Импульсный источник нейтронов Советский патент 1981 года по МПК H05H9/00 G21H5/00 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ нейтронов мишень выполнена из мате-: риала, содержащего легкие ядра с аномально низкой энергией связи. Для уменьшения ионизационных потерь в мишени между мишенью и монокриста лом расположено устройство для разделения 5 - и - пучков. Для умень шения радиационных потерь в мишени перед мишенью расположен фильтр TS -излучения. На чертеже представлена схема ис точника нейтронов. Источник нейтронов содержит уско ритель электронов (по зитронов) с системой 2 фокусировки пучка, монокристалл 3 для генерации Jp -квантов установленный в гониометре, устройс во 4 для разделения и вывода - и -пучков, фильтр )(-излучения 5 и фотонейтронная мишень 6. В качестве источника релятивистс ких -частиц могут использоваться линейный или циклический ускоритель накопитель с энергией ЕЙ2,100 Мэв. качестве монокристалла - генератора -излучения может использоваться любой кристалл толщиной порядка или меньше длины деканалирования, с раз ориентацией блоков не более критиче кого угла каналирования. Монокриста может располагаться на выведенном пучке частиц- или на их траектории в циклическом ускорителе, накопителе и должен быть сориентирован так, чтобы угол между направлением цепоч ки (плоскости) атомов и осью пучка не превышал критического угла канали рования. В случае источника быстрых нейтронов в качестве мишени может пр меняться любой изотоп. Для осуществ ления источника, основанного на при ципе прямой генерации тепловых и резонансных фотонейтронов з, мишень выполняется из материала, содер жащего изотопы с сильно выраженным первым фотонейтронным резонансом, либо с быстрым нарастанием сечения реакции , п Jj- вблизи порога. Устройство работает следующим обр зом. Модулированный во времени пучок pi-частиц, ускоренных до требуемой энергии в линейном ускорителе, синхр троне или накопленных в накопительном кольце 1, сфокусированных системой 2 до расходимости меньшей или порядка критического угла каналирова ния, проходит через монокристалл. Энергия частиц может лежать в пределах 100 - 1000 Мэв. Ее конкретное значение выбирается в соответствии с параметрами сечения , п мишени , в частности положением порога или гиган.-ского резонанса реакции, требуемой средной (граничной) энергией спектра нейтронов. Она определяется также выбором монокристалла и геометрией канала. Проходя в осевых или плоскостных каналах монокристалле 3, релятивистские частицы испытывают пространственные осцилляции в кулоновском поле цепочки или плоскости атомов, в результате чего возникает, как показано в прототипе, жесткое интенсивное f -излучение, направленное строго.вперед в узком интервале углов -j; , где - Е с . Оптимальными с точки зрения жесткости и интенсивности излучения являются монокристаллы тяжелых металлов (например, W). Поток J -квантов очищается от частиц, не перетерпевших каналирования и от вышедших из кристалла после процесса каналирования, в устройстве 4, фильтруется от неиспользуемой, мягкой части спектра ниже порога реакции у , п ЕОГ, фильтрами 5 из тяжелых металлов и попадает намишень 6. Под действием f -квантов с энергией Е v ,ИЗ ядер мишени рождаются фотонейтроны. В случае источника быстрых нейтронов используются У -кванты с энергией, близкой к энергии гигантского резонанса E« , при -этом оптимальными являются мишени, содержащие тяжелые ядра с максимальной величиной сечения в резонансе (например. Та, V) . Энергия Ед, и выбор монокристалла определяются в этом случае значением Eji, требуемой средней энергией нейтронов и интенсивностью генерации. В случае источника тепловых и резонансных нейтронов, основанного на принципе прямой фотогенерации нейтронов низких энергий, используются 1р-кванты с энергией, близкой к энергии порога EOJ,реакции у, п, при этом оптимальными являются мишени, содержащие легкие ядра с аномально низкой энергией связи (0, Ве).Энергия Е и выбор монокристалла определяются в этом случае значением требуемой граничной энергией нейтронов и интенсивностью генерации. Применение этих ядер обеспечивает наилучшие и пространственно-временные характеристики потока тепловых и резонансных нейтронов, одновременно минимизирует радиационные потери в мишени и позволяет превысить соответствующие параметры известных устройств, содержащих замедлитель . Максимальная интенсивность генерации достигается при применении монористаллов тяжелых метсшлов (например, W), обеспечивающих наибольший удельный выход f -квантов на частицу и жесткость спектра. Последнее позволяет, понизив энергию частиц, увеличить их ток. Наибольший выигрыи в пиковом потоке достигается в случае накопительного кольца, характеризуемого максимальным током ускоренных частиц и минимальными размерами пучка. Формула изобретения 1.Импульсный источник нейтронов содержащий ускоритель электронов и внешнюю фотонейтронную мишень, о тличающийся тем, что, с цел увеличения интенсивности и уменьшени удельных энергетических потерь, на траектории электронов (позитронов), перед мишенью расположен монокристал ориентированный так, что угол между кристаллографическим направлением (плоскостью) и направлением частиц не превЕЛшает критического угла кана лирования. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что с целью у личения пространственно-временной плотности потока тепловых и pesoнансных нейтронов, мишень ввшолнена из материала, содержащего легкие ядра с аномально низкой энергией связи. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что между мишенью и.монокристаллом расположено устройство разделения - к у-пучков. 4.Устройство по п.п. 1-3, о тличающееся тем, что перед мишенью расположен фильтр )п -излучения. Источники информации, принятые во ,в.Н1 мание при экспертизе . 1. Власов Н.А. Нейтроны, Наука, 1971. 2,Певзнер М.И,, Герасимов В.Ф,, Лепников. В.Ф., Черноплеков Н.А,, Препринт И. А. Э. - 2122, М., 1971. 3.Еремеев И,П. Письма в ЖЭТФ 27, 13 (1978).