URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Русов В.Д., Тарасов В.А., Литвинов Д.А. Физика реакторных антинейтрино
Id: 48953
 
499 руб.

Физика реакторных антинейтрино

URSS. 2008. 408 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-382-00458-7.
Внимание: АКЦИЯ! Только до 07.12.2016!

 Аннотация

Настоящая монография посвящена теоретическим и экспериментальным основам метода спектрометрии нейтрино низких энергий и, в частности, реакторных антинейтрино, а также представлению и анализу уникальных возможностей применения этого метода --- как в прикладных реакторных исследованиях, так и в рамках фундаментальных исследований, связанных с физикой электрослабых взаимодействий.

Монография предназначена для научных сотрудников, аспирантов и студентов, специализирующихся в физике элементарных частиц и атомного ядра, и всех, кто интересуется проблемами фундаментальной науки.


 Оглавление

Предисловие
ГЛАВА 1. Физические основы нейтринной диагностики внутриреакторных процессов
 1.1. Теоретические основы нейтринного метода дистанционного контроля активной зоны реактора
 1.2. Экспериментальные основы нейтринного метода дистанционного контроля активной зоны реактора
ГЛАВА 2. Некоторые вопросы теории beta-распада
 2.1. Энергетический спектр beta-распадов
 2.2. Гамильтониан взаимодействия для beta-распада
 2.3. Универсальное взаимодействие Ферми и пределы его применимости
 2.4. Cтандартная теория электрослабого взаимодействия. Окончательный лагранжиан
ГЛАВА 3. Методы определения энергетических спектров реакторных антинейтрино
 3.1. "Наивное" сечение реакции обратного beta-распада и поправки Фаянса-Фойгеля
  3.1.1. Общий вид и поправки сечения обратного beta-распада для моноэнергетических электронных антинейтрино
  3.1.2. Радиационные поправки
  3.1.3. Поправки к спектру позитронов в случае немонохроматических электронных антинейтрино
  3.1.4. Поправка Фойгеля-Бекома на угловое распределение частиц в реакции обратного beta-распада
 3.2. "МИФИстская" стратегия расчета парциальных и суммарных антинейтринных спектров отдельных нуклидов
 3.3. Практические методы получения nu-спектров
 3.4. Проблемы экспериментального измерения beta-спектра смеси продуктов деления
ГЛАВА 4. Прямая и обратная задачи нейтринной спектрометрии внутриреакторных процессов
 4.1. Каскадная статистика реакторных антинейтрино. Сравнение с экспериментом
 4.2. Обратная задача дистанционной нейтринной диагностики внутриреакторных процессов
  4.2.1. Постановка задачи нейтринной дистанционной диагностики ядерного реактора
  4.2.2. Динамическое восстановление изотопного состава ядерного топлива
  4.2.3. О погрешности регуляризованного решения обратной задачи нейтринной спектрометрии
  4.2.4. О погрешности композиционного сечения реакции обратного beta-распада
 4.3. Возможности нейтринной диагностики при аварийных ситуациях на АЭС
 4.4. Кросс-корреляционная теория локации нейтринных источников искусственного или природного происхождения
ГЛАВА 5. Массы, смешивание и осцилляции реакторных антинейтрино
 5.1. Феноменология нейтринных осцилляций в вакууме и в веществе
  5.1.1. Нейтринные осцилляции в вакууме
  5.1.2. Нейтринные осцилляции в веществе: MSW-эффект
 5.2. Современные и будущие эксперименты по регистрации осцилляций реакторных нейтрино
  5.2.1. Реакторные эксперименты на большой базе в солнечном (KamLAND) и атмосферном (CHOOZ, Palo Verde) интервале массового параметра
  5.2.2. Будущие нейтринные эксперименты на исследовательских реакторах нового поколения
 5.3. Стохастические методы поиска осцилляций реакторных антинейтрино
  5.3.1. Каскадно-стохастический метод определения угла смешивания реакторных нейтрино
  5.3.2. Корреляционный метод поиска осцилляций реакторных нейтрино
 5.4. Нейтринные осцилляции, космические лучи и абсолютная шкала масс нейтрино
ГЛАВА 6. Спектр геоантинейтрино и медленное ядерное горение на границе жидкой и твердой фаз ядра Земли
 6.1. Антинейтринный спектр Земли
  6.1.1. Анализ модели геохимической эволюции O'Nionse-Evenson-Hamilton
  6.1.2. Оценка интегральных интенсивностей геоантинейтрино без осцилляций
  6.1.3. Энергетические спектры геоантинейтрино и KamLAND-эксперимент
 6.2. Моделирование бегущей нейтронно-делительной волны Феоктистова в ядре Земли
 6.3. Радиальное 3He/4He-распределение в недрах Земли как количественный критерий тепловой мощности геореактора
 6.4. Вклад геореакторных антинейтрино в антинейтринный спектр Земли. Сравнение с экспериментом
Литература
ПРИЛОЖЕНИЕ. Таблица равновесных антинейтринных спектров смеси продуктов деления различных актиноидов

