Томские исследователи обнаружили метод улучшения мишеней из лития для ионных ускорителей, используемых в ядерной энергетике. Об этом сообщили в Минобрнауки РФ.
«Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международной группы проанализировали характеристики нейтронной генерации в импульсном ускорителе, основанном на литиевых мишенях. Ученые провели сравнение мишеней из чистого лития, фторида лития и оксида лития, выявив оптимальную толщину, при которой достигается максимальный выход нейтронов. Полученные результаты будут полезны при проектировании более экономичных и компактных источников нейтронов на базе импульсных ускорителей легких ионов», — указано в сообщении.
Технологии, использующие нейтронные источники на основе импульсных ускорителей ионов, открывают новые горизонты для множества научных и медицинских приложений. К ним относятся исследования в области ядерной энергетики, химического анализа легких элементов, нейтронно-захватной терапии и многое другое. У acelerator есть мишени из лития, которые были модифицированы учеными.
Специалисты ТПУ вместо чистого лития применили его соединения. Они выбрали однородные мишени на основе лития: фторид лития и оксид лития. Данные материалы стабильны при комнатной температуре и давлении, а также обладают более высокими температурами плавления и испарения. Несмотря на то что выход нейтронов у таких мишеней ниже, чем у чистого лития, их высокая термостойкость позволяет использовать более мощные протонные потоки. Также было установлено, что энергетические характеристики нейтронов аналогичны тем, что получены из чистого лития. Эти мишени подходят для применения в импульсных ускорителях легких ионов.
«Наиболее уязвимым компонентом мишени является тонкий слой лития. Его толщина является критически важным параметром: увеличение этой величины за пределы диапазона протонов не приводит к повышению выхода нейтронов, а только способствует нежелательному выделению тепла и гамма-излучения из-за потерь на ионизацию. Поэтому оптимизация толщины крайне важна для максимизации выхода нейтронов при обеспечении работоспособности мишени», — отметили в сообщении.
Ученые выяснили, что при использовании мишени из чистого лития максимум выхода нейтронов достигается при ее толщине примерно 90−110 микрометров. Это объясняется тем, что в этом диапазоне литиевая мишень нагревается до температуры плавления и испарения. Для мишеней из фторида лития оптимальная толщина составляет около 18−24 микрометров, а для оксида лития — около 24−32 микрометров.
Об исследовании
В исследовании принимали участие сотрудники Научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ, Национальной лаборатории Фраскати (Италия) и Института прикладных проблем физики НАН (Армения). Результаты опубликованы в журнале Radiation Physics and Chemistry. Проект поддержан грантом РНФ и Минобрнауки РФ.
Фото: hi-tech.mail.ru