Комплекс импульсных нейтронных источников испарительного типа
|
Спектрометр по времени замедления нейтронов в свинце ИЯИ РАНСозданный 100-тонный нейтронный спектрометр по времени замедления в свинце (СВЗ) является дальнейшим развитием СВЗ ПИТОН, работающего в ИЯИ РАН с 1995 г. Эти установки относятся к СВЗ 3 поколения, в которых нейтроны генерируются за счет ядерных процессов (spallation neutrons), вызываемых интенсивным пучком протонов. Этот СВЗ может быть использован для исследований в области фундаментальной и прикладной физики. |
![]() |
Кроме того, такой свинцовый куб может служить прототипом электроядерной установки со спектром замедления (одно из предложений К. Рубиа, реализуемое в ЦЕРНе). При работе на мощности - 30 кВт предполагается использование жидкометаллической свинцово-висмутовой мишени, что открывает перспективы международного сотрудничества. России принадлежит приоритет и уникальный опыт как в создании СВЗ (в институтах РАН), так и в работах с жидкометаллическими мишенями (в организациях Минатома). Объединение этих двух возможностей в одной установке позволило бы вывести исследований на принципиально новый уровень. |
![]() СВЗ третьего поколения обладают рекордной для нейтронных спектрометров светосилой с рабочим диапазоном энергий 1 эВ - 30 кэВ. Заметно проигрывая по разрешению методу по времени пролета, СВЗ даёт выигрыш в 103 - 104 раз в светосиле. СВЗ-100 может оказаться вне конкуренции в исследованиях сечений редких реакций и реакций с микрообразцами (радиоактивные и редкие ядра), представляющих более широкий научный интерес в тех экспериментах, где энергетическое разрешение не является определяющим. При этом существует возможность получения сверхинтенсивных потоков быстрых нейтронов (при использовании накопителя-группирователя). Совместно с ЛНФ ОИЯИ и ГНЦ "Физико-энергетический институт" разработана и реализуется перспективная программа научно-исследовательских работ на СВЗ-100.
Коптелов Эдуард Алексеевич, д.ф.-м.н., koptelov@inr.ru тел. 8(495)850-42-60 |
ИЯИ РАН - Установка для радиационного материаловедения (РАДЭКС)![]() Установка РАДЭКС предназначена, главным образом, для облучения образцов конструкционных материалов в смешанных протонных и нейтронных полях с последующей их доставкой в горячие лаборатории для пострадиационных исследований. Имеется принципиальная возможность облучения образцов в чисто нейтронных полях. Активная зона установки собрана из вольфрамовых пластин с титановым покрытием, охлаждаемых водой. Внутри активной зоны на глубине ~ 4 м от верхней крышки и на расстоянии ~40 мм от первой стенки расположен цилиндрический облучательный канал, диаметром 52 мм. и высотой 100 мм В этом канале могут проводиться радиационные испытания стандартных образцов перспективных сплавов. Согласно предварительным оценкам, средняя по времени и усредненная по объему облучательного канала 250 см3 плотность потока жестких нейтронов может достигать 2*1014 нейтр./см2c при среднем токе протонов 0,5 мА (т.е. 3*1015 протонов/с), что ставит вопрос о возможности проведения испытаний материалов в установке РАДЭКС в условиях близких по радиационной нагрузке к ядерно-энергетическим установкам деления и синтеза. Спектр нейтронов при выбранном объеме вольфрамовой мишени имеет испарительную форму, соответствующую девозбуждению продуктов (р,W)-реакции, с примесью около 9% каскадных нейтронов в передней полусфере. Для мониторинга нейтронных потоков в облучательном канале установки РАДЭКС разработаны специальные радиохимические детекторы, имеющие малые размеры, что позволяет получить картограмму нейтронных потоков в различных точках облучательного канала of-line при малых значениях протонного тока в предположении, что нейтронные потоки возрастают пропорционально увеличению первичного тока протонов.
Измерение нейтронного спектра в установке РАДЭКС является достаточно сложной экспериментальной задачей ввиду того, что спектр нейтронов, образованных в spallation процессе простирается вплоть до энергий первичного протонного пучка. Генерируемый нейтронный спектр предполагается исследовать двумя методами: с помощью активационного метода, используя набор специальных фольг, а низкоэнергетическую часть спектра (до ~2МэВ) планируется также измерять с помощью времяпролетной методики.
