Study of 242Pu + 28Ca and 238U + 48Ca reactions at the FLNR SHE Factory/Synthesis of titanium and chromium compounds to produce high-intensity ion beams for an ECR source

29.10.2025 – FLNR Scientific Seminar, 11-00, FlerovLab Conference Hall

Ibadullaev D., FLNR, JINR

Study of 242Pu + 28Ca and 238U + 48Ca reactions at the FLNR Superheavy Element Factory.
(in connection with the election for the position of r.s.)

A series of experiments were carried out to synthesize and study products of 48Ca with 242Pu and 238U complete fusion reactions using new FLNR SHE Factory DGFRS-2 gas-filled separator. The aim of the work was to study more deeply the above-mentioned reaction cross-sections and radioactive properties of 286Fl, 287Fl, 283Cn isotopes and their daughter nuclei as well as to explore DGFRS-2 separator capabilities for further studies of superheavy nuclei and synthesis of new elements 119 and 120. 242Pu + 48Ca reaction was studied at two ion energies using new DGFRS-2 separator.
Decay properties of 286Fl and 287FL and as well as their daughter nuclei are determined with greater precision thanks to the observation of 25 and 69 new decay chains respectively. The experimental results demonstrated the increased potential of the DGFRS-2 separator and the FLNR SHE Factory for further studies of the properties of superheavy elements the physical and chemical properties. Indications were got for possible nuclei transition through different levels in 287Fl decay chain. In one case 287Fl and 283Cn decays with relatively lower α- particle energies and half-lives lead mainly to 279Ds α-decay, in the other, with greater energies and half-lives, to its spontaneous fission. The maximum cross section of 3n evaporation channel of 242Pu + 48Ca reaction was measured with greater precision and turned out to be approximately three times larger than in previous studies.
New α-line with an energy 100-200 below the main pick for even-even 286Fl isotope was observed for the first time. A possible origin of this line – population of 2+ 282Cn rotational state or transition through isomeric states in 287Fi and 283Cn is presented. In experiments with 238U target at two ion energies 16 new 283Cn decay chains were synthesized that allowed a more accurate determination of the radioactive properties of the five isotopes from 283Cn to 267Rf. The cross section for 238U + 48Ca reaction at 48Ca energy of 32.5 MeV doesn’t contradict existing data. The results of the experiments showed that targets made of the actinide element isotopes are quite stable to irradiation with 48Ca ions with maximum intensity of up to 6.5 pµА and 2.6·10¹⁹ total beam doze.

Ибадуллаев Д.
(в связи с выборами на должность н.с.)

Исследование реакций 242Pu + 48Ca и 238U + 48Ca на Фабрике Сверхтяжёлых элементов ОИЯИ.

