Создание источников холодных и ультрахолодных нейтронов для нейтронных исследований

• Автор: Митюхляев, Виктор Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Обзор литературы по источникам холодных нейтронов
1.1. Определение холодных нейтронов и их градация
1.2. Исторический обзор источников холодных нейтронов
1.3. Замедлитель
1.4. Водородные и дейтериевые источники ХН
1.5. Эволюция источников ультрахолодных нейтронов
1.6. Расчет термапизации и фактора выигрыша (Оат-фактор)
1.7. Радиационный нагрев и теплопритоки
1.8. Способ отвода тепла
1.9. Материал камеры источника
1.10. Вопросы безопасности
Глава 2. Решение задачи создания универсального источника ХН и УХН в
центре активной зоны реактора ВВР-М
2.1. Определение исходных данных для проектирования жидководородного источника
2.2. Выбор оптимальных размеров замедлителя
2.3. Решение теплофизической задачи охлаждения замедлителя в
активной зоне реактора
2.4. Конструкция источника с контуром естественной циркуляции
жидкого водорода
2.4.1. Водная полость
2.4.2. Внутриреакторная сборка
2.4.2.1. Контур естественной циркуляции жидкого водорода
2.4.2.2. Нейтроновод УХН
2.4.2.3. Поляризующий нейтроновод холодных нейтронов
2.4.3. Криогенное обеспечение

Г лава 3. Экспериментальные результаты
3.1.1. Определение интенсивности, фактора выигрыша и спектров ХН и УХН в зависимости от температуры
3.1.2. Тепловая нагрузка на источник
3.1.3. Исследование влияние жидководородного источника на реактивность реактора
3.1.4. Определение равновесной концентрации смеси водорода и дейтерия под облучением
3.1.5. Содержание примесей кислорода и азота в водороде
3.1.6. Исследование и оптимизация криогенной установки при работе с источником
3.1.6.1. Испытания турбодетандеров новой конструкции
Глава 4. Создание источников холодных нейтронов для зарубежных нейтронных исследовательских центров
4.1. Создание источника холодных нейтронов для реактора ВВР-СМ, KFKI (Венгрия)
4.1.1. Фактор выигрыша
4.1.2. Тепловыделения и нейтронные потоки в месте установки источника холодных нейтронов
4.1.3. Решение теплофизической задачи охлаждения замедлителя
4.1.4. Состав комплекса ИХН
4.1.5. Экспериментальные характеристики ИХН
4.2. Создание источника холодных нейтронов для реактора OPAL ANSTO (Австралия)
4.2.1. Краткая характеристика реактора OPAL
4.2.2. Основные требования, предъявляемые к ИХН реактора OPAL
4.2.3. Решение задачи создания ИХН для реактора OPAL
4.2.3.1. Фактор выигрыша, оптимальный объем замедлителя, нейтронные спектры для различных моделей источника

4.2.3.2. Тепловая нагрузка и выбор места расположения источника в баке
отражателя реактора
4.2.3.3. Способ охлаждения замедлителя и тепловые характеристики
4.2.3.4. Основные параметры источника на реакторе OPAL
4.2.4. Экспериментальные характеристики ИХН
4.2.4.1. Тепловая нагрузка
4.2.4.2. Нейтронные потоки и спектры
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Из холодного источника, находящегося в отражателе реактора, число нейтронов с энергией Е, падающих в течение одной секунды на мишень в конце выводящего нейтронного канала описывается следующим соотношением:
dN(E) = 0(M,ClJE)dS , (1.4)
где Ф - поток нейтронов в точке М на поверхности источника (в этом случае делается допущение, что поток на поверхности источника меняется слабо); Е - энергия; Q.c- распределение (направление) вылетающих нейтронов; dS - излучающая поверхность (или поверхность донышка канала); с/2 - поверхность мишени; / - расстояние между излучающей поверхностью и мишенью. Ф(М,С1сЕ) - зависит от многих параметров и, особенно, от уровня мощности реактора.
Фактор выигрыша (Gain) можно записать следующим уравнением:
G(M,Q.E) - ф(М,&сЕ) = dN(E)
Ф0(М,ПСЕ) dN0(E)
где Ф0 и dN0 - поток в точке М, для Qc, и Е, и число нейтронов,
падающих на мишень без источника холодных нейтронов. (Уровень
мощности реактора при расчетах должен быть одинаков как с источником,
так и без него). Обычно для оптимизации источника в первоначальных
расчетах максвелловского распределения спектра Ф(М,QCE) используются
упрощенные модели, а окончательный расчет проводится для реальной
геометрии. Полученный таким образом фактор выигрыша характеризует
установку в целом со всеми её конструкционными элементами, которые
влияют на спектр и величину потока.
В расчетах фактора выигрыша для описания рассеяния нейтронов молекулами жидкого водорода или дейтерия, используется модель Янга-Коппеля [98]. Улучшенная модель описывается в работе [99], в которой были