В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Мұқан Жұлдыз Тұрықбайқызы на тему «Исследование инклюзивных сечений реакций, инициируемых стабильными изотопами водорода с материалами конструкционных элементов ядерно-энергетических систем» 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 - на русском
Официальные рецензенты:
Временные члены Диссертационного совета:
Мухамедов Нуржан Еролович – Начальник отдела разработки и испытаний реакторных устройств филиала Институт Атомной Энергии РГП Национальный ядерный центр Республики Казахстан, PhD, ассоциированный профессор (г. Курчатов, Республика Казахстан);
Ерғалиұлы Ғани – доктор философии (PhD), Старший научный сотрудник лаборатории передовых сенсоров частного учреждения “National Laboratory Astana”, Назарбаев Университет (г. Астана, Республика Казахстан).;
Тожибаев Олимжон Рустамович – PhD по физико-математическим наукам, заведующий лабораторией экспериментальной ядерной физики Института ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан (г.Ташкент, Республика Узбекистан)
Научные консультанты:
Жолдыбаев Тимур Кадыржанович – Начальник отдела ядерной физики РГП на ПХВ «Институт ядерной физики», к.ф.-м.н., профессор (г. Алматы, Республика Казахстан)
Кучук Ясемин – профессор университета Акдениз, доктор философии (PhD) (г.Анталья, Туркия)
Защита состоится: 26 мая 2026 года 10:00 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. Заседание диссертационного совета состоится в офлайн и онлайн формате.
Ссылка: https://clck.ru/3TBfpW
Адрес: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, аудитория 310.
Аннотация (рус.): АННОТАЦИЯ диссертационной работы Мұқан Жұлдыз Тұрықбайқызы на тему «Исследование инклюзивных сечений реакций, инициируемых стабильными изотопами водорода с материалами конструкционных элементов ядерно-энергетических систем», представленной на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности: «6D060500 – Ядерная физика» Диссертационная работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию инклюзивных сечений реакций, инициируемых изотопами водорода (протоны и дейтроны) на ядрах natCu и 58Ni при средних энергиях. Измерены дважды дифференциальные и интегральные сечения реакций (p,xp), (p,xd) и (p,xa), а также (d,xp) и (d,xd) на указанных ядрах, рассчитаны парциальные сечения. Установлены вклады различных механизмов ядерных реакций, формирующих экспериментальные спектры вылетающих вторичных частиц. Актуальность темы диссертационной работы. Актуальность исследования инклюзивных сечений реакций, инициируемых стабильными изотопами водорода с материалами конструкционных элементов ядерно-энергетических систем, обусловлена необходимостью получения и анализа новых экспериментальных ядерных данных по natCu и 58Ni. Медь и никель широко используются в качестве конструкционных материалов в проектируемых электроядерных установках (Accelerator-Driven System — ADS). Подкритический реактор ADS, управляемый ускорителем, представляет собой новый тип электроядерного реактора, состоящий из подкритического активного ядра и высокоэнергетического протонного ускорителя, применяемого для генерации нейтронов, вызывающих реакции деления. В результате этих реакций высвобождается достаточное количество энергии для поддержания работы ускорителя и дополнительной выработки электроэнергии. Для корректного моделирования нейтронного потока при проектировании подобных установок необходимы данные о спектральном составе и угловых распределениях вторичных протонов и легких заряженных частиц, возникающих при взаимодействии первичного пучка с мишенным устройством в диапазоне энергий налетающих протонов от единиц до сотен МэВ. Экспериментальные данные по основным параметрам взаимодействия нуклонов и нуклидов способствуют развитию теории ядерных реакций, а также формированию информационной базы, необходимой для проектирования элементов и систем безопасности ядерных энергетических установок и создания перспективных ядерных технологий. Результаты таких исследований также важны для уточнения теоретических моделей путём сопоставления расчетных предсказаний с новыми экспериментальными данными в расширенном энергетическом диапазоне. Связь данной работы с другими научно-исследовательскими работами. Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ в рамках программно-целевого финансирования по программам BR10965174 «Прикладные исследования на базе ядерного реактора в области обращения с радиоактивными отходами, производства радиоизотопов и радиационного материаловедения» (срок реализации 2021-2023 гг.) и BR09158499 «Развитие комплексных научных исследований в области ядерной и радиационной физики на базе казахстанских ускорительных комплексов» (срок реализации 2021-2023 гг.). Основной целью данной работы было получение новых экспериментальных данных о дважды дифференциальных и интегральных сечениях реакций взаимодействия стабильных изотопов водорода с ядрами natCu и 58Ni, а также проведение их теоретического анализа с последующим выявлением долей различных ядерных механизмов, участвующих в формировании энергетических спектров вторичных частиц. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи: Оптимизация экспериментальной автоматизированной системы регистрации и идентификации продуктов ядерных реакций, а также адаптация программного обеспечения для измерения массива экспериментальных данных; Измерение дважды-дифференциальных и интегральных сечений реакций из взаимодействия легких заряженных частиц (протоны и дейтроны) с ядрами natCu и 58Ni в диапазоне энергий 7–30 МэВ; Адаптация расчетной программы для комплексного анализа измеренных сечений ядерных реакций в рамках современных представлений о механизмах распада ядер; Определение вкладов механизмов ядерных реакций, ответственных за формирование непрерывного спектра вылетающих вторичных частиц Объект исследования. Экспериментальное определение дважды дифференциальных и интегральных сечений реакций (p,xp), (p,xd), (p,xa), а также (d,xp) и (d,xd), инициированных протонами и дейтронами с энергиями 7, 14.5, 22 и 30 МэВ, на изотопах ядер natCu и 58Ni. Методы исследования: Для выполнения экспериментальных исследований на циклотроне Института ядерной физики (Алматы, Казахстан) была применена методика ∆E–E, предназначенная для регистрации и последующей идентификации продуктов ядерных взаимодействий. Суть метода заключается в одновременном определении удельных потерь энергии частиц в веществе (dE/dx) и их полной кинетической энергии (E). Теоретическая часть исследования была реализована с использованием программного пакета Talys 1.8, который позволяет моделировать различные сценарии протекания ядерных реакций. В частности, учитывались такие механизмы, как предравновесный механизм распада ядер, образование составного ядра, прямые реакции, а также одно- и многоступенчатые процессы. Научная новизна работы. В данной работе были получены следующие результаты: -впервые измерены дважды-дифференциальные и интегральные сечения реакций (p,xp), (p,xd) и (p,xa) при энергиях 7 МэВ, 22 МэВ и 30 МэВ на natCu. -получены новые экспериментальные данные по спектрам протонов в широком диапазоне энергий и углов из реакций (p,xp) и (p,xa) при энергии 30 МэВ на ядре 58Ni. -выполнены измерения экспериментальных дважды дифференциальных и интегральных спектров для реакций (d,xd) и (d,xp), инициированных дейтронами с энергией 14,5 МэВ на ядре natCu. -определены вклады различных механизмов, формирующих инклюзивные спектры вторичных протонов и дейтронов в исследованных реакциях, на основе экситонной модели предравновесного распада ядер. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Анализ процессов, участвующих в формировании интегрального сечения реакций (p,xp) на ядрах natCu и 58Ni показывает, что основным вкладом в его величину является предравновесный механизм распада, и с увеличением энергии налетающих протонов вклад данного механизма возрастает. Механизм составного ядра существенно влияет на образование вторичных протонов при низких энергиях, однако с увеличением энергии его влияние постепенно снижается. 2. При реакциях с эмиссией альфа-частиц основное влияние оказывают предравновесные и составные процессы. Для ядра никеля вклад последнего механизма является преобладающим, тогда как вклад прямых одноступенчатых механизмов незначителен или полностью отсутствует. 3. Из сравнения интегральных спектров следует, что основной вклад в жесткую часть интегрального сечения реакций natCu(d,xd) и natCu(d,xp) на исследуемым ядре обусловлен предравновесным механизмом, а формирование общего спектра происходит в основном за счет составного ядра. Формирование спектра вторичных дейтронов в реакции natCu(d,xd) в основном определяется механизмами прямого ядерного взаимодействия и предравновесного процесса. Личный вклад автора. Автор непосредственное участвовал в подготовке и реализации экспериментов, связанных с изучением взаимодействия протонов и дейтронов с ядрами natCu и 58Ni в энергетическом диапазоне от 7 до 30 МэВ. Все этапы обработки экспериментальных данных, а также выполнение теоретических расчетов были осуществлены автором самостоятельно. Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 11 работ, 2 из которых изданы в журналах, рекомендованных Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки МОН РК, в том числе 4 - в зарубежных изданиях с ненулевым импакт-фактором, входящих в базу данных Web of Science. Результаты исследований были представлены и докладывались на международных конференциях: -Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Фараби әлемі» (г.Алматы, Казахстан,2019); -LXIX Международная конференция «ЯДРО-2019» по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, (г.Дубна, Россия, 2019); -II Международный научный форум «Ядерная наука и технологии» (г. Алматы, Казахстан, 2019); -I-II Международный научный форум «Ядерная наука и технологии» (г. Алматы, Казахстан,20-24 сентября 2021); -IV Международный научный форум «Ядерная наука и технологии» (г. Aлматы, Казахстан,26-30 сентября, 2022 г.). Список публикаций по материалам диссертации. 1. Kucuk Y., Zholdybayev T.K., Canbula B., Mukan Zh., Sadykov B.M., Nassurlla M., Ismailov K.M. and Boztosun I. A new proton spectra for natCu(p,xp) reaction at Ep=7 and 30 MeV // Eur. Phys. J. A. – 2022. – V.58. – 97. DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00740-8 (Scopus процентиль 73 % импакт-фактор 2.7, Q2). 2. Zholdybayev T.K., Mukan Zh., SadykovB., DuisebayevB., Nassurlla Maulen, Ismailov K., KucukY. Continuous spectra of light charged particles from interaction of 30 MeV energy protons with cooper // EPJ Web of Conferences. 2020. – V.239. – 01033. DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/202023901033 (входит в WoS). 3. Zholdybayev T., Ussabayeva G.A., Temirzhanov A.A., Mukan Zh.T., Sadykov B.M., Duisebayev B. A. Proton energy spectra from deuteron induced reaction on copper at 14.5 MeV deuteron energy // Journal of Physics: Conference Series. – 2023. – V.2642. – P.012002. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2642/1/012002 (Scopus, процентиль 25%). 4. Zholdybayev T.K., Mukan Zh., Sadykov B.M., Duisebayev B.A., Temirzhanov A.A., Fettsov V.I. Investigation of deuteron energy spectra from (d,xd) reaction on natCu nucleus at a deuteron energy of 14.5 MeV // Acta Physica Polonica B Proceedings Supplement. – 2023. – V.16. – P.2-10. DOI: https://doi.org/10.5506/APhysPolBSupp.16.2-A10 (Scopus, процентиль 7%). 5. Жолдыбаев Т.К., Мукан Ж.Т., Садыков Б.М. и т.д. Исследование эмиссии легких заряженных частиц в реакциях, инициируемых протонами с энергией 30 МэВ на ядре 58Ni // Вестник НЯЦ РК. – 2019. – Вып. 1(77). – С.91-95. DOI: https://doi.org/10.52676/1729-7885-2019-1-91-95 6. Мукан Ж., Жолдыбаев Т.К., Садыков Б.М., Керимкулов Ж.К., Насурлла М., Усабаева Г., Алиева Г., Темiр Ш. Взаимодействия протонов с энергией 7 МэВ с медью // Вестник НЯЦ РК. – 2020. – Вып.2(82). – C.171-175. DOI: https://doi.org/10.52676/1729-7885-2020-2-171-175 7. Zholdybayev T.K., Sadykov B.M., Nassurlla Maulen, Mukan Zh., Duisebayev B.A., Duysenbayeva A.Zh., Zhumadilov I., Baybekova N. Investigation of (p,xp) and (p,xα) reaction on 58Ni nucleus at 30 MeV proton energy // LXIX Международная конференция «ЯДРО-2019» по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. – Дубна, 2019. – P.124. 8. Насурлла М., Мукан Ж.Т. и т.д. Исследование эмиссии заряженных легких частиц в реакциях, инициируемых протонами с энергией 30 МэВ на ядре 58Ni // Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Фараби әлемі». – Алматы. – 2019. – С.67. 9. Жолдыбаев Т.К., Садыков Б.М., Насурлла М., Мукан Ж., Дуйсебаев Б.А., Жумадилов И. Исследование реакции (p,xp) на ядре 58Ni при энергии протонов 30 МэВ // II Международный научный форум «Ядерная наука и технологии». – Алматы . – 2019. – С.42. 10. 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 // III Международный научный форум «Ядерная наука и технологии». – Алматы. – 2021. – С.63. 11. Мукан Ж., Жолдыбаев Т.К., Садыков Б.М., Дуйсебаев Б. Исследование энергетического спектра дейтронов из реакции (d,xd) на ядре natCu при энергии дейтронов 14,5 МэВ. IV International Scientific Forum “Nuclear science and technologies” dedicated to the 65th anniversary of the Institute of Nuclear Physics. September 26-30. – 2022. – Almaty, Republic of Kazakhstan. Научная и практическая ценность работы. Результаты проведённого исследования обладают высокой научной и практической значимостью. Полученные экспериментальные сечения ядерных реакций (p,xp), (p,xd), (p,xa), (d,xp) и (d,xd) на ядрах natCu, а также (p,xp) и (p,xa) на ядре ⁵⁸Ni могут существенно пополнить мировую базу ядерных данных, поскольку в настоящее время для указанных взаимодействий в исследуемом энергетическом диапазоне экспериментальные данные отсутствуют. Полученные экспериментальные данные также играют важную роль в уточнении теоретических моделей, поскольку позволяют сравнивать расчетные результаты с новыми измерениями в расширенном энергетическом диапазоне. В рамках данной работы были впервые получены и представлены результаты измерений дважды дифференциальных и интегральных сечений для соответствующих реакций при энергиях налетающих частиц E = 7, 14.5, 22 и 30 МэВ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и списка использованных источников из 121 наименований. Общий объем работы составляет 91 страницу, в том числе 9 таблиц и 55 рисунков.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=YiWt3RVZVl4
