Импульсный источник медленных нейтронов Советский патент 1984 года по МПК G21G4/02 

f ZT-T

Г f ИзоСретение относится к технике пс лучения импульсов медленных нейтро нов и может быть использованотам, где находят применение импульсные источники медленных нейтронов, в частности в диагностике, в научных исследованиях и т.п. Техническим средством для получения импульсов быстрых нейтронов могут быть импульсные реакторы или мишени-конверторы для преобразования ; заряженных частиц в нейтроны. Для получения медленных нейтронов источник быстрых нейтронов полностью или частично окружают замедлителем, кото рый в свою очередь служит источником медленных нейтронов. Основными техническими характеристиками импульсных источников нейтро нов являются с1мплитуда и длительност импульса, наличие фона быстрых нейтронов, -излучения или фона медленных нейтронов, уШиряющих импульс, причем обычно стремятся иметь как можно более высокую амплитуду импуль сов при необходимой ширинj. в больши стве экспериментов с медленными нейт ронами требуются длительности от 1. до 100мкс. Известен источник медленных нейтронов , в котором источником быстрых нейтронов служит мишень-конвертор для преобразования заряженных частиц в нейтроны. Мишень окружена замедлителем, служащим источником медлен-ных нейтронов. Для уменьшения фона быстрых нейтронов и -j-излучения на исследуемом образце каналы для вывода нейтронов выполнены касательными к мишени, так что через канал не виден источник быстрых нейтронов. Недостатком такого вывода нейтронов является существенная дисперсия плотности потока нейтронов, вызванная вытеснением большой части замедли теля вблизи дна экспериментального канала. Дно канала расположено в сечении, перпендикулярном поверхностям с одинаковыми длительностями импульсов (изохронные поверхности), это приводит к тому, что импульс медленных нейтронов уширяется. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является импульсный источник нейтронов, содержа щий импульсный источник быстрых нейт ронов, окруженныйзамедлителем, внут ри которого расположен эксперименталь ный канал с регулируемым положением дна, обращенный в сторону источника быстрых нейтронов. Внутренняя поверхность канала пок рыта поглотителем медленных нейтронов 2. Недостатком известного источника является то, что канал обращен в сто рону источника быстрых нейтронов, и это служит причиной высокого фона быстрых нейтронов и j--квантов. Кроме того, для получения коротких импульсов нейтроны выводятся не из области максимума плотности потока медленных нейтронов, а из области, расположенной ближе к источнику быстрых нейтронов . В этой части замедлителя суще ствует большой градиент плотности тока в сторону замедлителя. Поэтому ток Медленных нейтронов в направлении выводимого пучка существенно ниже, чем в обратном. Эта особенность не используется в указанном источнике. Кроме того, канал вносит заметную депрессию плотности потока медленных нейтронов в области их формирования вблизи дна экспериментального канала. Целью изобретения является уменьшение фона и повышение амплитуды импульсов на образце, вынесенном за пределы импульсного источника медленных нейтронов . Поставленная цель достигается тем,, что в импульсном источнике медленных нейтронов, содержащем импульсный источник быстрых нейтронов, окруженном замедлителем, канал вывода медленных нейтронов, расположенный в замедлителе, снабженный элементом, регулирующим положение дна канала относительно источника нейтронов, и пороговый поглотитель тепловых нейтронов, установленный на внутренней поверхности части канала, находящейся в области замедлителя, канал выполнен проходящим через источник быстрых нейтронов. На чертеже показан источник нейтронов с жидким замедлителем. Устройство содержит импульсный источник 1 быстрых нейтронов, окруженный замедлителем 2, проходящий сквозь источник 1 быстрых нейтронов , и замедлитель 2, канал 3 для вывода нейтронов с устройством 4 для перемещения дна канала и поглотителем 5 тепловых нейтронов. Нейтроны используются на образце 6, вынесенном за пределы источника нейтронов. Вывод нейтронов через канал 3, обращенный в сторону замедлителя 2 приводит к тому, что со стороны образца б не виден источник 1 быстрых нейтронов и поэтому резко (в десятки раз ) сокращается фон быстрых нейтронов и -квантов в момент импульса. Кроме того, такое размещение канала 3 дает возможность использовать преимущественный ток медленных нейтронов с короткими импульсами в сторону источника быстрых нейтронов и образца. Оценки показывают, что, например, в случае источника быстрых нейтронов, сильно поглощающего медленные нейтроны, и легководного замедлителя, ток медленных нейтронов из замедлителя в сторону источника быстрых неатронов вблизи их границы в десятки раз больше, чем ток в OfSратном направлении; в замедлителе на глубине транспортной длины (4-5мм в 2 раза вьоце. Токи в обоих направ лениях на расстоянии длины диффузии от источника быстрых нейтронов приб лизительно равны. При этом длительность импульса медленных нейтронов вырастает по мере углубления в замедлитель от wlO До /у5О МКС в случае, если длительность импульса быстрых нейтронов не превышает v 6 мкс Удаление дна канала на расстояния больше длины диффузии приводит к увеличению длительности импульса в легководном замедлителе мкс); при этом амплитуда импульса уменьша ется, как за счет диффузии и поглощения нейтронов, так и за счет того что преимущественным стал ток медле ных нейтронов в направлении от источника быстрых нейтронов. S предлагаемом источнике канал для вывода нейтронов дает меньшую депрессию плотности потока медленных нейтронов, так как в области их формирования вблизи дна экспериментального канала вытесняется меньший чем в известном источнике, объем замедлителя. Величина депрессии зависит от размеров канала и замедлит ля, его замедляющих и диффузионных свойств. Поэтому уменьшение депрессии зависит от конкретной конструкции источника и может достигать десятков процентов. Таким образом, амплитуду импульсов медпенных нейтронов с короткой длительностью (для легководного замедлителя меньше 50 мкс ) можно увеличить более, чем в 2 раза. При этом сохраняются все достоинства известного источника по регулированию длительности импульса. Часть канала 3, которая находится в замедлителе между источниками быстрых нейтронов и поверхностью замедлителя, покрывается пороговым поглотителем тепловых нейтронов (например , кадмием ) для экранирования от фоновых медленных нейтронов, увеличивающих длительность импульса. Другая часть канала, которая находится в замедлителе за источником быстрых нейтронов, поглотителем не покрывается о Регулирование аииплнтуды и длительности импульса медленных нейтронов достигается изменением расстояния между источником быстрых нейтронов и дном канала (в жидком замедлителе, например, за счет сильфона, а в твердом за счет набора шайб из материала Зс1медлителя ). Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным в десятки раз можно уменьшить фон и увеличивает с1мплитуду коротких импульсов в 2-3 раза.

ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК МЕДЛЕННЫХ НЕЙТРОНОВ, содержащий импульсный HCTOiHHK быстрых нейтронов, окруженный замедлителем. Канал вывода медленных нейтронов расположенный в замедлителе, снабженный элементом, регулирующим положение дна канала относительно источника быстрых нейтронов , и пороговый поглотитель тепловых нейтронов, установленный на внутренней поверхности части канала, находящейся в области замедлителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения фона и повышения амплитуды импульсов на образце, канал выполнен проходящим через источ ник быстрых нейтронов.