ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2020, том 83, № 6, с. 474-481
ЯДРА
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЙ, ПРИВОДЯЩИХ
К ОБРАЗОВАНИЮ И РАСПАДУ ИЗОТОПА102Pd
© 2020 г. С. С. Белышев1), Б. С. Ишханов1),2), А. А. Кузнецов1),2)*,
А. А. Просняков1), Н. Ю. Фурсова1), В. В. Ханкин2)
Поступила в редакцию 14.02.2020 г.; после доработки 14.02.2020 г.; принята к публикации 14.02.2020 г.
Выполнены экспериментальные исследования и теоретические расчеты фотонейтронных реакций на
легких изотопах палладия102Pd и104Pd. Мишень из природной смеси изотопов палладия облучалась
тормозными γ-квантами на электронном ускорителе РМ-55 при энергии электронов 55 МэВ.
Определены абсолютные выходы фотонейтронных реакций на изотопах102Pd и104Pd с вылетом до
трех нейтронов. Полученные результаты сравниваются с результатами расчетов по программе TALYS
и оцененными сечениями.
DOI: 10.31857/S0044002720050074
1. ВВЕДЕНИЕ
реакций показаны на рис. 1. В условиях взрыва
сверхновых достигается высокая температура и
Фотоядерные реакции на легких стабильных
плотность вещества, при которых процессы фо-
изотопах палладия Pd представляют интерес с
торасщепления могут доминировать над процес-
точки зрения образования p-нуклидов в процессе
сом захвата нейтронов [8]. Для описания синте-
звездного нуклеосинтеза. Как известно, большин-
за p-нуклидов, кроме процессов фоторасщепления
ство стабильных ядер тяжелее железа образова-
атомных ядер, предложены и другие модели: на-
лись в результате s- и r-процессов [1]. Палладий
пример, ядерные реакции захвата протонов (p, γ),
имеет шесть стабильных изотопов. Характеристи-
(p, n), реакции под действием мощных потоков
ки стабильных изотопов Pd приведены в табл. 1.
нейтринного излучения из ядра звезды [5]. Отличие
Образование изотопов104Pd,105Pd,106Pd,108Pd,
распространенности p-нуклидов, рассчитанной по
110Pd происходит в результате s- и r-процессов.
этим моделям эволюции состава звезды в процессе
Расчеты [4] показывают, что вклад s-процесса в
термоядерного горения с учетом всех упомянутых
образование изотопов палладия относительно сол-
реакций, от наблюдаемой распространенности p-
нечной распространенности составляет около 40%.
нуклидов в Солнечной системе может достигать
При этом изотоп104Pd образуется практически
двух порядков [9-11]. Основными причинами этих
только в результате s-процесса,110Pd образует-
различий являются: недостаток информации о кон-
ся в основном в результате r-процесса, изотопы
центрации исходных ядер p-процесса в момент
105,106,108Pd образуются в результате как s-, так и
взрыва сверхновой, спектрах частиц, вызывающих
соответствующие реакции, а также неточности в
r-процессов.
используемых скоростях и сечениях соответствую-
Изотоп102Pd относится к p-нуклидам — груп-
щих реакций.
пе из 35 нейтронодефицитных стабильных ядер с
низкой распространенностью. Образование этих
Экспериментальные данные по парциальным
ядер невозможно описать реакциями захвата ней-
сечениям фотоядерных реакций на изотопах102Pd
тронов [5]. Одним из сценариев образования p-
и104Pd отсутствуют. При моделировании распро-
нуклидов считаются фотоядерные реакции: (γ, 1n),
страненности обойденных ядер используются про-
(γ, 2n) и (γ, α) [6, 7]. Возможные пути образования
граммы статистического описания ядерных реак-
и распада изотопа 102Pd в результате фотоядерных
ций, такие как TALYS [12] и NON-SMOKER [13].
Настоящая работа посвящена экспериментально-
1)Физический факультет Московского государственного
му исследованию фотонейтронных реакций, при-
университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия.
водящих к образованию и распаду обойденного
2)Научно-исследовательский институт ядерной физики
ядра102Pd. Полученные результаты сравниваются
им. Д.В. Скобельцына Московского государственного
университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Poссия.
