В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Алиевой Гульжайны Жумабаевны на тему «Энергетические спектры частиц с Z=1 и 2, образующихся при бомбардировке средних ядер протонами в диапазоне энергий 7-30 МэВ» по специальности «6D060500 – Ядерная физика ».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Ядерной физики, новых материалов и технологий» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
- Федосимова Анастасия Игоревна – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор, заведующий лабораторией радиационной физики высоких энергий им. Э.Г.Бооса, ТОО «Физико-технический институт», (г. Алматы, Республика Казахстан);
- Ғани Ерғалиұлы – доктор философии (PhD), старший научный сотрудник Advanced Sensors Laboratory, Национальная лаборатория Астана (National Laboratory Astana) при Назарбаев Университете, (г. Астана, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
- Артемов Сергей Викторович – доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Института ядерной физики Академии наук Узбекистана, (г. Ташкент, Республика Узбекистан);
- Нурбакова Гулия Серикмухаметовна – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Теоретической и ядерной физика» КазНУ им Аль-Фараби, (г. Алматы, Республика Казахстан);
- Бактыбаев Мурат Кыргызбаевич – кандидат физико-математических наук, ассоциированный профессор кафедры «Робототехники и технических средств автоматики» КазНИТУ им. К.И. Сатпаева (г. Алматы, Республика Казахстан).
Научные консультанты:
- Жолдыбаев Тимур Кадыржанович – кандидат физико –математических наук, ассоциированный профессор, начальник отдела Ядерной физики РГП на ПХВ "Институт ядерной физики" МЭ РК, (г. Алматы, Республика Казахстан);
- Ясемин Кучук – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор университета Акдениз (г. Анталья, Турция).
Защита состоится: 10 сентября 2025 года 14:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D053 – Физические и химические науки» по специальности «6D060500 – Ядерная физика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева в смешанном формате (оффлайн и онлайн). Онлайн трансляция будет производиться на платформе Microsoft Teams.
Ссылка: https://clck.ru/3MrV8S
Адрес: г. Астана, ул. Сатпаева 2, аудитория 302.
Аннотация (рус.): АННОТАЦИЯ диссертационной работы Алиевой Гульжайны Жумабаевны «Энергетические спектры частиц с Z=1 и 2, образующихся при бомбардировке средних ядер протонами в диапазоне энергий 7-30 МэВ», представленную на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности «6D060500 -Ядерная физика". Общая характеристика работы Диссертационная работа посвящена получению новой экспериментальной информации по дважды-дифференциальным и интегральным сечениям реакций (p,xp), (p,xd) и (p,xα) на ядрах 103Rh и 120Sn при энергиях налетающих протонов Ep=7, 22 МэВ и 30 МэВ и их последующему теоретическому анализу. Актуальность темы исследования В условиях глобального перехода к устойчивым и безопасным источникам энергии, большое внимание мирового научного сообщества направлено на развитие передовых ядерных технологий, в частности подкритических ядерно- энергетических систем, управляемых ускорителями (ADS) [1]. Несомненным преимуществом таких установок является то, что помимо производства энергии, часть из которой идет на потребности самого ускорителя, они могут выполнять трансмутацию долгоживущих радиоактивных отходов, что является одной из ключевых задач современной ядерной энергетики [2]. Одним из необходимых элементов для успешной реализации таких проектов является знание ядерных констант в широком диапазоне энергий для различных взаимодействующих ядер [3]. В частности, большое значение имеет экспериментальная информация о дважды-дифференциальных и интегральных сечениях реакций, которая критически важна для верификации ядерных моделей, расчета нейтронных потоков, прогнозирования остаточной активности, а также для анализа радиационной стойкости компонентов ядерных установок. Эти данные необходимы для увеличения предсказательной силы имеющихся ядерных моделей и основанных на них расчетных кодов, используемых при проектировании реакторных систем нового поколения. На сегодняшний день в мировых базах ядерных данных имеются существенные пробелы по наличию необходимых сечений реакций, инициируемых легкими заряженными частицами и нейтронами в диапазоне энергий от десятков до сотен МэВ. При этом именно в этом диапазоне реализуются основные механизмы предравновесного и многочастичного