesaplanan sonuçlar için ortalama bir σ_max/2 değeri alınmış ve literatürdeki deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. ⁵²Cr için geliştirilmiş yarı-ampirik (n,p) ve ampirik (n,d) formüllerinden hesaplanan değerler deneysel değerlere uygun iken yoğunluğa bağımlı üretim reaksiyon tesir kesiti hesaplamaları deneysel verilerden düşük değerler olduğu görülmüştür. 

Keywords

• (n,p),d) reaksiyonu,tesir kesiti,Skyrme Hartree-Fock parametreleri

References

1. Angeli I, 2004. A consistent set of nuclear rms charge radii: properties of the radius surface R(N,Z)Atomic Data and Nuclei Data Tables, 87:185-206.
2. Angeli I, Krassimira P.M., 2013. Table of experimental nuclear ground state charge radii: An update, Atomic Data and Nuclear Data Tables 99: 69–95.
3. Aydin A, Tel E, Kaplan A, 2008. Calculation of 14–15 MeV (n, d) Reaction Cross Sections Using Newly Evaluated Empirical and Semi-empirical Systematics. J Fusion Energ, 27:308–313.
4. Aytekin H, Baldık R, Tel E, Aydın A, 2010. New Calculatıon For Some Ground State Features Of 40Ca, 48Ca 32S and 39K Nucleı. International Journal of Modern Physics E, 19(2):291–298.
5. Aytekin H, Tel E, Baldık R, 2008. Investigation of the Ground State Features of Some Excotic Nuclei by Using Effective Skyrme Interaction. Turk J Phys, 32:181–191.
6. Baldık R, 2010. Skyrme Etkileşmesi Kullanılarak Bazi Egzotik Çekirdeklerin Taban Durum Özelliklerinin İncelenmesi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalında Doktora Tezi (Basılmış).
7. Grimes SM, Haight RC, Alvar KR,.Barschall HH, Borchers RR, 1979. Charged particle emission in reactions of 15-MeV neutrons with isotopes of chromium, iron, nickel, and copper. Physical Review, Part C, Nuclear Physics, (19):2127.
8. Reinhard PG. and Flocard H, 1995. Nuclear effective forces and isotope shifts, Nuclear Physics A, 584:467-488.

9. Raole PM. et all., 2009. Structural materials for fusion reactors, Transactions of The Indian Institute of Metals Vol. 62, Issue 2:105-111.
10. Skyrme THR, 1958. The effective nuclear potential. Nuclear Physics, 9:615-634.
11. Stamm H. et all., 2000. Thermomechanical characteristics of the low activation materials chromium and Cr·5Fe·1Y2O3 alloy, Journal of Nuclear Materials 283±287, 597±601.
12. Osman KT and Habbani FI, 1996. Measurement and study of (n,p) reaction cross sectionsfor Cr, Ti, Ni, Co, Zr and Mo isotopes using 14.7 MeV neutrons, R,INDC(SUD)-001, 10.
13. Şekerci M, Çapali V, Özdoğan H, Kaplan A, 2016. Production Cross-Section Calculations of Medical 177Lu Using Neutron and Proton Induced Reactions. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi, 37:117-121.
14. Tel E, Şahin MH, Kaplan A, Aydin A and Altınok T, 2008. Investigation of the properties of the nuclei used on the new generation reactor technology systems, Ann. Nucl. Energy 35(2): 220-227.
15. Tel E, Okuducu Ş, Tanır G, Aktı NN, and Bölükdemir MH, 2008. Calculation of radii and density of 7–19B isotopes using effective Skyrme force. Commun. Theor. Phys. 49(3): 696.
16. Tel E, Sarer B, Okuducu S, Aydın A, and Tanır G, 2003. A new empirical formula for 14–15 MeV neutron-induced (n, p) reaction cross sections. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 29:2169–2177.
17. Vautherin D and Brink DM, 1972. Hartree-Fock Calculations with Skyrme's Interaction. I. Spherical Nuclei. Physics Review C , 5 , 626.
18. Ubeyli M., 2007. Radiation damage on low activation materials used in a hybrid reactor, Materials and Design,28,(5):1453–1460.
19. Victoria M. et all., 2001. Structural materials for fusion reactors Nuclear Fusion, 41(8):1047-1053.
20. Yildiz, E., Aydin, A., Sarpun, I. H., Tel, E., 2017. Calculations of Cross-Sections and Astrophysical S-factors for the (α,n) Reactions of Some Structural Fusion Materials. Journal of Fusion Energy, 36(4-5):149–151.
21. Yiğit M, 2008. Bazı Ağır Çekirdeklerin (N,F) Tesir Kesitlerinin Hesaplanması, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalında Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).