Акустическое излучение, вызываемое в стабильных жидкостях осколками деления ядер тяжелых элементов

• Автор: Кудленко, Василий Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ворошиловград
• Количество страниц: 148 c. : ил

СОДЕРЖАНИ Е

І. РАДИАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ГЕГЕРОФАЗНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В

СТАБИЛЬНЫХ ЖИДКОСТЯХ. ОБЗОР.

1.1. О кавитационных явлениях в жидкостях, находящихся в ультразвуковых полях, под действием нейтронов

1.2. Влияние тяжелых заряженных частиц на кавитационную прочность жидкостей

1.3. Нелинейные эффекты при генерации упругих волн в жидкостях пучками ионизирующих частиц
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ДАВЛЕНИИ, СВЯЗАННЫХ С ПОЯВЛЕНИЕМ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ЖИДКОСТЯХ
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ГЕГЕРОФАЗНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ, ИНИЦИИРУЕМЫХ В ЖИДКОСТЯХ ЗАРЯЖЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ.
3.1. Некоторые особенности акустического^злучения, генери-румого в жидкостях короткими лазерными импульсами
3.2. Исследование акустической эмиссии паровых микропузырьков, генерируемых при кипении недогретых жидкостей
4. ГЕНЕРАЦИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЖЦДКОСТЯХ ОСКОЛКАМИ
ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР ТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
4.1. Об акустическом излучении в жидкостях под действием осколков деления изотопа Калифорний
4.2. Генерация упругих волн в растворах актинидов импульсными ионизирующими пучками
4.3. О природе акустического излучения в жидкостях под действием осколков деления ядер тяжёлых элементов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ В последние годы появился значительный интерес к акустоиони-зационным явлениям, т.е. явлениям генерации акустических волн в конденсированных средах ионизирующими частицами. С одной стороны это объясняется все возрастающим использованием ионизирующих излучений в различных областях народного хозяйства. С другой -особый интерес к указанным явлениям вызван возможностью их использования для глубоководной регистрации мюонов и нейтрино сверхвысоких энергий в планируемых экспериментах по проекту ДЮМАЦЦ. Характерно, что по сравнению с оптическим методом, использующим черенковский свет для регистрации адронных ливней от нейтрино на большой глубине в океане, акустический метод, использующий звуковой импульс возникающий вследствие расширения объема энерговыделения адронного ливня, позволяет увеличить массу детектора (из-за большой длины затухания звука) и удешевить установку (гидрофоны дешевле ФЭУ).
Природа упругих волн, генерируемых ионизирующими частицами в жидкостях, сильно зависит от плотности их энергетических потерь. К настоящему времени экспериментально установлено, что для импульсных пучков слабоионизирующих частиц (электронов, протонов, гамма-квантов) при небольшой плотности суммарного энерговыделения определяющим является термоупругий механизм генерации акустических колебаний, т.е. изменение объема области энерговыделения за счет теплового расширения. Однако, для тяжвлых ядер с высокой плотностью ионизационных потерь при взаимодействии которых с жидкостями возможно проявление нетепловых механизмов генерации упругих волн экспериментальных данных практически нет.
Целью диссертации является исследование радиационно-акустических эффектов, возникающих при попадании в жидкости осколков деления ядер тяжелых элементов, оценка возможности применения

наблюдаемых эффектов для детектирования тяжелых ионов, а также определение влияния деления тяжелых ядер на фоновые условия в планируемых глубоководных физических экспериментах (акустический вариант проекта ДЮМАВД).
В первой главе приведен обзор работ, где установлен факт существования радиационного механизма образования микрополостей (кавитационных зародышей) в жидкостях, что позволяет рассматривать микропузырьковый механизм генерации акустических волн в жидкостях тяжелыми ионизирующими частицами. Рассмотрены также важнейшие результаты, полученные в работах по изучению акустических сигналов в стабильных жидкостях от импульсных пучков сла-боионизирующих частиц. При этом основное внимание уделено нетепловым механизмам генерации акустического излучения.
Во второй главе изложена методика исследования импульсных давлений, связанных с появлением в жидкостях гетерофазных неоднородностей. Применялись различные методики измерений, а в качестве чувствительных элементов гидрофонов использовались образцы из поляризованной пьезокерамики ЦТС-19. Высокая чувствительность и низкий собственный уровень шума акустических каналов регистрации обеспечивались применением созданных предусилителей, выполненных на полевых транзисторах. Импульсный режим калибровки акустических измерительных каналов был реализован при помощи термоупругих волн давления, генерируемых в жидкостях короткими лазерными импульсами.
В третьей главе представлены результаты, полученные в экспериментах, моделирующих образование гетерофазных неоднородностей в жидкостях тяжелыми ионами. При исследовании акустического излучения, возникающего при сверхбыстром импульсном нагреве небольшого объема жидкости сфокусированным пучком неодимового лазера, работающего в режиме с модуляцией добротности, основное внимание

онной линзой с фокусным расстоянием У , можно использовать соотношение (2о{'б /91/.
Схема установки для исследования особенностей акустического излучения, генерируемого в жидкостях сфокусированным лазерным пучком показана на рис.3.1.
Лазер ЛТИЙЧ-6 (I) представляет собой импульсный твердотельный лазер с модуляцией добротности. Максимальная энергия импульса

излучения ^ 0,05 Дж, длительность импульса примерно Юс,
длина волны излучения 1,06 мкм. Излучение фокусировалось линзой (2) с фокусным расстоянием 2 см в камеру (3), наполненную исследуемой жидкостью. Его интенсивность могла плавно изменяться без изменения радиального распределения при помощи нейтральных светофильтров (4). Часть излучения отражалась прозрачной пластинкой (5) на фотодиод (6) для формирования задержанного импульса синхронизации генераторм Г5-54 (7). Акустические сигналы регистрировались гидрофоном с металлическим демпфером (8) и после усиления малошумящим усилителем (9) поступали на запоминающий осциллограф С8-2 (10).
Для исследования динамики микропузырьков, возникающих в объеме жидкости, перпендикулярно направлению луча лазера пропускался тонкий зондирующий луч слабого света от осветителя (II) со стабилизатором тока ТЕЗ-88 как источником питания. Изменение интенсивности зондирующего луча света регистрировалось фотоэлектрон-: ным умножителем ФЭУ-38 (12) и наблюдалось при подаче на второй вход осциллографа. С целью уменьшения фоновой засветки фотокатода ФЭУ рассеяным светом от пучка, зондирующий луч попадал на него через цилиндрический световод диаметром 8 и длиной 95 мм.
В процессе измерений энергия лазерного импульса периодически контролировалась калориметром ИНТ- 1м. Необходимости в непрерывном контроле не было т.к. было установлено, что при работе в од-