Накопитель ультрахолодных нейтронов
Иллюстрации
Показать всеРеферат
(72) Авторы изобретения
Ю. В, Никитенко и Ю. В. Таран
Объединенный институт ядерных исследований (73) Заявитель (54) НАКОПИТЕЛЬ УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНОВ
Изобретение относится к области экспериментальной нейтронной физики и может быть исполь зовано для накопления ультрахолодных нейтро.нов (УХН) в замкнутых сосудах, Известны накопители УХН, содержащие конвертор тепловых нейтронов в УХН, замкнутый сосуд, входное отверстие которого снабжено затвором какого-либо типа: механического, магнитного или термомагнитяого и устройство для
- управления затвором.
Ближайшим к заявляемому является накопитель ультрахолодных нейтронов на импульсном источнике нейтронов, содержащий конвертор, замкнутый сосуд, входное отверстие которого перекрыто ферромагнитной пленкой, и устройство для намагничивания и нагревания пленки.
Работа накопителя состоит в следующем. В момент напуска образовавшихся в конверторе
УХН в сосуд включают подогреватель затвора и нагревают ферромагнитную пленку затвора до температуры выше точки Кюри. Это состояние затвора соответствует открытому состоянию и нейтроны свободно натекают в сосуд. После напуска нейтронов в сосуд, подогреватель затвора выключают и переводят пленку затвора в. ферромагнитное состояние, что соответствует закрытому состоянию затвора. Таким образом, УХН запираются в сосуде. Материал ферромагнитной. пленки выбирают такой, чтобы амплитуда
5 ядерного рассеяния нейтронов была значйтельно меньше магнитной амплитуды.
Описанный в прототипе накопитель достаточно сложен, так как имеет устройства для подогрева и синхронизации, что снижает его надежность.
10 Целью настоящего изобретения является упрощение накопителя и повышение надежности его работы.
Цель достигается тем, что в предлагаемом накопителе на поверхность ферромагнитной плен15 ки затвора нанесен слой вещества толщиной
< 0,3 мкм, делящегося под действием нейтронов, например урана — 235.
На чертеже показан предлагаемый накопитель.
Импульс нейтронов,.родивший УХН в конверЗ торе 1, в момент прохождения затвора вызывают в слое вещества 2 реакцию деления (такими веществами могут быть гидриды изотопов урана—
233; 235 и плутония — 239). Осколки деления
668010
ЦНИИПИ Заказ 3476/46
Тираж 515,Подписное
Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,4
O- МВЧЭ
A. «ав»«ац ч1 ° уф ф д, обладают- бол " . ией. Они тормозятся в материале затвора, т.е. ц делящемся веществе и ферромагнитной пленке 3, нагревают его выше точки Кюри, осуществляя переход затвора в открытое состояние. 3а время открытого состояния затвора. слагающегося из времени прохождения импульса тепловых нейтронов через затвор и некоторого времени охлаждения затвора до температуры перехода пленки
3 обратно в ферромагнитное состояние, УХН на- to ,текают в сосуд 4. После охлаждения пленки 3 ниже точки Кюри затвор оказывается закрытым, и УХН будут заперты в сосуде 4. При этом устройство 5 для намагничивания ферромагнитной пленки работает как в прототипе. Оценим один из вариантов параметров затвора накопителя, выбрав для примера делящимся веществом Ч з и ферромагнетиком — изотопы железа Fe. Считая допустимым при напуске
УХН поглощение в V 20% потока УХН, получим, что доля потока тепловых нейтронов, поглощенного в затворе, составит:
1 тепл = Рухн / (Чтепл ) — 4,6 10 4
V ухн где Чтепл. — скорость тепловых нейтронов, 25
Чухи — скорость УХН, Рухн — доля потока
УХН, поглощенного в затворе. Тогда толщина слоя Фз будет:
Ртепл
3Q где б — сечение деления V, Й вЂ” число ядер V в единице объема. Учитывая, что потери энергии осколками максимальны в начале пути их пробега в веществе, положим тол4 щину слоя Fe порядка нескольких десятых долей мкм, намного меньшую предельной длины пути пробега l p (1пр 10 мкм). В качестве источника нейтронов выберем импульсный реактор на быстрых нейтронах ИБР— 2, на котором число нейтронов Йип а ймпульсе равно 4о
10 и/см . Тогда подогрев затвора за один
4 импульс реактора может быть получен из выражения:
Д имп Ртепл Еоск4ь („, ) ю !
20 С, ерс где А -- атомный номер железа, EocK — кинетическая энергия осколков деления, I — толщина слоя железа, С вЂ” теплоемкость железа,М („„)—
Х: фактор, учитывающий нелинейность характера потери энергии осколком на пути пробега, р— плотность вещества.
Учитывая зависимость относительной самопроизвольной удельной намагниченности ферромагнетика от температуры, получим, что для таких значений ЬТ точка Кюри ферромагнитного материала затвора должна быть не очень высокой (для реактора ИБР-2 не выше 500 — 600 К).
Использование предлагаемого накопителя на реакторах с большей импульсной мощностью, например, на импульсных реакторах самогасящего действия, позволит использовать в затворе ферромагнетик с большим значением точки
Кюри.
Таким образом, предлагаемый накопитель
УХН, затвор которого управляется непосредственно импульсом нейтронов от реактора, прост по конструкции, а значит эффективен и надежен и может бьггь использован на импульсных источниках нейтронов с высоким потоком периотического или апериодического действия.
Формула изобретения
Накопитель ультрахолодных нейтронов на импульсном источнике нейтронов, содержащий конвертор, замкнутый сосуд, входное отверстие которого перекрыто ферромагнитной пленкой, и устройства для намагничивания и нагревания пленки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения накопителя, на поверхность ферромагнитной пленки затвора нанесен слой вещества толщиной < 0,3 мкм, делящегося под действием нейтронов,