Магнитная ловушка для хранения нейтронов Советский патент 1990 года по МПК G21K3/00 G21K1/93 

отверстие 6 для инжекции нейтронов i от кольцевого детектора 10 с цилиндрическим окном 11 и коническим зеп- калом 12, окруженных защитой 13. Внутри камеры расположен детектор заряженных частиц 14 и проводник 15, Устройство работает следующим образом

Основные обмотки 3 запитывают токами, причем в соседних обмотках токи направлены противоположно. Нейт роны по нейтроноводу 7 при открытых заслонках 8 и закрытой заслонке 9 через отверстие 6 за счет зеркального отражения от его поверхностей и оболочки проводника 15 направляются в область хранения и заполняют ее до равновесной плотности. После окончания наполнения включают ток в проводнике 15 и центральной обмотке 2 и удерживают нейтроны в области хранения. Продукты распада нейтрона р, ё в поле проводника дрейфуют соответственно по току и против тока. В зависимости от конфигурации и размеров ловушки можно обеспечить регистрацию продуктов распада с эффек- тивнос.тью 50-75%. Для выпуска нейтронов закрывают заслонки 8, открывают заслонку 9 и магнитный затвор, выключая токи в проводнике 15 и центральной обмотке,2, Нейтроны попадают в отверстие 6 инжекции, ускоряются в нем, с гравитационным полем попадают в зеркало 12 и, зеркально отражаясь от него, попадают-в детектор 10, проходя через тонкое окно 11.

Наличие в объеме ловушки осевого проводника 15 при пропускании через него тока обеспечивает создание аксиального магнитного поля, направленного ортогонально полю основного магнита. Это дополнительное поле полностью устраняет узлы (нулевые точки или линии) основного поля , т.е. делает невозможным спин-флип в области хранения нейтронов, -ведущий к уходу нейтронов, Коаксиально расположенные центральная кольцевая обмотка и проводник, проходящий внутри этой обмотки, образуют магнитный затвор. Причем при пропускании тока .через обмотку и проводник магнитное поле между ними, т.е. в просвете магнитного затвора за счет суперпозиции достигает значительной величины. Спектр нейтронов, захватываемых ловушкой, есть часть распределения

0

5

0

5

0

Максвелла, имеет верхнюю границу JlHrP , где Нгр - магнитное поле на границе хранения. Увеличивая Н№ в области, не содержащей железо увеличивают и диапазон захватываемых нейтронов, i.e. количество нейтронов возрастает.

Поскольку увеличивается количество нейтронов, а кольцевая зона (просвет затвора) имеет гораздо большую площадь, чем в прототипе, то послз открытия магнитного затвора нейтроны вытекают через его просвет гораздо .быстрее. Это приводит к тому, что фон за интервал регистрации уменьшается. Улучшается такая характеристика как отношение сигнал-фон, следовательно, более точно определяется искомое количество нейтронов, удержанных ловушкой. За счет ввода детектора заряженных частиц, размещенного выше области хранения нейтронов, )Становится возможной регистрация заряженных частиц - продуктов распада нейтронов потому, что в поле прямого проводника с током заряженные частицы дрейфуют вдоль проводника 15 из зоны, где влияние поля дна и стенок мало.

По сравнению с прототипом предложенное решение позволяет более эффективно использовать источник нейтронов, получать больше информации о распаде нейтронов в накопителе, т.е. способствует экономии ресурсов и повышает качество эксперимента. При круглосуточной эксплуатации в течение длительного срока решение может привести к значительной экономии ресурсов таких, как электроэнергия, жидкий азот и гелий и т.п.

45

Формул

и

зобретения

0

5

Магнитная ловушка для хранения нейтронов по ав.т.св. № 542440, отличающаяся тем, что, -с целью увеличения времени хранения и количества накопленных нейтронов, повышения точности измерения количества нейтронов и обеспечения регистрации заряженных частиц - продуктов распада нейтронов, дополнительно введены коаксиальный обмоткам электромагнита проводник, распо- ложенньр на оси вакуумной камеры, и отверстия для инжекции нейтронов,

I

ft

ИзоЬретение относится к экспериментальной ядерной физике и является дополнительным к авт.св. В 542440. Цель изобретения - увеличение времени хранения нейтронов и количества накопленных нейтронов, повышение точности измерения количества нейтронов и обеспечение регистрации заряженных частиц - продуктов распада нейтронов. Устройство в до полнениа к аксиально-симметричной системе кольцевых обмоток 2 и 3, окружающих области удержания нейтронов и отверстие 6 для инжекции нейтроI Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано на высокопоточных источниках нейтронов на базе ускорителя, мезонной фабрики или ядер кого реактора. Целью изобретения является увели- ,чение времени хранения и количества накопленных нейтронов, повышение точности измерения количества нейтронов и обеспечение регистрации заряженных частиц - продуктов распада нейтронов. нов, в вакуумной камере 1 содержит прямой проводник 15, расположенный по оси системы. При пропускании тока по проводнику 15 обеспечивается эффективное запирание нейтронов в ловушке более высоким, чем в основном авторском свидетельстве, магнитным полем. В области, где поле прямого проводника 15 больше поля обмоток 2 и 3, обеспечивается транспортирование заряженных частиц вдоль проводника 15 к детектору заряженных частиц 14. Устройство снабжено также детектором 10 нейтронов, охватывающим проводник 15. Коническое нейтронное зеркало 12, установленное внутри отверстия для инжекцнн в зоне расположения детектора 10, служит для направления нейтронов в окно 11 детектора. Наличие детекторов заряженных частиц и нейтронов позволяет более эффективно использовать источник нейтронов и получать больше информации о распаде нейтронов в ловушке. 1 ил. На чертеже показано осевое сечение магнитной ловушки для хранения нейтронов, которая содержит вакуумную камеру 1, окруженную электромаг-1 3 (/ Јь М сд ся со -s| с центральной обмоткой 2 основных обмоток 3, снабженных чехлами 4 и расположенных на магнитопроводе 5. В стенке вакуумной камеры выполнено отверстие 6 для инжекцнн и вывода нейтронов, соединенное с подводящим нейтроноводом 7, в котором расположены заслонки 8. Заслонка 9 отделяет f N)

Редактор Т.Куркова

Составитель И.Зацепина

Техред М.Дидык Корректор В.Гирняк

Заказ 3331

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное