Способ определения местоположения центра тяжести области генерации нейтронов в газоразрядной камере с плазменным фокусом

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 (: u1 Т 1/29

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t ,Ql

СО фь. (Я

ОО

ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

РИ ГКНТ СССР

21) 4476347/25

22) 27. 06 88

46) 23-. 10.91. Бвл. Р 39 (72) В.В.Глушихин и А.Н.Попов (53) 621.387.426 (088.8) .(56) Трусилло С,В.и др. Определение бласти генерации нейтронов в камеах с плазменным фокусом. Письма в

Ф, т.33, вып. 3, с. 148-151.

Трусилло С.В. и др. Определение области генерации нейтронов в камеах с плазменным фокусом. Письма в

Ф, т. 33, вып. 3, с. 149-150. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ОБЛАСТИ ГЕНЕРАЦИИ

НЕЙТРОНОВ В ГАЗОРАЗРЯДНОЙ КАМЕРЕ С

ППАЗМЕННЬИ ФОКУСОМ (57) Изобретение относится к методам определения положения центра тяжести области, в которой образуются быстрые нейтроны, например в газоразрядных камерах с плазменным фокусом. Цель изобретения - повьш ение точности и достоверности определения местоположения центра тяжести. Активационный конвертор АК, выполненный в виде равнотолщинного диска из материала, имеющего энергетический порог реакции. активации ядер нейтронами, излучаемыми плазменным Фокусом ПФ камеры, Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для определенная положения центра тяжести области, в которой образуится быстрые нейтро. Ж 1584581 Al

2 размещают и Фиксируют на торце камеры в плоскости, перпендикулярной оси электродов, и облучают потоком нейтронов за один импульс. Облученный АК помещают на фотопленку и экспонируют ее излучением радиоактивного распада конвертора. Проводят фотообработку, а затем денситометрическую обработку пленки, по результатам которой находят рбласть максимальной плоскости активности АК и распределение активности по радиусу диска относительно центра симметрии области активности, центр которой соответствует точке (чаксимальной плотности почернения на пленке. Результат обработки представляют в виде графика зависимости активности конвертора от координаты

r причем отсчет координаты r ведут относительно оси симметрии области активности, r=O . Выбирают произвольнув точку r в пределах значений по лученной функции распределения активности конвертора и находят соответствующую ей плотность активности

N(r). Определяют распределение х от центра симметрии области с максимальной активностьв конвертора до центра тяжести области генерации нейтронов расчетным путем из соответствующего выражения. 3 ил. ны, например, в газоразрядных камерах с плазменным фокусом (ГРК с ПФ).

Цель изобретения — повьппение точ ности и достоверности определения . местоположения центра тяжести области

1584581 генерации нейтронного излучения газоразрядной камеры.

Сущность предложения заключается в использовании в качестве конверто-.

5 ра активационного конвертора в виде равнотолщинного диска, имеющего энергетический порог используемой реакции нейтронов на ядрах его вещества ниже энергии нейтронов, излучаемых плазменным фокусом камеры, фиксации конвертора в плоскости, перпендикулярной направлению оси симметрии камеры.

По результатам денситометрической обработки фотопленки находят значение 15 ,нормированного распределения плотности активности корвертора P(r) по радиусу r от центра симметрии области с максимальной активностью конвертора относительно максимальной плотности активности этой области и определяют расстояния х от центра тяжести области генерации нейтронов до центра симметрии области с максимальной активностью конвертора из выражения: 25 х2 х

Р (r) = — — -(О, 875+0, 125 — — — )

x2+r2

r х2+г2

Использование в качестве активационного конвертора диска из материала ЗО имеющего энергетический порог реакции активации ядер нейтронами с энергией ниже энергии нейтронов, излучаемых плазменным фокусом, позволяет полу чать активацию конвертора в результате его облучения нейтронным импульсом и тем самым повысить точность и достоверность определения центра тяжести.

Фиксация конвертора в плоскости, перпендикулярной направлению оси сим- 4О метрии камеры, дает воэможность по результатам денситометрической обработки фотопленки, экспонированной из лучением активированного конвертора, определить положение центра тяжести 45 области генерации нейтронов как точ-. ку, расположенную на нормали к центру области максимальной активности конвертора, т.е. максимальной плотности почернения фотопленки, и тем самым

50 повысить точность и достоверность определения положения центра тяжести области генерации нейтронов. х2

Использование выражения р(z) " з с

К2 +в-2

55 х(0,875+0,123 †††), связывающего х

x2+r2 величину нормированного распределения

fUIoTHocTH активности конвертора Р(г), радиус r от центра симметрии области с максимальной активностью до конк-. ретной точки и расстояние х от центра области максимальной активности до центра тяжести области генерации нейтронов позволяет расчетным путем определить положение центра тяжести области генерации нейтронов.

На фиг.1 схематично представлена газоразрядная камера типа "плазменный фокус" (ПФ), на которой реализован предлагаемый способ определения местоположения центра тяжести области генерации нейтронов; на фиг.2 представлен график зависимости актив» ности конвертора по радиусу от центра симметрии области с максимальной активностью конвертора; на фиг.3-фотоснимок, иллюстрирующий распределение активности конвертора после облучения его импульсом нейтронов газоразрядной камеры типа ПФ.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Для определения местоположения центра тяжести области гене > рации нейтронов в газоразрядной камере (ГРК) с ПФ активационный конвертор в виде равнотолщинного диска, имеющий энергетический порог исполь зуемой реакции нейтронов на ядрах его вещества ниже энергии нейтронов, излучаемых ПФ камеры, размещают и фиксируют в плоскости, перпендикулярной направлению оси симметрии камеры, и облучают потоком нейтронов в одном импульсе. Активированный таким образом конвертор помещают на фотопленку и экспонируют ее излучением радиоактивного(3 -распада ядер этого конвертора. Проводят фотообработку, а затем денситометрическую обработку фотопленки, по результатам которой находят область максимальной плотности активности На ц„2(r=0), и далее значения распределения тйтотности актив ности конвертора Na(r) по радиусу r от центра симметрии активности конвертора с максимальным ее значением.

Результат денситометрической обработки представлен в виде графика (фиг.2).

Выбирают произвольно точку по радиусу конвертора r в пределах зна-! чений полученной функции распределе-. ния плотности активации конвертора и находят соответствующую ей плотность активации Na(r1) . Определяют расстояние х от центра тяжести обла-.

1584581 сти генерации нейтронов до центра симметрии области с максимальной ак- тивностью конвертора расчетным путем из выражения

Na(r1) х

Р(г) = — - — — = — — — (О,875 +

Na(r ) х +rl

0,129 †††), х2 +r2 из которого х определяет как (2)

x -=

„11-„"

15 где у=- Р(г) ° (1,069 — -> — — — ——

0 44)71Р т)

«1Р(r)+4,989

Лучшей точности определения х достигают, выполнив раачеты для не-.;,: льких других произвольно взятых 20 точек по радиусу (г„) конвертора. Полученные значения усредняют по результатам нескольких вычислений. х = - » — = -, "х . (3)

1 v r 1 25

ll g П

1 у. 1m<

- Способ определения местоположения центра тяжести области генерации йейтронов реализован на газоразрядной камере .с плазменным фокусом (типа .Филиппова), имеющей расстояние между

1электродами 60,мм. В качествЕ актива@ионного конвертора 1 использован равнотолщинный диск из меди диаметром

140 мм и толщиной 1,5 мм, имеющий 35

:энергетический порог F. е 11,0 МэВ

4 используемой реакции активации Cu(n9 2п) Си ниже энергии ДТ-нейтронов («14, 1 Мэй), излучаемых плазменным фокусом 2 камеры. Конвертор. 1 40 фиксировали на торце 3 камеры ГРК с

ПФ в плоскости, перпендикулярной направлению оси камеры, таким образом, чтобы центр диска 1 бып совмещен с проекцией оси камеры. Конвертор 1 об- лучали потоком нейтронов камеры за один разряд, в котором было образовано -107 ДТ-нейтронов ° В соответсгвии с интенсивностью нейтронного по-.: тока через конвертор 1 в нем образу- 50. ется распределение плотности активации ядер 6 Сu по всему медному диску

1 за счет реакции активации Cu(n, 2п) б2Сп

Активированный таким сйосббом . диск 1 помещали на рентгеновскую:. пленку типа "Kodak XAR-5" с усиливающим экраном типа УФЦ и экспонировали. ее ) -излучением радиоактивного распа.да ядер (;u в течение 20 мин, что соответствует примерно двум периодам полураспада радионуклида Cu, равного Т< < =9,8 мин.

Проводили фотообработку пленки, экспонированной таким образом, и полученное изображение распределения активности конвертора 1, соответствующее распределению нейтронов, прошедших через конвертор 1 и вызвавших активацию ядер его вещества, обрабатывали на фотометрическом комплексе Автограф с учетом сенситометрической характеристики пленки "КоЛак

ХАК-5".

Находили область максимальной плотности активности Бал, (г=О), которая принимается за центр симметрии поля излучения и, соответственно, определяли местоположение проекции центра тяжести источника (плазменного фокуса 2) нейтронного излучения на плоскость конвертора относительно оси симметрии камеры.

Находили значения распределения плотности активности конвертора 1

Na(r) по радиусу r от центра симметрии области с максимальной активно стью конвертора 1. Результаты денситометрической. обработки представлены в виде графика (фиг.2).

Определяли расстояние х от центра тяжести области генерации нейтронов до центра симметрии области максимальной активности, являющегося проекцией центра тяжести области генерации нейтронов на плоскость конвертора 1 из выражения (1)

Na(r=2) х2

Р(г) = — = — - — (О 875 +

Na(r=0) х +т

+ 0,129 — — — )

x2+r2 с использованием графика фиг.2.

Выбирали точку по радиусу конвер тора 1 относительно центра симметрии поля излучения (r=0} с Ма„ю„с(т=О)=

=157,5 на расстоянии г =2 см и по графику (фиг.2) находили соответствующее ей значение плотности активности конвертора 1 Na(r< =2)=92,0 .

Определяли соотношение этих активностей как

Иа(г=2) Р(г) = — — — -- — = О,5 84.

Ма„„1. г=О) Определяли х н3 вмр;)жения (2) 1584581

v r х= --32,8мм, 11- „ где r — расстояние по радиусу конвертора 1, равное 2 см; у - промежуточный параметр, определяемый из выражения („.„0r407 P(r=2} . - Р(г2)+4,909

= 0,77б.

Аналогичным образом вычисляли расстояние х для других точек, расположенных справа и слева от центра симметрии поля излучения конвертора 1 с

ma„a,K(.(r=O) „

r см 2 5 2 -5 х, мм 32,8 32,7 33,3 32,3„..

Полученные значения х усредняли по результатам этих вычислений для достижения лучшей точности из выражения (3)

1 И х = - х - = 32,8 мм. и

Использование медного конвертора с энергетическим порогом реакции активации ядер (11 ИэВ), близком к энергии нейтронов ГРК (14,1 ИзВ) т.е. нечувствительного к рассеянным нейтронам энергии ниже пороговой, а также к сопутствующему -излучению, делает способ определения центра тяжести области генерации нейтронов не чувствительным к фоновым излучениям, а следовательно, обеспечивает высокую

pocT0Benность результатов. Повышение точности по сравнению с прототипом заключается в определении расчетным

:способом пространственного положения центра тяжести генерации нейтронов в рабочем объеме ГРК, когда как в прототипе фактически определяется положение не самого центра тяжести, а лишь положение проекции его на оси симметрии электродов ГРК, т.е. относительно оси симметрии электроддв по ложение центра тяжести в прототипе не определяется.

Таким образам, описанный способ по сравнению с известным позволяет повысить точность и достоверность определения местоположения центра тяжести области генерации газоразрядной камеры типа "плазменный фокус путем активации порогового нейтронного конвертора, получения на нем рас-, лр деления плотности наведенной ак

S тк}(ности к регистрации этого распределения на фотопленке в виде распределения плотности ее почернения, Точность определения местоположения центра тяжести при измерении была реализована на уровне +1,5 мм при расчетном расстоянии х, равном 32 мм.

Достоверность результата - 100Х из-за отсутствия фоновых влияний излучений, рассеянных на .конструкционных элементах камеры.

Э

Формула изобретения

Способ опр ."„еленин местоположения п..итра тя}кести области генера(.:ии нейтронов в газоразрядной камере с плазменным фокусом, включаюп ий облучен4:-.а конвертора импульсом нейтронного излучения камеры, экспонирование, фотообработку и денс".4тометрическую абра ботку фотопленки, о т л и ч а ю},4 и и с я тем, что, с целью повьппен. я то;ности 7. — достоверности определения местоположения центра тяжести области генерации нейтронного излу чения, в качестве конвертора используют =-ктивационный конве7 тор в виде равнотолшинного диска, имеюший энергетический порог используемой реакции нейтронов на ядрах его ве ества ниже энергии нейтронов, изл:знаемых.плазменным фокусом камеры, фиксируют конвертор в.плоскости, перпендикулярной направлечию оси симметрии камеры, по результатам денситометр=наческой абработки фотопленки находят зна-=ние нормированного распрепле -.}я плотности активности конвертора P(r) по радиусу г от центра симметр .: области с максимальной активностью конвертора относительно максимальной плоскости активности этой обл }сти и определяют расс" ояние х от центра тяжести. области генерации нейтрона: да центра симметрии области с максимальной активностью конвертора из выражения

z> х

P (r) = — — - (V, 875+0, (25 — — — ) . х2+Г2 х2 +r2

158458!

Г/

7 С У Ф 3 2.L O Т 3 Ф

9адкус конвертора Г, са !

0at . 2