Development of calculation methods to analyze radiation damage, nuclide production and energy deposition in ADS materials and nuclear data evaluation
Description
A method of the evaluation of the defect production rate in metals irradiated with neutrons in various power units has been proposed. The method is based on the calculation of the radiation damage rate using nuclear models and the NRT model and the use of corrections obtained from the analysis of available experimental data and from the molecular dynamics simulation. A method combining the method of the molecular dynamics and the binary collision approximation model was proposed for the calculation of the number of defects in irradiated materials. The method was used for the displacement cross-section calculation for tantalum and tungsten irradiated with protons at energies from several keV up to 1 GeV and with neutrons at energies from 10-5 eV to 1 GeV. A new approach has been proposed for the calculation of the non-equilibrium fragment yields in nuclear reactions at intermediate and high energies. It was used for the evaluation of the non-equilibrium component of the 4He and 3He production cross-section. The helium production cross-section has been obtained for iron, 181Ta and tungsten at proton energies from several MeV to 25 GeV and for 181Ta and tungsten at neutron energies up to 1 GeV. A new model for the simulation of interactions of intermediate and high energy particles with nuclei was discussed. The non-equilibrium particle emission is simulated by the intranuclear cascade model using the Monte Carlo method. The deterministic evaporation model is used for the description of the equilibrium de-excitation. The model was used for the analysis of radionuclide yields in proton induced reactions at energies from 0.8 to 2.6 GeV. The results of calculations show the advantage of the model proposed in accuracy of predictions comparing with other popular intranuclear cascade evaporation models. A new approach was proposed for the calculation of non-equilibrium deuteron energy distributions in nuclear reactions induced by nucleons of intermediate energies. The calculated deuteron energy distributions are in a good agreement with the measured data for nuclei from 12C to 209Bi. The energy deposition has been calculated for the targets from lithium to uranium irradiated with intermediate energy protons using the models from the MCNPX code package and the CASCADE/INPE code. (orig.)
Availability note (English)
Available from TIB Hannover: ZA 5141(7197)Abstract (German)
Es wurde eine Methode vorgeschlagen fuer die Auswertung der Produktionsraten fuer Strahlenschaeden in Metallen durch Neutronenbestrahlung in verschiedenen Reaktorsystemen. Die Methode basiert auf die Berechnung der Strahlenschaedigungsraten mit nuklearen Modellen und der NRT Methode und eine nachfolgende Korrektur auf der Basis von Auswertungen von experimentellen Daten und Simulationen der molekularen Dynamik. Eine Kombination der Methode der Simulation der molekularen Dynamik und der Binary Collission Approximation'' wurde vorgeschlagen fuer die Berechnung der Anzahl Schaedigungen in bestrahlten Materialien. Diese Methode wurde benutzt fuer die Berechnung von Displacement Querschnitte fuer Tantal und Wolfram nach Bestrahlung mit Protonen im Energiebereich von einigen KeV bis 1 GeV und mit Neutronen im Bereich 10-5 eV bis 1 GeV. Ein neuer Ansatz wurde vorgeschlagen fuer die Berechnung der Ausbeuten der Fragmente der Nicht-Gleichgewichtsprozesse bei intermediaeren und hohen Energien. Dieser wurde angewandt fuer die Auswertung der Nicht-Gleichgewicht Komponenten von 4He und 3He Produktionsquerschnitten. He Produktionsquerschnitte wurden bestimmt fuer Eisen, 181Ta und Wolfram fuer Protonen Energien von mehreren MeV bis 25 GeV und fuer 181Ta und Wolfram fuer Neutronenenergien bis 1 GeV. Weiter wurde ein neues Modell diskutiert fuer die Simulation der Wechselwirkung von Teilchen mit intermediaeren und hohen Energien mit Atomkernen. Die Nicht-Gleichgewicht Teilchenemission wird nach der Monte Carlo Methode simuliert, waehrend das deterministische Verdampfungsmodell benutzt wird fuer die Gleichgewichts Entregung. Dieses Modell wurde angewandt fuer die Analyse von Ausbeuten von Radionukliden nach durch Protonen induzierten Reaktionen bei Energien von 0.8 bis 2.6 GeV. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen die Vorteile des vorgeschlagenen Modells bei den Vorhersagen, im Vergleich mit anderen haeufig angewandten intranuklearen Kaskade Verdampfungsmodellen. Ein neuer Ansatz wurde vorgeschlagen fuer die Berechnung von Nicht-Gleichgewicht Energieverteilungen von Deuteronen bei nuklearen Reaktionen ausgeloest durch Nukleonen mit mittleren Energien. Die berechneten Energieverteilungen von Deuteronen sind in guter Uebereinstimmung mit gemessenen Daten fuer eine Reihe von Nukliden von 12C bis 209Bi. Schliesslich wurden fuer Materialien von Lithium bis Uran Energiefreisetzungen nach Bestrahlung mit Protonen mit intermediaeren Energien berechnet unter Benutzung der Modellen in den Codes MCNPX und CASCADE/INPEAdditional details
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 257 p.
- ISSN
- 0947-8620
- Report number
- FZKA--7197
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 37112831
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE;
- Resource subtype / Literary indicator
- Non-conventional Literature
- Descriptors DEI
- CALCULATION METHODS; COLLISIONS; CROSS SECTIONS; DAMAGE; DEFECTS; EFFICIENCY; METALS; MOLECULAR DYNAMICS METHOD; NEUTRON BEAMS; PHYSICAL RADIATION EFFECTS; PROTONS
- Descriptors DEC
- BARYONS; BEAMS; CALCULATION METHODS; ELEMENTARY PARTICLES; ELEMENTS; FERMIONS; HADRONS; NUCLEON BEAMS; NUCLEONS; PARTICLE BEAMS; RADIATION EFFECTS