Прерыватель нейтронов Советский патент 1983 года по МПК G01T3/00 G21K1/04 

.Г Изобретение т тн5сйтея к эГсШрйменгальным методам ядерной физйШ1 Та Г мржёТ быть использовано в спеяттрбйвт рии нейтронов по методу пролета. , Иавёетнй два типа прерывателёй ней ро11йв, соотвётс№у1ощиё - ВПтяым способам прерывания пучка 1 J. В прерывателях первого типа пуЧок нейтронов проходит через Шели, пероенаикулярные оси врашениярото|5а. Недостатками прерывателей с nuKefbii щелей являются болвдой вес ротора, что ограничивает достижение высоких скоростей вращения, а также невоз .. J-. ТйЪя йОсть использований ширО1 оапертурного пучка нейтронов из-Ш ШЙ8Р6 шкета щелей. В прерывателях второго типа пучок нейтронов проходитчерез рас1 олОйенные по периферии ро торавдоль его боковой поверхности. Эт прерьюатели позволяют работать с широхоапертурными пучками нейтронов но имеет низкую еветЬсилу из-за малог IVf Ч«С17 1 VWrlVZJ ИКГ-ЧЭ« Vo количества шелей, раадейенньк большими промежутками для соблюдения ус лЬвия рецикяичности. t Наиболее близким по технической сущности к изобретению является прерыватель нейтронов второго типа 1.2 Он содержит непбЖвижньхЙ tfj H &pHческий коллиматор и соосно установленный цилиндрический рото|э с радиаль ньКмТи щелями, расположенными вой линии, проходаТцёЙ по боко1вМ повер ности ротора. Такая же система радиальных щелей выполнена на боковой по верхности коллиматора с той лишь раз« ницей, что щели расположены вдоль об,- г ь--й V J .чла45й«.. - разующей боковой поверхности коллиматора. Поток нейтронов проходит через обе системы щелей только в случае когда они расположены на одной ййнии, причем длительность нейтроннЪго ЙМпульса определяё тся ловоЙ 1жВ Ь Ью ё|5а11тения poTotSa. Недостатками такого Прерывателя являются низкая светосила и малая частота следования неЙТ{Х)н1н1.1х ймпульсбв.. ,. / Целью изобретения является увеличение светосилы и умёньщения фона, поТййиГёйТгескважнбсТй следований импульсов, расширение энергетичес кого диапазона пропускаемых нейтронов и сскращение длительности нейтрсинных импульсов. Эта цель достигается тем, что в .-S - S-ws- -.. - лчпле -г...V ii -Kip&i 1. ftei4i,ttaaA -«-ii i -rt 4-v c- ft .прерывателе нейтронов, содержащем цилиндрический коллиматор н соосный

,-тшу 36 цилиндрический ротор с радиальными щелями, paertoлo fi eнными по винтовой линии, дополнительно установлены роторы, образующие две группы роторов с противопйлоТОйЙ Йагфавйением враГшёния, углоБь1еско{х с й роторов в группах выбраны уменьщающимися в целое число раз (п) по мере ихудаления от тора с наибольщей угловой скоростью, содержащеТ с я в каждой группе. Группь « -S .- . - роторов сфазированы между собой и рбpiaщeнй Й к другу роторами с наибольшими углоЬыми скоростями. Длины роторов (2j), рассеяния от первого ротора () с номером i(). угловые скорости вращения роторов ( и), угловой размер щели (ci), размер промежут1(:а между ниугль смещения щерей по вин- товой линии (.) и HiewanbHbie углы фа- зовЪг ёШШёния роторов (Ч) выбрань таким обрйёом, чтобы При совпацеййй щелей всей ЁращЗаШцМсяротонес6 шё« . jiiLi- - « лШлатора получился один короткий нейтронный импульс, и определяются олеаующик5И сботношенияь/ и: Это1Й5зв6пяёт сократить длительность нейтронных импульсов, которая определяется угловь1мисКоростями самых быстрбк рбторбв в группах. Остальнме рото- , (%1 служат для уменьшения фона, увеличения светОсйЛЙ, расщирения энергетического диапазона пропускаемых нейтронов- и повышения скважности следования импульсов. . На фиг. 1 изображен предлагаемый прерыватель нейтронов. Он йбдержит, например, четыре ротора и состоит.из неподвижного цилиндрического коллиматора 1 и соосно расположенных цилиндрических роторов 2-5, образующих две группы роторов 2,4 к 3,5. PoTOiры 2 и 3 имеют наибольщую угловую скорость расположены на расстоянии 2 друг от друга. УглОвые скорости роторов 4 и 5 равны и)„ и уменьхйены 6 целое число раз по сравнению с u). Эти роторы удалены от роторов 2

