Способ транспортировки продуктов ядерных реакций Советский патент 1982 года по МПК G21K1/08 

заключающемся в предварительном формировании их в пучок с теиловыми энергиями, источиик продуктов ядерных реакций обдувают сверхзвуковой струей газа.

На фиг. 1 нредставлена схема, иоясняющая работу иредлагаемого способа; иа фиг. 2 - вариаит схемы для пучков иизких и средних энергий.

Устройство состоит из камеры 1 иапуска рабочего газа, сверхзвукового соила Лавалля 2, камеры 3 фор.адирования нучка продуктов ядерных реакций, отводного канала 4, сужаюидегося сонла 5, отсекателя 6, ионнооптического тракта 7 и мишени 8.

Когда первнчный иучок частиц обладает большой проиикающей способностью, то, веш,ество мишени может быть нанесено на внутреннюю иоверхиость сверхзвукового сонла 2, выноллеиного с достаточно толстыми стенками для обеспечеиия конструкции необходимой жесткости.

В том случае, когда пучок первичных частиц не обладает достаточной нроникаюш,ей способностью, а это относится к пучкам ионов от ускорнтелей низкой и средней энергии, то мишень может быть помещена в специальный держатель. При этом нсиоль.зуют аксиальио-симметричное сопло Лавалля с центральным телом. Здесь (см. фиг. 2) пучок от ускорителя lepes тонкое окно 9 нопадает иа мишень 8,укрепленную в держателе на торце стакаиа 10, который является внутренней частью аксиальносимметричиого сопла Лавалля 11. Рабочий газ в этом случае подают через пространство между стаканом 10 н внешней частью сверхзвукового сопла 11.

Приицип работы предлагаемого способа, когда продуктами ядерных реакций являются быстрые ионы, состоит в следующем.

Первичный пучок от ускорителя или ядериого реактора взаимодействует с веществом мишеии, в результате чего иродукты ядерных реакций в виде быстрых ионов вылетают из мишени 8 (см. фиг. 1), которая обдувается сверхзвуковой струей рабочего газа. В результате столкновений с атомами рабочего газа происходит быстрое замедление вылетающих из мишени ионов до скоростн газа сверхзвуковой струи с эиергетическим разбросом, соответствующим температуре расширенной газовой струи. Замедленные ионы продуктов ядерных реакций увлекаются сверхзвуковой струей и ностунают вместе с газом в снижающееся сопло, 5, где происходит окончательное формирование пучка иоиов. Отводной канал 4 служит для отвода избытка газа, иостуиающего из камеры 1 иапуска. В противном случае может нроизойти запиралие сужающего сонла 5, и как следствие этого, иарушепие газодниамического режима истечення сверхзвуковой струи.

Для отделения продуктов ядерных реакций от осиовиой массы рабочего газа иа

выходе сужающегося сонла ставится отсекатель 6. Прошедший через отсекатель пучок медленных ионов со скоростью порядка скоростн звука для рабочего газа поступает в иоино-онтический тракт 7 транспортировки. Такой нучок медленных ионов может быть легко, быстро и без значительных потерь интенсивности транспортирован на любое нужиое для исследователя расстояиие достаточно простой снстемой траднционных электростатических и магиитных линз. Возможиость иодобиой транспортировки объясняется тем, что пучок ионов, поступающий на вход ионно-онтического тракта имеет в данном случае маленькнй эмиттаис.

Транснортировка с большой эффективностью ионов, вылетающих неносредственио из мишени, при номощи ионно-оптической системы нроводки нучка не представляется возможной из-за слишком больших скоростей и углового разброса этих нонов.

Транспортировка продуктов ядериых реакций предлагаемым способом на любые необходимые для проведення физических экснернментов расстояния может быть осуществлена без потерь нитенсивиости за время 0,1 мс. Это объясняется тем, что главный и оиределяющий вклад во время транспортировки вносит время, которое затрачивает вылетевший из мишеии ион иа прохожденне области формирования пучка 3 (см. фиг. 1) со сверхзвуковой скоростью.

При транспортировке продуктов ядерных реакций при помощи даже самых коротких канилляров длииой в несколько сантиметров это время составляет для существующих на сегодняшний день установок в лучшем случае мс, так как определяющим здесь является время, за которое просасывается через капилляр весь объем газа мишеииой камеры.

При работе такой системы траиспортировки в линию с масс-сиектрометром или масс-сепаратором, помимо потерь интенсивности из-за осаждеиия на стенки, происходят значительные нотери (больше чем в 100 раз) нз-за необходимости постановки нонного источннка иа выходе каинлляра. Поэтому редкие установки подобного типа имеют эффективность работы больше чем 0,1-0,3% даже для долгоживущих продуктов ядерных реакций.

Формула изобретения

Снособ траиспортировки продуктов ядериых реакций, заключающийся в предварительном формировании их в нучок с тепловыми энергиями, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь интенсивности и ускорения процессов формирования и транспортировки пучка, источиик продуктов ядерных реакций обдувают сверхзвуковой струей газа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Известия АН СССР, т. XXXVII, № 1, 1973, с. 126.

ffepBu He /if лучон 2. Н. Wollnik, Muk. lustr. and Meth, 139, 1976, с. 311.

nyifOfi ycrfopume/r

Ю