Магнитная ловушка для хранения нейтронов

Магнитная ловушка для хранения нейтронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИзоЬретение относится к экспериментальной ядерной физике и является дополнительным к авт.св. В 542440. Цель изобретения - увеличение времени хранения нейтронов и количества накопленных нейтронов, повышение точности измерения количества нейтронов и обеспечение регистрации заряженных частиц - продуктов распада нейтронов. Устройство в до полнениа к аксиально-симметричной системе кольцевых обмоток 2 и 3, окружающих области удержания нейтронов и отверстие 6 для инжекции нейтроI Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано на высокопоточных источниках нейтронов на базе ускорителя , мезонной фабрики или ядер кого реактора. Целью изобретения является увели- ,чение времени хранения и количества накопленных нейтронов, повышение точности измерения количества нейтронов и обеспечение регистрации заряженных частиц - продуктов распада нейтронов. нов, в вакуумной камере 1 содержит прямой проводник 15, расположенный по оси системы. При пропускании тока по проводнику 15 обеспечивается эффективное запирание нейтронов в ловушке более высоким, чем в основном авторском свидетельстве, магнитным полем. В области, где поле прямого проводника 15 больше поля обмоток 2 и 3, обеспечивается транспортирование заряженных частиц вдоль проводника 15 к детектору заряженных частиц 14. Устройство снабжено также детектором 10 нейтронов, охватывающим проводник 15. Коническое нейтронное зеркало 12, установленное внутри отверстия для инжекцнн в зоне расположения детектора 10, служит для направления нейтронов в окно 11 детектора. Наличие детекторов заряженных частиц и нейтронов позволяет более эффективно использовать источник нейтронов и получать больше информации о распаде нейтронов в ловушке. 1 ил. На чертеже показано осевое сечение магнитной ловушки для хранения нейтронов, которая содержит вакуумную камеру 1, окруженную электромаг-1 3 (/ Јь М сд ся со -s| с центральной обмоткой 2 основных обмоток 3, снабженных чехлами 4 и расположенных на магнитопроводе 5. В стенке вакуумной камеры выполнено отверстие 6 для инжекцнн и вывода нейтронов, соединенное с подводящим нейтроноводом 7, в котором расположены заслонки 8. Заслонка 9 отделяет f N)

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ1ИАМИСТИЧЕСНИХ;

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ. . ПО ИаСИ ЕТЕНИЯМ И ОТК ЦТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ТСРСИО СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (51)5 С 21 К 3 00 1/093 (46) 23 ° 09, 90. Бюл. Ф 35 (61) 542440 (21) 4289698(24-21 (22) 27.07,87 (72) Ю.Г.Абов, В.В.Васильев. . и И.Б,Рожнин (53) 539.1.07 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

Р 542440, кл ° О 21 К 3/00, 1975.

\ . (54) МАГНИТНАЯ ЛОВУШКА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ

НЕЙТРОНОВ (57) Изобретение. относится к экспериментальной ядерной физике и является дополнительным к ант.св.

11 542440. Цель изобретения — увеличение времени хранения нейтронов и количества накопленных нейтронов, повьппеиие точности. измерения количества нейтронон и обеспечение регистрации заряженных частиц - продуктов распада нейтронов. Устройство в до» полнениа к аксиально-симметричной системе кольцевых обмоток 2 и 3, ок ружающих области удержания нейтронов и отверстие 6 для инжекции нейтро1

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано на высокопоточных источниках нейтронов на базе уско- . рителя, мезонной фабрики или ядер» ного реактора.

Целью изобретения является увели.чение времени хранения и количества накопленных яейтронов, повьппение точности измерения количества нейтронов и обеспечение регистрации заряженных частиц - продуктов распада нейтронов.

„„SU„, дяН397 А.2 нон, в вакуумной камере 1 содержит прямой проводник 15, расположенный . по оси системы. При пропускании тока по проводнику 15 обеспечивается эффективное эапирание нейтронов в ловушке более высоким, чем в основном авторском свидетельства, магнитным полем. В области, где поле прямого проводника 15 больше поля обмоток 2 и 3, обеспечивается транспортирование заряженных частиц вдоль проводника 15 к детектору заряженных частиц 14. Устройстно снабжено также детектором 10 нейтронов, охватывающим проводник 15. Коническое нейтронное зеркало 12, установленное внутри отверстия для инжекции н зоне расположения детектора 10, служит для направления нейтронов в окно 11 детектора. Наличие детекторов заряженных частиц и нейтронов позволяет более эффектинно испольэовать источник нейтронов и получать больше информации о распаде нейтронов в:ловушке. 1 ил.

На чертеже показано осевое сечение магнитной ловушки для хранения нейтронов, которая содержит вакуумную камеру 1, окруженную электромаг- нитом, выполненным в виде соосных 1 с центральной обмоткой 2 основных обмоток 3, снабженных .чехлами 4 и расположенных HG магнитопроводе 5.

