Источник нейтрино на основе радионуклида 37Ar

• Автор: Джанелидзе, Арсен Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Заречный
• Количество страниц: 126 с. : ил.

1 РАЗРАБОТКА МЕТОДА И СОЗДАНИЕ УСТАНОВКИ ЭКСТРАКЦИИ,

ОЧИСТКИ И СБОРА37Аг

1.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА СКОРОСТЬ РАСТВОРЕНИЯ ОКСИДА

КАЛЬЦИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ

1.2 СОЗДАНИЕ МАКЕТА УСТАНОВКИ ЭКСТРАКЦИИ, ОЧИСТКИ И СБОРА 3?Аг

] .3 СОЗДАНИЕ УСТАНОВКИ ЭКСТРАКЦИИ, ОЧИСТКИ И СБОРА 3?Аг

1.4 Результаты работы

1.5 Выводы

2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИСТОЧНИКА НЕЙТРИНО

2.1 Технические требования к источнику нейтрино

2.2 технологические требования, направленные на ограничение содержания

40Аг в источнике нейтрино
2.3 Предварительные эксперименты для разработки конструкции источника нейтрино
2.4 Конструкция источника нейтрино
2.5 Испытания источника нейтрино
2.6 Результаты разработки
3 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ ИСТОЧНИКА НЕЙТРИНО
3.1 Требования к методам измерения
3.2 Оценка систематических погрешностей используемых ядерных данных
3.3 Описание методов измерения количества и активности 37Аг
3.4 Результаты измерения активности и количества 37Аг
3.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Последние годы в нейтринной астрофизике отмечены выдающимся достижением - решением проблемы солнечных нейтрино, являвшейся одной из наиболее актуальных проблем фундаментальной физики в течение нескольких десятилетий. Этот прогресс в многолетних исследованиях солнечных нейтрино достигнут введением в строй больших водных черенковских детекторов Super-kamiokande [1,2] и SNO [3-5], регистрирующих высокоэнергетические нейтрино

от распада В в режиме реального времени и обладающих большой скоростью счета событий.
Данные, полученные на этих двух гигантских нейтринных телескопах, внесли очень важное дополнение к данным хлорного Homestake [6,7] и галлие-вых SAGE [8-10] и GALLEX/GNO [11-13] радиохимических экспериментов и эксперимента Kamiokande [14], в которых измерен поток солнечных нейтрино значительно меньший по сравнению с предсказаниями Стандартной Солнечной Модели (ССМ) [15-17]. Расхождение результатов этих экспериментов и теории составляло многие годы суть широко известной проблемы солнечных нейтрино.
Сравнение данных Superkamiokande по упругому рассеянию солнечных нейтрино на электронах с данными SNO по заряженным токам показывают, что вместе с электронными нейтрино на Землю от Солнца приходят нейтрино других ароматов. Объединенный анализ результатов всех этих экспериментов дает убедительное свидетельство того, что часть электронных нейтрино, образующихся в термоядерных реакциях на Солнце, на своем пути к Земле меняет свое ароматное состояние.
Таким образом, изящное решение проблемы солнечных нейтрино, предложенное С.П.Михеевым и А.Ю.Смирновым [18-21], получившее впоследствии название эффекта Михеева-Смирнова-Вольфенштейна (MSW), основанное на предположении резонансного усиления нейтринных осцилляций в веществе
Солнца, получило экспериментальное подтверждение. Результаты эксперимента КатЬАЖ) [22,23], в котором ведется регистрация антинейтрино от ядерного реактора на расстоянии ~180 км, значительно ограничили область возможных значений осцилляционных параметров для электронных нейтрино, заключив их в области ГМ А (большого угла смешивания), определив, таким образом, энергетическую зависимость так называемого «фактора выживания» - вероятность того, что нейтрино сохранит свой аромат на пути к Земле.
Открытие нейтринных осцилляций дает принципиально новые возможности в исследовании свойств нейтрино и физики Солнца. Реакции слияния протонов внутри Солнца (см. табл.0.1) представляют идеальный для исследования источник электронных нейтрино низких энергий с хорошо определенными интенсивностью, энергетическим спектром и ароматом.
Таблица 0
Термоядерные реакции рр- и CNO-циклов в Солнце по ССМ [24]
рр-реакции CNO-реакции
Р + р -*■ 2Н + е++ ve Ev< 0.420 МэВ ,2C+p->13N + y
Р + е' + р —> 2Н + ve Ev= 1.442 МэВ 13N —> 13С + е+ + ve Ev<1.199 МэВ
2Н + р —> 3Не + у 12C + p-+,4N + y
3Не + 3Не -> а + 2р 14N + р —* 150 + у
3Не + 4Не —»7Ве + у 150-^ 15N + e++ve EV<1.732 МэВ
7Ве + е'—>7Li + ve Ev= 0.861 МэВ, 90% 15N + р 12С + а
Ev= 0.383 МэВ, 10%
7Li + р —> 2а
7Ве + р -> 8В + у
8В —> 8Ве*+ е++ ve Ev < 15 МэВ
8Ве* —> 2а
3Не + р —> 4Не + е+ + ve Ev< 18.77 МэВ
Расстояние в одну астрономическую единицу, огромная масса Солнца и магнитные поля в его недрах - все это дает уникальную возможность для изучения нейтрино в вакууме, веществе и магнитных полях.
Глобальный анализ данных всех солнечных нейтринных экспериментов с учетом параметров нейтринных осцилляций позволил определить величины потоков солнечных нейтрино от рр-реакций и распада 8В [25, 26], которые на

Таблица 1
Состав газа, поступившего в емкость ЕР при вскрытии мембраны НЭЛ №
Характеристика Не n2 о2 о о N1 37Аг 40 Ar н2
Концентрация газа, % об. 99,22 0,44 0,09 0,12 0,14 0,00 0,00
Характер растворения НЭЛ позволяет предположить, что при облучении произошел массоперенос СаО из центральной области НЭЛ (с максимальной температурой) в периферийные части НЭЛ (с минимальной температурой) с образованием полости в центральной части и пробок в периферийных частях НЭЛ. При этом в центральной части НЭЛ, по-видимому, произошло значительное увеличение поверхности СаО за счет растрескивания таблеток.
При визуальном обследовании емкости ЕР и оболочек НЭЛ в горячей камере (после переработки) нерастворенного СаО не обнаружено.
Для оценки эффективности извлечения 37Аг при переработке НЭЛ №1 были проведены следующие операции:
- определено количество 37Аг, оставшееся в емкости ЕР после растворения и последующей продувки гелием - 0 Ки;
- определено количество 37Аг, оставшееся в растворе после дегазации аргона - 3 Ки;
- определено количество 37Ar, оставшееся в криоадсорбере ФКА1 после перекачки аргона в криоадсорбер ФКА2 - 0 Ки;

- определено количество Ar, оставшееся в фильтре ФКА2 после заполнения макета ампулы источника - 44 Ки;

- определено количество Ar, отобранное для масс-спектрометрического анализа - 8 Ки;
- определена эффективность извлечения 37Аг из НЭЛ №1 в макет источника - 99,6 %.