Способ получения нейтронов Советский патент 1987 года по МПК H05H1/24 G21D3/00 

:д 4 сд to го -J Изобретение относится к области генерирования нейтронных потоков посредством ядерных реакций и может быть использовано для целей нейтронной физики, активационного анализа, исследования характеристик ядерных реакторов, а также в ядерной геофизи ке и радиационной терапии. Известен способ получения нейтрон-ю о, ных потоков, заключающийся в том, что ускоренные внешним электрическим полем ионы водорода или дейтерия бомбардируют мишень, содержащую легкие элементы (дейтерий, тритий, литий и т.д.), вызывая реакцию срыва (d, п) или реакцию обмена (р, п). Выходнейтронов в этом случае определяется энергией взаимодействующих частиц, типом реакции, количеством актов взаимодействия в единицу времени (током частиц), а также свой ствами пучка и мишени. Наиболее широ кое применение ползгчили реакции :Д (d, п) 3 Не и Т (d, п) 4 Не, которые при сравнительно небольшой энергии дейтронов (100 кэВ), бомбардирующих тритиевую или дейтериевую мишень, позволяют получать значительны потоки нейтронов. В этом случае дейт роны вытягиваются внешним электрическим полем из области высокочастотного, дугового или пеннинговского разряда и затем ускоряются внешним электрическим полем к мишени, излучающей быстрые нейтроны. Известен способ получения нейтронов,, при котором образуют плазменную струю, воздействуя на дейтеросодержащую мишень электромагнитным излучением с .плотностью потока излучения не более 10 Вт/см , и проводят ядерную реакцию с образованием нейтронов в нейтронной мишени посред ством вытягивания из плазменной струи 45

заряженных ионов, ускорения их до необходимой энергии и направления на нейтронную мишень.

Однако, преимущества лазерного плазменного источника ионов (большое количество ионов, направленность разлета плазменного сгустка), используемого в генераторе нейтронов, практически трудно реализовать для получения высокой плотности потока нейтронов. Это связано с ограничением величины тока ионов, вытягиваемых внешним полем из плазмы, что определяется образованием при этом объемноизлучения. Сильный разогрев приграничной области и наличие градиента плотности в плазме приводят к появлению локальных электрических полей, способных ускорять ионы до энергии кэВ/нуклон в квазинейтральном плазменном сгустке. Параметры плазмы при этом таковы, что преимущественное направление ее разлета совпадает с нормалью к плоскости лазерной мише5ни. Образование плазмы с требуемой для ядерных реакций энергией ее ионной компоненты происходит в области с характерным размером v I мм, соот2го заряда. Аналитическое выражение этого ограничения известно как закон, Чайлда-Ленгмюра, определяющего плотность тока насыщения при заданном напряжении. Расчеты и измерения показывают, что возможный поток дейтонов лазерного источника ионов может существенне менее чем на.порядок величины. превосходить способность указанного внешнего поля ( кВ), вытягивать и ускорять поток ионов. Более полное использование ионов лазерной плазмы в этом случае, а следовательно, и больший выход нейтронов можно получить лишь за счет увеличе- . ния размеров самого генератора и размеров ионной мишени. При этом неизбежно уменьшится плотность потока нейтронов. Кроме того, использование внешнего электрического напряжения около 100 кВ и, тем более, повьшгение его затрудняют применение способаs приводят к увеличению размеров источника. Целью изобретения является повышение интенсивности нейтронного выхода. Поставленная цель достигается тем, что на нейтроннзто мишень направляют непосредственно плазменную струю, а параметры излучения удовлетворяют условию яД 7 , где /1 длина волны излучения, а q - плотность потока излучения. Такая возможность обусловлена тем, что при воздействии мощного злектромагнитного излучения на дейтеросодержащую мишень, образующаяся плазма эффективно поглощает энергию излучения в приграничной области, причем эффективность этого поглощения возрастает с увеличением длины волны 354 ветствующим нескольким диаметрам пятна фокусировки излучения .на мишень. Направленный разлет квазинейтрального плазменного сгустка и отсутствие внешнего электрического поля позволяют использовать практически все высбкоэнергетические дейтоны для последующего получения нейтронов. Возможность получения значительного количества таких дейтонов (Ю 10 имп.- ) и небольшие размеры плазмообразующего источника способствуют получению интенсивных нейтронных по- ps токов при высокой степени точечности нейтронного источника (с характерным размером 1 см). Описанные вьше преимущества пред-, лагаемого способа позволяют получать плотность потока нейтронов, существенно превышающую (не менее чем на порядок величины) плотность потока известного способа генерации нейтронов с использованием ускорения ионов внешним электрическим полем. Современные достижения лазерной техники, в частности, СО -лазеров, указывают на реальность осуществления предлагаемого способа. Отсутствие внещних высоковольтных полей приведет к улучшению условий техники безопасности по сравнению с известными способами генерации быстрых нейтронов.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНОВ, при котором образуют плазменнуюструю, воздействуя на дейтеросодер- жащую мишень электромагнитным излучением с плотностью не более 10^*Вт/см^ и проводят ядерную реак- дию с образованием нейтронов в нейтронной мишени, отличающий- с я тем, что, с целью повышения интенсивности нейтронного выхода, на нейтронную мишень направляют непосредственно плазменную струю, а параметры излзгчения удовлетворяют условию• чдЬ10«Вт,где /\ - длина волны излучения,q - плотность потока излучения, S