В стенке вакуумной камеры выполнено отверстие 6 для инжекцнн и нывода нейтронов, соединенное с подводящим нейтроноводом 7, в котором расположены заслонки 8. Заслонка 9 отделяет

1475397

20 отверстие 6 для инжекции нейтронов от кольцевого детектора 10 с цилиндрическим окном 11 и коническим зеркалом 1, окруженных защитой 13. Внутри камеры расположен детектор заряженньцс частиц 14 и проводник 15, Устройство работает следующим образом.

Основные обмотки 3 запитывают токами, причем в соседних обмотках токи направлены противоположно. Нейт» роны по нейтроноводу 7 при открытых заслонках 8 и закрытой заслонке 9 через отверстие 6 за счет зеркального отражения от его поверхностей и оболочки проводника 15 направляются в область хранения и заполняют ее до равновесной плотности. После окончания наполнения включают ток в проводнике t5 и центральной обмотке

2 и удерживают нейтроны в области хранения. Продукты распада нейтрона р, е в поле проводника дрейфуют соответственно по току и против тока. 25

В зависимости от конфигурации и размеров ловушки можно обеспечить регис трацию продуктов распада с эффективностью 50-757.. Для выпуска нейтронов закрыва от заслонки 8, открывают .заслонку 9 и магнитный затвор, выключая токи в проводнике 15 и центральной обмотке,2, Нейтроны попадают в отверстие б инжекции, ускоряются в нем с гравитационным полем попаЭ

35 дают в зеркало 12 и, зеркально отражаясь от него, попадают в детектор

10, проходя через тонкое окно 11.

Наличие в объеме ловушки осевого проводника 15 при пропускании через него тока обеспечивает создание аксиального магнитного поля, направленного .ортогонально полю основного магнита. Это дополнительное поле

° полностью устраняет узлы (нулевые точки или линии) основного поля, т.е. е делает невозможным спин-флип в области хранения нейтронов, -ведущий к уходу нейтронов, Коаксиально расположенные центральная кольцевая обмотка и проводник, проходящий внутри .этой обмотки, образуют магнитный зат,вор. Причем при дропускании тока ,через обмотку и проводйик магнитное поле между ними, т,е. в просвете магнитного затвора за счет суперпозиции достигает значительной величины.

Спектр нейтронов, захватываемых ловушкой, есть часть распределения

Максвелла, имеет верхнюю границу

Е„„„ =„ьН„, где Н,„ - магнитное поле на границе хранения, Увеличивая Н„р в области, не содержащей железо увеличивают и диапазон захватываемых нейтронов, т,е. количество нейтронов возрастает.

Поскольку увеличивается количесто во нейтронов, а кольцевая зона (просвет затвора) имеет гораздо большую площадь, чем в прототипе, то посла открытия магнитного затвора нейтроны вытекают через его просвет гораздо ,быстрее. Это приводит к тому, что фон за интервал регистрации уменьшается. Улучшается такая характеристика как отношение сигнал-фон, следовательно, более точно определяется искомое количество нейтронов, удержанных ловушкой. 3а счет ввода детектора заряженных частиц, размещенного выше области хранения нейтронов, 1становится возможной регистрация заряженных частиц — продуктов распада нейтронов потому, что в поле прямого проводника с током заряженные частицы дрейфуют вдоль проводника

15 из эоны, где влияние поля дна и стенок мало.

По сравнению с прототипом предложенное решение позволяет более эффективно использовать источник нейтронов, получать больше информации о распаде нейтронов в накопителе, т.е. способствует экономии ресурсов и повышает качество эксперимента.

При круглосуточной эксплуатации в течение длительного срока решение может привести к значительной экономии ресурсов таких, как электроэнергия, жидкий азот и гелий и т..л.

Формула из обре тения

Магнитная ловушка для хранения нейтронов по авт.св. Р 542440, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения времени хранения и количества накопленных нейтронов, повышения точности измерения количества нейтронов и обеспечения регистрации заряженных частиц — продуктов распада нейтронов, дополнительно введены коаксиальный обмот1 кам электромагнита проводник, распо. ложеняь1й на оси вакуумной камеры, и отверстия для инжекции нейтронов, Составитель И.Зацепина

Техред И.Дидык

Редактор Т. Куркова

Корректор В. Гирняк

Заказ 3331 Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 147 кольцевой детектор, нейтронов с ци-. линдрическим окном, соединенный с отверстием для инжекцин нейтронов и установленный соосно с проводником, коническое нейтронное зеркало, установленное внутри отверстия для инжекции в зоне расположения детекто5397 6 ра нейтронов, обращенное к окну де» тектора нейтронов, н детектор эаряженных частиц, выполненный в виде плоского кольца и расположенный на

5 стенке вакуумной камеры напротив отверстия для инжекции нейтронов перпендикулярно проводнику.