Защита диссертации Дабыловой Салтанат Болатқызы на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности «6D060500 - Ядерная физика »
В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Дабыловой Салтанат Болатқызы на тему «Изучение ядерных реакций под действием быстрых нейтронов с помощью метода меченых нейтронов» по специальности «6D060500 – Ядерная физика ».
Диссертация выполнена на кафедре «Ядерной физики, новых материалов и технологий» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
Наурузбаев Досбол Кабдрашиевич
Курмангалиева Венера Оразхановна
Временные члены Диссертационного совета:
Имамбеков Онласын
Дьячков Вячеслав Валерьевич
Абишев Медеу Ержанович
Научные консультанты:
Сахиев Саябек Куанышбекович – доктор физико — математических наук, генеральный директор РГП ИЯФ МЭ РК, академик КазНАЕН, г. Алматы, Республика Казахстан
Копач Юрий Николаевич - кандидат физико — математических наук, заместитель директора по научной работе Лаборатории Нейтронной Физики (ЛНФ), ОИЯИ, г. Дубна, Россия
Защита состоится: 27 сентября 2024 года 12:00 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. Проведение заседания диссертационного совета в онлайн формате.
Ссылка: https://clck.ru/3CkM33
Адрес: Астана қ., Қ. Сәтбаев көшесі, 2, Бас ғимарат, Мәжіліс залы (№302 ауд.).
Аннотация (рус.): АННОТАЦИЯ диссертационной работы Дабыловой Салтанат Болатқызы на тему «Изучение ядерных реакций под действием быстрых нейтронов с помощью метода меченых нейтронов», представленной на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности: 6D060500 – «Ядерная физика» Диссертационная работа посвящена экспериментальным и теоретическим исследованиям угловых корреляций при неупругом рассеянии нейтронов с энергией 14.1 МэВ на ядрах натрия, фосфора, серы и хлора. Актуальность темы исследования. Ядерные реакции под действием быстрых нейтронов важны как для практических применений, так и с точки зрения фундаментальных исследований атомных ядер. Характеристики взаимодействия нейтронов с атомными ядрами, собранные в базе данных, используются в различных областях. Сравнение измеренных спектров γ-квантов с характеристическими спектрами отдельных элементов позволяет определять элементный состав различных образцов. Это используется в геологических и инспекционных установках. Кроме того, для точного моделирования характеристик реакторов на быстрых нейтронах необходима более подробная и широкая база данных о нейтронах. Особый интерес в этом контексте представляют элементы, используемые в конструкционных материалах, в топливных элементах и в теплоносителях, такие как натрий (Na), фосфор (P), сера (S) и хлор (Cl). К примеру, натрий используется в качестве теплоносителя в импульсном исследовательском реакторе на быстрых нейтронах ИБР-2 в ЛНФ ОИЯИ. Фосфор, сера и хлор образуют различные химические соединения с ураном. Кроме того, все эти элементы играют важную роль в геологии, горнодобывающей промышленности, сельском хозяйстве. Также, в настоящее время недостаточно известно о γ-излучении и его угловом распределении, которые возникают в процессах, вызванных быстрыми нейтронами, и о механизмах таких реакций. Исходя из этого, данное исследование является важным для ядерной физики, по следующим причинам: Во–первых, изучая механизм реакций на быстрых нейтронах, мы можем лучше понять строение атомного ядра. Сечения реакций, возникающих при столкновении ядра с быстрыми нейтронами, зависят от внутренней структуры ядра. Следовательно, экспериментальные факты можно использовать для проверки, какая теоретическая модель лучше всего подходит для описания определенного изотопа, и на основе этого сделать выводы о свойствах ядра. Во-вторых, измерение углового распределения испускаемого γ-излучения дает важные данные для защиты быстрых реакторов и других устройств с высоким потоком нейтронов. Изучая угловое распределение γ-квантов, испускаемых из ориентированных состояний в результате ядерных реакций, можно определить зависимость дифференциального сечения угла θ между падающим нейтроном и испущенными γ-квантами. Кроме того, мы можем теоретически исследовать спин, четность и мультипольность γ-лучей. Ведь угловое распределение испускаемого γ-кванта, в свою очередь, зависит от спина/четности задействованных состояний и мультипольности переходов. Таким образом, эти исследования считаются актуальными с точки зрения изучения механизма ядерных реакций, измерение угловых распределений и проверки существующих результатов, а также представления новых результатов. Целью данной диссертационной работы является измерение выходов и угловых распределений излучения γ-квантов, испускаемых при девозбуждении ядер, возникающем в результате неупругого рассеяния быстрых нейтронов. Задачи исследования: Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: 1.