СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНОВ Российский патент 2006 года по МПК G21G4/02 

Изобретение относится к области ядерной физики, а именно к получению нейтронов в результате взаимодействия ускоренных ионов дейтерия с ядрами трития, и может быть использовано в ряде приложений.

Известен способ получения нейтронов, включающий бомбардировку насыщенной тритием мишени одновременно ионами трития и дейтерия (Г.И.Кирьянов. Генераторы быстрых нейтронов М., Энергоатомиздат, 1990, с.189).

Тритонная компонента ионного пучка восполняет убыль трития в мишени в результате реакции T(d,n)⁴He, а дейтронная компонента, у которой сечение взаимодействия с ядром трития на два порядка выше, вносит основной вклад в генерацию нейтронного излучения.

Недостатком способа является то, что вместе с подпиткой активного мишенного слоя тритием в нем также накапливается непрореагировавший дейтерий. Это обстоятельство препятствует получению максимума нейтронного излучения.

Известен способ получения нейтронов облучением многослойной мишени (US Patent №3,963,934 June 15, 1976), содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂O₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана, циркония и т.п. толщиной Н2, насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий, толщиной Н3 в рабочем режиме ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3.

Недостаток способа в том, что в нем отсутствует восполнение трития, расходуемого в ядерной реакции при генерировании нейтронов.

Технический результат изобретения состоит в устранении указанного недостатка.

Технический результат достигается тем, что при получении нейтронов бомбардировкой составной мишени, содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂О₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана или циркония толщиной Н2 и насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий толщиной Н3, в рабочем режиме генерации осуществляется ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3 и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока. При уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов.

В источник ионов подают тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5±0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме генерации, и периодически с периодом Т=(0,1±0,01)Td(Id/It), где Td - время, работы мишени до снижения уровня потока от номинала до минимального уровня, Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени выключают подачу в источник трития, а подавая дейтерий, производят генерацию нейтронов и изменяют уровень потока, и так до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Способ получения нейтронов бомбардировкой составной мишени, содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂O₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана или циркония толщиной Н2 и насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий толщиной Н3, в рабочем режиме генерации осуществляется ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3, и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока. При уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов, подают в него тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5±0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме регенерации. Периодически с периодом Т=(0,1±0,01)Td(Id/It), где Td - время работы мишени до снижения уровня нейтронного потока от номинала до минимального уровня; Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени, выключают подачу трития в источник ионов, а генерацию нейтронов производят путем подачи в него дейтерия и измеряют уровень нейтронного потока до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме.

Изобретение относится к области ядерной физики, а именно к получению нейтронов в результате взаимодействия ускоренных ионов дейтерия с ядрами трития, и может быть использовано в ряде приложений. В способе получения нейтронов бомбардировкой составной мишени в рабочем режиме генерации ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3 и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока, при уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов, подают в него тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5+0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме регенерации. Периодически с периодом Т=(0,1+0,01)Td(Id/It), где Td - время работы мишени до снижения уровня нейтронного потока от номинала до минимального уровня; Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени, выключают подачу трития в источник ионов, а генерацию нейтронов производят путем подачи в него дейтерия и измеряют уровень нейтронного потока до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме. Технический результат - возможность получения максимальных нейтронных потоков из тритиевой мишени при максимальной длительности ее жизни.

Способ получения нейтронов бомбардировкой составной мишени, содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂O₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана или циркония толщиной Н2, и насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий толщиной Н3, в рабочем режиме генерации ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3, и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока, отличающийся тем, что при уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов, подают в него тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5±0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме регенерации, и периодически с периодом Т=(0,1±0,01)Td(Id/It), где Td - время работы мишени до снижения уровня нейтронного потока от номинала до минимального уровня, Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени, выключают подачу трития в источник ионов, а генерацию нейтронов производят путем подачи в него дейтерия и измеряют уровень нейтронного потока до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме.