Experimental cross-section evaluation data for ⁷Be photoproduction by ¹²C, ¹⁴N, ¹⁶O nuclei in the energy range between 40…90 MeV

Abstract

The ⁷Be isotope produced in the upper atmosphere under the action of cosmic radiation is an important factor in population radiation load. A correct determination of the radiation dose coming from this isotope calls for consideration of the photonuclear mechanism of ⁷Be production by the nuclei of oxygen and nitrogen. The paper gives the experimental yields from A(γ, X)⁷Be nuclear reactions in the bremsstrahlung beam versus the end-point energies of electrons (from 40 to 90 MeV). The mathematical model approach with the GEANT4 class library was used to calculate the spectra of bremsstrahlung incident on the targets. Based on the experimental results, we have calculated the A(γ, X)⁷Be reaction cross-sections for oxygen, nitrogen and carbon. Calculated values of photonuclear reaction cross-sections for ⁷Be production by ¹²C, ¹⁴N, ¹⁶O nuclei were obtained with the use of the TALYS package. Agreement between experimental and calculated results only for ¹²C and ¹⁴N is shown.

Ізотоп ⁷Be, що утворюється у верхніх шарах атмосфери під впливом космічного випромінювання, є важливим чинником радіаційного навантаження на людину. Для правильного визначення дози опромінення від цього ізотопу потрібно ураховувати фотоядерний механізм утворення ⁷Be на ядрах кисню та азоту. Наведено експериментальні залежності виходів ядерних реакцій А(γ, Х) Ве⁷ на пучку гальмівного випромінювання для наступних граничних енергій електронів: 40, 50, 60, 70, 80, 90 МеВ. Методом математичного моделювання з використанням GEANT4 розраховані спектри гальмівного випромінювання, що падає на мішені, за результатами експерименту були обчислені перерізи реакцій А(γ, Х) ⁷Ве на кисні, азоті і вуглеці. За допомогою пакету TALYS отримані розрахункові залежності перерізів фотоядерних реакцій утворення 7Ве на ядрах ¹²C, ¹⁴N, ¹⁶O. Показано частково задовільне узгодження експериментальних та розрахункових результатів.

Изотоп ⁷Ве, образующийся в верхних слоях атмосферы под действием космического излучения, является важным фактором радиационной нагрузки на человека. Для правильного определения дозы облучения от этого изотопа необходим учет фотоядерного механизма образования ⁷Ве на ядрах кислорода и азота. Приведены экспериментальные зависимости выходов ядерных реакций А(γ, Х) ⁷Ве на пучке тормозного излучения для следующих граничных энергий электронов: 40, 50, 60, 70, 80, 90 МэВ. Методом математического моделирования с использованием библиотеки классов GEANT4 рассчитаны спектры тормозного излучения, падающего на мишени, по результатам эксперимента были вычислены сечения реакций А(γ, Х) ⁷Ве на кислороде, азоте и углероде. При помощи пакета TALYS получены расчетные зависимости сечения фотоядерных реакций образования ⁷Ве на ядрах ¹²C, ¹⁴N, ¹⁶O. Показано частично удовлетворительное согласие экспериментальных и расчетных результатов.