Планирование эксперимента: создание геометрии установки, определение наиболее подходящих размеров облучаемых образцов, сборка и настройка оборудования. 2.Разработка методов анализа экспериментальных данных. Расчет и применение поправок на эффекты самопоглощения и перерассеяния частиц в облученных образцах. 3.Осуществление экспериментов и последующего изучения данных по рассеянию быстрых нейтронов на атомных ядрах Na, P, S и Cl. 4.Поиск теоретических объяснений реакций объекта исследования; сравнительный анализ полученных результатов и найденных данных. Объект исследования. Объектом исследования данной работы являются нейтронно-ядерные реакции на ядрах Na, P, S и Cl. Предмет исследования. В качестве предмета исследования рассматривались выходы и угловые распределения γ-квантов, испускаемых в реакциях с нейтронами с энергией 14.1 МэВ. Методы исследования. Экспериментальные результаты были получены в различных конфигурациях установки TANGRA с использованием метода меченых нейтронов, который значительно уменьшает количество фоновых событий. Энергетические γ-спектры детекторов с низким разрешением были аппроксимированы с помощью специальной функции отклика, а спектры детекторов из высокочистого германия (HPGe) были аппроксимированы с помощью гауссианов на гладкой подложке. В качестве первого приближения соотношения между близкими фотопиками и энергией γ-кванта мы использовали данные из расчетов в TALYS 1.9 с использованием разработанной нами библиотеки TalysLib. Поправки к экспериментальным данным по самопоглощению и рассеянию частиц в веществе были сделаны путем расчетов в программной среде GEANT4, для чего была создана специальная программа. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Использование метода меченых нейтронов с помощью малогабаритного нейтронного генератора в экспериментах позволяет значительно уменьшить количество фоновых событий, что в свою очередь повышает точность получаемых экспериментальных данных. Кроме того, такие установки могут быть легко изменены в геометрии в зависимости от требований конкретного эксперимента. Впервые в исследованиях свойств ядерных реакций был применен нейтронный генератор со встроенным α-детектором, что позволило использовать метод меченых нейтронов (ММН). 2. Данные, полученные в экспериментах коллаборации «TANGRA» по неупругому рассеянию нейтронов с энергией 14 МэВ с выходом интенсивных γ-линий на ядрах Na, P, S и Cl, предоставляют возможность уточнить информацию, имеющуюся в базах данных для этих ядер. 3. Получены угловые распределения γ-квантов, образующихся при взаимодействии нейтронов с энергией 14 МэВ с ядрами Na, P, S и Cl и определены параметры разложения угловых распределений по полиномам Лежандра. Научная новизна. • Использование компактных нейтронных генераторов с мечеными нейтронами впервые показывает возможность создания установок с легко изменяемой геометрией и возможностью измерять выходы и угловые корреляции γ-излучения и нейтронного излучения с высокой точностью. • Впервые измерено угловое распределение γ-излучения при реакции нейтронов с энергией 14.1 МэВ с P, Cl и уточнены параметры угловой анизотропии. • Уточнены выходы γ-квантов, образующихся при взаимодействии нейтронов с энергией 14.1 МэВ с ядрами Na, P, S и Cl. Выходы малоинтенсивных γ-линий для этих ядер определены впервые. Научная и практическая ценность работы. Результаты выполненных исследований имеют высокую научную и практическую ценность. Практическая значимость работы заключается в апробации экспериментальной методики исследования реакции неупругого рассеяния нейтронов с энергией 14.1 МэВ методом меченых нейтронов малогабаритного нейтронного генератора. Полученные экспериментальные данные по выходам γ-квантов и угловым распределениям могут быть использованы для повышения точности моделирования методом Монте-Карло для различных физических объектов. Другим возможным применением полученных экспериментальных результатов является быстрый элементный анализ, чувствительный к легким элементам. Личный вклад автора. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором совместно с сотрудниками ОИЯИ (Дубна, Российская Федерация) и отражены в совместных публикациях. Автор принимал непосредственное личное участие в постановке и проведении экспериментов, обработке экспериментальных данных и интерпретации результатов экспериментов в качестве полноправного члена научной группы. Достоверность результатов работы Правильность проведенных экспериментальных исследований и достоверность полученных результатов в диссертационной работе обосновываются использованием хорошо известных и освоенных методов. Анализ систематической ошибки и статистической ошибки эксперимента, а также сравнение с другими экспериментальными данными обеспечивают достоверность результатов. Полученные экспериментальные данные обрабатывались с помощью пакета программ ROOT, разработанного в Европейском центре ядерных исследований и написанного на широко известном языке программирования C++. Полученные научные результаты хорошо согласуются с работами других авторов в данной области. Основные результаты диссертации были опубликованы в рецензируемых международных научных журналах и представлены в материалах ведущих международных конференций по нейтронной физике. Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлялись и докладывались на следующих республиканских и международных конференциях: XXV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2018», МГУ, Москва, Россия, Апрель 9-13, 2018; The XXII International Scientific Conference of Young Scientists and Specialists (AYSS-2018), Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Russia, April 23-27, 2018; 53-я Зимняя Школа Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова НИЦ Курчатовский Институт, Петербургским институтом ядерной физики им. Б. П. Константинова НИЦ Курчатовский Институт, Институт теоретической и экспериментальной физики им. А. И. Алиханова НИЦ Курчатовский Институт, Санкт-Петербург, Россия, Март 2-7, 2019; LXX International conference "NUCLEUS – 2020: Nuclear physics and elementary particle physics. Nuclear physics technologies“,Saint Petersburg State University, Russia, October 11-17, 2020; 28-th International Seminar оn Interaction of Neutrons with Nuclei (ISINN-28) JINR, Russia, Dubna, May 24-28, 2021; Публикации По материалам диссертационной работы опубликовано 5 работ, из которых 2 статьи опубликованы в издании с ненулевым импакт-фактором, входящим в базу данных Scopus; 3 статьи – в журналах, входящих в перечень, рекомендуемый Комитетом по обеспечению качества в сфере науки и высшего образования (КОКНВО) МНВО РК. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения и списка использованных источников из 71 наименований. Общий объем работы составляет 94 страниц, в том числе 16 таблиц и 44 рисунков. Во введении показана актуальность темы исследования, даётся литературный обзор имеющихся данных по теме диссертационной работы. Дана постановка проблемы, рассмотренной в настоящей работе, сформулированы цели, новизна полученных результатов, обоснована их научная и практическая ценность. Приведены основные положения, выносимые на защиту, личный вклад автора, апробация и краткое содержание диссертации. В первом разделе приводится литературный обзор основных теоретических и экспериментальных работ по исследованию взаимодействия нейтронов и γ-квантов с веществом. Описан метод меченых нейтронов. Кроме того, описаны типы детекторов, и их основные эксплуатационные возможности и функции. Во второй разделе описывается система детекторных приборов проекта “TANGRA” и объекты исследования. Изложены методика сбора данных. Описывается вклад проекта "TANGRA" в ядерную физику. Третий раздел диссертации посвящён методике проведения эксперимента. Приведены детали процедуры анализа экспериментальных данных. Описаны процедуры определения угловых распределений и выходов γ-квантов. Четвертый раздел посвящён обсуждению результатов. Основными результатами данной работы являются выходы и угловые распределения γ-квантов для натрия, фосфора, серы и хлора. В заключении подводятся итоги и формируются основные результаты диссертационной работы.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/DToLG0sDmNk?si=CCp09ZYQxytYjKvO
