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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2015.tde-06072015-112035
Documento
Autor
Nome completo
Carlos David Gonzales Lorenzo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2015
Orientador
Banca examinadora
Deppman, Airton (Presidente)
Carlson, Brett Vern
Lepine, Alinka
Título em português
Estudo de fissão e espalação em núcleos actinídeos e pré-actinídeos a energias intermediárias
Palavras-chave em português
Actinídeos
Assimétrica
Brems- strahlung
CRISP
Distribuição de Massa
Espalação
Evapora- ção
Fotofissão
MCNPX-Bertini.
Monte Carlo
Multimodal
Pré-actinídeos
Simétrica
Spallation
Superassimétrica
Resumo em português
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.
Título em inglês
Study of fission and spallation of pre-actinide and actinide nuclei at intermediate energies.
Palavras-chave em inglês
Actinides
Asymmetric
Bremsstrah- lung
CRISP
Evaporation
Mass Distribution
MCNPX-Bertini.
Monte Carlo
Multimodal
Photofission
Pre-actinides
Spallation
Super-Asymmetric
Symmetric
Resumo em inglês
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
 
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Data de Publicação
2015-07-14
 
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