Способ получения нейтронов

Изобретение относится к области ядерной физики, а именно к получению нейтронов в результате взаимодействия ускоренных ионов дейтерия с ядрами трития, и может быть использовано в ряде приложений. В способе получения нейтронов бомбардировкой составной мишени в рабочем режиме генерации ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3 и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока, при уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов, подают в него тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5+0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме регенерации. Периодически с периодом Т=(0,1+0,01)Td(Id/It), где Td - время работы мишени до снижения уровня нейтронного потока от номинала до минимального уровня; Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени, выключают подачу трития в источник ионов, а генерацию нейтронов производят путем подачи в него дейтерия и измеряют уровень нейтронного потока до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме. Технический результат - возможность получения максимальных нейтронных потоков из тритиевой мишени при максимальной длительности ее жизни.

 

Изобретение относится к области ядерной физики, а именно к получению нейтронов в результате взаимодействия ускоренных ионов дейтерия с ядрами трития, и может быть использовано в ряде приложений.

Известен способ получения нейтронов, включающий бомбардировку насыщенной тритием мишени одновременно ионами трития и дейтерия (Г.И.Кирьянов. Генераторы быстрых нейтронов М., Энергоатомиздат, 1990, с.189).

Тритонная компонента ионного пучка восполняет убыль трития в мишени в результате реакции T(d,n)⁴He, а дейтронная компонента, у которой сечение взаимодействия с ядром трития на два порядка выше, вносит основной вклад в генерацию нейтронного излучения.

Недостатком способа является то, что вместе с подпиткой активного мишенного слоя тритием в нем также накапливается непрореагировавший дейтерий. Это обстоятельство препятствует получению максимума нейтронного излучения.

Известен способ получения нейтронов облучением многослойной мишени (US Patent №3,963,934 June 15, 1976), содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂O₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана, циркония и т.п. толщиной Н2, насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий, толщиной Н3 в рабочем режиме ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3.

Недостаток способа в том, что в нем отсутствует восполнение трития, расходуемого в ядерной реакции при генерировании нейтронов.

Технический результат изобретения состоит в устранении указанного недостатка.

Технический результат достигается тем, что при получении нейтронов бомбардировкой составной мишени, содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂О₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана или циркония толщиной Н2 и насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий толщиной Н3, в рабочем режиме генерации осуществляется ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3 и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока. При уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов.

В источник ионов подают тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5±0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме генерации, и периодически с периодом Т=(0,1±0,01)Td(Id/It), где Td - время, работы мишени до снижения уровня потока от номинала до минимального уровня, Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени выключают подачу в источник трития, а подавая дейтерий, производят генерацию нейтронов и изменяют уровень потока, и так до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Способ получения нейтронов бомбардировкой составной мишени, содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂O₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана или циркония толщиной Н2 и насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий толщиной Н3, в рабочем режиме генерации осуществляется ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3, и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока. При уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов, подают в него тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5±0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме регенерации. Периодически с периодом Т=(0,1±0,01)Td(Id/It), где Td - время работы мишени до снижения уровня нейтронного потока от номинала до минимального уровня; Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени, выключают подачу трития в источник ионов, а генерацию нейтронов производят путем подачи в него дейтерия и измеряют уровень нейтронного потока до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме.

Способ получения нейтронов бомбардировкой составной мишени, содержащей подложку из металла, обладающего высоким коэффициентом диффузии изотопов водорода (КДИВ), например палладия или его сплавов с серебром, на которую нанесен слой материала с низким КДИВ, например алюминия или Al₂O₃ толщиной H1, на который нанесен слой металла с высоким КДИВ, например титана или циркония толщиной Н2, и насыщенный тритием, на который нанесен слой металла, устойчивого к ионному распылению с низким КДИВ, например алюминий толщиной Н3, в рабочем режиме генерации ионами дейтерия, ускоренными до энергии Е, при которой пробег ионов дейтерия в мишени больше суммарной толщины слоев Н1+Н2+Н3, и при непрерывном измерении уровня нейтронного потока, отличающийся тем, что при уменьшении потока ниже минимального уровня отключают подачу дейтерия в источник ионов, подают в него тритий и облучают мишень ионами трития при ускоряющем напряжении, равном 0,5±0,05 от уровня напряжения ускорения ионов дейтерия в рабочем режиме регенерации, и периодически с периодом Т=(0,1±0,01)Td(Id/It), где Td - время работы мишени до снижения уровня нейтронного потока от номинала до минимального уровня, Id - средний ток ионов дейтерия в рабочем режиме, It - средний ток ионов трития при набивке мишени, выключают подачу трития в источник ионов, а генерацию нейтронов производят путем подачи в него дейтерия и измеряют уровень нейтронного потока до момента, пока приращение уровня нейтронного потока между двумя последовательными измерениями уменьшится до величины, равной ошибке измерения, после чего производят генерацию нейтронов в рабочем режиме.