распада, играющие важную роль в генерации вторичных нейтронов и продуктов деления. Недостаточная точность существующих теоретических моделей и ограниченность экспериментальных данных подчеркивают необходимость получения новых экспериментальных данных. Особенно важны измерения дважды-дифференциальных сечений, которые позволяют количественно описывать энергетические и угловые распределения испускаемых частиц в широком диапазоне энергий и углов, что критично для корректного моделирования и оптимизации работы проектируемых ядерных систем. Таким образом, данное исследование отвечает актуальным задачам в области фундаментальной и прикладной ядерной физики, направлено на устранение пробелов в существующих базах экспериментальных ядерных данных, и имеет большое значение для безопасной и эффективной реализации современных ядерных технологий. Целью диссертационного исследования является экспериментальное и теоретическое исследование образования непрерывных энергетических спектров легких заряженных частиц из взаимодействия протонов с энергиями 7, 22 и 30 МэВ с ядрами 103Rh и 120Sn, применяющихся в качестве конструкционных материалов при проектировании современных ядерно- энергетических установок. Задачи исследования Для достижения поставленной цели в рамках настоящей диссертационной работы решались следующие основные задачи: 1. Разработка и усовершенствование экспериментальной методики Оптимизация автоматизированной системы регистрации и идентификации продуктов ядерных реакций на циклотроне У-150М, а также совершенствование программного обеспечения для сбора, обработки и анализа первичной экспериментальной информации. 2. Получение и обработка новых экспериментальных данных Измерение дважды-дифференциальных сечений реакций 103Rh(p,xp), (p,xd), (p,xα) при энергиях Ep = 7, 22 и 30 МэВ в угловом диапазоне 30°–135°, а также 120Sn(p,xd) при Ep = 30 МэВ в диапазоне 30°–120°; обработка экспериментальных данных и построение энергетических и угловых распределений вылетающих частиц. 3. Применение теоретических моделей и расчетных программ Адаптация современных расчетных программ для анализа полученных экспериментальных сечений реакций, описания механизмов формирования непрерывных энергетических спектров вторичных легких заряженных частиц. 4. Анализ механизмов реакций и сопоставление с теорией Проведение теоретического анализа полученных экспериментальных данных, определение вклада прямых, многоступенчатых, предравновесных и статистических механизмов в формирование инклюзивных сечений; сопоставление результатов расчетов с экспериментальными спектрами и угловыми распределениями. Объектами настоящего исследования выбраны ядра 103Rh и 120Sn, которые представляют интерес как конструкционные материалы, используемые при проектировании современных энергетических установок ядерного профиля. Предмет исследования Дважды-дифференциальные и интегральные сечения реакций протонов с ядрами 103Rh и 120Sn при энергиях 7, 22 и 30 МэВ. Методы исследования Экспериментальные исследования проводились с использованием автоматизированной системы для регистрации и идентификации вторичных заряженных частиц, образующихся в результате ядерных реакций, инициируемых протонами с энергиями 7, 22 и 30 МэВ. Измерения осуществлялись на выведенном пучке циклотронa У-150М Института ядерной физики. В качестве основного экспериментального метода применялась стандартная ΔE–E схема, обеспечивающая высокую точность идентификации легких заряженных частиц по их типу и определения их энергетических характеристик. Теоретический анализ полученных экспериментальных данных выполнен с использованием современных расчетных программ TALYS-1.8 и PRECO-2006, основанных на феноменологических и статистических моделях, включая экситонный механизм предравновесного распада. Эти модели позволяют описать как одночастичную, так и многочастичную эмиссию в широком диапазоне энергии возбуждённого ядра и предоставляют возможность проведения сравнительного анализа между экспериментальными и теоретическими значениями сечений. Научная новизна работы 1. Впервые получены экспериментальные дважды-дифференциальные сечения образования протонов, дейтронов и α-частиц в широком диапазоне энергий и углов из реакций, инициированных протонами с энергиями 7, 22 и 30 МэВ на ядре 103Rh. 2. Впервые получены экспериментальные дважды-дифференциальные сечения образования дейтронов в широком диапазоне энергий и углов из реакций, инициированных протонами с энергией 30 МэВ на ядре 120Sn. 3. Впервые выполнен теоретический анализ полученных экспериментальных результатов по дважды-дифференциальным и интегральным сечениям, определены вклады прямых, многоступенчатых предравновесных и компаунд процессов в их формирование. Основные положения, выносимые на защиту 1. В результате экспериментального и теоретического исследования интегральных сечений реакций 103Rh(р,хр) при энергиях протонов Ер=7, 22 и 30 МэВ установлено, что основную роль в формирование спектра вторичных протонов играет предравновесный механизм и его вклад увеличивается с ростом энергии. 2. В результате экспериментального и теоретического исследования интегральных сечений реакций 103Rh(р,хα) при энергиях протонов Ер=22 и 30 МэВ установлено, что основную роль в формирование спектра вторичных α- частиц играет предравновесный механизм и его вклад растет с ростом энергии. 3. В результате экспериментального и теоретического исследования интегральных сечений реакций 103Rh(р,хd) при энергии протонов Ер=22 МэВ и 120Sn(р,хd) при энергии протонов Ер=30 установлено, что основную роль в формирование спектра вторичных дейтронов играет механизм прямых ядерных реакций. Научная и практическая ценность работы Полученные в результате проведенного исследования экспериментальные данные по реакциям (p,xp), (p,xα) и (p,xd) в виде дважды дифференциальных и интегральных сечений существенно пополняют базы ядерных данных, что способствует совершенствованию теоретических моделей ядерных реакций и повышению точности их прогностических расчётов. Описание спектров, рассчитанных с использованием моделей PRECO-2006 и TALYS-1.8, имеет ключевое значение для проектирования ядерно-энергетических систем, в том числе ускорительно-управляемых субкритических установок (ADS). Полученные результаты могут найти практическое применение в ядерной физике, радиационной безопасности, оценке радиационной стойкости конструкционных материалов и трансмутации долгоживущих радиоактивных отходов. Личный вклад автора В процессе выполнения диссертационной работы автор принимал непосредственное участие во всех этапах экспериментальных работ, от постановки задач до обработки полученных данных и их интерпретации. Вклад автора в проведении обработки экспериментальных результатов и их теоретического анализа был определяющим. Связь работы с научно-исследовательскими программами Диссертационная работа выполнялась в рамках грантового финансирования научных исследований МОН РК Грант AP08955998 «Исследование сечений взаимодействия нуклидов водорода с ядрами конструкционных материалов перспективных электроядерных установок», а также программы целевого финансирования МЭ РК BR09158499 «Развитие комплексных научных исследований в области ядерной и радиационной физики на базе казахстанских ускорительных комплексов». Апробация работы и публикации По теме научной диссертации опубликовано 11 научных работ: из них 2 статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в базы данных Web of Science и (или) Scopus, 2 статьи в журналах, рекомендованных КОКНВО МОН РК, 8 тезисов докладов в трудах международных и республиканских конференций. Научные публикации в журналах, входящих в международную базу данных Scopus и Web of Science 1. Mukhamejanov Y., Alieva G., Alimov D., Kabdrakhimova G.D., Nassurlla M., Saduyev N., Sadykov B.M., Zholdybayev T.K., Ismailov K.M., Kucuk Y. Investigation of (p,xp) and (p,xα) reaction of 30-MeV protons with the 103Rh nucleus// Acta Physica Polonica B. – 2020. – Vol.51. – P.783-788. 2. Zholdybayev T.K., Alieva G., Sadykov B.M., Nassurlla Maulen, Ussabayeva G.A., Ismailov K.M. Study of inclusive cross sections of 103Rh(p;xp) AND (p;xα) reactions at the proton energy of 22 MeV // Acta Physica Polonica B Proceedings Supplement. – 2021. – Vol.14. – P.821-825. Научные публикации, рекомендованные КОКСНВО МНВО РК для публикации основных результатов научной деятельности Алиева Г., Кабрахимова Г.Д., Садыков Б.М., Насурлла М., Мукан Ж., Усабаева Г., Жолдыбаев Т.К. Эмиссия вторичных протонов из реакции (p,xp) при энергии 30 МэВ на ядре 103Rh // Вестник ЕНУ. – 2019 – Вып.2 (127). – С.8- 15. Керимкулов Ж.К., Алиева Г.Ж., Мукан Ж., Алимов Д.