 Предисловие

-- Что мы знаем о лисе?
-- Ничего.
-- И то не все.

Б.Заходер

Несмотря на долгий, почти восьмилетний путь от лабораторных до технологических испытаний, в начале 1990-х годов усилиями российских и украинских ученых была создана уникальная ядерная технология контроля активной зоны -- нейтринная дистанционная диагностика внутриреакторных процессов или, точнее говоря, метод нейтринной спектрометрии. В этом смысле, метод нейтринной спектрометрии является не просто новым, а, подчеркиваем, уникальным методом мониторинга и контроля основных физико-энергетических величин, характеризующих работу ядерного реактора. Уникальность его обусловлена противоречивой с точки зрения спектрометрии ядерных частиц природой физических свойств непосредственного свидетеля ядерной реакции деления -- электронного антинейтрино: оно практически не имеет ни массы, ни электрического заряда, но обладает спином и импульсом. С одной стороны, последнее обстоятельство -- отсутствие массы и заряда - предопределяет чрезвычайно малые по величине эффективные сечения ядерных реакций с участием нейтрино, но с другой -- именно эти свойства обеспечивают ему уникальную проникающую способность, которая позволяет "обойти" искажающее влияние среды и независимо от расстояния в системе источник-детектор регистрировать нейтринные частицы-снаряды практически тождественные самим себе на момент рождения в процессе деления актиноида. Иначе говоря, форма функций распределения по энергиям или, иначе говоря, спектров антинейтрино в момент рождения в процессе акта деления актиноида в активной зоне и в момент регистрации в чувствительном объеме детектора, в отличие от нейтронов, практически одинакова.

Поэтому нейтринная спектрометрия, хотя и является технически достаточно сложным методом экспериментальной ядерной физики, обещает стать незаменимым средством и одновременно эффективным способом измерений как в реакторно-физическом эксперименте, так и в диагностике состояния активной зоны.

Принципиальные преимущества нейтринного метода дистанционного контроля и диагностики внутриреакторных процессов заключаются в том, что он позволяет дистанционно и практически безинерционно по набору последовательных выборок измеряемой величины -- энергетического спектра позитронов -- судить о динамике изменений мощности и энерговыработки ядерного реактора. Другими словами, метод позволяет, с одной стороны, в полном объеме дистанционно контролировать всю совокупность основных физико-энергетических параметров активной зоны реактора в режиме "on line", что, по существу, является главной задачей промышленной эксплуатации АЭС, а с другой -- осуществлять дистанционный контроль несанкционированного производства оружейного плутония и распространения расшепляющихся материалов, предметно усиливая возможности целевой профилактики ядерного терроризма.

Особенно контрастно сильные стороны нейтринного метода проявляются в экстремальных случаях, когда дистанционный и одновременно безинерционный характер ядерно-физических измерений является чуть ли не сверхпреимуществом уникальной ядерной технологии контроля активной зоны. Например, в случаях дистанционного обнаружения и идентификации пространственного местоположения локального нестационарного энерговыделения, связанного с импульсным разгоном реактора или самопроизвольной цепной реакции в топливосодержащих массах.