с результатами расчетов по программе TALYS [12]
*E-mail: kuznets@depni.sinp.msu.ru
и оцененными сечениями [14]. Эксперимент вы-
474
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЙ
475
(γ, n)
(γ, n)
(γ, n)
(γ, n)
(γ, n)
102Ag
103Ag
104Ag
105Ag
106Ag
107Ag
12.9 мин
65.7 мин
69.2 мин
41.3 сут
24 мин
51.84
β+
(γ, 2n)
(γ, n)
(γ, n)
(γ, n)
(γ, n)
(γ, n)
101Pd
102Pd
103Pd
104Pd
105Pd
106Pd
8.47 ч
1.02
16.99 сут
11.14
22.33
27.33
β-
(p, γ)
(γ, p)
100Rh
101Rh
102Rh
103Rh
104Rh
105Rh
20.8 ч
3.3 год
207 сут
100
42.3 c
35.36
(p, γ)
(p, γ)
99Ru
100Ru
101Ru
102Ru
103Ru
104Ru
12.76
12.6
17.06
31.55
39.26 сут
18.62
Рис. 1. Пути образования и распада изотопа102Pd в результате фотоядерных реакций.
полнен на тормозном пучке ускорителя электронов
Поиск максимумов в спектрах γ-квантов и рас-
РМ-55 при энергии электронов 55 МэВ.
чет их интенсивностей проводился с помощью ав-
томатической системы набора и анализа спектров,
которая позволяет проводить визуализацию дан-
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ных, разделение перекрывающихся максимумов и
И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
их аппроксимацию гауссовскими кривыми методом
ЭКСПЕРИМЕНТА
наименьших квадратов с использованием стан-
На тормозном пучке импульсного разрезного
дартных алгоритмов. Образовавшиеся в результате
микротрона РМ-55 НИИЯФ МГУ с максимальной
фотоядерных реакций изотопы идентифицирова-
энергией электронов 55 МэВ [15, 16] измерены
лись по энергии γ-квантов и периоду полураспада
выходы фотоядерных реакций на мишени из при-
образовавшихся изотопов. Используемая нами ме-
родной смеси изотопов Pd. Длительность облу-
тодика гамма-активационных измерений подробно
чения мишени составляла 66 мин. Использова-
описана в предыдущих работах [20-22].
лась тормозная мишень из вольфрама толщиной
В табл.
2
приведены периоды полураспада
0.2 мм. Сразу за тормозной мишенью располага-
изотопов99-101,103Pd и энергии Eγ максимумов
лась металлическая мишень из палладия толщиной
0.399 г/см2. За облучаемой мишенью распола-
в спектре, по которым проводилась расшифровка
спектров и рассчитывался выход реакций. На
гался монитор из меди толщиной 0.097 г/см2. Во
рис. 2 показаны спектры остаточной активности
время облучения с помощью цилиндра Фарадея,
облученной палладиевой мишени сразу после
расположенного за мишенной сборкой, измерялся
облучения и через три дня после облучения.
ток электронов ускорителя. Абсолютное значение
тока вычислялось сравнением экспериментально
В результате эксперимента измерялись выхо-
измеренного и теоретического значений выходов
ды Y (Em) фотоядерных реакций, представляющие
на мониторе из меди [17]. После облучения ми-
собой свертку сечения фотоядерной реакции σ(E)
шень переносилась в отдельное низкофоновое по-
с плотностью распределения числа тормозных фо-
мещение, где измерялась активность, наведенная в
тонов по энергии на один электрон пучка ускорите-
облученной мишени. Время переноса облученной
ля φ(E, Em):
мишени Pd составило 2 мин. Спектры γ-квантов
∫
измерялись в диапазоне энергий от 35 кэВ до
3.7 МэВ на детекторе из сверхчистого германия
Y (Em) = αη φ(E, Em)σ(E)dE,
(1)
Canberra GC3019 с цифровым многоканальным
Eпор
анализатором InSpector 1250. Эффективность де-
тектора рассчитывалась на основе модели уста-
где Em = 55 МэВ — кинетическая энергия элек-
новки на GEANT4 [18] и измерений калибровоч-
тронов, падающих на вольфрамовый радиатор,
ных источников [19]. Энергетическое разрешение
E —энергия тормозных γ-квантов, образующихся
HPGe-детектора составляло 0.8 кэВ при энергии
в радиаторе, Eпор — порог исследуемой фото-
Eγ = 150 кэВ и 1.9 кэВ при энергии Eγ = 1332 кэВ.
ядерной реакции, α — количество исследуемых
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83
№6
2020
476
БЕЛЫШЕВ и др.
Таблица 1. Характеристики стабильных изотопов палладия: η — процентное содержание изотопа в природной
смеси изотопов, JP — спин J и четность P основного состояния изотопа, Bn — энергия отделения нейтрона
(МэВ), Bp — энергия отделения протона (МэВ), ε — удельная энергия связи изотопа (МэВ), βэксп2(B(E2)), βтеор2 —
экспериментальные и теоретические параметры квадрупольной деформации изотопов Pd
Изотоп
η, %
JP
Bn
Bp
ε
βэксп2(B(E2)) [2]
βтеор2 [3]
102Pd
1.02
0+
10.57
7.81
8.58
0.196 ± 0.006
+0.189
104Pd
11.14
0+
9.98
8.66
8.59
0.209 ± 0.007
+0.183
105Pd
22.33
5/2+
7.09
8.75
8.57
+0.174
106Pd
27.33
0+
9.56
9.35
8.58
0.229 ± 0.006
108Pd
26.46
0+
9.23
9.95
8.57
0.243 ± 0.006
+0.157
110Pd
11.72
0+
8.81
10.63
8.55
0.257 ± 0.006
+0.129
Таблица 2. Периоды полураспада T1/2 изотопов99-101,103Pd, энергии максимумов Eγ в спектре остаточной
активности, Iγ — квантовые выходы соответствующих γ-квантов, Y (55 МэВ)эксп — выходы образования соответ-
ствующих изотопов, отнесенные на 1 электрон, падающий на тормозную мишень
Изотоп
T1/2
Eγ, кэВ (Iγ, %)
Y (55 МэВ)эксп, e-1
103Pd
16.991 сут
357.47
(0.0221)
(2.08 ± 0.11) × 10-6
269.67 (6.43), 296.29 (19), 355.28 (0.22),
453.69 (0.605), 565.98 (3.44), 590.44 (12.06),
101Pd
8.47 ч
(1.38 ± 0.07) × 10-7
723.75 (1.96), 992.82 (0.94), 1177.63 (0.353),
1202.04 (1.52), 1218.28 (0.52), 1289.04 (2.28)
74.78 (48), 84.02 (52), 126.05 (7.8)
100Pd
3.63 сут
(2.27 ± 0.17) × 10-8
158.87
(1.66)
99Pd
21.4 мин
136 (73)
(9.13 ± 0.40) × 10-10
ядер, отнесенное к 1 см2 мишени, η — процентное
акции 65Cu(γ, 1n)64Cu на мониторной мишени,
содержание исследуемого изотопа в природной
рассчитанного по формуле (2), с выходом, рассчи-
смеси изотопов Pd.
танным по формуле (1) с использованием оценен-
Экспериментальные выходы реакций Y (Em)эксп
ного сечения реакции65Cu(γ, 1n)64Cu, полученно-
рассчитывались по площадям фотопиков S в
го в работе [23], и тормозного спектра, рассчитан-
спектрах остаточной активности с учетом мертвого
ного по программе GEANT4.
времени детектора, тока ускорителя во время облу-
Экспериментальные выходы фотоядерных ре-
чения и нескольких каналов распада, приводящих
акций с образованием99-101,103Pd на природной
к образованию исследуемых изотопов:
смеси изотопов палладия, рассчитанные по форму-
N10
ле (2), приведены в табл. 2.
Y (Em)эксп =
,
(2)
∫
e-λt1
I(t)eλtdt
0
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
где
При взаимодействии γ-квантов с атомными яд-
S
рами в сечении поглощения γ-квантов наблюдает-
N10 =
,
(3)
ся широкий максимум, расположенный в области
k(e-λ1(t2-t1) - e-λ1(t3-t1))
энергий 8-30 МэВ — гигантский дипольный ре-
где N10 — число ядер исследуемого изотопа на
зонанс (ГДР). Все стабильные изотопы палладия
момент окончания облучения, λ — постоянная рас-
(табл. 1) деформированы в основном состоянии,
пада изотопа, I(t) — ток ускорителя, t1 — время
что должно приводить к уширению сечения погло-
облучения, t2 — время начала измерения спектров,
щения фотонов (при небольших значениях пара-
t3 — время окончания измерения спектров.
метра квадрупольной деформации) или расщепле-
Калибровка тока ускорителя проводилась срав-
нию его на две компоненты, обусловленные коле-
нением экспериментально измеренного выхода ре- баниями ядра вдоль большой и малой осей ядер-
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83
№6
2020
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЙ
477
A, c-1
102
а
101
100
10-1
10-2
10-3
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Eγ, кэВ
A, c-1
102
б
101
100
10-1
10-2
10-3
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Eγ, кэВ
Рис. 2. Спектры остаточной активности облученного образца из природной смеси изотопов палладия сразу после
облучения (а) и через три дня после облучения (б). Продолжительность измерений спектров составляла 1 и 20 ч
соответственно.
ного эллипсоида. Этот эффект должен проявлять-
σ(γ, 2n), измеренные в Сакле [24], приведены на
ся в сечениях фотоядерных реакций σ(γ, Xn) =
рис. 3. В работе [24] на основе измерений сечений
= σ(γ,1n) + 2σ(γ,2n) + 3σ(γ,3n) + ... и σ(γ,1n).
фотоядерных реакций для ядер с 100 < A < 130
Экспериментальные сечения фотонейтронных ре-
показано, что ширина ГДР на естественной смеси
акций на изотопах102Pd и104Pd в литературе
изотопов палладия, олова, теллура и кадмия рас-
отсутствуют. В работе [24] были измерены сече-
тет с увеличением параметра деформации. Экс-
ния фотонейтронных реакций σ(γ, Xn), σ(γ, 1n) +
периментальное значение ширины ГДР Γ = 7.1 ±
+ σ(γ,1n1p) и σ(γ,2n) на природной смеси изото-
± 0.1 МэВ, полученное в работе [24], хорошо сов-
пов палладия. Эксперимент был выполнен в Сакле
падает с расчетами на основе динамической кол-
на пучке квазимоноэнергетических фотонов, об-
лективной модели ядра [25, 26] в приближении
разующихся при аннигиляции позитронов на лету.
гармонических колебаний ядерной поверхности с
Сечения реакций σ(γ, Xn), σ(γ, 1n) + σ(γ, 1n1p) и
параметром деформации β = 0.23.
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83
№6
2020
478
БЕЛЫШЕВ и др.
σ, мбн
ведены в табл. 3. В области энергий, где распо-
250
ложено сечение реакции σ(γ, 3n), существенный
вклад дает квазидейтронный механизм поглощения
γ-квантов, что приводит к увеличению ошибки при
200
расчете сечения реакции σ(γ, 3n).
В работах [29, 30] измерялись выходы реакции
150
102Pd(γ, 1n) на тормозных пучках гамма-квантов
при энергии электронов ускорителя от
11
до
14 МэВ. Для получения абсолютных значений
100
выходов использовалась нормировка на сечение
реакции197Au(γ, 1n). Результаты, полученные в
работах [29, 30], показывают, что в районе порога
50
выход реакции102Pd(γ, 1n) совпадает с выходом,
рассчитанным из сечения по программе NON-
0
SMOKER [13], и занижен относительно расчетов
по программе TALYS [12] и оцененных сечений [14].
8
10
12
14
16
18
20
22
E, МэВ
Измеренные в настоящей работе выходы фото-
нейтронных реакций с образованием99-101,103Pd
Рис. 3. Сечения фотоядерных реакций на природ-
на природной смеси изотопов палладия сравнива-
ной смеси изотопов палладия, измеренные в рабо-
ются с выходами, рассчитанными из оцененных и
те [24]: ■ — σ(γ, Xn), △ — σ(γ,1n) + σ(γ,1n1p), • —
теоретических сечений.
σ(γ, 2n). До порога реакции (γ, 2n) сечения реакций
(γ, Xn) и (γ, 1n) совпадают.
