Tóm tắt Luận án Tiến sỹ: Nghiên cứu thực nghiệm cấu trúc phổ năng lượng kích thích của các hạt nhân 172Yb và 153Sm trên kênh nơtron của lò phản ứng hạt nhân Đà lạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam<br /> Tóm tắt luận án<br /> <br /> Nghiên cứu thực nghiệm cấu trúc phổ năng<br /> lượng kích thích của các hạt nhân 172 Yb và<br /> 153<br /> <br /> Sm trên kênh nơtron của lò phản ứng hạt<br /> nhân Đà lạt<br /> <br /> Tác giả:<br /> <br /> Giáo viên hướng dẫn:<br /> <br /> Nguyễn Ngọc Anh<br /> <br /> TS. Nguyễn Xuân Hải<br /> PGS. TS. Phạm Đình Khang<br /> <br /> Hà Nội, 2018<br /> <br /> i<br /> Công trình được hoàn thành tại:<br /> Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, Viện Năng lượng nguyên tử Việt<br /> Nam.<br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> TS. Nguyễn Xuân Hải<br /> PGS. TS. Phạm Đình Khang<br /> <br /> Phản biện 1: .................................................................<br /> Phản biện 2: .................................................................<br /> Phản biện 3: .................................................................<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng cấp cơ sở chấm luận án tiến sĩ<br /> họp tại ..........................<br /> Vào hồi<br /> <br /> giờ<br /> <br /> ngày<br /> <br /> tháng<br /> <br /> năm<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: ....................................<br /> <br /> 1<br /> <br /> Mở đầu<br /> Cấu trúc hạt nhân nguyên tử bao gồm sơ đồ mức (SĐM), mật độ mức<br /> (MĐM), và hàm lực bức xạ (HLBX) là các đại lượng quan trọng chứa<br /> đựng thông tin về cấu trúc và đặc điểm của các hạt nhân kích thích.<br /> Tính đầy đủ của sơ đồ mức đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu<br /> phản ứng hạt nhân, tính toán các mô hình thống kê cũng như thay<br /> đổi các tham số MĐM. Phần lớn số liệu về SĐM được tổng hợp trong<br /> thư viện ENSDF [1]. Tuy nhiên, thông tin về SĐM của nhiều hạt nhân<br /> trong vùng năng lượng trung gian, nơi phản ứng bắt nơtron nhiệt<br /> (nth ,γ) thường được sử dụng để nghiên cứu, còn sơ sài và chưa đầy<br /> đủ.<br /> Đối với MĐM và HLBX, mặc dù chúng là các đại lượng quan trọng<br /> trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu như phản ứng hạt nhân ở năng lượng<br /> thấp, vật lý thiên văn, sản xuất năng lượng hạt nhân, ..., số liệu về<br /> MĐM và HLBX của nhiều hạt nhân trong cả vùng năng lượng cao và<br /> vùng năng lượng thấp đều chưa đầy đủ.<br /> Phương pháp trùng phùng γ − γ [2] có thể được sử dụng để nghiên<br /> cứu SĐM do phương pháp này cho phép loại bỏ đáng kể nền phông<br /> Compton và có khả năng nhận diện các chuyển dời gamma có tương<br /> quan. Ngoài ra, phương pháp này cũng được sử dụng để nghiên cứu<br /> MĐM và HLBX thông qua phân bố cường độ chuyển dời gamma nối<br /> tầng [3–5].<br /> Sơ đồ mức hạt nhân của 172 Yb và 153 Sm<br /> Về 172 Yb<br /> SĐM của 172 Yb đã được nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác<br /> nhau như phân rã beta của 172 Tm, phân rã bắt electron của 172 Lu, tán<br /> xạ neutron không đàn hồi cho vùng năng lượng thấp của 172,174 Yb,<br /> các phản ứng (n, n’γ) sử dụng nơtron nhanh từ lò phản ứng, phản ứng<br /> 170<br /> Er(α,2n)172 Yb cho các trạng thái spin cao, phản ứng 171 Yb(n,γ) cho<br /> các trạng thái spin thấp, tán xạ proton đàn hồi và không đàn hồi, và<br /> các phản ứng với ion nhẹ. Thông qua các thí nghiệm trên, SĐM của<br /> <br /> 2<br /> 172<br /> <br /> Yb trong vùng năng lượng thấp (E < 2.4 MeV) đã được xác định<br /> rất đầy đủ [6]. Tuy nhiên, thông tin về các trạng thái kích thích và các<br /> chuyển dời sơ cấp tương ứng ở vùng năng lượng trung bình (2.4 MeV<br /> < E < 5 MeV), nơi phản ứng (nth ,γ) thường được sử dụng để nghiên<br /> cứu, còn thưa thớt và không đầy đủ.<br /> Về 153 Sm<br /> SĐM của 153 Sm đã được nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác<br /> nhau như phân rã beta của 153 Pm, phân rã chuyển dời đồng phân của<br /> 153<br /> Sm, phản ứng 152 Sm(n,γ) cho các spin thấp, các phản ứng trao đổi<br /> như 152 Sm(d,p), 154 Sm(p,d), 152 Sm(α,3 He), 154 Sm(d,t) và 151 Sm(t,p).<br /> Thông qua các thí nghiệm này, SĐM ở vùng năng lượng thấp (E < 2.2<br /> MeV) của 153 Sm đã được xác định rõ ràng [7]. Tuy nhiên, trong vùng<br /> năng lượng cao (2.2 MeV < E < 4 MeV), mặc dù số mức kích thích đã<br /> được báo cáo là rất nhiều, phần lớn các mức này chưa xác định được<br /> spin và độ chẵn lẻ. Ngoài ra, độ bất định của năng lượng các mức kích<br /> thích này nằm trong khoảng từ 10 đến 17 keV, là rất lớn khi so với độ<br /> bất định của đỉnh năng lượng ghi nhận trong phổ gamma của đầu dò<br /> HPGe.<br /> Thực nghiệm về mật độ mức và hàm lực bức xạ<br /> Trên phương diện thực nghiệm, MĐM đã được nghiên cứu bằng một<br /> số phương pháp như đếm mức gián đoạn ở vùng năng lượng thấp,<br /> thông qua độ rộng cộng hưởng nơtron ở năng lượng liên kết nơtron,<br /> và phổ bay hơi ở vùng năng lượng cao (trên ngưỡng hạt). HLBX có<br /> thể được trích xuất từ tiết diện hấp thụ photon cũng như từ các phản<br /> ứng bắt nơtron phát bức xạ và các phản ứng với hạt mang điện phát<br /> bức xạ. Gần đây, nhóm Oslo của Đại học Oslo (Na Uy) đã phát triển<br /> một kỹ thuật tiên tiến, gọi tên là phương pháp Oslo, cho phép xác<br /> định đồng thời MĐM và HLBX từ phổ gamma thu được từ phản ứng<br /> trao đổi và/hoặc tán xạ không đàn hồi [8, 9]. Tuy nhiên do giới hạn<br /> về nguồn ion, phương pháp Oslo mới chỉ được áp dụng cho khoảng<br /> 60 hạt nhân. Thông tin về MĐM và HLBX của các hạt nhân này được<br /> cung cấp trong tài liệu [10]. Thực tế, ngoài phương pháp Oslo, MĐM<br /> và HLBX còn có thể được trích xuất từ phổ gamma thu được từ phản<br /> ứng (nth ,γ). Phương pháp này chủ yếu được phát triển bởi nhóm<br /> Dubna của Viện Liên hợp nghiên cứu hạt nhân Dubna [4,5,11]. Cụ thể,<br /> <br /> 3<br /> phương pháp Dubna trích xuất MĐM và HLBX từ phân bố cường độ<br /> chuyển dời gamma thu được thông qua đo phổ chuyển dời nối tầng<br /> (TSC) [11]. Tuy nhiên, MĐM và HLBX trích xuất bằng phương pháp<br /> Dubna có sự sai lệch lớn so với kết quả thu được bằng phương pháp<br /> Oslo [10, 11]. Ta có thể thấy rằng sự khác nhau cơ bản giữa phương<br /> pháp Oslo và phương pháp Dubna là ở chỗ phương pháp Dubna sử<br /> dụng một hàm toán học để mô tả MĐM và HLBX, trong khi đó trong<br /> phương pháp Oslo, MĐM và HLBX được thay đổi một cách tự do để<br /> thu được bộ giá trị khớp tốt nhất với phổ thực nghiệm [8, 9]. Có vẻ<br /> như sự khác biệt này chính là nguyên nhân lý giải cho sự khác nhau<br /> về MĐM và HLBX xác định từ hai phương pháp nói trên. Thêm vào<br /> đó, MĐM và HLBX trong phương pháp Oslo được chuẩn hóa theo kết<br /> quả thu được của các thực nghiệm khác, trong khi đó phương pháp<br /> Dubna không áp dụng bất cứ một phương pháp chuẩn hóa nào.<br /> Các nghiên cứu thực nghiệm về phân rã gamma nối tầng sử dụng<br /> phương pháp trùng phùng γ − γ tại Việt Nam<br /> Phân rã gamma nối tầng của 172 Yb và 153 Sm đã được nghiên cứu<br /> trong công trình [12]. Tuy nhiên, số liệu phân rã gamma nối tầng<br /> không phải là mục tiêu chính của công trình [12], thay vào đó, công<br /> trình này chủ yếu chỉ tập trung vào xây dựng hệ phổ kế trùng phùng<br /> γ − γ và hệ thống thực nghiệm trên kênh số 3 của lò phản ứng hạt<br /> nhân Đà Lạt. Thêm nữa, chất lượng bia mẫu 171 Yb và 152 Sm được sử<br /> dụng trong công trình [12] còn hạn chế, do đó, công trình [12] chỉ mới<br /> cung cấp các thông tin thô về phân rã gamma nối tầng của hai hạt<br /> nhân 172 Yb và 153 Sm mà chưa tiến tới xác định SĐM, MĐM và HLBX.<br /> Mục tiêu của luận án<br /> Các mục tiêu của luận án bao gồm:<br /> • Cung cấp SĐM cập nhật của 172 Yb và 153 Sm, dựa trên thông tin<br /> phổ học thu được từ hệ phổ kế trùng phùng γ − γ. Dữ liệu được<br /> xác định là mới trên cơ sở so sánh SĐM thực nghiệm với SĐM<br /> trích xuất từ thư viện ENSDF [1].<br /> • Giải quyết sự khác biệt giữa hai phương pháp Oslo và Dubna<br /> bằng cách đưa ra một phương pháp trích xuất MĐM và HLBX<br /> mới, là tổng hợp của phương pháp Dubna (trích xuất từ phân<br /> <br />