Устройство для получения и торможения мюонов

СОЮЗ СОВЕТСНИХОЭ,ИиамесиипРЕСПУБ ЛИК Зав С 21 В 1(02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЮ(71) Ленинградский институт ядернойзики им. Б. П. Константинова(54) (57) УСТРОИСТВО 5 ЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ТОРМОЖЕНИЯ МЮОНОВ, содер. жащее устройство для генерации пучка за. ряженных частиц, пионообразующую мишень, соленоид и внутреннюю мюонную ми. вень, отличающеегя тем, что, с целью увеличения накопления мюонов, пионообразу. ющая мишень размещена внутри соленоида, а эквивалентная толщина вдоль пучка внутренней мюонной мишени в пересчете на обычный водород выполнена в пределах 50 - 150 г/см,ренней мюонной мишени в пересчете на обычный водород выполнена в пределах 50 -150 г/смКонструкция повволяет уменьшить потери мезонов на входе в соленоид и вмюонной мишени, а значит максимальноувеличить долю мюонов (по отношению кпорождающим их пионам) попадаюдих иостановленных в мюонной мишени, запол.ненной дейтерийтритиевой смесью, чтовконечном итоге позволяет использоватьпредлагаемое устройство для проведениямюонного катализа ядерной реакции синтеза.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из магнитного зеркала 1, пионообразующей мишени 2 внутрикорпуса соленоида 3, вакуумной части соленоида-конвертера 4 и части соленоида, за.полненной дейтерий-тритиевой смесьювнутренней моонной мишени 5, являющейсяодновременно и замедлителем.Устройство работает следующим образом.11 учок ускоренных заряженных частиц 6от ускорителя, проходя через пионообразующую мишень 2, генерирует пи-мезоны.Так как пионообразующая мишень разме.иена внутри соленоида, все пи-мезоны, вылетающие из нее вперед в направлениимюонной мишени 5, захватывает магнитноеполе, силовые линии которого параллельныоси соленоида. Магнитное поле удерживаетлетящие вперед мезоны от ухода через боковые стенки соленоида. Мезоны, вылетаюц 1 ие из пионообразующей ми.пени назад,отражает обратно в соленоид магнитноезеркало 1, размещенное на входе в конвертер. В конвертере пи.мезоны распадаютсяв вакууме в мк-мезоны, причем доля образованных и направленных в мишень 5 мюмезонов большая. Мюонная мишень, размещенная в магнитном поле соленоида, выполнена толстой, чтобы служить одновременно и замедлителем для мезонов,Выбор толщины мишени обьясняется тем,что длина торможения наиболее энергетичных мюонов (с импульсом порядка 500 МэВ/с)в водороде с плотностьк Ч =0,07 г/смзсоставляет около 15 м, Поэтому, как пока.зываот расчеть, мишень, эквивалентнаятолщина которой (т.е. произведение плотности дейтерий-тритиевой смеси на линейнуютолщину) в пересчете на обычный водородсоставляет 00+ 50 г/см, останавливает подавлякщую часть мюонов. При меньшейэффективной тол шине мезоны не успеваютзатормозиться, а при большей эффектив.ной толщине происходит непроизводитель.ный распад трития. Таким образом, приэквивалентной толщине мюонной мишени,выбранной в указанных пределах, она одновременно служит и эффективным замедлителсм. 1 112413ФИзобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для по.лучения мю-мезонов и мю-мезоатомов, не.обходимых для производства энергии и нейтронов в устройствах с мюкатализом ядерных реаккий синтеза в смеси молекул дейтерия и трития.Для реакции экономичес и выгодногополучения энергии и нейтронов с помощьюмюонного катализа необходимо, чтобы какможно большая доля мюонов, полученных10при распаде пионов, попала в дейтерийтритиевую мишень и была в ней остановлена 11,Наиболее близким к изобретению является устройство для получения и тормокения моонов, содержащее устройство длягенерации пучка заряженных частиц, пионообразующую мишень, замедлитель, соленоид и внутреннкно моонную мишень.Устройство работает следующим обра.зом.20Лучок ускоренных заряженных частицот мезонной фабрики, проходя через пионообразующую мишень, генерируют пи-мезоны.С помощью системы инжекции только частьпучка попадает на вход в соленоид, в ко- э 5тором пи-мезоны распадаются на лету ввакууме, образуя мю-мезоны. Магнитноеполе соленоида удерживает мезоны от ухода через стенки и транспортирует нх либок внутренней мюонной мишени, либо в сис.тему экстракции. В ней мю-мезонный пучок З 0сепарируется по импульсу и за счет этогоочищается от других заряженных частиц.юпарая затем на внецние мюонные мишени. Замедлитель перед входом в соленоидслужит для повышения плотности остановокмо.мезонов в тонкой внутренней мишени,толщина которой достаточна для торможения мезонов с малыми импульсами 12.Недостатком известного устройства яв.ляется низкая эффективность использования мезонов, что делает его практически 40нернменимым для проведения в нем мо.онного катализа ядерной реакции синтеза.Этот недостаток обусловлен тем, что вустройстве происходят большие потери гпонов н мкснов как при инжекции (введении)45в соленоид, так и прн пролете через тонкуюмишень мезонов с большими импульсами.Целью изобретения является увеличениенакопления мюонов.Указанная цель достигается ем, что вустройстве для получения и торможения мюонов, содержащем устройство рЛя гснера.цин пучка заряженных частиц, пионообра.зукнцун мишень, соленоид и внутреннюю мю.оннуо мицень, на входе в соленоид введеномагнитное зеркало, инжекция пучка заряженных частиц происходит через магнитное зеркало вдоль соленоида, пионообразуюньая мишень размецена внутри соленоида,а эквивалентная толдина вдоль пучка внут112413 Составитель Т. Москалева Техред И. Верес Корректор О. Тигор Тираж 4 1,3 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113036, Москва, Ж - 36, Раушская наб., д. 4 Ф филиал ППП Патента, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор В. ДанкоЗа каз 6069/36 Расчеты на ЭВМ траекторий мезонов в магнитном поле соленоида с учетом распада пи-мезонов в мю-мезоны в конвертере, отражения мезонов от магнитного зеркала и торможения в м юонной мишени показали, что при длине соленоида 55 м, внутреннем диаметре 40 см, магнитном поле 100 кЭ, пробочном отношении в магнитном зеркале 1,5, длине мю-мезонной мишени 15 м и ядерной плотности заполняющей ее дейтерий-три 1 тиевой смеси 0,07 г/см (в пересчете наз О легкий изотоп водорода) достигается долямю-минус-мезонов - соответственно 75"/о.Таким образом, в предложенном устройстве обеспечена высокая эффективность использования мезонов, и оно может служить устройством для катализа мю-минус-мезонами реакции синтеза ядер дейтерия и три. тия для получения энергии и нейтронов. Важным преимуществом предложенного ус. тройства является то,. что оно позволяет обойти те технические трудности, связанные с нагревом дейтерий-тритиевой смеси до сверхвысоких температур, которые существуют в термоядерных установках, предна. значенных также для получения энергии к нейтронов. В предлагаемом устройстве дейтерий-три тиевая смесь находится прн обычной тем пературе, не требуется также высокого ва куума.