93Nb (n,γ) diferansiyel tesir kesitinin hesaplanması

Abstract

Niyobyumun nükleer reaktörlerin yapısında bulunan ve çeşitli nükleer tesislerde kullanılan bir elementtir. Nb ile nötron etkileşimi nükleer reaktörlerde malzeme seçimi güvenlik açısından oldukça önemlidir. Bilgisayar kodları deneysel verinin bulunmadığı veya deney yapmanın mümkün olmadığı durumlarda, araştırmacılara bir öngörü sağlayan ve bu amaçla sıklıkla kullanılan sanal laboratuvarlardır. Bu çalışmada 93-Niyobyum elementinin nötron yakalama diferansiyel tesir tesitleri Monte Carlo simülasyonu ile hesaplandı. 14,2 MeV enerjili nötronlarla bombardıman edilen Niyobyum elementinden saçılan gama ışınlarının diferansiyel tesir kesitleri, 90, 110 ve 130 derecelerde hesaplandı. Hesaplamalar Monte Carlo Tabanlı simülasyon programı olan PHITS 2.88 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalarda öykü sayısı olarak 2×〖10〗^7 nötron seçilmiştir. Simülasyon Intel Pentium 4, 8 Gbyte Ram’e sahip bilgisayar kullanılarak 2 saatte gerçekleştirilmiştir. Elde edilen diferansiyel tesir kesiti sonuçları Uluslararası Nükleer Reaksiyon Veri Merkezi (EXFOR)’dan alınan deneysel verilerle karşılaştırılarak yorumlandı. Genel olarak Phits’den elde edilen verilerle EXFOR’dan alınan deneysel sonuçlar, birbirleri ile uyumlu olarak çıktı. Öykü sayısının arttırılması ve çeşitli varyans azaltma teknikleri ile Monte Carlo hatasını minimize etmek mümkündür. Sonuç olarak PHITS kodu nötron yakalama reaksiyonu diferansiyel tesir kesiti hesaplamalarında deneysel verilerle uyumlu bulunmuştur. Bu programın nötron girişli reaksiyonlardaki başarısı göz önüne alındığında, diğer Monte Carlo tabanlı programlar olan MCNP, GEANT, PENELEOPE gibi kodlar ile birlikte fisyon reaktörü tasarımında kullanılabileceği görülmüştür.

Niobium is an element found in nuclear reactors and used in various nuclear facilities. Neutron interaction with Nb in nuclear reactors material selection is very important for safety. Computer codes are used in cases where experimental data is not available or it is not possible to conduct an experiment, they are virtual laboratories that provide insight to researchers and are often used for this purpose. In this study, the neutron capture differential effects of the element 93- Niobium were calculated by Monte Carlo Simulation. Differential cross sections of gamma rays scattered from Niobium element bombarded with neutrons with 14.2 MeV energy were calculated at 90, 110 and 130 degrees. Calculations were performed using PHITS 2.88, which is a Monte Carlo Based simulation program. As the number of stories in calculations 2× 107 neutron selected. Simulation was performed in 2 hours using an Intel Pentium 4, 8 Gbyte Ram computer. The obtained differential cross section results were interpreted by comparing with the experimental data obtained from the International Nuclear Reaction Data Center (EXFOR). In general, the data obtained from Phits and the experimental results obtained from EXFOR came out in harmony with each other. It is possible to minimize the Monte Carlo error by increasing the number of stories and various variance reduction techniques. As a result, the PHITS code neutron capture reaction was found to be compatible with the experimental data in differential cross section calculations. Considering the success of this program in neutron input reactions, it is seen that it can be used in fission reactor design with other Monte Carlo based programs such as MCNP, GEANT, PENELEOPE.