В случае, если эксперимент выполняется на
природной смеси изотопов, измеряется выход об-
разования ядра в результате всех возможных ре-
Сечение σ(γ, Xn), полученное в работе [24], ис-
акций на стабильных изотопах элемента. При рас-
пользовалось для оценки сечений фотонейтронных
чете теоретических выходов учитывались вклады
реакций на стабильных изотопах палладия [14, 27].
реакций от более тяжелых изотопов с учетом их
Сечения реакции σ(γ, 1n) — σ(γ, 9n) на изотопах
процентного содержания ηi в природной смеси:
102Pd и104Pd из библиотеки KAERI [14] оценены из
∫
∑
экспериментальных данных и результатов расчетов
Y (Em)теор = α
ηi
φ(E, Em)σi(E)dE,
(4)
с помощью программы GNASH [28]. На рис. 4
i
приведено сравнение оцененных сечений реакций
Eiпор
σ(γ, Xn), σ(γ, 1n), σ(γ, 2n) и σ(γ, 3n) на изотопах
где индекс i соответствует стабильному изотопу в
102Pd и104Pd и расчетов с помощью програм-
природной смеси изотопов Pd.
мы TALYS [12]. Интегральные сечения реакций
Сравнение абсолютных выходов фотоядерных
(γ, 1n), (γ, 2n) и (γ, 3n) на изотопах102Pd и104Pd,
реакций на изотопах палладия, полученных в на-
рассчитанные от порога реакции до 55 МэВ, при-
стоящем эксперименте Yэксп. (формулы (2)—(3)),
теоретически рассчитанных с помощью программы
TALYS (YTALYS) [12] и оцененных сечений из биб-
Таблица 3. Пороги Eпор и интегральные сечения σинт
лиотеки KAERI (YKAERI) [14] для изотопов палла-
фотонейтронных реакций на изотопах102Pd и104Pd,
дия99-103Pd приведено в табл. 4. В первой колонке
интегральные сечения рассчитаны от порога реакции до
приведены изотопы, образующиеся в результате
55 МэВ
фотоядерных реакций. Во второй колонке приве-
дены основные фотоядерные реакции, в которых
σинт, МэВ мбн
Реакция
Eпор, МэВ
образуются изотопы. В третьей колонке приве-
KAERI TALYS
дены пороги парциальных реакций, приводящих
к образованию исследуемых изотопов. В четвер-
102Pd(γ, 1n)
10.57
1287
1169
той колонке приведены экспериментальные выхо-
102Pd(γ, 2n)
18.84
492
430
ды. Выходы нормированы на один электрон пучка
ускорителя, падающий на тормозную мишень. В
102Pd(γ, 3n)
29.96
101
86
пятой и шестой колонках приведены суммарные
104Pd(γ, 1n)
9.98
1287
1138
теоретические выходы фотонейтронных реакций на
104Pd(γ, 2n)
17.61
499
633
природной смеси изотопов Pd, рассчитанные по
формуле (4) на основе сечений, рассчитанных с
104Pd(γ, 3n)
28.18
101
193
помощью программы TALYS, и оцененных сечений
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83
№6
2020
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЙ
479
σ, мбн
σ, мбн
250
250
102Pd(γ, Xn)
104Pd(γ, Xn)
200
200
150
150
100
100
50
50
0
0
10
15
20
25
30
35
40
10
15
20
25
30
35
40
250
250
102Pd(γ, 1n)
104Pd(γ, 1n)
200
200
150
150
100
100
50
50
0
0
10
15
20
25
30
35
40
10
15
20
25
30
35
40
60
60
104Pd(γ, 2n)
50
102Pd(γ, 2n)
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
10
15
20
25
30
35
40
10
15
20
25
30
35
40
8
14
104Pd(γ, 3n)
102Pd(γ, 3n)
12
6
10
8
4
6
4
2
2
0
0
10
15
20
25
30
35
40
10
15
20
25
30
35
40
E, МэВ
E, МэВ
Рис. 4. Cечения реакций σ(γ, Xn) = σ(γ, 1n) + 2σ(γ, 2n) + 3σ(γ, 3n) + ..., σ(γ,1n), σ(γ,2n), σ(γ, 3n) на изотопах
102Pd и104Pd: оцененные сечения из библиотеки KAERI [14] (сплошная линия) и сечения, рассчитанные с помощью
программы TALYS [12] (штриховая линия).
