Determination of neutron yield from “thick” Be target irradiated with 21.5 MeV protons using a proton beam monitoring system

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The results of determining the neutron yield of the NS-21M facility, based on the I-2 linear proton accelerator and 3.8 mm thick Be target under bombardment by 21.5 MeV protons, are presented. This value was obtained by calculating the integral neutron flux passing through the front hemisphere at a specified distance from the center of the Be target relative to the average proton flux transmitted through a collimator of defined diameter. The experimental value of this quantity is = (1.35 ± 0.09) × 10–², while the calculated value = 1.18 × 10–² was derived by simulating the full mathematical model of the NS-21M stand using the PHITS-3.31 transport code. For 21.2 MeV protons, reaction cross-sections of natCu(p, x)61Cu, 62Cu, and 64Cu were determined using the monitor reactions natCu(p, x)62Zn and natCu(p, x)63Zn. Simulated excitation functions for these reactions (TENDL-2023, JENDL-5, PADF-2, and PHITS-3.31 with the INCL model) were plotted over the 0.01–3 GeV range alongside experimental data from EXFOR.

About the authors

Yu. E. Titarenko

NRC “Kurchatov Institute”

Email: yury.titarenko@itep.ru
Moscow, Russia

A. A. Arkhipov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

S. A. Balyuk

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

V. F. Batyaev

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

M. V. Batyaeva

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

V. D. Davidenko

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

V. M. Zhivun

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

Ya. O. Zaritskiy

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

A. A. Kovalishin

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

M. V. Kotelniy

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

A. S. Kirsanov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

T. V. Kulevoy

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

I. V. Mednikov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

B. A. Novikov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

A. V. Orlov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

K. V. Pavlov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

V. S. Stolbunov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

A. Yu. Titarenko

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

R. S. Tikhonov

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

M. N. Shlenskii

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

N. A. Kovalenko

NRC “Kurchatov Institute”

Moscow, Russia

References

  1. Ю. Е. Титаренко, В. Ф. Батяев, В. Ю. Бландинский, В. М. Живун, М. А. Жигулина, А. А. Ковалишин, Т. В. Кулевой, Б. В. Кутеев, В. О. Легостаев, С. В. Малиновский, К. В. Павлов, В. И. Рогов, А. Ю. Титаренко, Р. С. Халиков, В. С. Столбунов, Н. А. Коваленко и др., ЯФ 85, 388 (2022); https://doi.org/10.31857/S0044002722060137
  2. Н. Н. Алексеев, В. П. Заводов, Препринт № 81, ИТЭФ (Москва, 1984).
  3. В. К. Плотников, И. М. Капчинский, Препринт № 389, ИТЭФ (Москва, 1965).
  4. В. А. Баталин, Е. Н. Данильцев, А. А. Жданко, И. М. Капчинский, В. Г. Кульман, Н. В. Лазарев, Б. П, Мурин, И. Х. Невяжский, В. К. Плотников, Б. И. Поляков, Н. К. Титов, Приборы и техника эксперимента, № 5, 9 (1967).
  5. И. М. Капчинский, В. К. Плотников, Приборы и техника эксперимента, № 5, 12 (1967).
  6. FCT, Fast Current Manual Rev. 4.0.
  7. GageScope User`s Guide for version 3.1 (Gage Applied Technologies, Inc., 2001).
  8. Ю. Е. Титаренко, В. Ф. Батяев, С. П. Боровлев, В. И. Рогов, К. В. Павлов, А. Ю. Титаренко, Р. С. Тихонов, С. А. Феофанов, С. Н. Юлдашев, В. С. Анашин, В. А. Берлянд, А. В. Берлянд, Приборы и техника эксперимента, № 5, 132 (2013).
  9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015617026 “Программа измерения числа ионов в пучке (GageUn4)”.
  10. Ю. Е. Титаренко, С. П. Боровлев, М. А. Бутко, В. М. Живун, К. В. Павлов, В. И. Рогов, А. Ю. Титаренко, Р. С. Тихонов, С. Н. Флоря, А. Б. Колдобский, ЯФ 74, 531 (2011).
  11. A. Yu. Konobeyev, D. Leichtle, PADF-2. Data for Stable Isotopes of Ca, Cr, Fe, and Ni (Repository KITopen, Karlsruher Institut für Technologie, 2023).
  12. Experimental Nuclear Reaction Data (EXFOR) Website, International Atomic Energy Agency, Nuclear Data Services; https://www-nds.iaea.org/exfor/ (DatabaseVersion of 2024-12-03)
  13. Yu. E. Titarenko, V. F. Batyaev, E. I. Karpikhin, R. D. Mulambetov, A. B. Koldobsky, V. M. Zhivun, S. V. Mulambetova, K. A. Lipatov, Yu. A. Nekrasov, A. V. Belkin, N. N. Alexeev, V. A. Schegolev, Yu. M. Goryachev, V. E. Luk’yashin, E. N. Firsov, INDC(CCP)-434 (Vienna, 2002); http://www-nds.iaea.org/publications/indc/indc-ccp-0434.pdf
  14. Yu. E. Titarenko, V. F. Batyaev, E. I. Karpikhin, V. M. Zhivun A. V. Ignatyuk, V. P. Lunev, N. N. Titarenko, Yu. N. Shubin, V. S. Barashenkov, INDC(CCP)-0447 (Vienna, 2009); http://www-nds.iaea.org/publications/indc/indc-ccp-0447.pdf
  15. Yu. E. Titarenko, V. F. Batyaev, A. A. Belonozhenko, S. P. Borovlev, M. A. Butko, S. N. Florya, R. V. Pavlov, V. I. Rogov, R. S. Tikhonov, A. Yu. Titarenko, V. M. Zhivun, INDC(CCP)-0453 (Vienna, 2009); http://www-nds.iaea.org/publications/indc/indc-ccp-0453.pdf
  16. Ю. Е. Титаренко, И. В. Медников, В. Ф. Батяев, К. В. Павлов, А. Ю. Титаренко, В. О. Легостаев, В. М. Живун, Я. О. Зарицкий, А. А. Ковалишин, В. Д. Давиденко, Б. В. Кутеев, Ю. А. Кащук, С. А. Мещанинов, С. Ю. Обудовский, ВАНТ. Сер. Ядерно-реакторные константы, вып. 2, 60 (2023).
  17. Genie™ 2000 Spectroscopy Software, Mirion Technologies (Canberra), Inc.
  18. V. M. Zhivun, Y. E. Titarenko, Certificate of State Registration of the Program for PC №2015617025, Rospatent Federal Service for Intellectual Property (2015).
  19. T. Sato, Y. Iwamoto, S. Hashimoto, T. Ogawa, T. Furuta, S. Abe, T. Kai, P.-E. Tsai, N. Matsuda, H. Iwase, H. Shigyo, L. Sihver, K. Niita, J. Nucl. Sci. Technol. 55, 684 (2018).
  20. A. Boudard, J. Cugnon, J. C. David, S. Leray, D. Mancusi, Phys. Rev. C 87, 014606 (2013); https://doi.org/10.1103/PhysRevC.87.014606
  21. S. Furihata, R. Niita, S. Meigo, Y. Ikeda, F. Maekawa, The GEM Code — Simulation Program for Evaporation and the Fission Process of an Excited Nucleus, in JAERI-Data/Code, 2001, 2001–015.
  22. JENDL-4.0, https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j40/j40.html
  23. O. Iwamoto, N. Iwamoto, S. Kunieda, F. Minato, S. Nakayama, Y. Abe, K. Tsubakihara, S. Okumura, C. Ishizuka, T.Yoshida, S. Chiba, N. Otuka, J.-C. Sublet, H. Iwamoto, K. Yamamoto, Y. Nagaya, K. Tada, C. Konno, N Matsuda, K. Yokoyama, H. Taninaka, A. Oizumi, M. Fukushima, S. Okita, G. Chiba, S. Sato, M. Ohta, S. Kwon, J. Nucl. Sci. Technol. 60 (1), 1 (2023).
  24. Yu. E. Titarenko, V. F. Batyaev, V. M. Zhivun, A. Yu. Titarenko, M. A. Butko, K. V. Pavlov, S. N. Florya, W. Gudowski, INDC(CCP)-0448 (Vienna, 2009); http://www-nds.iaea.org/publications/indc/indc-ccp-0448.pdf
  25. G. R. Lynch, O. I. Dahl, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 58, 6 (1991); https://doi.org/10.1016/0168-583X(91)95671-Y
  26. TENDL-2023 Nuclear Data Library, https://tendl.web.psi.ch/tendl_2023/tendl2023.html

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences