Способ получения нейтронов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНОВ, при котором образуют плазменнуюструю, воздействуя на дейтеросодержащую мишень электромагнитным излучением с плотностью не более 10^*Вт/см^ и проводят ядерную реакдию с образованием нейтронов в нейтронной мишени, отличающийс я тем, что, с целью повышения интенсивности нейтронного выхода, на нейтронную мишень направляют непосредственно плазменную струю, а параметры излзгчения удовлетворяют условию• чдЬ10«Вт,где /\ - длина волны излучения,q - плотность потока излучения, S

t i <3àëÌ фд амна ИБА

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЯО 545227

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

q,1 ) 0âВт, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2337158/25 (22) 24.03.76 (46) 23.10.87. Бюл. ¹ 39 (71) Московский инженерно-физический институт (72) О.Б.Ананьин, Д.Ф.Беспалов, I0.À.Áûêîâñêèé, IO.П.Козырев, А.С.Цыбин и А.Е.Шиканов (53) 533.933(088.8) (56) Власов Н.А. Нейтроны. М., "Наука", 1971, стр. 101.

Патент Франции № 1516920, кл. Н 05 11 5/00, 1968. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНОВ, при котором образуют плазменную (б1) 4 Н 05 Н 1/24, G 21 D 3/00 струю, воздействуя на дейтеросодержащую мишень электромагнитным излучением с плотностью не более

10 1 Вт/см и проводят ядерную реак2. цию с образованием нейтронов в неитронной мишени, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения интенсивности нейтронного выхода, на нейтронную мишень направляют непосредственно плазменную струю, а параметры излучения удовлетворяют условию где il — длина волны излучения, — плотность потока излучения. 3

227

1 545

Изобретение относится к области генерирования нейтронных потоков посредством ядерных реакций и может быть использовано для целей нейтронной физики, активационного анализа, исследования характеристик ядерных реакторов, а также в ядерной геофизике и радиационной терапии.

Известен способ получения нейтронных потоков, заключающийся в том, что ускоренные внешним электрическим полем ионы водорода или дейтерия бомбардируют мишень, содержащую легкие элементы (дейтерий, тритий, литий и т.д.), вызывая реакцию срыва (d, n) или реакцию обмена (р, п).

Выход нейтронов в этом случае определяется энергией взаимодействующих частиц, типом реакции, количеством актов взаимодействия в единицу времени (током частиц), а также свойствами пучка и мишени. Наиболее широ/ кое применение получили реакции

Д (d, n) 3 Не и Т (d, n) 4 Не, которые при сравнительно небольшой энер-, гии дейтронов (100 кэВ), бомбарди-. рующих тритиевую или дейтериевую мишень, позволяют получать значительные потоки нейтронов. В этом случае дейтроны вытягиваются внешним электрическим полем из области высокочастотного, дугового или пеннинговского разряда и затем ускоряются внешним электрическим полем к мишени, излучающей быстрые нейтроны.

Известен способ получения нейтронов,.при котором образуют плазменную струю, воздействуя на дейтеросодержащую мишень электромагнитным излучением с,плотностью потока излучения не более 10 Вт/см, и прово14 дят ядерную реакцию с образованием нейтронов в нейтронной мишени посредством вытягивания из плазменной струи заряженных ионов, ускорения их до необходимой энергии и направления на нейтронную мишень.

Однако, преимущества лазерного плазменного источника ионов (большое количество ионов, направленность разлета плазменного сгустка), используемого в генераторе нейтронов, практически трудно реализовать для получения высокой плотности потока нейтронов. Это связано с ограничением величины тока ионов, вытягиваемых внешним полем из плазмы, что определяется образованием при этом объемно5

ro заряда. Аналитическое выражение этого ограничения известно как закон, Чайлда-Ленгмюра, определяющего плотность тока насыщения при заданном напряжении.

Расчеты и измерения показывают, что возможный поток дейтонов лазерного источника ионов может существенно, не менее чем на.порядок величины, превосходить способность указанного внешнего поля (100 кВ), вытягивать и ускорять поток ионов.

Более полное использование ионов лазерной плазмы в этом случае, а следовательно, и больший выход нейтронов можно получить лишь за счет увеличе- . ния размеров самого генератора и размеров ионной мишени. При этом неизбежно уменьшится плотность потока нейтронов.

Кроме того, использование внешнего электрического нагряжения около

100 кВ и, тем более, повышение его затрудняют применение способа, приводят к увеличению размеров источника.

Целью изобретения является повышение интенсивности нейтронного выхода.

Поставленная цель достигается тем, что на нейтронную мишень направляют непосредственно плазменную струю, а параметры излучения удовлетворяют условию ЧЛ 10 Вт, где 1— длина волны излучения, а q — плотность потока излучения.

Такая возможность обусловлена тем, что при воздействии мощного электромагнитного излучения на дейтеросодержащую мишень, образующаяся плазма эффективно поглощает энергию излучения в приграничной области, причем эффективность этого поглощения возрастает с увеличением длины волны излучения. Сильный разогрев приграничной области и наличие градиента плотности в плазме приводят к появлению локальных электрических полей, способных ускорять ионы до энергии ъ100 кэВ/нуклон в квазинейтральном плазменном сгустке. Параметры плазмы при этом таковы, что преимущественное направление ее разлета совпадает с нормалью к плоскости лазерной мишени. Образование плазмы с требуемой для ядерных реакций энергией ее ионной компоненты происходит в области с характерным размером 1 мм, соот545227

Техред А. Кравчук

Корректор Л.Патай

Редактор Н.Сильнягина

Тираж 798

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5131

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4 ветствующим нескольким диаметрам пятна фокусировки излучения .на мишень.

Направленный разлет квазинейтраль.5 ного плазменного сгустка и отсутствие внешнего электрического поля позволяют использовать практически все высокоэнергетические дейтоны для последующего получения нейтронов. Возможность получения значительного ко личества таких дейтонов (10 "

10 имп.- ) и небольшие размеры плазмообразующего источника способствуют получению интенсивных нейтронных по- )6 .! токов при высокой степени точечности нейтронного источника (с характерным .. размером - 1 см).

Описанные выше преимущества пред-, лагаемого способа позволяют получать плотность потока нейтронов, существенно превышающую (не менее чем на порядок величины) плотность потока известного способа генерации нейтронов с использованием ускорения ионов внешним электрическим полем. Современные достижения лазерной техники, в частности, СО -лазеров, указывают на реальность осуществления предлагаемого способа.

Отсутствие внешних высоковольтных полей приведет к улучшению условий техники безопасности по сравнению с известными способами генерации быстО рых нейтронов °