Способ получения нейтронов Советский патент 1991 года по МПК G21G4/02 

I

Изобретение относится к радиационной технике, предназначено для получения нейтронов и может быть использовано в медицине.

Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет возможности многократного осуществления, регулирования эмиссии нейтронов и отсутствия потерь изотопов водорода.

Сущность способа состоит в следующем.

Возможны различные нетепловые механизмы концентрации энергии при деформациях и разрушениях в твердом теле, приводящие к эмиссии быстрых (до десятков сотен кэВ) заряженных частиц и рентгеновского излучения. При быстром замораживании тяжелой и/или сверхтяжелой воды возникают высокие механические напряжения и большие

электрические поля как в зезупьтате пьезо- эффекта и образования трещин, так и в ходе движения границ раздела фаз В этих электрических полях ускоряются ядрз тяжелых изотопов водорода и при соударении с аналогичными ядрами в них активируются ядерные оеакции, например Д-Д реакция, Д-Т реакция Ускорение ядер изтопов водорода происходит нетепловым путем, за счет коллективных эффектов в конденсированном теле, например трещинообразования Заметный выход нейтронов обеспечивается за счет высокой начальной плотности вещества и высокой энергии соударяющихся ядер. Быстрое замораживание тяжелой и/или сверхтяжелой воды от комнатных температур до криогенных обеспечивается погружением смеси тяжелой и/или сверхтяжелой воды с добавками в жидкий азот При этом происходит эмиссия нейтронов

о ю ел ы ю

При извлечении льда из жидкого азота и отогреве его происходят эмиссионные процессы, связанные с подъемом температуры, фазовым-/ переходами и релаксацией запасенной в веществе электрической и механической энергии. Процедура может быть повторена неоднократно, при этом эмиссия нейтронов в промежутках между циклами будет отсутствовать.

Наблюдения эффекта позволяют предположить существенную роль электрических полой, возникающих в процессе фазового перехода жидкость - твердое тело. Физическая сущность этого механизма заключается в том, что при движении фронта кристаллизации за счет различия коэффициентов захвата разных примесных ионов в среде возникает градиент электрического потенциала, величина которого определяется кинетикой кристаллизации v составом среды. Время релаксации электрического поля при этом может быть достаточно большим (часы и более), зависит от физико-химических условий в среде и управляется изменением температуры. В этом электрическом поле и происходит ускорение ядер изотопов водорода, Оценки показывают возможность ускорения до энергии в десятки кэВ. Напряженность электрического поля, возникающего при кристаллизации льда, определяется видами концентраций примесных ионов и темпом охлаждения (скоростью движения фронта кристаллизации).

8 таблице приведены некоторые ионы с большим коэффициентом захвата (К).

Определенное значение К влияет на эффект количественно и относится к оптимизации процесса.

Способ реализуют следующим образом.

Ампулу с жидкой двуокисью дейтерия помещают в сосуд с жидким азотом. При этом происходит излучение нейтронов, интенсивность потока которых регистрируется блоком счетчиков. Затем ампула извлекается из сосуда с жидким азотом и отогревается на воздухе, двуокись дейтерия расплавляется. При этом также регистрируется эмиссия нейтронов.

Пример, Жидкую двуокись дейтерия перед заполнением ампулы выдерживают в контакте с писчим мелом. Тяжелую воду массой около 7 г помещают при комнатной

температуре в алюминиевую цилиндрическую емкость внутренним диаметром 22 мм, высотой 70 мм и толщиной стенок 0,2 мм. Емкость неплотно закрывают сверху полиэтиленовой пробкой, после чего указанную

0 емкость быстро - 0,5 с) погружают в жидкий азот, находящийся в сосуде Дыоара и кипящий при атмосферном давлении. В течение времени порядка десятков секунд регистрируют эмиссию нейтронов, значительно пре5 вышающую фон. Контрольный эксперимент повторяет основной с заменой тяжелой воды на обычную, при этом эмиссии нейтронов, превышающих естественный фон, не обнаружено.

0 Композиция изотопов, излучающая нейтроны при фазовых переходах и изменениях температуры, может содержать не только дейтерий, но и другие изотопы, например тритий и т.п. Доли тяжелой и сверхтяжелой

5 воды в смеси могут быть различными. Способ опробован на чистой тяжелой воде, но следует ожидать, исходя из данных о сечениях реакций, максимального выхода нейтронов при равных долях тяжелой и

0 сверхтяжелой воды в композиции. Аналогичные источники можно изготавливать из комбинаций изотопов, излучающих другие виды радиоактивности (a,ft,у) при фазовых переходах.

5 Другие типы радиоактивности при фазовых переходах могут инициироваться при соударении других ядер, не обязательно изотопов водорода, ускоренных в электрических полях, возникающих в связи с фазо0 выми переходами. Существуют изотопы с достаточно низкой энергией возбуждения. Таким образом, изобретение обеспечивает возможность инициирования процессов, приводящих к эмиссии нейтронов в

5 ходе фазовых переходов, и регулирования потоков нейтронов.

Формула изобретения 1. Способ получения нейтронов, включающий физическое воздействие на тяже0 лую воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет возможности многократного осуществления, регулирования эмиссии нейтронов и отсутствия потерь изотопов водорода,

5 физическое воздействие оказывают путем осуществления фазового перехода, при этом в тяжелую воду вводят добавки, являющиеся электронными.акцепторами в концентрации, достаточной для активации процесса фазового перехода.

516953966

2. Способ по п.1,отличающийся3 Способ по п.1,отличающийся

тем, что для осуществления фазового пе-тем, что для осуществления фазового перерехода тяжелую воду помещают в криоген-хода замороженную тяжелую воду выдерную жидкость и выдерживают в ней доживают при комнатной температуре до

замерзания.5 расплавления.

Изобретение относится к радиационной технике и предназначено для получения нейтронов. Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет возможности многократного осуществления, регулирования эмиссии нейтронов и отсутствия потерь изотопов водорода. Для осуществления способа на тяжелую воду оказывают физическое воздействие, в частности помещают в криогенную жидкость и выдержива ют в ней до замерзания, или замороженную тяжелую воду выдерживают при комнатной температуре до расплавления. При этом осуществляется фазовый переход и происходит эмиссия нейтронов. 2 з п. ф-лы 1 табп