Решающим фактором успешной реализации метода является решение проблемы дистанционной диагностики концентрационного состава ядерного топлива в режиме "on line" или, другими словами, решение задачи определения кинетики ядерной плотности каждого из компонент изотопного состава ядерного топлива в процессе работы реактора. В рамках экспериментальной нейтринной физики проблема сводится к задаче восстановления из экспериментального энергетического спектра "по месту регистрации" реакторных нейтрино "истинного" решения, а именно, восстановления величины вклада спектров антинейтрино "по месту рождения" каждого из делящихся актиноидов, которые входят в состав ядерного топлива. Проблема усиливается еще и тем, что задача относится к классу некорректных задач ядерной спектрометрии, при этом для успешного применения метода регуляризации по Тихонову необходимо хорошо определять погрешность измеряемой величины, т. е. иметь надежно установленные экспериментальные данные о типе статистики реакторных нейтрино. В монографии приводится решение такой обратной задачи, являющейся основной задачей метода нейтринной спектрометрии.

Очень важно отметить, что все указанные преимущества метода переносятся на задачи регистрации и спектрометрии нейтрино от радиоактивных источников, рождающихся в ядерных реакциях и/или сопровождающих процессы иной физической природы, чем ядерное деление топлива (актинидов). Начиная, например, от взрыва сверхновых и продолжая до реликтового нейтринного излучения. Если к этому добавить, что корреляционные методы анализа статистики регистрации реакторных антинейтрино открывают возможность регистрации нейтринных осцилляций и тем самым обеспечивают прямое изучение некоторых фундаментальних свойств электрослабого взаимодействия, потенциально связанных с новой физикой, выходящей за рамки стандартной модели, то становится очевидной актуальность рассмотрения современных проблем физики нейтрино низких энергий.

Настоящая монография посвящена теоретическим и экспериментальным основам метода спектрометрии нейтрино низких энергий и, в частности, реакторных антинейтрино, а также представлению и анализу уникальных возможностей применения этого метода, как в прикладных реакторных исследованиях, так и в рамках фундаментальных исследований, связанных с физикой электрослабых взаимодействий.

Представляемый материал естественным образом делится на три части. Первая часть, являющаяся в определенной степени опорной для чтения остальных двух частей, состоит из трех глав. В первой главе в доступной и сжатой форме излагается современное описание теоретических и экспериментальных основ нейтринной диагностики внутриреакторных процессов. Во второй главе обсуждаются некоторые вопросы теории beta-распада, в той мере, в какой они необходимы для понимания фундаментальных и прикладных задач физики реакторных антинейтрино. В третьей главе кратко рассмотрена теория рассеяния нейтрино низких энергий на нуклонах и основные методы расчета парциальных и суммарных beta- и nu-спектров радиоактивных нуклидов, а также эффективных nu-спектров продуктов деления урана и плутония и их смеси нейтронами спектра деления. Приведен анализ возможных погрешностей экспериментальных измерений beta-спектров, испускаемых осколками делений.

Вторая часть, к которой относится четвертая глава, посвящена постановке и решению прямой и обратной задач нейтринной спектрометрии внутриреакторных процессов. Обсуждаются возможности нейтринной диагностики при аварийных ситуациях на атомных станциях, а также рассмотрена кросс-корреляционная теории локации нейтринных источников искусственного и природного происхождения.

Третья часть, которой соответствуют пятая и шестая главы, является своеобразной демонстрацией чрезвычайной эффективности метода нейтринной спектрометрии в фундаментальных исследованиях "новой" физики электрослабых взаимодействий. В пятой главе, посвященной проблеме масс, смешивания и осцилляций реакторных антинейтрино, сделана попытка описать современные и будущие эксперименты, связанные с физикой реакторных антинейтрино, которые нацелены на решение фундаментальных задач глобальной физики массивных нейтрино. Обсуждается чрезвычайная важность реакторных экспериментов по идентификации неисчезающего смешивания двух массовых состояний в переходах 1 --> 3, которое возможно отвечает за нарушение СР-инвариантности и соответственно за выбор сценария генезиса лептонов, генерирующего скрытую асимметрию в общем балансе вещество-антивещество во Вселенной. Там же рассмотрены теоретические возможности каскадно-стохастических методов нейтринной диагностики внутриреакторных процессов (для постановки экспериментов по определению ограничений на параметры смешивания массивных нейтрино), отличающихся более тонким способом, чем это принято, извлечения дополнительной информации о физической природе сложной статистики реакторных антинейтрино. В конце главы на основе космологических и других данных обсуждаются современная оценка абсолютной шкалы масс нейтрино и их возможной иерархии.

И наконец, в шестой главе, на основе данных эксперимента KamLAND и, в частности, на основе экспериментальных спектров реакторных антинейтрино и фоновых расчетных спектров геоантинейтрино (от радиоактивных источников 238U, 232Th и 40K, находящихся в интерьере Земли), анализируется возможность существования процесса медленного ядерного горения (геореактора мощностью 30 TW) на границе жидкой и твердой фаз ядра Земли, как дополнительного источника тепла, ядер 3Не и геоантинейтрино, который играет исключительную роль в "соблюдении" баланса тепла и ядер 3Не в интерьере Земли и геоантинейтрино -- в соответствующих антинейтринных спектрах KamLAND-эксперимента. Отмечается, что нейтринная спектрометрия, начиная с эксперимента KamLAND, открывает новую страницу в исследовании внутренних областей Земли и в ближайшем будущем можно ожидать более точных и интригующих данных как от экспериментов KamLAND, так и от других планируемых в недалеком будущем независимых экспериментов.

В приложении дана таблица равновесных антинейтринных спектров смеси продуктов деления 60 актиноидов, большинство из которых представлены впервые.

В заключение хотелось бы отметить, что одной из главных целей авторов было желание написать такую книгу по физике реакторных нейтрино, которая после ее изучения позволила бы не только получить представление о проблемах и достижениях этой области субядерной физики, но подготовила бы "заядлого" читателя для осознанного, а значит эффективного использования материала книги при конструировании необходимых энергетических спектров реакторных антинейтрино, которые являются опорным и наиболее существенным элементом теоретической и прикладной нейтринной спектрометрии. Насколько это удалось, судить читателю. Поэтому монография предназначена в первую очередь для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в физике элементарных частиц и атомного ядра. Несомненно, она также будет полезна всем тем, кто интересуется проблемами фундаментальной науки.


 Об авторах

Виталий Данилович РУСОВ

Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и экспериментальной ядерной физики Одесского национального политехнического университета. Выпускник Московского инженерно-физического института (1978).

Область научных интересов -- стохастическая ядерная динамика, физика элементарных частиц и высоких энергий, астрофизика, космические лучи и глобальный климат, проблема малых доз радиации в клетках эукариот.Автор книг "Восстановление изображений в электронно-микроскопической авторадиографии поверхности" (совм. с Ю.Ф.Бабиковой и A.Г.Яголой, 1991), "Введение в нелинейную теорию малых доз ионизирующего излучения" (совм. с Т.Н.Зеленцовой, 2002), "Астрофизическая модель глобального климата Земли" (совм. с А.В.Глушковым и В.Н.Ващенко, 2003).

Участник трех сезонных антарктических экспедиций (2002, 2003, 2005), где занимался постановкой и проведением многолетних экспериментов в области физики космических лучей при сверхвысоких энергиях, физики землетрясений, фрактальной физики аэрозолей и моделирования глобального климата Земли (Radiation. Meas., 86, 2005; Украинский Антарктический журнал, 4--5, 2006).

Виктор Алексеевич ТАРАСОВ

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической и экспериментальной ядерной физики Одесского национального политехнического университета. Выпускник Московского инженерно-физического института (1979).

Область научных интересов -- стохастическая ядерная динамика, физика элементарных частиц и высоких энергий, радиационная физика.

Дмитрий Александрович ЛИТВИНОВ

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической и экспериментальной ядерной физики Одесского национального политехнического университета. Выпускник Одесского национального университета им. И.И.Мечникова (2000).

Область научных интересов -- стохастическая ядерная динамика, физика элементарных частиц и высоких энергий, астрофизика.Участник двух зимовок на украинской антарктической станции "Академик Вернадский" (2005, 2007), где занимался проведением экспериментов в области физики космических лучей при сверхвысоких энергиях.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце