Разработка криогенных мишеней для работы с тяжелыми изотопами водорода и экспериментальное исследование процессов мюонного катализа ядерных реакций синтеза при температурах 6-30 К

• Автор: Демин, Дмитрий Львович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 90 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Разработка твердо-дейтериевой мишени (ТДМ)
1.1 Требования к мишени
1.2 Ампула ТДМ
1.3 Система охлаждения ТДМ
1.4 Термометрия и термостатирование ТДМ
1.5 Система газообеспечения ТДМ
1.6 Операции и режимы работы ТДМ
1.7 Результаты эксплуатации ТДМ
Глава 2. Разработка жидко-тритиевой мишени (ЖТМ)
2.1 Требования к мишени
2.2 Конструкция ЖТМ
2.3 Система измерения давления ЖТМ
2.4 Система охлаждения ЖТМ
2.5 Особенности вакуумной системы ЖТМ
2.6 Термометрия и термостатирование ЖТМ
2.7 Операции и режимы работы ЖТМ
2.8 Обеспечение радиационной безопасности
2.9 Результаты эксплуатации ЖТМ

Глава 3. Измерение спиновой и температурной зависимости скорости образования ddfi молекулы в твердом и жидком дейтерии
3.1 Физическое обоснование эксперимента “
3.2 Описание экспериментальной установки
3.3 Методика эксперимента
3.4 Результаты эксперимента с ТДМ
Глава 4. Прямое измерение эффективного коэффициента прилипания и множественности нейтронов в серии мюонного катализа (МК) в жидкой двойной смеси D/Т в зависимости от концентрации изотопов
4.1 Физическое обоснование эксперимента
4.2 Описание экспериментальной установки
4.3 Методика эксперимента
4.4 Результаты эксперимента с ЖТМ
Заключение
Литература
Список рисунков
Рисунки

Введение
После открытия в Лаборатории ядерных проблем (ЛЯП) ОИЯИ в 1966 г. явления резонансного образования мюонных молекул dd/.i, и высокой эффективности мю-катализа в системе dtß (1979) многие лаборатории мира, имеющие ускорители протонов промежуточных энергий, ПИЯФ (Россия), LAMPF (США), PSI (Швейцария), RAL (Великобритания), TRIUMF (Канада) проводили исследования по проблеме мю-онного катализа (МК). В настоящее время особенно интенсивно они идут в КЕК (Япония), RIKEN-RAL (Великобритания). МК выделился как независимое направление, имеющее много приложений в ядерной физике и физике слабых взаимодействий.
Основу диссертации составил цикл работ, выполненных автором в течение 1993-98 годов [1, 2, 3, 4]. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.
В первой и третьей главах описана экспериментальная установка и проведение эксперимента по исследованию параметров реакций МК в жидком и твердом дейтерии.
Изучение процессов МК в чистом дейтерии имеет важное преимущество перед рекциями МК в двойных D/Т и H/D/T тройных смесях изотопов водорода, т.к. в этом случае легче интерпретировать экспериментальные данные. Реакции мюонного катализа в чистом дейтерии имеют простую кинетику (рис. 1) и поэтому привлекательны для проверки теории образования мезомолекул.
В 1990 г. экспериментально была показана возможность измерения на фазотроне ЛЯП спиновых эффектов в дейтерии высокой плотности
2.7 Операции и режимы работы ЖТМ
ЖТМ позволяла производить контролируемым образом следующие операции:
- откачка ампулы мишени, буферных объемов и вакуумного кожуха мишени;
- заполнение ампулы мишени жидкими изотопами водорода и их смесями из КИГС. На рис. 14а показаны временные зависимости параметров состояния (сверху давление по Ml, снизу температура по СТ) смеси изотопов водорода в ампуле при ее заполнении (участок АВ) и выходе на стабильный температурный режим (участок ВС);
- полное удаление из мишени смеси изотопов водорода. На рис. 14Ь показаны временные зависимости параметров состояния (сверху давление по Ml, снизу температура по ТС1) смеси изотопов водорода в ампуле при эвакуации смеси в буферный объем (участок DE) и эвакуации смеси в урановую ловушку КПГС (участок FG). Моменты времени Е и F соответствуют включению нагревателя Н2 для эвакуации смеси;
- поддержание температуры 22 К исследуемой жидкой смеси изотопов водорода в течение сеанса на ускорителе с точностью 0,1 К. На рис. 15 сверху показана временная зависимость давления в ампуле по манометру DM, снизу - температуры ампулы по конденсационному термометру СТ в течение экспозиции мишени на пучке мюонов;
- добавление изотопов водорода в ампулу мишени и частичная эвакуация изотопов водорода из ампулы. На рис. 16 показаны временные зависимости параметров состояния (сверху давление по Ml, посередине температура по ТС1, снизу температура по СТ) смеси изотопов