Monte Carlo Simulation to relate primary and final fragments mass and kinetic energy distribution from low energy fission of U-234

Abstract

The kinetic energy distribution as a function of mass of final fragments (m) from low energy fission of U-234, measured with the Lohengrin spectrometer by Belhafaf et al., presents a peak around m = 109 and another around m = 122. The authors attribute the first peak to the evaporation of a large number of neutrons around the corresponding mass number; and the second peak to the distribution of the primary fragment kinetic energy. Nevertheless, the theoretical calculations related to primary distribution made by Faust et al. do not result in a peak around m = 122. In order to clarify this apparent controversy, we have made a numerical experiment in which the masses and the kinetic energy of final fragments are calculated, assuming an initial distribution of the kinetic energy without peaks on the standard deviation as function of fragment mass. As a result we obtain a pronounced peak on the standard deviation of the kinetic energy distribution around m = 109, a depletion from m = 121 to m = 129, and an small peak around m = 122, which is not as big as the measured by Belhafaf et al. Our simulation also reproduces the experimental results on the yield of the final mass, the average number of emitted neutrons as a function of the provisional mass (calculated from the values of the final kinetic energy of the complementary fragments) and the average value of fragment kinetic energy as a function of the final mass.

La distribución de la energía cinética como función de la masa de los fragmentos finales (m) de la fisión a baja energía del U-234, medida por Belhafaf et al. con el espectrómetro Lohengrin, presenta un pico alrededor de m = 109 y otro alrededor de m = 122. Los autores atribuyen el primer pico a la evaporación de un gran número de neutrones alrededor del correspondiente número de masa; y el segundo pico a la distribución de la energía cinética de los fragmentos primarios. Sin embargo, un cálculo teórico relacionado a la distribución primaria hecho por H.R Faust y Z. Bao no presenta un pico alrededor de m = 122. Para esclarecer la aparente controversia, hemos realizado un experimento numérico en la cual las masas y las energías cinéticas de los fragmentos son calculadas asumiendo una distribución inicial de energía cinética sin picos en la desviación estándar como función de la masa de los fragmentos. Como resultado hemos obtenido un pico en la distribución estándar alrededor de m = 109, y una deflexión de m = 121 a m = 129, y un pequeño pico alrededor de m = 122, el cual no es tan grande como el medido por Belhafaf et al. Nuestra simulación también reproduce el resultado experimental en el rendimiento de masas finales, el número promedio de neutrones emitidos como función de la masa provisional (calculada a partir de los valores de la energía cinética y los fragmentos complementarios finales) y el valor promedio de la energía cinética como función de la masa final.