и 3 на расстояние с . Число щелей коллиматора равно числу щелей в роторах, причем стенки iix параллельны напра лению пучка нейтронов, которое совпадает с направлением оси прерывателя. Для прерывателя с другим числом роторов номер ротора присваивается ротору в каждой группе, имекшему наиг, болыиую угловую скорость LO (номер S имеет значения от 1 до К, где К число роторов в группе). На фиг. 1 изображен прерыватель (параметры ротосюв, помеченные индексом i, oiw носятся к роторам с баинаковыми номерами в каждой группе роторов и имеют одинаковые значения). Параметры роторов каждой группы отличаютхгя пр(&тивоположным направлением вращения ;и сме прением щелей по винтовой линии.

На фиг. 2 показан ротор с одной 6 радиального профиля, идущей пб линии; на фйг. 3 - ротор с двумя щелям в со стороны падающего пучка нейтронов.

Угловые размеры щелей и промажут ки между ними одинаковы для коллиматора и всех роторов. Роторы с наибольшей .угловой скоростью могут быть изготовлены из Набора тонких листов

прочнбтю и легкого материала, пОКрыть1х слоем кадмия .ийи другим веществом с большим сечением поглощения нейтронов в области низких энергий. Роторы с наимеяьшей угловой скоростью могут быть набраны из водороЦсодержашего

материала; например гетянаКса, с череоумпшмися слоями материала, сильно поглошвкяКего нейтроны. Эти роторы вместе с холлймбтором представляют собой оснюную защиту от быстрых ней т ронсш, поскольку их длину в направлений пучка нейтр(жов можно сделать значительной и тем самым снизить фон пралтячески до нулевого уровня.

Прерыватель работает следующим образсм.

Широкоапертурный поток нейтронов падает нормально к TojMty коллиматора . и при совмещении щелей всех роторов с системой щелей коллиматора, на проти- вополо сном конце прерывателя через oi-i-ft

возникает нейтронный импул

время си

К ot

длительностью

СО для нейтронов, движущихся со окоростью VQ. Скважность следования импульсов в основном опре дёляется отнощением угловых скоростей самого быстрого и самого медленного

u)()

...Форма нейтроторов/и равна

U),

ронного импульса и ФУНКЦИЯ пропускания прерывателя определяются угловой скоростью самых бь1стрых роторов в группах. Короткие по длительно.сти импульсяы нейтронов, следующие с больщим пе риОоом, обеспечивают высокое разреше ние, а небольшая скважность щелей и возможность прерывать пучок нёйтрсжов с больщой площадью сечения обес1 ёчивают вьюокую светосилу спектрометра по времени пролета. Так как каждый последующий ротор в группе- вращается с углово Й скоростью в несколько раз меньшей,, чем предьвдущий, то можно увеличить роторов в направлении пучка нейтронов, уменьшая вклад фона %1стрых нейтронов. Наибольшее уменьшение фона проявляется при работе с медленными нейтронами, трк как щели -роторов из-за Их спиральноети и налнчия углов фазового смешения всегда рыты для быстрых нейтронов, в то время как для нейтронов исследуемого диапазона энергий функция пропускания близка к единице.Описываемый прерыватель позволяет повысить светосилу, скважность следования импульсов, расширить энергети- звсккЯ |р1иапазов пропускаемых нейтронов гюньшиТь фон и сократить длительность неИтрстных импульсов.

) ПРБРЬГОАТЕЛЬ НЕЙТРОНСе. ооаержаший цилиндрический неподвижный коллиматор с рацвальными щелями и со осяый аияияпряческйй ротор с анало гичньш расположением щелей, pacnonOi женных по винтовой линии, от л и Ч а ю ш и и с я тем, что, с целью cOKpai шения плятельности нейтронных импуль со®, умеийлзаения фста, увеличения светом силы, п ышения скважности слецования импулъс ю и расширения днергетического диапазона пропус1саемых нейтронов, про рьшатель дополнительно содеркит, по крайней мере, rfu цилиндрических сооо ных ротора, образующих две группы с противоположным направлением вращения | роторов, причем угловые скорости вра шения роторовUJ, углы смешения щелей роторов по винтовой линии , начальнью угль фазового-смещения роторов V-. : определены соотношениями: i-i i«i Cu Tiy. t/ s i «4 rtte I 1, 2,...,(.номер ротора в группе, начинающийся от ротора с маю;симальаой скоростью вращения в г группе ()j ; If « целое ЧИСЛО} (Л К- число роторов в группе; С{ длины роторов; dj - расстояния от первого ротора до ротора с номером i, а угловое размер щелио, угловой промежуток между щелями / определены Ч следующими неравенствами: 00 . 1 то(х сл OQ а ш. Wj