Проведена серия экспериментов по синтезу и изучению продуктов реакций полного слияния ионов 48Са с изотопами 242Pu и 238U на новом газонаполненном сепараторе DGFRS-2 Фабрики СТЭ ЛЯР ОИЯИ. Цель работы состояла в более глубоком исследовании сечений указанных реакций и радиоактивных свойств изотопов 286Fl, 287Fl, 283Cn и их дочерних ядер, а также изучении возможностей сепаратора DGFRS-2 для продолжения изучения сверхтяжелых ядер и синтеза новых элементов 119 и 120.Реакция 242Pu + 48Ca была изучена при двух энергиях ионов на новом сепараторе DGFRS-2. Свойства распада 286Fl и 287Fl, а также их дочерних ядер определены с большей точностью благодаря наблюдению 25 и 69 новых цепочек распада соответственно. Результаты экспериментов продемонстрировали повышенный потенциал сепаратора DGFRS-2 и Фабрики СТЭ ЛЯР ОИЯИ для дальнейших исследований физических и химических свойств сверхтяжелых элементов.Получены указания на возможные переходы ядер через разные уровни в цепочке распада 287Fl. В одном случае распады 287Fl и 283Cn с относительно меньшими энергиями α-частиц и периодами полураспада ведут преимущественно к α-распаду 279Ds, а в другом, с большими энергиями и периодами, к его спонтанному делению. Максимальное сечение 3n испарительного канала реакции 242Pu + 48Ca измерено с большей точностью и оказалось примерно в три раза больше, чем в предыдущих исследованиях. Впервые наблюдалась новая α-линия с энергией на 100-200 кэВ ниже основного пика для четно-четного изотопа 286Fl. Представлено возможное происхождение этой линии – заселение вращательного состояния 2+ 282Cn или переход через изомерные состояния в 286Fl и 282Cn. В экспериментах с мишенью из 238U при двух энергиях ионов синтезировано 16 новых цепочек распада 283Cn, что позволило с большей точностью определить радиоактивные свойства пяти изотопов от 283Cn до 267Rf. Сечение реакции 238U + 48Ca при энергии 48Ca 32.5 МэВ не противоречит известным данным. Результаты проведенных экспериментов показали, что мишени из изотопов актинидных элементов достаточно устойчивы при облучении ионами 48Ca с максимальной интенсивностью до 6.5 pµА и суммарной дозой пучка 2.6·10¹⁹.

Abdusamadzoda Daler., FLNR, JINR

Synthesis of titanium and chromium compounds to produce high-intensity ion beams for an ECR source.
(in connection with the election for the position of r.s.)

One of the main methods for producing charged ion beams for the electron-cyclotron resonance (ECR) is MIVOC (Metal Ions from Volatile Compounds) method based on evaporation of organometallic compounds with relatively high vapor pressure (10^-3 Torr) at room temperature [1]. To ensure a sufficient ion flux a high and stable vapor pressure in the ionization chamber is required. The starting compound shouldn’t c0ntain heteroatoms (N, O, S, P, Si, Hal(C5H5)2). Therefore it’s promising to use highly volatile organometallic compounds for instance (54Cr(C5H5)2) chromocene to produce 54Cr ion beams. Because of the increasing intensity of 54Cr ion beam at the FLNR SHE Factory it’s necessary to develop a method for regenerating substances at all stages of the production and synthesis of the target product, 54Cr(C5H5)2. During work 54Cr(C5H5)2 was synthesized used in an experiment to fuse 54Cr and 238U with the formation of the unknown earlier 288Lv isotope. A method for regenerating 54Cr isotope wastes allowing for a substantial reduction in the consumption of the target 54Cr isotope was also developed and successfully applied.

Абдусамадзода Далер
(в связи с выборами на должность м.н.с.)

Синтез соединений титана и хрома для получения высокоинтенсивных пучков ионов для ЭЦР-источника.

Одним из основных методов получения пучков заряженных ионов для метода электрон-циклотронного резонанса (ЭЦР) является MIVOC (Metal Ions from Volatile. Compounds), основанный на испарении металлоорганических соединений, имеющих относительно высокое давление паров (10−3 Торр) при комнатной температуре [1]. Для обеспечения достаточного потока ионов требуется высокое и стабильное давление паров в ионизационной камере. при этом исходное соединение не должно содержать гетероатомы (N, O, S, P, Si, Hal). Таким образом, перспективно использовать высоколетучие металлорганические соединения, например, хромоцен (54Cr(C5H5)2), для получения пучков ионов 54Cr. В связи с увеличением интенсивности пучка ионов 54Cr на Фабрике СТЭ в ЛЯР ОИЯИ требуется разработка методики регенерации веществ на всех стадиях изготовления и синтеза целевого продукта 54Cr(C5H5)2. В ходе работы был синтезирован 54Cr(C5H5)2, использовавшийся в эксперименте по слиянию 54Cr и 238U с образованием ранее неизвестного изотопа 288Lv. Также разработана и успешно применена методика регенерации отходов изотопа 54Cr, позволяющая существенно сократить расход по целевому изотопу 54Cr.