[논문 리뷰] Nuclide Production in 197Au, 208Pb, and natU Irradiated with 0.8-1 GeV Protons: Comparison with other Experiments and with Theoretical Predictions

S. G. Mashnik, R.E. Prael외 9명|ArXiv.org|2004. 01. 26.

Nuclear reactor physics and engineering참고 문헌 10인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 0.8–1 GeV 비트론으로 조사된 197Au, 208Pb 및 natU 표적에서 400개 이상의 뉴클리드 생성 단면적을 고해상도 게르마늄 분광법을 사용해 측정한다. 결과는 GSI 데이터보다 약 10–20% 높은 수확량을 보이며, CEM2k+GEM2, LAQGSM+GEM2 및 INCL+ABLAb와 같은 이론적 모델과의 비교에서 중간 에너지에서의 고원자수 스파라우션 및 분해 반응에 대한 예측 정확도에 차이가 있음을 보여준다.

ABSTRACT

The ITEP proton synchrotron U10 was used to irradiate isotopically-enriched 208Pb and natU thin targets with 1.0 GeV protons and 197Au thin targets with 0.8 GeV protons. More than 400 cross sections of the nuclides produced were measured using the direct spectrometry method with a high-resolution Ge detector. The measured cross sections are compared with similar data obtained at GSI for kinematically inverse reactions of 1 GeV/nucleon 208Pb, 1 GeV/nucleon 238U, and 0.8 GeV/nucleon 197Au interacting with a hydrogen target and with the ZSR data on natPb and 197Au irradiated with 1 and 0.8 GeV protons, respectively. Our results are on average ~ 10 to 20% higher than the GSI data. The measured data are analyzed with the LANL codes CEM2k+GEM2 and LAQGSM+GEM2 and with the INCL intranuclear cascade code from Liege merged with the GSI evaporation/fission code ABLA.

연구 동기 및 목표

• 0.8–1 GeV 비트론으로 조사된 197Au, 208Pb 및 natU 표적에서 뉴클리드 생성 단면적 측정.
• 실험 결과를 GSI 및 ZSR의 기존 데이터와 비교하여 검증 및 일관성 평가.
• 측정된 데이터에 대한 이론적 모델(CEM2k+GEM2, LAQGSM+GEM2, INCL+ABLAb)의 예측 성능 평가.
• 핵 폐기물의 전이 및 가속기 구동 시스템을 위한 핵 데이터 요구사항 지원.

제안 방법

• ITEP 비트론 동기충진기 U10를 사용해 1.0 GeV 비트론으로 조사된 얇고 고순도 208Pb 및 natU 표적과 0.8 GeV 비트론으로 조사된 197Au 표적.
• 고해상도 고순도 게르마늄 검출기를 사용한 직접 분광법으로 생성된 방사성 뉴클리드를 식별하고 정량화.
• 조사된 샘플의 감마선 분광법을 통해 400개 이상의 뉴클리드 생성 단면적 측정.
• 역운동동역학 반응에서의 GSI 데이터 및 natPb 및 197Au에 대한 ZSR 데이터와 실험 데이터 비교.
• LANL 코드인 CEM2k+GEM2 및 LAQGSM+GEM2를 사용한 모델링과 함께, 증발 및 분열을 위한 INCL 내핵성 충돌 코드와 ABLA의 결합.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 0.8–1 GeV에서 유사한 에너지에서 GSI 및 ZSR 실험의 결과와 비교해, 197Au, 208Pb 및 natU에서 측정된 뉴클리드 생성 단면적은 어떻게 다른가?
• RQ2 현재의 이론적 모델(CEM2k+GEM2, LAQGSM+GEM2, INCL+ABLAb)은 측정된 단면적을 얼마나 정확하게 예측하는가?
• RQ3 0.8–1 GeV에서 전방운동동역학 반응 데이터와 역운동동역학 반응 데이터 사이에 어떤 체계적 차이가 존재하는가?
• RQ4 실험 결과는 핵전이 및 폐기물 분리 응용을 위한 핵반응 코드의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 GSI 데이터보다 10–20% 높은 수확량이 관찰된 것의 의미는 모델 校정 및 핵데이터 라이브러리에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 측정된 단면적은 유사한 반응에서 GSI에서 보고한 값보다 평균적으로 10–20% 높다.
• ITEP와 GSI 데이터 간의 격차는 주로 208Pb 및 natU 표적으로부터 중간 및 무거운 질량의 뉴클리드 생성에서 가장 두드러진다.
• CEM2k+GEM2 및 LAQGSM+GEM2 모델은 데이터와 중간 정도의 일치를 보이지만, 특히 분열 및 분해 채널에서 체계적 편차가 관찰된다.
• INCL+ABLAb 모델은 다른 모델보다 실험 데이터와 더 나은 일치를 보이며, 특히 복잡한 잔여물 생성에서 유리하다.
• 결과는 고에너지 스파라우션 및 전이 응용을 위한 향상된 핵반응 모델과 업데이트된 핵데이터 라이브러리의 필요성을 강조한다.