Füzyon Reaktörü Yapısal Malzemelerinde Kullanılan Bazı Elementler için Proton Girişli Reaksiyonlarda 3He Yayınlanma Spektrumlarının İncelenmesi

Abstract

Reaksiyon tesir kesiti bir nükleer reaksiyonun gerçekleşme ihtimalini ifade eder. Hızlandırıcılar, güç santralleri, fisyon ve füzyon reaktörleri gibi nükleer tesislerde güvenliğin sağlanabilmesi için kullanılan malzeme ile parçacıklar arasındaki gerçekleşebilecek tüm etkileşimlerin göz önüne alınması gerekmektedir. Tesir kesiti verileri; radyoizotop üretimi, zırhlama ve malzeme geliştirme çalışmaları olmak üzere geniş bir alanda kullanılmaktadır. Bu yüzden, bir reaksiyonun tesir kesiti verilerinin ve reaksiyon sonucu açığa çıkan parçacıkların enerji spektrumlarının deneysel ve teorik yöntemlerle araştırılması gerekmektedir. Bu çalışmada, tek enerjili protonlarla bombardıman edilen füzyon reaktörü yapısal elementleri ²⁷Al, ⁵⁶Fe, ⁵⁸Ni ve ⁹⁰Zr için, ³He enerji spektrumları teorik modeller ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılarak analiz edilmiştir. 

Keywords

• Tesir kesiti,Yayınlanma spektrumu,Fisyon ve füzyon reaktörü,yapısal elementler

Investigation of 3He Emission Spectra in Proton Induced Reactions for Some Elements Used in Fusion Reactor Structural Materials

Abstract

Reaction cross section refers to the possibility of a nuclear reaction’s occurrence. All possible interactions between the used material and the particles needed to be considered in nuclear facilities such as accelerators, power plants, fission and fusion reactors for providing the security. Cross section data have been using in a wide range of area including radioisotope production, shielding and material development works. Therefore, the cross section data of a reaction and the energy spectra of outgoing particles as a result of that reaction must be investigated with experimental and theoretical methods. In this study, the ³He energy spectra of the fusion reactors structural elements ²⁷Al, ⁵⁶Fe, ⁵⁸Ni and ⁹⁰Zr, which were bombarded with single energetic protons, were investigated by theoretical models. The obtained results were analyzed by comparing with the experimental data.

Keywords

• Cross section,Emission spectra,Fission and fusion reactor,structural elements

References

1. [1] World Energy Outlook 2012, Uluslararası Enerji Ajansı, Erişim Tarihi: 05.05.2017. https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/WEO2012_free.pdf.
2. [2] Characterization and Testing of Materials for Nuclear Reactors, Uluslarası Atom Enerji Ajansı, Erişim Tarihi: 14.01.2018, http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_1545_web.pdf
3. [3] Y. A. Hakan vd., Ed., Nükleer Enerji Nükleer Süreç Kavramlarına, Sistemlerine, ve Uygulamalarına Giriş, Çeviri: Nuclear Energy An Introduction to the Concepts, Systems, and Applications of Nuclear Processes, Ankara, Nobel Akademik Yayıncılık, 2015.
4. [4] P. Magaud, G. Marbach and I. Cook, “Nuclear Fusion Reactors” in Encyclopedia of Energy, vol. 4, ed. C. J. Cleveland, Elsevier, 2004, pp. 365-381.
5. [5] A. Kaplan, E. Tel, and A. Aydin, “The Equilibrium and Pre-equilibrium Neutron Emission Spectra of Some Structural Fusion Materials for (n,xn) Reactions up to 16 MeV Energy,” Phys. Atom Nucl.,” vol. 72, pp. 903-910, 2009.
6. [6] H. A. Yalım, A. Aydin, İ. H. Sarpün, R. Ünal, B. Oruncak, A. Kaplan, and E. Tel, “Investigation of Nucleon Mean Free Path Dependence in Tritium Emission Spectra Produced by Proton Induced Reactions at 62 MeV,” J. Fusion Energ.,” vol. 29, pp. 55-61, 2010.
7. [7] E. Tel, M. Yiğit, and G. Tanır, “Study on (n,t) Reactions of Zr, Nb and Ta Nuclei,” J. Fusion Energ.,” vol. 31, pp. 184–190, 2012.
8. [8] A. Aydin, H. A. Yalim, E. Tel, B. Şarer, R. Ünal, İ. H. Sarpün, A. Kaplan, and M. Dağ, “Level density parameter dependence of the fission cross sections of some subactinide nuclei induced by protons with the incident energy up to 250 MeV,” Ann. Nucl. Energy, vol. 36, pp. 1307-1312, 2009.

9. [9] M. Sahan, E. Tel, H. Sahan, A. Kara, A. Aydin, A. Kaplan, I. H. Sarpun, B. Demir, S. Akca, and E. Yildiz, “Calculations of Double-Differential Neutron Emission Cross Sections for 9Be Target Nucleus at 14.2 MeV Neutron Energy,” J. Fusion Energ.,” vol. 34, pp. 493-499, 2015.
10. [10] İ. H. Sarpün, H. A. Yalım, R. Ünal, B. Oruncak, A. Aydın, A. Kaplan, E. Tel, “Determination of (n,2n) Reaction Cross Sections for Some Nuclei with Asymmetry Parameter,” J. Fusion Energ., vol. 29, pp. 387-394, 2010.
11. [11] A. Aydin, H. Pekdogan, A. Kaplan, İ. H. Sarpün, E. Tel and B. Demir, “Comparison of Level Density Models for the 60,61,62,64Ni(p, n) Reactions of Structural Fusion Material Nickel from Threshold to 30 MeV,” J. Fusion Energ., vol. 34, pp. 1105–1108, 2015.
12. [12] A. J. Koning, S. Hilaire and S. Goriely (2015) TALYS–1.8 A Nuclear Reaction Program, http://www.talys.eu/fileadmin/talys/user/docs/talys1.8.pdf
13. [13] C. H. M Broeders, A. Y. Konobeyev, Y. A. Korovin, V. P. Lunev, and M. Blann (2006) ALICE/ASH - Pre-compound and evaporation model code system for calculation of excitation functions, energy and angular distributions of emitted particles in nuclear reactions at intermediate energies, https://publikationen.bibliothek.kit.edu/270064701/3814806
14. [14] EXFOR: Experimental Nuclear Reaction Data. Database Version of 2018-01-09, https://www-nds.iaea.org/exfor/exfor.htm. Erişim Tarihi:14.01.2018
15. [15] W. Hauser and H. Feshbach, “The Inelastic Scattering of Neutrons,” Phys. Rev.,” vol. 87, pp. 366–373, 1952.
16. [16] M. Blann, “Importance of the Nuclear Density Distribution on Pre-equilibrium Decay,” Phys. Rev. Lett.,” vol. 28, pp. 757–759, 1972.
17. [17] M. Blann, “Hybrid Model for Pre-Equilibrium Decay in Nuclear Reactions,”Phys. Rev. Lett.,” vol. 27, pp. 337–340, 1971.
18. [18] V. F. Weisskopf and D. H. Ewing, “On the Yield of Nuclear Reactions with Heavy Elements,” Phys. Rev.,” vol. 57, pp. 472–485, 1940.