В настоящее время прорабатываются постановки экспериментов в следующих
направлениях: ![]() 10.11.06г. Впервые осуществлена проводка пучка протонов мощностью около 8 кВт (средний ток 35-40 мкА, энергия 209 МэВ) на время-пролетный спектрометр РАДЭКС в Экспериментальном комплексе ИЯИ РАН. Эффективность работы ускорительного и экспериментального комплексов (количество пучкового времени у пользователя) составила около 80%.
Коптелов Эдуард Алексеевич д.ф.-м.н., koptelov@inr.ru тел.8(495)850-42-60 |
Нейтронный времяпролетный спектрометр ИЯИ РАН
Среди интенсивных импульсных нейтронных источников наиболее перспективными в настоящее время являются сильноточные протонные ускорители на энергию 0.1-1.0 ГэВ, т.к. они дают:
Линейный ускоритель протонов является базовой установкой нейтронного комплекса ММФ ИЯИ РАН. В настоящее время он имеет следующие параметры: Длительность протонных импульсов 0.25-200 мкс.
Нейтронный времяпролетный спектрометр состоит из следующих основных частей: На рис. 1 и 2 показаны конструкция действующей W-мишени и вакуумные каналы. В настоящее время имеются 6 экспериментальных зон для размещения регистрирующей аппаратуры. На фотографии представлен общий вид время пролетного спектрометра со стороны 50-ти метровой пролетной базы (зона №3). Для исследований по времени пролета структура нейтронного пучка должна соответствовать требованиям эксперимента. Нейтронные импульсы должны иметь малую длительность для получения высокого энергетического разрешения и относительно малую частоту, чтобы избежать наложения рецикличных нейтронов. Поэтому режимы работы нейтронного спектрометра должны отличатся в области медленных и резонансных нейтронов. В первом случае длительность импульса может быть равной 10-100 мкс, а во втором ~ на 1-2 порядка меньше. Стандартная длительность импульса спектрометра равна 60 мкс и меньшие длительности получаются с помощью прерывателя протонного пучка до 0.25 мкс с потерей интенсивности. В стандартном режиме максимальный интегральный поток нейтронов из мишени достигает 1.2*1015 н/с*4π. Расчет показывает, что на поверхности замедлителя плотность потока нейтронов составляет 2*1011 н/(см2*c) в области энергий от тепловой до 100-300 кэВ. Эти расчетные данные были подтверждены экспериментально в измерениях плотности нейтронного потока на поверхности W-мишени с использованием метода активационного анализа облученных стандартных образцов, которые помещались в вертикальный канал нейтронного источника. Измеренная плотность нейтронного потока равна (2.5 ± 1.7)*109 н/(см2*с) , что соответствует интегральной интенсивности испарительных нейтронов в мишени (7.5 ± 5.5)*1012 н/с для среднего протонного тока 0.6 мкА. Величина ошибки определяется точностью данных по радиоактивному распаду облученных образцов. Энергетическая зависимость плотности потока нейтронов на поверхности замедлителя измерялась с помощью нейтронных счетчиков СНМ-18 и двумя гамма-детекторами на основе NaJ(Tl) с мишенью из аморфного В-10, расположенными вне нейтронного пучка, также при среднем токе протонов 0.6 мкА. Результаты представлены на рис.З. В области медленных нейтронов спектрометр не уступает по своим параметрам современным импульсным нейтронным спектрометрам, а в резонансной области энергий, где нужно высокое энергетическое разрешение, он имеет среднее энергетическое разрешение.
![]() При повышении энергии и тока протонного пучка до проектных существенно улучшатся параметры нейтронного спектрометра, а ввод в строй накопителя поставит его в число лучших импульсных нейтронных источников.
![]() Параметры времяпролетного спектрометра, полученные в настоящее время, позволяют проводить исследования по программе изучения характеристик нейтронных резонансов деформированных ядер (лантанидов и трансуранов) и средних нейтронных сечений для нужд астрофизики и трансмутации. ![]() ![]()
Коптелов Эдуард Алексеевич д.ф.-м.н., koptelov@inr.ru тел.8(495)850-42-60 |
![]() WWW.INR.RU 2001© webmasters |