151,153Eu İzotoplarında (p,n) ve (p,3n) Reaksiyonları için Tesir Kesiti Hesaplamaları ve Seviye Yoğunluğu Modellerinin İncelenmesi

Evropiyum; ince süperiletken yapıların üretilmesi, televizyon ve monitörlerde renklerin elde edilmesi, biyomedikal uygulamalar, brakiterapi ve nükleer reaktör kontrol çubukları gibi farklı alanlarda kullanılan lantanit grubu bir metaldir. Bu çalışmada; deneysel verilere ulaşmanın mümkün olmadığı durumlarda kullanılmak amacıyla geliştirilmiş teorik nükleer reaksiyon modelleri kullanılarak, 151,153Eu izotoplarının (p,n) ve (p,3n) reaksiyonlarındaki tesir kesiti hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Tesir kesiti; deneysel olarak ölçülebileceği gibi, bunun mümkün olmadığı durumlarda teorik olarak da hesaplanabilmektedir ve en basit şekilde bir reaksiyonun meydana gelme olasılığını ifade eden değer olarak tanımlanabilir. Hesaplamalar; farklı teorik modellerin kullanılabilmesi amacıyla geliştirilmiş olan bilgisayar destekli TALYS 1.8 ve EMPIRE 3.2 kodlarında denge ve denge-öncesi modeller seçilerek gerçekleştirilmiştir. Deneysel veriler ile en uyumlu sonuçları üreten model, göreli varyans analizi ile tespit edilmiştir ve farklı seviye yoğunluğu modellerinin hesaplamalara etkileri araştırılmıştır. Elde edilen teorik hesaplama sonuçları, Uluslararası Deneysel Nükleer Veri Kütüphanesi (EXFOR) veri tabanından alınan deneysel veriler ve TENDL 2017 veri tabanından alınan teorik değerler ile karşılaştırılmıştır.

Cross-Section Calculation and Investigation of Level Density Models for (p,n) and (p,3n) Reactions on 151,153Eu Isotopes

Europium is a lanthanide group metal used in different areas such as the production of thin superconducting structures, generating the colors on televisions and monitors, biomedical applications, brachytherapy and nuclear reactor control rods. In this study; reaction cross–section calculations of 151,153Eu isotopes on (p,n) and (p,3n) reactions have been carried out using theoretical nuclear reaction models that have developed for the use in cases of being able to reach experimental data. The cross–section can be measured experimentally or can be calculated theoretically, when it is not possible, and can be defined as the value that expresses the probability of a reaction’s occurring in the simplest way. The calculations have been carried out by selecting equilibrium and pre-equilibrium models in computer-aided TALYS 1.8 and EMPIRE 3.2 codes which have been developed for the use of different theoretical models. The model that produces the results that are most compatible with the experimental data has been determined by the analysis of relative variance and the computational effects of different level intensity models were investigated. The obtained theoretical calculation results have been compared with the experimental data taken from International Experimental Nuclear Data Library (EXFOR) database and theoretical data taken from TENDL 2017 database.

___

  • H. Özdoğan, M. Şekerci, İ. H. Sarpün, and A. Kaplan, “Investigation of level density parameter effects on (p,n) and (p,2n) reaction cross-sections for the fusion structural materials 48Ti, 63Cu and 90Zr,” Appl. Radiat. Isot. vol. 140, pp. 29-34, 2018.
  • İ. H. Sarpün, H. A. Yalım, R. Ünal, B. Oruncak, A. Aydın, A. Kaplan, and E. Tel, “Determination of (n,2n) Reaction Cross Sections for Some Nuclei with Asymmetry Parameter,” J. Fusion Energ. vol. 29, pp. 387-394, 2010.
  • A. Aydın, H. A. Yalım, E. Tel, B. Şarer, R. Ünal, İ. H. Sarpün, A. Kaplan, and M. Dağ, “Level density parameter dependence of the fission cross sections of some subactinide nuclei induced by protons with the incident energy up to 250 MeV,” Ann. Nucl. Energy vol. 36, pp. 1307-1312, 2009.
  • A. Aydın, G. Türeci, E. Tel, and A. Kaplan, “Investigation of deuteron emission spectra at 62 MeV proton incident energy,” J. Fusion Energ. vol. 29, pp. 327-331, 2010.
  • A. Aydın, H. Pekdoğan, A. Kaplan, İ. H. Sarpün, E. Tel, and B. Demir, “Comparison of level density models for the 60,61,62,64Ni(p,n) reactions of structural fusion material nickel from threshold to 30 MeV,” J. Fusion Energ. vol. 34, pp. 1105-1108, 2015.
  • A. Kaplan, E. Tel, E. G. Aydın, A. Aydın, and M. Yılmaz, “Spallation neutron emission spectra in medium and heavy target nuclei by a proton beam up to 140 Mev energy,” Appl. Radiat. Isot. vol. 67, pp. 570-576, 2009.
  • A. J. Koning, S. Hilaire, and S. Goriely, “TALYS-1.8 A Nuclear Reaction Program,” http://www.talys.eu/fileadmin/talys/user/docs/talys1.8.pdf, 2015.
  • M. Herman, R. Capote, M. Sin, A. Trkov, B. V. Carlson, P. Oblozinsk, C. M. Mattoon, H. Wienkey, S. Hoblit, Young-Sik Cho, G. P. A. Nobre, V. Plujko and V. Zerkin, EMPIRE-3.2 MALTA Modular System for Nuclear Reaction Calculations and Nuclear Data Evaluation, User's Manual, 2013.
  • Royal Society of Chemistry, Periodic Table, http://www.rsc.org/periodic-table/element/63/europium. Erişim Tarihi:06.08.2018
  • I. Kandarakis, D. Cavouras, G. S. Panayiotakis, D. Triantis, and C. D. Nomicos, “Europium-activated phosphors for use in X-ray detectors of medical imaging systems,” Eur. Radiol., vol. 8, pp. 313-318, 1998.
  • S. S. Syamchand and G. Sony, “Europium enabled luminescent nanoparticles for biomedical applications,” J. Lumin., vol. 165, pp. 190-215, 2015.
  • S. L. Adelman, “Europium-152: A novel and economical isotope for use in Brachytherapy”, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 37, pp. L1277-L1279, 1998.
  • W. Hauser and H. Feshbach, “The inelastic scattering of neutrons,” Phys. Rev., vol. 87, pp. 366-373, 1952.
  • A. V. Ignatyuk, K. K. Istekov, and G. N. Smirenkin, “The role of collective effects in the systematics of nuclear level nensities,” Yad. Fiz., vol. 29, pp. 875-883, 1979.
  • A. V. Ignatyuk, G. N. Smirenkin, and A. S. Tishin, “Phenomenological description of the energy dependence of the level density parameter,” Yad. Fiz., vol. 21, pp. 485-490, 1975.
  • S. Hilaire, M. Girod, S. Goriely, and A. J. Koning, “Temperature-dependent combinatorial level densities with the D1M Gogny force,” Phys. Rev. C., vol. 86, pp. 064317(1)- 064317(10), 2012.
  • A. Gilbert and A. G. W. Cameron, “A composite nuclear-level density formula with shell corrections”, Can. J. Phys., vol. 43, pp. 1446-1496, 1965.
  • S. Goriely, M. Samyn, and J. M. Pearson, “Further explorations of Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov mass formulas. VII. Simultaneous fits to masses and fission barriers,” Phys. Rev. C., vol. 75, pp. 064312(1)-064312(7), 2007.
  • EXFOR: Experimental Nuclear Reaction Data. Database Version of 2018-06-29, https://www-nds.iaea.org/exfor/exfor.htm. Erişim Tarihi:09.08.2018
  • TENDL 2017: TALYS based evaluated nuclear data library. Release Date: December 30, 2017. Erişim Tarihi: 11.08.2018
  • J. J. Griffin, “Statistical model of intermediate structure,” Phys. Rev. Lett., vol. 17, pp. 478-481, 1966.
  • N. V. Kurenkov, V. P. Lunev, and Yu. N. Shubina, “Evaluation of calculation methods for excitation functions for production of radioisotopes of iodine, thallium and other elements,” Appl. Radiat. Isot. vol. 50, pp. 541-549, 1999.
  • R. Capote, M. Herman, P. Oblozinsky, P.G. Young, S. Goriely, T. Belgya, A.V. Ignatyuk, A.J. Koning, S. Hilaire, V.A. Plujko, M. Avrigeanu, O. Bersillon, M.B. Chadwick, T. Fukahori, Zhigang Ge, Yinlu Han, S. Kailas, J. Kopecky, V.M. Maslov, G. Reffo, M. Sin, E.Sh. Soukhovitskii, and P. Talou, “RIPL - Reference input parameter library for calculation of nuclear reactions and nuclear data evaluations,” Nucl. Data Sheets, vol. 110, pp. 3107-3214, 2009.
Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2006
  • Yayıncı: Süleyman Demirel Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi