Contribution à la détermination des paramètres des résonances neutroniques de l'uranium 235

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Submitted on 1 Jan 1961

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Contribution à la détermination des paramètres des résonances neutroniques de l’uranium 235

A. Michaudon, P. Ribon

To cite this version:

A. Michaudon, P. Ribon. Contribution à la détermination des paramètres des résonances neu-

troniques de l’uranium 235. J. Phys. Radium, 1961, 22 (10), pp.712-714. �10.1051/jphys-

rad:019610022010071200�. �jpa-00236559�

712.

CONTRIBUTION A LA DÉTERMINATION

DES PARAMÈTRES DES RÉSONANCES NEUTRONIQUES DE L’URANIUM 235 Par A. MICHAUDON et P. RIBON,

C. E. N., Saclay.

Résumé.

La section efficace de fission de 235U mesurée par temps ^{de vol et} déjà publiée ^a

fait l’objet ^d’une analyse ^{de forme,} par la méthode des moindres carrés, ^en admettant que les résonances sont du type Breit-Wigner ^{à 1 niveau} élargies par effet Doppler. Des valeurs de 03C3of et 0393 sont ainsi calculées pour plusieurs résonances.

En complément la transmission de 235U a été mesurée par temps ^{de vol entre 8 et 22} eV, ^avec

une résolution de 0,01 03BCs/cm. On obtient ainsi la série complète ^de paramètres (spin excepté)

pour cinq résonances. Une grande dispersion ^{dans les valeurs de} 039303B3 est observée.

Abstract.

The 235U fission cross-section, ^measured by ^{time of} flight ^and already published,

has been shape-analysed by ^the least-squares ^methods assuming ^{that the} resonances are of the

Breit-Wigner ^one-level type ^broadened by Doppler ^{effect. 03C3of and 0393 values are} given for several

resonances.

In addition, the transmission of 235U has been measured between 8 and 22 eVwith a resolution ^of 0,01 03BCs/m. ^The complete ^{set of} parameters (spin excepted) ^{is thus obtained for five} resonances.

A large dispersion ^of 039303B3 ^{values is observed.}

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 22, ^OCTOBRE 1961,

La mesure de la section efficace de fission de

l’uranium-235, déjà publiée, ^et qui avait fait

l’objet ^d’une analyse ^de surface donnant la valeur de 6ofr pour ^une série de résonances entre 8 et 96 eV[ 1], ^{a été soumise à une} analyse ^{de forme.}

Il est bien établi que les résonances de fission de même spin, du fait du faible nombre de voies de sortie v du phénomène ^de fission, interfèrent.

La formule de Breit et Wigner ^{à un} niveau n’est donc _pas applicable pour rendre compte de la forme exacte des résonances. Cependant, ^{dans le cas où}

elles.sont suffisamment bien séparées, ^{et où le} phé- nomène d’interférence .est faible, ^{cette formule} peut ^{conduire à une} bonne valeur des paramètres.

Dans les _gammes d’énergie ^{où cette} hypothèse

semble vérifiée, ^{la courbe} expérimentale ^{a été} ajus-

tée par la méthode des’ moindres carrés (*) ^{à une}

somme de fonctions W à laquelle ^{a été} ajouté ^un

terme constant pour tenir compte du résidu de section efficace.

n variant de 1 à 4 au maximum.

- lie premier ^terme représente la formule de Breit et Wigner ^{à un niveau.}

Le deuxième terme

représente l’élargissement ^{dû à l’effet} Doppler (correction ^{faite de} température ^{effective corres-}

(*) Le programme ^a été écrit _{par M.} Lago ^{et Mlle Thou.}

venin du Service de Calcul Électronique ^de Saclay,

pondant ^{à une} température ^de Debye ^des oxydes

d’uranium évaluée à 600 OK).

Le troisième terme représente l’élargissement ^{dû à la résolution} expérimentale, supposée gaussienne,

FIG. 1.

