Estudo de fissão e espalação em núcleos actinídeos e pré-actinídeos a energias intermediárias

• Main Author: Carlos David Gonzales Lorenzo
• Other Authors: Airton Deppman
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2015
• Subjects: Actinídeos; Assimétrica; Brems- strahlung; CRISP; Distribuição de Massa; Espalação; Evapora- ção; Fotofissão; MCNPX-Bertini.; Monte Carlo; Multimodal; Pré-actinídeos; Simétrica; Spallation; Superassimétrica; Actinides; Asymmetric; Bremsstrah- lung; Evaporation; Mass Distribution; Photofission; Pre-actinides; Super-Asymmetric; Symmetric
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-06072015-112035/

Neste trabalho apresentamos um estudo das reações de spallation a energias interme- diárias em núcleos actinídeos e pré-actinídeos. Para esta finalidade foi utilizado o modelo de Monte Carlo CRISP (Colaboração Rio-São Paulo), que neste estudo foi importante na reprodução da distribuição de massa de produtos residuais e as seções de choque de fissão e espalação. Estes observáveis são importantes para o estudo de Reatores Hibridos ADS considerado como dispositivos promissores para a transmutação de resíduos nucle- ares. Os modelos físicos necessários para uma correta simulação de dados experimentais foram já implementadas no CRISP, como o modelo de evaporação para emissão de par- tículas descrito por Weisskopf de 1937, e para fissão o clássico modelo de Bohr/Wheeler de 1939. Para a obtenção da distribuição dos fragmentos de massa de fissão o CRISP conta também com um modelo baseado na parametrização multimodal de fissão, que si- mula os processos de fissão simétrica e assimétrica predominantes em altas e baixas ener- gias, respectivamente. Os resultados obtidos do CRISP depois da aplicação dos modelos mencionados, foram os rendimentos de massa dos fragmentos residuais, os quais foram analisadas para o cálculo da seção de choque de fissão e espalação mediante uma fórmula implementada no modelo. Com o resultado se fez o gráfico da distribuição de massa para cada uma das reações analisadas. Uma das reações estudadas foi a reação induzida por fótons de Bremsstrahlung com energias máximas de 50 e 3500 MeV em um alvo de 181 Ta, calculando a distribuição de massa de fissão e espalação, mostrando bons resultados de acordo com os dados experimentais. Nas reações induzidas por prótons foram calcula- das as seções de choque de fissão e espalação assim como sua respectiva distribuição de massa dos produtos residuais. Neste caso estudamos duas reações, sendo: a reação p (1 GeV) + 208 Pb, e a reação de p (660 MeV) + 238 U. Para a primeira reação com chumbo os resultados do CRISP foram comparados com dados experimentais, e também com os resultados obtidos do modelo MCNPX-Bertini do trabalho de Baylac-Domengetroy de 2003, que simulou a mesma reação com chumbo. Obtendo-se melhores resultados com o CRISP mas com uma superestimação de dados no final da distribuição calculada. No caso do urânio, foi necessário usar a chamada fissão superassimétrica porque a distribuição de massa experimental é mais complexa e o modelo multimodal clássico não é suficiente para sua correta simulação. Foi também estudado as reações induzidas por dêuterons usando o modelo CRISP, mostrando os resultados da distribuição de massa para 197 Au e 208 Pb com algumas limitações do modelo para este tipo de reações. === In this work we present a study of the spallation reactions by intermediate energies in actinide and pre-actinide nuclei. For this purpose we used the Monte Carlo model CRISP (Rio-São Paulo Collaboration), for our study was important in the reproduction of the mass distribution of waste products and the total fission and spallation cross secti- ons. These observables are important for the study of Accelerator Driven System Reac- tors (ADS) considered as promising devices for the transmutation of nuclear waste. The physical models needed for a correct simulation of experimental data were already imple- mented in CRISP, such as the evaporation model for emission of particles described by Weisskopf in 1937, and the classical Bohr/Wheeler model in 1939, for fission. To obtain the fragment mass distribution for fission, CRISP has a model based on multimodal fis- sion parameter, which simulates the processes called symmetric and asymmetric fission that are predominant at high and low energies respectively. The CRISP results, obtai- ned after the application of the above mentioned models, were the mass yield of residual fragments, which were analyzed to calculate the fission and spallation cross section using a formula that was implemented in the CRISP model. With these result was obtained the mass distribution for each reaction analyzed. One of the reactions studied was a re- action induced by Bremsstrahlung photons with endpoint energies of 50 MeV and 3500 in a target 181 Ta, calculating the fission and spallation mass distribution, showing good results according the experimental data. In the reactions induced by protons were cal- culated fission and spallation cross sections as well as their respective mass distribution of the residual products. In this case we study two reactions, as follows: p (1 GeV) + 208 , and p (660 MeV) + 238 U. For the first reaction with lead, the results of CRISP were compared with experimental data and with results obtained of MCNPX-Bertini model of Baylac-Domengetroy work in 2003, simulated the same reaction with lead. Obtaining better results with CRISP, but with data-overestimated at the end of calculated distribu- tion. For uranium it was necessary to use the called superasymmetric fission, because the experimental mass distribution is more complicated and the classical model is not suffi- cient for a correct simulation. Has been also studied the reactions induced by deuterons using the CRISP model, showing the mass distribution