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Determination of Photofission Fragment Characteristics of 234,238U and 232Th in the Barrier Region

Göök, Alf :
Determination of Photofission Fragment Characteristics of 234,238U and 232Th in the Barrier Region.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2012)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Determination of Photofission Fragment Characteristics of 234,238U and 232Th in the Barrier Region
Language: English
Abstract:

The photofission of 232Th, 234U and 238U at excitation energies in the barrier region has been studied. The goal has been to extract information on the mass, total kinetic energy (TKE) and angular distributions of the fission fragments.

The experiments were performed using bremsstrahlung, produced by an electron beam in a copper radiator at the injector of the Superconducting Darmstadt linear accelerator (S-DALINAC). Mass and TKE distributions were determined by means of the double kinetic energy technique using a twin Frisch grid ionization chamber. The angular distributions were derived simultaneously by measuring the drift time of ionization electrons. Results show that this drift-time method is comparable in accuracy to other more commonly used methods, but with a simplified procedure for setting up the experiment.

Mass, TKE and angular distributions have been obtained from bremsstrahlung-induced fission of 232Th at average excitation energies <Ex> = 6.68 MeV and 7.26 MeV, for 234U at <Ex> = 5.80 MeV, 6.49 MeV and 7.23 MeV, and for 238U at <Ex> = 5.90 MeV, 6.11 MeV and 6.93 MeV. Results on fission fragment characteristics from 238U(g,f) show good agreement with literature data, which verifies the experimental procedure. The correlated mass and TKE data have been analyzed in terms of fission modes within the multi-modal random-neck-rupture model. The result exhibits a dominant yield of the mass asymmetric standard-2 mode in all the investigated fissioning nuclei, with a relative yield of ~77 % in 232Th, ~75 % in 234U and ~67 % in 238U. No strong fluctuation of the mode yields were found as a function of the excitation energy.

Correlations between mass, TKE and angular distributions have been investigated in 232Th and 234U. The correlation takes the form of an increased anisotropy for far-asymmetric masses and low TKE. The dependence of the anisotropy on mass and TKE could simultaneously be described by assuming specific angular distributions for the two mass asymmetric standard fission modes. This analysis results in a larger anisotropy for the standard-2 mode, which suggests a higher outer barrier for this fission mode.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In dieser Arbeit wurde die photoneninduzierte Spaltung von 232Th, 234U und 238U untersucht. Die hierbei verwendeten Anregungsenergien lagen nur knapp oberhalb der jeweiligen Spaltbarriere. Informationen über die Massen- und Winkelverteilung sowie die Verteilung der totalen kinetischen Energie (TKE) der Spaltfragmente standen als Ziel dieser Arbeit im Vordergrund. Der Elektronenstrahl des Injektorbeschleunigers am supraleitende Darmstädter Elektronenbeschleuniger (S-DALINAC) wurde in einem Kupferradiator gestoppt. Die hierbei entstandene Bremsstrahlung wurde genutzt, um das jeweils verwendete Nuklid zur Spaltung anzuregen. Durch die Methode der doppelten kinetischen Energie wurden die Massen und TKE-Verteilungen der Spaltfragmente unter Verwendung einer Zwillings-Frisch-Gitter- Ionisationskammer bestimmt. Die Winkelverteilung der Spaltfragmente wurde gleichzeitig durch die Messung der Driftzeit der Ionisations-Elektronen bestimmt. Hierbei zeigen die Ergebnisse, dass die in dieser Arbeit verwendete und untersuchte Methode in ihrer Genauigkeit vergleichbar ist mit der üblicherweise genutzten Variante. Darüber hinaus ermöglicht sie ein leichteres Vorgehen beim Aufbau und der Inbetriebnahme des Experiments. In dieser Arbeit wurden die Massen-, TKE- und Winkelverteilungen für die photoneninduzierte Spaltung von 232Th bei mittleren Anregungsenergien <Ex>= 6.68 MeV und 7.26 MeV ermittelt. Ebenso wurde für 234U bei <Ex>= 5.80 MeV, 6.49 MeV und 7.23 MeV verfahren und für 238U bei <Ex>= 5.90 MeV, 6.11 MeV und 6.93 MeV. Die Ergebnisse der Massen- und TKE-Verteilung von 238U(g,f) zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Literaturwerten, wodurch die experimentelle Vorgehensweise bestätigt wird. Die korrelierten Massen- und TKE-Daten wurden im Bezug auf verschiedene Spaltmoden nach dem Modell eines multimodalen random-neck-rupture untersucht. Die Ergebnisse zeigen hierbei einen dominanten Beitrag der massenasymmetrischen Standard-2-Mode in allen untersuchten Nukliden, mit einem relativen Beitrag von ~77 % in 232Th, ~75 % in 234U und ~67 % in 238U. Starke Fluktuationen der Modenbeiträge als Funktion der Anregungsenergie wurden nicht betrachtet. Ebenso wurden die Korrelationen zwischen Massen-, TKE- und Winkelverteilung in 232Th und 234U untersucht. Die vorliegende Korrelation zwischen Massen- und TKE-Verteilung zeigt eine erhöhte Anisotropie für stark asymmetrische Massen und kleine TKE. Die gleichzeitige Abhängigkeit der Anisotropie von Masse und TKE konnte durch die Annahme spezifischer Winkelverteilungen für die zwei massenasymmetrischen Standard-Spaltmoden beschrieben werden. Die in dieser Arbeit verwendete Analyse der Massen-, TKE- und Winkelverteilung resultiert in einer stärker ausgeprägten Anisotropie für die Standard-2-Mode. Dieses Ergebnis lässt auf eine höhere äußere Barriere für diese Spaltmode schließen.German
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 26 Nov 2012 13:47
Last Modified: 07 Dec 2012 12:06
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-31663
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Enders, Prof. Dr. Joachim and Oberstedt, Prof. Dr. Andreas
Refereed: 5 November 2012
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3166
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