К., Ходжаев Р. Исследование реакции (p,xd) на ядре 120Sn при энергии протонов 30 МэВ // Recent Contributions to Physics. – 2021. – Т.79, №4. – С. 26-32. Публикации в сборниках тезисов докладов по результатам Международных научных конференции 1. Zholdybayev T.K., Alieva G., Sadykov B.M., Nassurlla Maulen, Duisebayev B.A., Kabdrakhimova G.D., Ismailov K.M. Investigation of energy dependence of the formation of protons from (p,xp) reaction with 103Rh nucleus // LXIX International Conference "Nucleus-2019" on Nuclear Spectroscopy and Nuclear Structure. «Fundamental Problems of Nuclear Physics, Nuclei at Borders of Nucleon Stability, High Technologies». - Dubna, Russia, 1–5 July, 2019. – P. 111. 2. Алиева Г., Кабрахимова Г.Д., Садыков Б.М., Насурлла М., Жолдыбаев Т.К. Эмиссия заряженных частиц в реакциях с протонами на ядре 103Rh при энергии 30 МэВ // II Международный научный форум «Ядерная наука и технологии». – 2019. – 24-27 июня, Алматы.- С.55-56. 3. Alieva G., Nassurlla Maulen, Duisebayev B.A., Kabdrakhimova G.D., Sadykov B.M., Ismailov K.M, Zholdybayev T.K., Zholdybayeva S.Kh. Investigation of energy spectra of outgoing alphas from (p,xα) reaction on 103Rh nucleus // Book of abstracts the ninth international conference «Modern problems of nuclear physics and nuclear technologies». – 2019. - 24-27 September, Tashkent, Uzbekistan. – p.54- 55. 4. Alieva G., Kerimkulov J.K., Nassurlla M., Sadykov B.M., Zholdybayev T.K. Formation of inclusive reaction spectra (p,xd) on middle codes // LXX International Conference "Nucleus-2020" Nuclear Physics and elementary particle Physics. Nuclear Physics Technologies". – Saint Petersburg, Russia, 12–17 Oktober, 2020. – P. 232-233. 5. Жолдыбаев Т.К., Мукан Ж., Керимкулов Ж.К., Насурлла М., Садыков Б.М., Алиева Г.Ж., Усабаева Г. Интегральные сечения реакции (p,xp) из взаимодействия протонов с энергией 22 МэВ с родием и медью // Тезисы III Международный научный форум «Ядерная наука и технологии». – Алматы, Республика Казахстан, 20-24 сентября, 2021. –С. 60-61. 6. Zholdybayev T.K., Mukan Zh., Ussabayeva G., Sadykov B., Alieva G., Nassurlla Mulen, Kerimkulov Zh. Investigation of continuos spectra of light carged particles emitted in proton induced reaction on 103Rh nucleus 22 MeV energy // Book of Abstracts LXXI International Conference “Nucleus-2021”. – Saint-Petersburg, 20- 25 September, 2021. – P.323. 7. Alieva G., Zholdybaev T.K., Mukan Zh., Sadykov B.M., Usabayeva G., Zholdybayeva S. Energy spectra of protons and alphas from 22 MeV protons interaction with rhodium // Book of Abstracts International Conference “Modern problems of nuclear energetics and nuclear technologies” . – Tashkent, 23-25 November, 2021. – P.43-44. Структура и обьем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и списка использованной литературы. Общий объём работы составляет 89 страниц, включает 33 рисунков и 8 таблиц. Список использованных источников насчитывает 113 наименований. Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи работы, раскрыта научная новизна полученных результатов, а также указано их теоретическое и практическое значение. Представлены основные положения, выносимые на защиту, информация об апробации результатов и перечень публикаций. В первом разделе приведён обзор теоретических основ моделей предравновесного распада в ядерных реакциях и экспериментальных данных. Проанализированы основные теоретические подходы к описанию ядерных реакций, инициируемых протонами в различных диапазонах энергий, а также рассмотрены имеющиеся ключевые экспериментальные результаты. Во втором разделе описаны экспериментальная установка и методика исследования. Приведены характеристики циклотронного ускорителя У-150М и параметров ускоренных пучков, описаны конструкция камеры рассеяния и вакуумной системы, методы калибровки мишеней. Также изложены методики регистрации и идентификации частиц с применением телескопов ΔE–E, программное обеспечение для обработки данных и процедура оценки погрешностей измерений. В третьем разделе представлены экспериментальные результаты. В четвёртом разделе рассмотрены теоретические подходы к описанию предравновесной стадии ядерных реакций. Изложены теоретические основы экситонной модели, структурные характеристики программных комплексов PRECO-2006 и TALYS-1.8, а также квантово-механическая теория предравновесного распада ядер. В пятом разделе проведён сравнительный анализ экспериментальных данных с результатами теоретических расчётов. Рассмотрены роль различных ядерных механизмов и энергетические особенности процессов эмиссии протонов, α-частиц и дейтронов. В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, подчёркнута их научная и практическая значимость.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=MT3hys18Ez8&ab_channel=ENUOFFICIAL
