NUCLEOSYNTHESIS OF TRANSURANIUM ELEMENTS IN THERMONUCLEAR EXPLOSIONS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Artificial rapid nucleosynthesis (r-process) in high intensive neutron fluxes of thermonuclear explosions (∼1024 n/cm2 during the time ∼10–6 s) is investigated within the developed dynamic model. Creation of transuranium nuclides is studied taking into account the time dependence of parameters and processes accompanying the beta-decays of neutron-rich nuclei. The probabilities of beta-delayed processes are calculated basing on the finite Fermi systems theory. Calculations of the transuranium nuclides’ yields Y (A) were carried out for five large-scale explosiveUSA experiments (“Mike”, “Anacostia”, “Par”, “Barbel” and “Vulcan”). It was obtained good or satisfactory agreement with experimental data. Even-odd anomaly in the observed transuranium yields at A > 250 is explained by the effect of processes accompanying the betadecays of heavy neutron-rich isotopes.

About the authors

Yu. S. Lutostansky

National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: lutostansky@yandex.ru
Moscow, Russia

V. I. Lyashuk

Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences; National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: lyashuk@itep.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

References

  1. M. Burbridge, G. Burbridge,W. Fowler, and P. Hoyle, Rev. Mod. Phys. 29, 547 (1957).
  2. F.-K. Thielemann, Eur. Phys. J. A 59, 12 (2023).
  3. https://wwwndc.jaea.go.jp/CN14/index.html
  4. A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg, M. H. Studier, P. R. Fields, S. M. Fried, H. Diamond, J. F. Mech, G. L. Pyle, J. R. Huizenga, A. Hirsch, W. M. Manning, C. I. Browne, H. L. Smith, and R. W. Spence, Phys. Rev. 99, 1048 (1955).
  5. H. Diamond, P. R. Fields, C. S. Stevens, M. H. Studier, S. M. Fried, M. G. Inghram, D. C. Hess, G. L. Pyle, J. F. Mech, W. M. Manning, A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg, C. I. Browne, H. L. Smith, et al., Phys. Rev. 119, 2000 (1960).
  6. United States Nuclear Tests. July 1945 through September 1992. DOE/NV-209-REV 16 September 2015.
  7. R. W. Hoff and D. W. Dorn, Nucl. Sci. Eng. 18, 110 (1964).
  8. D. W. Dorn and R. W. Hoff, Phys. Rev. Lett. 14, 440 (1965).
  9. Los Alamos Radiochemistry Group, Phys. Rev. Lett. 14, 962 (1965).
  10. J. S. Ingley, Nucl. Phys. A 124, 130 (1969).
  11. R. W. Hoff, Production Einsteinium and Fermium in Nuclear Explosions, Lawrence Livermore Laboratory, UCRL-81566, August 21, 1978.
  12. W. H. Richard, Beta Decay of Neutron-Rich Transuranic Nuclei, UCRL-94252, June 6, 1986.
  13. S. A. Becker, Approximating the r-Process on Earth with Thermonuclear Explosions. Lessons Learned and Unanswered Questions, LA-UR-12-25146 (2012).
  14. D. W. Dorn, Phys. Rev. 126, 693 (1962).
  15. Yu. S. Lutostansky, V. I. Lyashuk, and I. V. Panov, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 74, 504 (2010).
  16. V. I. Lyashuk, Preprint of Institute of Theoretical and Experimental Physics no. 7, ITEP (Moscow, 1997); https://lss.fnal.gov/archive/other/itep-7-97.pdf
  17. V. I. Lyashuk, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 76, 1182 (2012).
  18. Yu. S. Lutostansky and V. I. Lyashuk, JETP Lett. 107, 79 (2018).
  19. Yu. S. Lutostansky and V. I. Lyashuk, in Proceedings of the 3rd International Conference on Particle Physics and Astrophysics, KnE Energy & Physics (2018), Vol. 3, p. 57; doi: 10.18502/ken.v3i1.1723
  20. Yu. S. Lutostansky and V. I. Lyashuk, in Proceedings of the XXVII International Seminar on Interactions of Neutrons with Nuclei (ISINN-27), 10–14 June 2019, Dubna (JINR, 2020), p. 33.
  21. Ю. С. Лютостанский, Изв. АН СССР. Сер. физ. 50, 834 (1986).
  22. A. B. Migdal, Theory of Finite Fermi Systems and Applications to Atomic Nuclei (Nauka, Moscow, 1983; Inter. Sci., New York, 1967).
  23. Ю. С. Лютостанский, Письма в ЖЭТФ 106, 9 (2017) [Yu. S. Lutostansky, JETP Lett. 106, 7 (2017)].
  24. V. I. Zagrebaev, A. V. Karpov, I. N. Mishustin, and W. Greiner, Phys. Rev. C 84, 044617 (2011).
  25. G. I. Bell, Phys. Rev. 139, B1207 (1965).
  26. П. А. Ямпольский, Нейтроны атомного взрыва (Госатомиздат, Москва, 1961) [P. A. Yampol’skii, Neitrony Atomnogo Vsryva (Neutrons of Atomic Explosion) (Gosatomizdat, Moscow, 1961).
  27. A. Gsponer and J-P. Hurni, arXiv: 0901.2993v1 [physics.soc-ph].
  28. В. Г. Заграфов, В. П. Зоммер, Атомная энергия 23, 319 (1967) [V. G. Zagrafov and V. P. Zommer, At. Energy 23, 1064 (1967)].
  29. V. I. Lyashuk, Res. Phys. 56, 107234 (2024).
  30. H. A. Sandmeier and G. E. Hansen, Thermal Neutron Spectra from an Underground Nuclear Explosion with Special Consideration of Spectral Modification due to Bomb Debris Motion, LA-3403 (United States Atomic Energy Commission, 1965).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».