Способ получения нейтронов

(50 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИДЕТЕПЬСТВУ ТОРСИОМ 58/ .76 .87 стру жаш од излее о- изический к вскии и неити й - я инспалов,ев, А.С. Д.Ф.Б . Козь а, нанепоса пара услоеитро101151 968,я 10 ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНОм образуют плазменную(54)(57) при кото- длина волны - плотность п злучения, ока излуч ия ЬР"Наука",Патенткл. Н 05 наньин,кий, 10.ПШиканов33(088.8в Н.А. Н971, стрФранции5/00,ю, воздействуя на дейтеро ую мишень электромагнитным чением с плотностью не б 10 1 ф Вт/см и проводят ядерну цию с образованием нейтронов ронной мишени, о т л и ч а ю с я тем, что, с целью повыш тенсивности нейтронного выход нейтронную мишень направляют редственно плазменную струю, метры излучения удовлетворяю вию227 1 545Изобретение 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 Я, и) или реакцию обмена (р, п).Выходнейтронов в этом случае определяется энергией взаимодействующих частиц, типом реакции, количеством актов взаимодействия в единицу времени (током частиц), а также свойствами пучка и мишени. Наиболее широкое применение получили реакции Д И, и) 3 Не и Т (й, и) 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 нейтроновпри котором образуют плазменную струю, воздействуя на дейтеросодержащую мишень электромагнитным излучением с,плотностью потока излучения не более 10 Вт/см , и проводят 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 объемно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 го заряда. Аналитическое выражениеэтого ограничения известно как закон,Чайлда-Ленгмюра, определяющего плотность тока насыщения при заданномнапряжении.Расчеты и измерения показывают,что возможный поток дейтонов лазерного источника ионов может существенно, не менее чем на.порядок величины,превосходить способность указанноговнешнего поля (100 кВ), вытягиватьи ускорять поток ионов,Более полное использование ионовлазерной плазмы в этом случае, а следовательно, и больший выход нейтроновможно получить лишь за счет увеличе- .ния размеров самого генератора и размеров ионной мишени. При этом неизбежно уменьшится плотность потоканейтронов.Кроме того, использование внешнего электрического нагряжения около100 кВ и, тем более, повышение егозатрудняют применение способа, приводят к увеличению размеров источника.Целью изобретения является повышение интенсивности нейтронного выхода.Поставленная цель достигаетсятем, что на нейтронную мишень направляют непосредственно плазменнуюструю, а параметры излучения удовлетворяют условию ЧЛ 210 Вт, где 1 -длина волны излучения, а о - плотность потока излучения.Такая возможность обусловлена тем,что при воздействии мощного электромагнитного излучения на дейтеросодержащую мишень, образующаяся плазмаэффективно поглощает энергию излучения в приграничной области, причемэффективность этого поглощения возрастает с увеличением длины волныизлучения. Сильный разогрев приграничной области и наличие градиентаплотности в плазме приводят к появлению локальных электрических полей,способных ускорять ионы до энергииъ 100 кэВ/нуклон в квазинейтральномплазменном сгустке. Параметры плазмыпри этом таковы, что преимущественное направление ее разлета совпадает с нормалью к плоскости лазерной мишени. Образование плазмы с требуемойдля ядерных реакций энергией ее ионной компоненты происходит в областис характерным размером1 мм, соот545227 Техред А. Кравчук Корректор Л.Патай Редактор Н.Сильнягина Тираж 798ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5131 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, 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 высбкоэнергетические дейтоны для последующего получения нейтронов. Возможность получения значительного количества таких дейтонов (10 "10 ф имп.- ) и небольшие размеры плазмообразующего источника способствуют получению интенсивных нейтронных по б.токов при высокой степени точечностинейтронного источника (с характернымразмером - 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 быстрых нейтронов