Полный пакет функционалов нейтронных взаимодействий (сечений, констант и др.) программы КАСКАД формировался и продолжает формироваться по мере возникновения прикладного интереса в конкретной области и возможности его удовлетворения (наличия необходимой информации в национальных библиотеках констант, в журнальных публикациях, в сборниках различных конференций и т.п.) или появления результатов измерений с новыми типами интегральных детекторов, представляющих интерес с точки зрения пополнения измерительного комплекта детекторов в плане повышения его спектральной репрезентативности.
В полном пакете присутствуют множественные версии некоторых индивидуальных функционалов из-за отсутствия весомых аргументов в пользу приоритетности какой-либо из них. По мере практической апробации на различных спектрах, особенно на спектрах разнотипных опорных полей нейтронов, функционалы, при использовании которых не возникает неустойчивости и неопределенности (неясности, необъяснимости, несогласованности) расчетного интегрального отклика в совокупной выборке интегральных откликов измерительного комплекта детекторов, переводятся (включаются) в состав рабочего пакета (блок-пакет) функционалов и, как правило, в единственной версии группового представления. На момент подготовки материалов для настоящего справочника в полном пакете содержалось 97 176-групповых файлов функционалов нейтронных взаимодействий, а в блок-пакете - 55 файлов.
Длительность периода комплектования пакета функционалов нейтронных взаимодействий КАСКАД (15-20 лет), разнообразие первоисточников (национальные библиотеки, журналы, материалы конференций и т.п.), многообразие форм представления данных (развернутые табличные представления практически неограниченной степени дискретизации и объема, таблицы с ограниченным шагом дискретизации и объемом выборки, графики и т.п.) и отсутствие унифицированного алгоритма преобразования разноформатных представлений в выбранный 176-групповой формат вносят значительный фактор субъективизма в подготовленную для пакета КАСКАД версию конкретного функционала.
Помимо перечисленных выше особенностей формирования функциональных файлов, которые еще могут быть отнесены в разряд объективно обусловленных, следует упомянуть об особенностях из разряда, по сути субъективно обусловленных, связанных с использованной авторами в штучном количестве процедуры адаптации рекомендуемых величин к результатам измерений в хорошо изученных опорных полях.
Так, по результатам измерений в большом графитовом кубе реактора БР-1 Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (ВНИИЭФ, г. Саров), физическая обусловленность формирования, в котором поля тепловых нейтронов с температурой, максимально приближенной к температуре окружающей среды, достаточно высока, после детального анализа погрешностей была принята нормировка сечения реакции радиационного захвата 176Lu(n,γ) по значению 1953 барн для энергии 0.0253 эВ. На момент принятия данного решения большинство существующих рекомендаций для упомянутой нормирующей величины группировалось вокруг значений 2100 барн для суммарного выхода реакции 176Lu(n,γ) и 1780 барн для парциального выхода радионуклида 177Lu(n,γ), без учета выхода метастабильных образований. Единственное упоминание о величине 1953 барн содержалось в материалах ENDF/B-VI без каких-либо комментариев о каналах выхода радионуклида 176Lu.
Пока не удается однозначно определиться с сечением реакции 115In(n,n’). Длительное время в практике использования детектора из индия существовал рекомендационный дуализм, согласно которому для каждого из равноправно допустимых выходов γ-квантов радионуклида 115mIn с энергией 0.336 МэВ 50.0 % и 45.9 % существовали соответствующие файлы сечений, масштабно различающиеся на величину отношений γ-выходов, т.е. на коэффициент 1.089 (больше выход - меньше масштаб, меньше выход - больше масштаб).
Неожиданно для авторов, при детальном изучении опорного поля в центре активной зоны реактора БР-1 ВНИИЭФ возникла явно выраженная тенденция улучшения уровня согласования расчетного и экспериментального значений интегрального отклика для реакции 115In(n,n’) при одновременном использовании γ-выхода величиной 50.0 % и файла сечения, ориентированного на γ-выход 45.9 %. Фактически это означает, что при использовании для определения интегрального отклика индиевого детектора γ-выхода величиной 45.9 % необходимо рекомендуемый для этого выхода файл сечения дополнительно масштабировать в 1.089 раза (на величину отношения выходов).
Отсутствие более развернутых экспериментальных данных, с одной стороны, и достаточно убедительный результат для опорного поля в центре активной зоны БР-1, с другой, побудили авторов сохранить (до окончательного уточнения) в блок-пакете функционалов нейтронных взаимодействий КАСКАД обе версии сечения для реакции 115In(n,n’) - рекомендуемые для γ-выхода 45.9 % (числится под кодом 28) и увеличенные на коэффициент 1.089 (числится под кодом 8).
Аналогичное решение (сохранение двух версий - соответствующей рекомендациям и адаптированной) принято авторами и для сечения реакции 54Fe(n,p)54Mn. Реализация, в силу сложившихся обстоятельств, длительного периода измерений активности радионуклида 54Mn (несколько замеров в течение нескольких недель на сцинтилляционном γ-спектрометре с кристаллом NaJ размером 80x80 мм) позволила выявить присутствие в регистрируемом параметре (интенсивность γ-линии с энергией 0.835 МэВ) примесной компоненты. Специальные измерения на полупроводниковом γ-спектрометре выявили присутствие γ-линии с энергией 0.811 МэВ, принадлежащей радионуклиду 58Co , образовавшемуся в реакции 58Ni(n,p)58Co на примесном содержании никеля в использованном детекторе из железа. Применение математического формализма двухкомпонентного представления суммарной интенсивности в пике полного поглощения, регистрируемого сцинтилляционным спектрометром в области энергии 0.835 МэВ, позволило разделить основную и примесную компоненты, в результате чего итоговый интегральный отклик детектора из железа по реакции 54Fe(n,p) уменьшился на величину 0.945 (на 5.5 %) от значения, определяемого в первые несколько дней после облучения без применения формализма разделения компонент.
В процессе поиска спектрального решения для опорного поля нейтронов в центре активной зоны реактора БР-1 ВНИИЭФ было установлено, что лучшее согласование расчетного и экспериментального значений интегрального отклика для реакции 54Fe(n,p) имеет место при использовании неоткорректированного экспериментального значения интегрального отклика и файла соответствующего сечения КАСКАД, сформированного на основе действующих рекомендаций. Очевидно, что при переходе к использованию откорректированного значения интегрального отклика для реакции 54Fe(n,p) явно напрашивается переход к использованию адаптированного на коэффициент 0.945 файла сечения указанной реакции.
Отсутствие информации о сроках проведения измерений активности детекторов из железа по реакции 54Fe(n,p) и типах радиометрических измерительных устройств (со сцинтилляционным или полупроводниковым датчиками) в опубликованных в разное время работах, данные из которых были использованы авторами для получения спектральных решений с применением программы КАСКАД, обусловило целесообразность сохранения в блок-пакете КАСКАД двух версий сечения реакции 54Fe(n,p) с масштабным различием на коэффициент 0.945. Версия сечения, сформированная в соответствии с действующими рекомендациями, включена в блок-пакет КАСКАД под кодом 24, а адаптационная версия - под кодом 92.
Анализ результатов измерений в опорном поле нейтронов в центре активной зоны реактора БР-1 ВНИИЭФ с детектором из золота относительно реакции радиационного захвата 197Au(n,γ) показал целесообразность увеличения сечения на энергетическом интервале от 0.1 МэВ до 18 МэВ в 1. 07 раза. Указанный адаптационный коэффициент использован во включенных в блок-пакет файлах сечений реакции 197Au(n,γ) для детекторов «нулевой» толщины под кодом 42, а для детекторов толщиной 4.4 мг/см2 - под кодом 52.
Не могут быть отнесены к общепринятым приемы формирования файлов сечений реакций радиационного захвата с явно выраженной резонансной структурой для детекторов с толщиной, достаточной для влияния на величину интегрального отклика при измерениях в поле тепловых и промежуточных нейтронов.
Функциональные характеристики мультисферных BEB-детекторов, представляющих очевидный практический интерес для использования в нейтронных полях с низкими значениями флюенса нейтронов, формирующихся в залах реакторных установок и на открытых промплощадках, вообще могут быть отнесены в категорию крайне мало изученных. Включенные в блок-пакет КАСКАД соответствующие функциональные файлы в полном объеме сформированы по материалам, полученным авторами настоящего справочника сначала в расчетной форме, а затем адаптированным по экспериментальным результатам в нейтронном поле реакторного зала БР-1 ВНИИЭФ.
Операционный формализм программы КАСКАД обеспечивает возможность трансформирования любого из функционалов нейтронных взаимодействий для варианта использования соответствующего интегрального детектора в кадмиевом (толщина в мм) и(или) в борном (толщина в г/см2) экранах. Для расчета соответствующих коэффициентов депрессии используется функция трансформации поглощающими экранами при интерпретации процесса поглощения экспоненциальным интегралом третьего порядка. В варианте практического использования конкретного интегрального отклика для обозначения соответствующего нейтронного функционала используется запись вида R(n,x)abc (a - код функционала; b - толщина кадмиевого экрана, мм; c - толщина борного экрана по 10B, г/см2).
Все перечисленные выше особенности формирования блок-пакета функционалов нейтронных взаимодействий КАСКАД являются достаточно веским основанием для авторской индивидуализации сформированных версий, т.е. предлагается рассматривать сформированный блок-пакет КАСКАД не как компиляционную выборку данных из различных первоисточников, а как синтезированный самостоятельный продукт, ориентированный на преимущественное использование в рамках 176-группового варианта программы КАСКАД в качестве ее базового константного обеспечения.
Энергетический формат 176-группового варианта КАСКАД и развернутые представления функционалов нейтронных взаимодействий, включенных в блок-пакет, представлены далее по тексту. Программные версии 176К2004 и 176К2005 являются самостоятельными программными продуктами, соответствующими разработкам 2004 и 2005 гг. и отражающими направление усилий по совершенствованию программной разработки КАСКАД.
В качестве основных различий программных продуктов 176К2004 и 176К2005 отметим отсутствие встроенной в тело программы процедуры формирования трансформирующей функции ФФФ у 176К2004 и отсутствие автоматического использования иллюстративного 28-группового энергетического формата у 176К2005. Прочие различия функционально несущественны. В ближайшей перспективе предполагается полностью перейти на использование только программного продукта 176К2005. Упоминание о программном продукте 176К2004 обусловлено тем обстоятельством, что большинство спектральных решений для нейтронных полей реакторных установок, не требующих введения «форм-фактора фильтра», получено именно с его использованием.
