Патент ссср 378137

Патент ссср 378137

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

-и:11 373l37

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскими

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 20.05.71 (21) 1656401, 26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.08.74. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 29.01.75 (51) M. Кл. С 21f 3/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.039.538 (088,8) (72) Авторы изобретения

И. А. Александров, В. Н. Лебедев, А. В. Самойлов, В. А. Титов, К. 3. Тушабрамишвили и И. А. Шукейло (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

ОТ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к радиационной защите от проникающих излучений.

Для обеспечения нормальной работы персонала в условиях проникающего излучения, а также для устранения фоновых потоков частиц в ускорительных лабораториях применяют бетонные или железные защиты и поглотители. На крупных ускорителях их вес достигает десятков тысяч тонн, а стоимость строительно-монтажных работ и материала составляет большой процент от затрат на сооружение лаборатории.

Общий вес защитного материала резко зависит от размера сечения защиты в плоскости, перпендикулярной направлению движения основного потока частиц. При энергиях десятки

ГэВ и выше начальные углы расходимости вторичных частиц имеют величину менее

10 — рад, но из-за многократного рассеяния частиц в защите и ядерного взаимодействия приходится увеличивать поперечные размеры защиты в направлении движения основного потока.

Известен способ создания биологической защиты от пучков заряженных частиц с помощью поглотителей, выполненных в виде ферромагнитных стержней или балок прямоугольного сечения, которые укладывают вплотную друг к другу для обеспечения необходимой толщины защиты, причем ориентация стержней приниципиального значения не имеет.

Однако при защите каналов с частицами высоких энергий поперечные размеры защиты значительны из-за начального расхождения основного пучка и многократного рассеяния при взаимодействии с веществом, Для уменьшения размеров поглотителей предлагают способ, по которому ферромагнит1О ные стержни ориентируют вдоль движения потока заряженных частиц, и возбуждают в этих стержнях азимутальное магнитное поле, например, путем пропускания по ним постоянного тока.

15 B простейшем случае нитевидного пучка мюонов одного знака защиту обеспечивают пропусканием по железному поглотителю постоянного электрического тока в направлении движения потока частиц. Вектор магнитной

20 индукции имеет единственную азимутальную компоненту, которая обеспечивает колебательное движение мюонов около оси симметрии.

При радиационной защите чаще всего бывают пучки заряженных частиц обоих знаков, 25 Азимутально намагниченный стержень обладает свойством удерживать частицы одного знака и выталкивать наружу частицы другого знака. Вышедшие наружу. частицы могут быть захвачены смежными намагниченными стерж30 нями, 378137

Возможные варианты сечений поглотителя приведены на чертежах. Наиболее практичны стержни квадратного сечения, образующие плотную кладку. Азимутальная индукция внутри стержня в этом случае имеет (наряду с постоянной компонентой) еще и 4, 8, 12-ю и т. д. гармоники, амплитуды которых усиливаются в периферической зоне стержня. Гармонические составляющие не влияют существенным образом на характер удержания частиц, Стержни электрически изолированы друг от друга. Небольшие зазоры между ними практически исключают взаимное влияние полей смежных стержней.

На фиг. 1 показаны сечения кладки поглотителей в случае, когда токи во всех стержнях протекают в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, замкнутые кривые со стрелками — линии магнитной индукции; на фиг. 2 — распределение индукции В вдоль оси

Х в этом варианте; на фиг, 3 — сечение кладки поглотителя, в котором смежные стержни несут токи противоположных направлений; на фиг. 4 — распределение индукции В вдоль оси Х в этом варианте, Если частицы двух знаков попадают в один из стержней параллельно его оси справа от нее (точка Х ), частица одного знака совершает колебательное движение около оси этого стержня, частица другого знака по мере движения вперед отклоняется по оси Х в сторону соседнего стержня, расположенного справа на чертеже и, попав в его поле, перемещается в обратном направлении. Таким образом, происходит колебательное движение около границы раздела этих стержней. Если две частицы разных знаков попадают в указанный стержень слева от его оси (точка Х" "), то одна из них удерживается в нем, а другая отклоняется в сторону стержня, расположенного слева, и колеблется около границы раздела этих стержней.

Частицы таким же образом колеблются ив другом, взаимно перпендикулярном направлении по оси Y.

На фиг. 3 смежные стержни последовательно соединены по току перемычками на торцах кладки. В этом варианте частицы одного знака удерживает тот стержень, в который они попали сначала, частицы другого знака выходят в смежные стержни .и совершают колеба10 тельное движение относительно их центральных осей.

Линейный размер поперечного сечения одного стержня составляет 10 — 15 см при начальных импульсах, составляющих десятки

15 ГэВ/с. Таким образом, азимутальное намагничивание железа позволяет канализировать потоки частиц обоих знаков в пределах общего сечения, которое очень мало по сравнению с сечением поглотителей из пассивно20 го материала, выполняющих те же функции.

Потребление электроэнергии в намагниченном поглотителе незначительно вследствие большой электрической проводимости стержней и составляет примерно 1 кВт на кубометр

25 железа. Высокий уровень намагничивания (около 8 кГс) на краю стержня сохраняется при отключении тока (остаточное намагничивание) или периодическим пропусканием тока.

Предмет изобретения

Способ создания биологической защиты от пучков заряженных частиц с помощью погло35 тителей, выполненных в виде ферромагнитных стержней, отл и ч а ю щийся тем, что, с целью уменьшения размеров поглотителей, ферромагнитные стержни ориентируют вдоль движения потока заряженных частиц, и воз40 буждают в этих стержнях азимутальное магнитное поле, например, путем пропускания по ним постоянного тока.

378137

Ф г

Фиг 1

+c/г 4

Ъг 3

Составитель Т, Горчакова

Техред Г. Васильева Корректор Т. Добровольская

Редактор И. Шубина

Типография, нр. Сапунова, 2

Заказ 3663/1 Изд. № !39 Тираж 506 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4!5