|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Нейтронные источники | Нейтронные источники (далее Н) источники нейтронных пучков. Применяются в ядерно-физических исследованиях и в практических приложениях (см., например, Нейтронный каротаж, Нейтронография). Все Н характеризуются: мощностью (число нейтронов, испускаемых в 1 сек), энергетическим и угловым распределением, поляризацией нейтронов и режимом испускания (непрерывным или импульсным). В первых Н для получения нейтронов использовались ядерные реакции (a, n) на ядрах 7 или 10, а также фоторасщепление дейтрона или ядра , т. е. реакция (g, n). В первом случае Н представляет собой равномерную механическую смесь порошков 7 и радиоактивного изотопа, испускающего a-частицы (, , и др.), запаянную в ампулу. Соотношение количеств и, например, ~ 1/5 (по весу). Их мощность определяется допустимым количеством a-активного препарата. Обычно активность £ 10 что соответствует испусканию ~ 107—108 нейтронов в 1 сек (см. табл.). Н со смесью + и + являются одновременно источниками интенсивного g-излучения (104—105 g-квантов на 1 нейтрон). Н со смесью + и + испускают только 1 g-квант на 1 нейтрон.
В случае фотонейтронного ампульного источника ампула содержит полый цилиндр или шар из или с тяжелой водой D2, внутри которого размещается источник g-излучения. Энергия g-квантов должна быть выше пороговой энергии фоторасщепления ядер D или (см. Фотоядерные реакции). Недостаток такого Н — интенсивное g-излучение; применяется в тех случаях, когда нужно простыми средствами получить моноэнергетические нейтроны. В ампульных Н используется также спонтанное деление тяжелых ядер (см. Ядра атомного деление).
После появления ускорителей заряженных частиц для получения нейтронов стали использоваться реакции (р, n) и (d, n) на легких ядрах, а также реакции (d, pn). В специальных ускорительных трубках протоны и дейтроны ускоряются в электрическом поле, создаваемом напряжением ~ 105—107 в. Такие нейтронные генераторы разнообразны по размерам и характеристикам (см. рис.). Некоторые из них размещаются на площади 50—100 м2 и обладают мощностью — 1012—1013 нейтронов в 1 сек (энергию можно варьировать от 105 до 107 эв). Существуют и миниатюрные ускорительные трубки (диаметры 25—30 мм), испускающие 107—108 нейтронов в 1 сек, которые используются в нейтронном каротаже.
Для получения нейтронов с энергиями 2—15 Мэв наиболее употребительны реакции D (d, n)3 и T (d, n)4. Мишенью служит гидрид металла (обычно или ) с дейтерием или тритием. В реакции D + d значительный выход нейтронов наблюдается уже при энергии дейтронов ~ 50 кэв. Энергия нейтронов при этом ~ 2 Мэв и растет с ростом энергии протонов. Для нейтронов с энергией 13—20 Мэв предпочтительнее реакция Т + d, дающая больший выход нейтронов. Например, при энергии дейтронов 200 кэв из толстой тритиево- мишени вылетают нейтроны с энергией ~ 14 Мэв в количестве 108 в 1 сек на 1 мкк дейтронов.
Характеристики наиболее распространенных ампульных нейтронных источников.
| Ядерная реакция< |
Период полураспа-
да
|
Число нейтронов в 1 сек на 1 |
Энергия нейтронов в Мэв
|
Реакция (a, n)
+
+
+
+
+
|
1620 лет
3,8 сут
139 сут
24 тыс. лет
470 лет
|
107
107
106
106
106
|
Сплошной спектр от 0,1 до 12 с максимумом в области 3—5
|
Реакция (g, n)
+ D2
MsTh +
MsTh + D2
140 +
140 + D2
124 +
72 + D2
24 +
24 + D2
|
1620 лет
6,7 года
6,7 года
40 ч
40 ч
60 сут
14,1 ч
14,8 ч
14,8 ч
|
104—105
|
0,12
0,83
0,2
0,62
0,15
0,024
0,13
0,83
0,22
|
Спонтанное деление
|
|
Число нейтронов на 1 мг
|
Сплошной спектр 0,1—12 с максимумом в области 1, 5
|
236
240
244
252
|
2,9 года
6,6×103 лет
18,4 года
2,6 года
|
26
1,1
9×103
2,7×109
|
Реакция (р, n) на ядрах 7 и др. удобна для получения моноэнергетических нейтронов в широком диапазоне энергии. Она обычно используется в электростатических ускорителях. Для получения нейтронов более высоких энергий (~ 108 эв) используются реакции (р, n) и (d, pn) на пучках протонов и дейтронов высоких энергий. Реакция (р, n) осуществляется за счет непосредственного выбивания нейтрона из ядра (без промежуточной стадии возбуждения ядра), а также за счет перезарядки летящего нуклона в поле ядра. Нейтроны вылетают в этом случае преимущественно вперед (по направлению протонного пучка), они монохроматичны при фиксированном угле вылета. Реакция (d, pn) (развал дейтрона в поле ядра) приводит к генерации нейтронов с энергией, равной 1/2 энергии дейтрона.
В качестве Н используются также электронные ускорители. Интенсивные пучки быстрых электронов направляются на толстые мишени из тяжелых элементов (, ). Возникающие тормозные g-кванты (см. Тормозное излучение) вызывают реакцию (g, n) или деление ядер, сопровождающееся испусканием нейтронов. Все нейтронные генераторы могут работать как в непрерывном, так и импульсном режимах.
Самые мощные источники нейтронов — ядерные реакторы. Нейтронный пучок, выведенный из реактора, содержит нейтроны с энергиями от долей эв до 10—12 Мэв. В мощных реакторах плотность потока нейтронов в центре активной зоны реактора достигает 1015 нейтронов в 1 сек с 1 см2 (при непрерывном режиме работы). Импульсные реакторы, работающие в режиме коротких вспышек, создают более высокую плотность потока нейтронов, например импульсный реактор на быстрых нейтронах в Объединенном институте ядерных исследований (ИБР) имеет в момент вспышки в центре активной зоны 1020 нейтронов в 1 сек с 1 см2.
Лит.: Власов Н. А., Нейтроны, 2 изд., М., 1971; Портативные генераторы нейтронов в ядерной геофизике, под ред. С. И. Савосина, М., 1962.
Б. Г. Ерозолимский.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