Section efficace de fission de 285U.

Groupe de 4 résonances (19,3-20,13-20,6,,21,06 eV).

Comparaison ^{des valeurs} expérimentales ^{à une courbe} théorique (somme ^{de 4} fonctions Ç ^{dont les} paramètres

ont été obtenus par la méthode ^des moindres carrés).

Les deux derniers termes peuvent ^être groupés

en une seule gaussienne ^de paramètrP ^{0" connu.}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010071200

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d’où :

Les calculs ont été conduits sur le calculateur

électronique ^{Ferranti du C. E. N. de} Saclay. ^Un exemple ^de comparaison ^{entre la courbe} théorique

donnant le meilleur ajustement ^{et les} points expé-

rimentaux est présenté figure ^1.

Cette méthode a permis d’obtenir les valeurs

séparées ^des paramètres ^{6of et} r pour chaque

résonance. Les résultats sont reportés ^{dans le}

tableau ^1.

D’autre part, la section efficace totale de l’ura- nium-235 ^a été mesurée par transmission d’échan- tillons de UF4 ^{enrichi à} 92,9 %. L’appareillage ^et

la méthode utilisés sont les _{mêmes que} ceux décrits dans une communication présentée ^{à ce même} colloque [2].

Conditions de la ^{mesure :} résolution nominal

0,01 ys/m ; épaisseurs ^des échantillons :

l’ lN = 1 ¹⁰⁹ barns/atome ;

1 IN

⁵⁸³ barns/atome ; ^gamme d’énergie : ^{de 8}

22 eV.

Cinq résonances (12,4 eV-14,51 eV- 16, 10 eV-16,69 eV-19,29 eV) ^{ont été} analysées par la méthode des aires partielles [3] ^[4] particulièrement ^utile ici,

et quand ^{ce fut} possible, ^à l’aide du minimum de transmission.

Un exemple ^de détermination des paramètres

est donné en figure ^{2. Une bonne} convergence des

courbes est obtenue pour les résonances à 12,4 ^eV

et 19,29 ^{eV. Pour} les trois autres résonances on

"obtient _so connaissant r déterminé _par l’analyse

de forme de la section efficace de fission.

FIG. 2.

235U, ^{résonance à} 19,3 eV. En abcisses, et ^en bas à droite du trait vertical, ^lire A/F ^{au lieu de} A/r.

Un seul échantillon-épaisseur : _. 1 = ^{1 109 barn5/at.}

714

Les valeurs des paramètres ^sont reportées ^dans

le tableau de la figure ^{2. Des} barres d’erreur ont été évaluées, mais elles ne tiennent _pas compte ^de

la normalisation de la section efficace de fission,

ni de l’effet (supposé faible) d’interférence entre les résonances.

La quantité 1J JV peut ^{être calculée} pour chaque

résonance et comparée aux mesures de Harwall [5].

Un bon accord est constaté. Par contre, les valeurs de 2grn ^sont quelquefois ^assez différentes de celles

publiées [6].

Il est intéressant de _{noter que} les valeurs de r y

ne sont pas toutes comprises ^{dans la} gamme

33 + ^{10 meV} généralement admise. Pour les deux

, -

résonances à 15,41 ^et 19,29 eV, r., ^{atteint respec-}

tivement 61 et 59 MeV. Il n’est _pas encore possible

de dire si ceci est dû à de grandes fluctuations de ry ^{ou à des valeurs moyennes de} ry différentes pour les 2 états de spin. ^{Des mesures} plus ^com- plètes de transmission sont en cours pour étudier d’autres résonances et apporter de nouvelles valeurs de paramètres qui permettront peut-être ^{d’élucider}

ce point.

Nous tenons à remercier le Service de Calcul

Électronique ^de Saclay pour la rédaction _{du pro-} gramme d’analyse ^{de forme} par moindres carrés et pour avoir effectué les calculs des paramètres ^sur

calculateur Ferranti.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^MICHAUDON (A.), ^BERGÈRE (R.), ^COIN (A.) ^{et JOLY} (R.),

Mesure et analyse de la section efficace de fission de l’uranium-235. J. Physique Rad., 1960, 21, ^429.

[2] ^RIBON (P.), DIMITRIJEVICK (Z.), ^MICHAUDON (A.) ^et

WAGNER (P.), Étude ^par temps de vol des résonances

neutroniques ^{du Rh 103 entre 4 eV et 10 keV. J.}

Physique Rad., 1961, ^{22, 708.}

[3] ^BOLLINGER (L. M.) ^{et MARION} (J. P.), ^{An area method}

for analysing ^neutron resonances. A. N. L. 5754.

[4] ^CORGE (C.), ^JULIEN (J.) et NETTER (F.), Analyse ^des

résonances dues aux neutrons

s

dans les expé-

riences de transmission par temps de vol. J. Physique Rad., 1960, 21, ^759.

[5] ^BROOKS (F. D.) ^{et RAE} (E. R.), The variation of ~/03BD ^for

235U from 6 eV to 50 eV incident neutron energy.

N. R. D. C.123 (Harwell).

[6] Supplément ^{n° 1 à} la deuxième édition du B. N. L. 325.

ÉTUDE DES FLUCTUATIONS DES LARGEURS PARTIELLES DE TRANSITIONS RADIATIVES DANS LES RÉSONANCES NEUTRONIQUES ^{DU Th 232}

Par H. NIFENECKER, ^Y. HAZONI, A. MICHAUDON et D. PAYA,

C. E. N., Saclay

Résumé.

La mesure, par temps ^de vol, ^des probabilités ^de transitions relatives au niveau excité de 1 MeV du Th 233 a été faite pour ⁷ résonances neutroniques du Th 232 de 20 eV à 175 eV.

Les méthodes de normalisation ^{de ces} probabilités sont décrites.

La valeur la plus probable ^{de 03BD est trouvée} égale ^{à 4 et la} probabilité pour que 03BD ^{1 a} été trouvée

égale ^{à 16} %.

Abstract.

We have measured the partial ^{radiation widths relative to the 1 MeV excited level}

in Th 233. This measurement was made on 7 neutron resonances of Th 232 from 20 eV to 175 eV.

The normalization methods used for deducing ^{these widths are described.}

The ^{most probable value of the number of degrees} of freedom

is found to be 4 and the proba- bility ^that

¹ is found to be 16 %.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE} RADIUM TOME 22, ^OCTOBRE 1961, ^{PAGE 714.}

La distribution des largeurs partielles ^de capture

radiative ^{a été} étudiée _par différents auteurs [1]

qui ^{ont trouvé} qu’elle ^était compatible ^{avec une}

loi en x2 à ^un degré de liberté _pour différents noyaux. Hughes, cependant, ^dans l’étude de la transition ^au premier niveau excité de 239U ^a trouvé une valeur de v voisine de 20.

Nous ^avons entrepris l’étude de la transition au

premier niveau excité (*) ^{du Th} 233 dans les réso-

nances à 21,8 eV ; 23,5 eV ; 59,5 eV ; 69,2 eV ;

(*) ^Nous appelons ^ici premier niveau excité le premier

niveau qui apparaît dans ^{les spectres} y obtenus par capture

de neutrons thermiques. ^{p Y p p}

114 eV ; ¹²² eV ; 172 eV ainsi que.la ^transition

au niveau fondamental dans les quatre premières

résonances.

Dispositif expérimental.

Le schéma du dispo-

sitif expérimental ^est représenté ^{sur la} figure ^1.

La résolution en énergie de l’ensemble cristal-

photomultiplicateur ^{était de} 8,5 % ^{à 660 keV et la}

résolution en temps ^{de :}