Источник ультрахолодных нейтронов с замедлителем из твёрдого дейтерия

• Автор: Захаров, Аркадий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Ультрахолодные нейтроны
Получение ультрахолодных нейтронов
Краткая история развития источников ультрахолодных нейтронов в ПИЯФ 6 Недостатки источников и пути их преодоления
Актуальность использования твердого дейтерия
Современное состояние
Цель диссертационной работы
Формулировка научной проблемы и методы исследования
Аннотация диссертационной работы по главам
Материалы, которые выносятся на защиту
Глава 1. Использование твёрдого дейтерия для получения УХН
1Л. Криогенные способы получения УХН
1.2. Особенности нового поколения нейтронных источников
1.3. Нейтронно-физические характеристики
1.4. Модификации водорода
1.5. Теплофизические характеристики
Выводы к первой главе
Глава 2. Нейтронный источник с твёрдым дейтерием
2.1. Структурная схема
2.2. Расположение на реакторе
2.3. Криогенная камера источника
2.4. Дсйтериевая система
2.5. Криогенная система
2.6. Нейтроноводная система
Выводы ко второй главе

Глава 3. Экспериментальные результаты
3.1. Эффективность нейтронного источника
3.2. Экспериментальное исследование прохождения нейтронов через твёрдый дейтерий
3.3. Влияние примеси протия в твёрдом дейтерии на выход нейтронов
3.4. Исследование водород-дейтериевых смесей для источников холодных нейтронов
3.5. Тепловая нагрузка на источник
3.6. Температура дейтерия в источнике
Выводы к третьей главе
Глава 4. Вопросы безопасности
4.1. Аспекты безопасности криогенного дейтериевого источника на ядерном реакторе
4.2. Ядерная и радиационная безопасность
4.3. Водородная безопасность
Выводы к четвёртой главе
Г лава 5. Перспективы использования
5.1. Импульсные нейтронные источники
5.2. Примеры реализация нейтронных источников с твёрдым дейтерием 93 Выводы к пятой главе
Заключение
Литература

Введение
Ультрахолодные нейтроны
Мощным источником нейтронов для экспериментов по изучению свойств самого нейтрона служит исследовательский ядерный реактор. Спектр нейтронов, испускаемых обычным ядерным реактором на тепловых нейтронах, соответствует максвелловскому распределению по скоростям для данной температуры. При температуре 300К энергия нейтронов при наиболее вероятной скорости равна е= кТ = 0,025 эВ, где к постоянная Больцмана. В зависимости от энергии нейтроны принято делить на тепловые, холодные (ХН), очень холодные (ОХН) и ультрахолодные (УХН). Условные границы групп нейтронов представляет Таблица 1. [1].
Таблица 1.
Группа нейтронов Энергия, эВ Скорость, м/с Длина волны, А
Тепловые 5-Ю’3 ч-0,5 9,8-Ю2 ч- 9,8-Ю3 0,405 ч- 4,
Холодные г<э о 1Г> •1* т О г-Н 1,4-102 -г 9,8-Ю2 4,05 ч- 28,
Очень холодные 10'7 ч- 10'4 4,4 -ь140 28,6 ч-
Ультрахолодные ~10'7 -4
Для экспериментов по изучению свойств самого нейтрона необходимы как можно более медленные нейтроны. Это увеличивает время пребывания нейтрона внутри экспериментальной установки. Когда энергия нейтрона меньше граничной энергии поверхности вещества, то нейтрон не может проникнуть внутрь вещества и происходит его отражение от поверхности. Способность УХН к отражению от поверхности позволяет хранить их в замкнутом объеме [2].
В области фундаментальной физики УХН используются для измерения электрического дипольного момента, электрического заряда и времени жизни самого нейтрона, а также для изучения асимметрии нейтронного р-распада. В прикладных исследованиях УХН используются для изучения твердого тела

Рисунок 8. Принципиальная технологическая схема криогенного источника с твердым дейтерием на исследовательском ядерном реакторе ВВР-М.
Камера имеет гидравлический объем 6-л. Заполнение камеры жидкостью происходит до уровня подводящей трубы, которая имеет срез в верхней части. В процессе конденсации давление в ресивере будет понижаться, соответственно будет понижаться и температура конденсации. Этот процесс продолжается до начала образования твердой фазы (18,7К). После заполнения камеры жидкость займет объем 5,68л (0,965 кг дейтерия). Дальнейшее охлаждение будет приводить к затвердеванию этого дейтерия и к поступлению в камеру газа, оставшегося в ресивере и трубопроводе.
Объем ресивера равен 6 м3. Объем трубопровода диаметром 50мм и длиной 150 м от ресивера до камеры равен 0,3 м3. При температуре 18,7 К давление