Reações nucleares de alta energia (\" Spallation\") e sua aplicação em cálculo de sistemas nucleares acionados por Fonte

• Main Author: Pedro Carlos Russo Rossi
• Other Authors: José Rubens Maiorino
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2011
• Subjects: física de reatores; física nuclear; reações nucleares; reatores subcríticos acionados por fonte; spallation; accelerator driven system; nuclear multifragmentation; nuclear physics; nuclear reactions; reactor physics; spallation source
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85133/tde-16062011-132603/

Neste trabalho apresentamos um estudo das reações nucleares de alta energia que são fundamentais na definição do termo fonte dos reatores nucleares subcríticos acionados por fonte externa. Estas reações nucleares, também conhecidas como \"spallation\", consistem na interação de hádrons de alta energia com os núcleons do núcleo atômico. A fenomenologia destas reações consiste em duas etapas, sendo que à primeira, o próton interage através de espalhamentos múltiplos, em um processo denominado cascata intra-nuclear seguido da etapa na qual o núcleo excitado oriundo da cascata intranuclear ou evapora partículas de forma a atingir estados energéticos moderados ou fissiona, em um processo conhecido como competição entre evaporação e fissão. Neste trabalho os principais modelos nucleares, os modelos de Bertini e Cugnon, são revistos, pois estes modelos são fundamentais para propósito de projeto devido à falta de dados nucleares avaliados para estas reações. A implementação e validação dos métodos de cálculo para o projeto destas fontes são realizadas. A implementação da metodologia é realizada utilizando o programa MCNPX ( \"Monte Carlo N-Particle eXtended\"), dedicado para cálculos de transporte destas partículas e a validação é realizada mediante uma cooperação internacional junto a um projeto coordenado de pesquisa da Agencia Internacional de Energia Atômica e trabalhos disponíveis. O objetivo é qualificar os cálculos relacionados às reações nucleares e os canais de desexcitação envolvidos. O CRISP, um código nacional para a descrição da fenomenologia das reações envolvidas, também foi estudado e os modelos implementados no código foram revistos e melhorados de forma a dar continuidade ao seu processo de qualificação. Devido às limitações dos principais modelos na descrição de produção de nuclídeos leves, a reação de multi-fragmentação foi estudada. As discrepâncias nos cálculos de produção destes nuclídeos são atribuídas à falta do canal de multi-fragmentação estatística do núcleo. A implementação deste canal foi realizada para a aplicação em reações de altas energias junto ao código CRISP de forma a reproduzir a produção de nuclídeos leves, bem como sua validação mediante a comparação com dados experimentais disponíveis para este fenômeno, obtendo com isso uma melhor reprodução de todo o espectro de produção de nuclídeos do processo. === This work presents a study of high energy nuclear reactions which are fundamental to dene the source term in accelerator driven systems. These nuclear reactions, also known as spallation, consist in the interaction of high energetic hadrons with nucleons in the atomic nucleus. The phenomenology of these reactions consist in two step. In the rst, the proton interacts through multiple scattering in a process called intra-nuclear cascade. It is followed by a step in which the excited nucleus, coming from the intranuclear cascade, could either, evaporates particles to achieve a moderate energy state or ssion. This process is known as competition between evaporation and ssion. In this work the main nuclear models, Bertini and Cugnon are reviewed, since these models are fundamental for design purposes of the source term in ADS, due to lack of evaluated nuclear data for these reactions. The implementation and validation of the calculation methods for the design v of the source is carried out to implement the methodology of source design using the program MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended), devoted to calculation of transport of these particles and the validation performed by an international cooperation together with a Coordinated Research Project (CRP) of the International Atomic Energy Agency and available jobs, in order to qualify the calculations on nuclear reactions and the de-excitation channels involved, providing a state of the art of design and methodology for calculating external sources of spallation for source driven systems. The CRISP, is a brazilian code for the phenomenological description of the reactions involved and the models implemented in the code were reviewed and improved to continue the qualication process. Due to failure of the main models in describing the production of light nuclides, the multifragmentation reaction model was studied. Because the discrepancies in the calculations of production of these nuclides are attributes to the lack of reaction channel and the implementation of this channel was carried out for applications in high energy reactions with the CRISP code to reproduce the production of light nuclides, as well, as its validation by comparison with experimental data available for this phenomenon. Thus, obtaining a better reproduction of the whole spectrum of production of nuclides in the process.