из библиотеки KAERI. В пятой и шестой колонках
реакций. При поглощении дипольных γ-квантов в
также приведены выходы на отдельных изотопах
ядрах с N = Z возбуждаются две ветви гигант-
природной смеси Pd, рассчитанные по формуле (1).
ского резонанса T< = T0 и T> = T0 + 1, где T0 —
изоспин основного состояния ядра:
Для изотопов99-101,103Pd выходы фотоней-
|N - Z|
тронных реакций, рассчитанные из теоретических
T0 =
(5)
и оцененных сечений, оказываются завышенными
2
относительно экспериментальных. Это объясняет-
Отношение интегральных сечений σ> и σ<,
ся тем, что в расчетах, выполненных на основе
взвешенное по тормозному спектру, для состояний
программы TALYS и GNASH, не учитывается изо-
T> и T< определяется соотношением [31]:
спиновое расщепление ГДР, которое должно при-
водить к увеличению вероятности фотопротонных
σ>
11 - 1.5T0A-2/3
=
(6)
реакций и снижению вероятности фотонейтронных
σ<
T0 1 + 1.5T0A-2/3
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83
№6
2020
480
БЕЛЫШЕВ и др.
Таблица 4. Сравнение экспериментальных Yэксп и теоретических выходов изотопов палладия99-103Pd; теоретиче-
ские выходы рассчитывались на основе оцененных сечений KAERI (YKAERI) и теоретических сечений из программы
TALYS (YTALYS)
Реакция
Изотоп
образования
Eпор, МэВ
Y (55 МэВ)эксп, 1/e
YKAERI, 1/e
YTALYS, 1/e
изотопа
103Pd
natPd(γ, in)
(2.08 ± 0.11) × 10-6
2.62 × 10-6
2.52 × 10-6
104Pd(γ, 1n)
10.0
1.58 × 10-6
1.38 × 10-6
105Pd(γ, 2n)
17.1
1.03 × 10-6
8.98 × 10-7
106Pd(γ, 3n)
26.6
2.33 × 10-7
102Pd
natPd(γ, in)
6.11 × 10-7
7.31 × 10-7
104Pd(γ, 2n)
17.6
4.65 × 10-7
4.32 × 10-7
105Pd(γ, 3n)
24.7
1.46 × 10-7
2.14 × 10-7
106Pd(γ, 4n)
34.3
8.51 × 10-8
101Pd
natPd(γ, in)
(1.38 ± 0.07) × 10-7
2.03 × 10-7
2.46 × 10-7
102Pd(γ, 1n)
10.5
1.45 × 10-7
1.27 × 10-7
104Pd(γ, 3n)
28.2
3.52 × 10-8
7.05 × 10-8
105Pd(γ, 4n)
35.3
2.33 × 10-8
4.92 × 10-8
100Pd
natPd(γ, in)
(2.27 ± 0.17) × 10-8
3.77 × 10-8
4.11 × 10-8
102Pd(γ, 2n)
18.8
3.02 × 10-8
2.50 × 10-8
104Pd(γ, 4n)
36.5
7.42 × 10-9
1.61 × 10-8
99Pd
natPd(γ, in)
(9.13 ± 0.40) × 10-10
3.24 × 10-9
3.12 × 10-9
102Pd(γ, 3n)
29.9
3.20 × 10-9
2.65 × 10-9
104Pd(γ, 5n)
47.6
4.51 × 10-11
4.75 × 10-10
Для легких изотопов102Pd и104Pd σ>/σ< ≈
увеличению доли фотопротонных реакций и сниже-
≈ 0.1 и σ>/σ< ≈ 0.07 соответственно. По правилам
нию доли фотонейтронных реакций в полном сече-
отбора по изоспину состояния T> распадаются
нии фотопоглощения на изотопах102Pd и104Pd.
преимущественно по протонному каналу, что при-
водит к подавлению распадов ГДР с нейтронами в
конечном состоянии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. E. M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. Fowler, and
F. Hoyle, Rev. Mod. Phys. 29, 547 (1957).
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
2. S. Raman, C. W. Nestor, and P. Tikkanen, At. Data
Выполнены экспериментальные и теоретиче-
Nucl. Data Tables 78, 1 (2001).
ские исследования фотонейтронных реакций на
3. Б. С. Ишханов, В. Н. Орлин, ЯФ 68, 1407 (2005)
[Phys. At. Nucl. 68, 1352 (2005)].
легких изотопах палладия102Pd и104Pd. Мишень
4. M. Arnould, Phys. Rep. 450, 97 (2007).
из природной смеси изотопов палладия облуче-
5. M. Arnould and S. Goriely, Phys. Rep. 384, 1 (2003).
на тормозными гамма-квантами от электронно-
6. S. E. Woosley and W. M. Howard, Astrophys.
го ускорителя РМ-55 при максимальной энергии
J. Suppl. Ser. 36, 285 (1978).
55 МэВ. Определены абсолютные выходы фото-
7. M. Rayet, N. Prantzos, and M. A. Arnould, Astron.
ядерных реакций на изотопах102Pd и104Pd с выле-
Astrophys. 227, 271 (1990).
том до трех нейтронов. Сравнение с результатами
8. C. Travaglio, F. K. R ¨opke, R. Gallino, and
расчетов по программе TALYS и оцененными сече-
W. Hillebrandt, Astrophys. J. 739, 93 (2011).
ниями из библиотеки KAERI показало, что во всех
9. B. Paxton, L. Bildsten, A. Dotter, F. Herwig,
случаях теоретические сечения фотонейтронных
P. Lesaffre, and F. Timmes, Astrophys. J. Suppl. Ser.
реакций оказываются завышенными. Это связано
192, 3 (2011).
с тем, что в теоретических расчетах парциальных
10. B. Paxton, M. Cantiello, P. Arras, L. Bildsten,
сечений не учитывалось изоспиновое расщепление
E. F. Brown, A. Dotter, C. Mankovich,
ГДР, которое должно приводить к существенному
M. H. Montgomery, D. Stello, F. X. Timmes,
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83
№6
2020
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЙ
481
and R. Townsend, Astrophys. J. Suppl. Ser. 208, 4
20.
С. С. Белышев, К. А. Стопани, С. Ю. Трощиев,
(2013).
А. С. Курилик, А. А. Кузнецов, Becтн. Моск. ун-та.
11.
B. Paxton, P. Marchant, J. Schwab, E. B. Bauer,
Сер. 3. Физ. Астрон. № 4, 42 (2011) [Moscow Univ.
L. Bildsten, M. Cantiello, L. Dessart, R. Farmer,
Bull. 66, 363 (2011)].
H. Hu, N. Langer, R. H. D. Townsend,
21.
Б. С. Ишханов, А. А. Кузнецов, Becтн. Моск. ун-та.
D. M. Townsley, and F. X. Timmes, Astrophys.
Сер. 3. Физ. Астрон. № 1, 27 (2013) [Moscow Univ.
J. Suppl. Ser. 220, 15 (2015).
Bull. 68, 27 (2013)].
12.
A. J. Konig, S. Hilaire, and M. C. Duijvestijn, in
22.
S. S. Belyshev, A. N. Ermankov, B. S. Ishkhanov,
Proceedings of the International Conference on
V. V. Khankin, A. S. Kurilik, A. A. Kuznetsov,
Nuclear Data for Science and Technology, Nice,
V. I. Shvedunov, and K. A. Stopani, Nucl. Instrum.
France, May 22—27, 2007, Ed. by O. Bersillon,
Methods Phys. Res. A 745, 133 (2014).
F. Gunsing, E. Bauge, R. Jacqmin, and S. Leray
23.
В. В. Варламов, А. И. Давыдов, М. А. Макаров,
(EDP Sciences, 2008), p. 211.
В. Н. Орлин, Н. Н. Песков, Изв. РАН. Сер. физ.
13.
T. Rauscher and F.-K. Thielemann, At. Data Nucl.
80, 351 (2016) [Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 80, 317
Data Tables 88, 1 (2004).
(2016)].
14.
Y. O. Lee and Y. Han, KAERI Photonuclear Data
24.
A. Lepr ˆetre, H. Beil, R. Berg `ere, P. Carlos,
Library, KAERI/TR-1512/2000 (Korea Atomic
A. De Miniac, A. Veyssi `ere, and K. Kernbach,
Energy Research Institute, 2000).
Nucl. Phys. A 219, 39 (1974).
15.
A. I. Karev, A. N. Lebedev, V. G. Raevsky,
25.
M. G. Huber, M. Danes, H. J. Weber, and W. Greiner,
A. N. Ermakov, A. N. Kamanin, V. V. Khankin,
Phys. Rev. 155, 1073 (1967).
N. I. Pahomov, V. I. Shvedunov, N. P. Sobenin,
26.
T. D. Urbas and W. Greiner, Phys. Rev. Lett. 24, 1026
L. Brothers, and L. Wilhide, in Proceedings of the
(1970).
XXII Russian Particle Accelerator Conference
27.
M. B. Chawick, M. Herman, P. Oblo ˇzinsky,
Rupac-2010 (Budker INP, Novosibirsk,
2010),
M. E. Dunn, Y. Danon, A. C. Kahler, D. L. Smith,
p. 316.
B. Pritychenko, G. Arbanas, R. Arcilla, R. Brewer,
16.
А. Н. Ермаков, Б. С. Ишханов, В. В. Ханкин,
D. A. Brown, R. Capote, A. D. Carlson, Y. S. Cho,
В. И. Шведунов, А. И. Карев, Н. И. Пахомов,
and H. Derrien, Nucl. Data Sheets 112, 2887 (2011).
Н. П. Собенин, Н. В. Шведунов, А. Н. Каманин,
28.
M. B. Chadwick and P. G. Young, Lawrence
Е. Е. Журавлев, ПТЭ № 2, 20 (2018) [Instrum. Exp.
Livermore, National Laboratory UCRL-ID-118721
Tech. 61, 173 (2018)].
(1994).
17.
S. S. Belyshev, D. M. Filipescu, I. Gheoghe,
29.
J. Tickner, R. Bencardino, and G. Roach, Nucl.
B. S. Ishkhanov, V. V. Khankin, A. S. Kurilik,
Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 99 (2010).
A. A. Kuznetsov, V. N. Orlin, N. N. Peskov,
30.
Ye. Skakun, I. Semisalov, V. Kasilov, V. Popov,
K. A. Stopani, O. Tesileanu, and V. V. Varlamov, Eur.
S. Kochetov, N. Avramenko, V. Maslyuk, V. Mazur,
Phys. J. A 51, 67 (2015).
O. Parlag, D. Simochko, and I. Gajnish, in
18.
S. Agostinelli, J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis,
Proceedings of the 4th International Conference
H. Araujo, P. Arce, M. Asai, D. Axen, S. Banerjee,
on Current Problems in Nuclear Physics and
G. Barrand, F. Behner, L. Bellagamba, J. Boudreau,
Atomic Energy (NPAE - Kyiv 2012), September
L. Broglia, A. Brunengo, and H. Burkhardt, Nucl.
3-7, 2012, Ed. by I. M. Vyshnevskyi (Kyiv, Ukraine,
Instrum. Methods Phys. Res. A 506, 250 (2003).
2012), p. 570.
19.
С. С. Белышев, А. В. Дружинина, Учен. зап. физ.
31.
S. Fallieros and B. Goulard, Nucl. Phys. A 147, 593
фак-та Моск. ун-та, № 2, 1820206 (2018) [Memoirs
(1970).
of the Faculty of Physics, № 2, 1820206 (2018)].
INVESTIGATION OF PHOTONEUTRON REACTIONS LEADING
TO THE FORMATION AND DISINTEGRATION OF THE102Pd ISOTOPE
S. S. Belyshev1), B. S. Ishkhanov1),2), A. A. Kuznetsov1),2), A. A. Prosnyakov1),
N. J. Fursova1), V. V. Khankin2)
1)Faculty of Physics, M.V. Lomonosov Moscow State University, Russia
2)Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, M.V. Lomonosov Moscow State University, Russia
Experimental and theoretical studies of photoneutron reactions on palladium light isotopes102Pd and104Pd
are performed. A target from a natural mixture of palladium isotopes was irradiated with bremsstrahlung
γ quanta on the RTM-55 electron accelerator with electron energy of 55 MeV. The absolute yields of
photoneutron reactions on the102Pd and104Pd isotopes with the emission of up to three neutrons are
determined. The results obtained are compared with the results of calculations using the TALYS program
and estimated cross sections.
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83
№6
2020
