Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Экспериментальное подтверждение селективной сепарации нейтронов

16.09.2020 2020 - №03 Физика в ядерной энергетике

Ю.В. Дробышевский И.М. Анфимов В.А. Варлачев С.П. Кобелева С.А. Некрасов С.Н. Столбов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.3.15

УДК: 621.039, 53.05, 53.043

Получено экспериментальное подтверждение работоспособности конструкции концентратора нейтронов устройств, формирующих и использующих направленные высокоинтенсивные пучки тепловых нейтронов с каналами эллиптического профиля, выполненного в виде блоков пластин из профилированного графита и алюминия. Эффект отражения нейтронов от поверхности материалов положен в основу устройства, обладающего способностью проводить селекцию нейтронов по направлению в пространстве. Экспериментально проверена работоспособность конструкции замедляюще-фокусирующей структуры (ЗФС) на базе пакета нейтронных зеркал эллиптической формы, которая позволяет формировать ориентированные пучки тепловых нейтронов из выходящего потока нейтронов реактора. Использованы кремниевые монокристаллические пластины, применение которых позволяет получать портреты интегральных потоков нейтронов в реакторе с целью регистрации эффекта селективной сепарации тепловых нейтронов. Эксперименты проводили в канале ГЭК-4 на реакторе ИРТ-Т НИТПУ. Интегральный поток нейтронов составил (2,3 – 3,02)·1017 см–2 . Нейтронный поток детектировали по изменению удельного электросопротивления пластин монокристаллического кремния. Эффект концентрирования тепловых нейтронов зарегистрирован на блоках как графитовых нейтронных зеркал, так и алюминиевых тонкостенных эллиптических зеркал. В ближайшей перспективе на его основе можно решить задачу продления ресурса реактора в результате снижения наводороживания внутренних стенок. Экспериментально доказана возможность создания анизотропных структур, лежащих вне формализма теоремы Лиувилля, в которых сформированы поверхности стоков тепловых нейтронов с последующей концентрацией в выделенных алюминиевыми или графитовыми пластинами областях.

Ссылки

  1. Kim Y.H., Park H., Kim Y.K., Kim J., Kang J. Reference thermal neutron field at KRISS for calibration of neutron detectors. // Radiation Measurements. – 2017. – Vol. 107. – PP. 73-79. DOI: https://doi.org/10.1016 / j. radmeas.2017.10.001 .
  2. Lehmann E., Trtik P., Ridikas D. Status and perspectives of neutron imaging facilities, Neutron imaging for applications in industry and science. // Physics Procedia. – 2017. – Vol. 88. – PP. 140-147. DOI: https://doi.org/10.1016 / j. phpro.2017.06.019 .
  3. Boffy R., Beaucour J., Bermejo F.J. A Versatile Device for Thermal Neutron Irradiation of Materials at Grazing Incidence Angles. // Nuclear Technology. – 2017. – Vol. 200. – No. 1. – PP. 54-65. DOI: https://doi.org/10.1080 / 00295450.2017.1341780 .
  4. Варлачев В.А., Зенков А.Г., Солодовников Е.С. Особенности нейтронно-трансмутационного легирования кремния на исследовательских реакторах. // Известия вузов. Физика. – 1998. – № 4. – С. 210-215.
  5. Varlachev V.A., Solodovnikov E.S. A Thermal Neutron Detector Based on Single-Crystalline Silicon. // Instruments and Experimental Techniques. – 2009. – Vol. 52. – No. 3. – PP. 342-344. DOI: https://doi.org/10.1134/S0020441209030063 .
  6. Дробышевский Ю.В., Столбов С.Н. Устройство для формирования направленного потока нейтронов. Патент RU №1821818, 1990 г.
  7. Анфимов И.М., Варлачев В.А., Дробышевский Ю.В. Регистрация эффекта селективной сепарации тепловых нейтронов. // ВАНТ. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2018. – № 1. – С. 24-30.
  8. Анфимов И.М., Дробышевский Ю.В., Столбов С.Н. Регистрация эффекта селективной сепарации тепловых нейтронов. // Известия Института инженерной физики. – 2018. – Т. 3. – № 49. – С. 21-26.
  9. Дробышевский Ю.В., Дунилин В.М., Волков Г.Г., Столбов С.Н. Реакторные нейтрино, структура нейтрона и геометрия пространства-времени. // Известия Института инженерной физики. – 2017. – № 3. – С. 17-28.
  10. Варлачев В.А., Зенков А.Г., Солодовников Е.С. Особенности нейтронно-трансмутационного легирования кремния на исследовательских реакторах // Известия вузов. Физика. – 1998. – № 4. – С. 210-215.
  11. Варлачев В.А., Солодовников Е.С. Повышение эффективности использования нейтронов при равномерном облучении образцов большой протяженности. // Известия вузов. Физика. – 2010. – Т. 53. – № 10-2. –С. 313-316.
  12. ДробышевскийЮ.В., Столбов С.Н., Некрасов С.А., Петров Г.Н., Прохоров А.К. Способ и устройство для нейтронного легирования вещества. Патент RU №2514943, 2012 г. Опубл. 10.05.2014. Бюл. 13.
  13. Бадретдинов Т.Х., Горюнов А.Г., Варлачев В.А.К вопросу о модернизации комплекса нейтронного легирования кремния на ИРТ-Т. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2010. – № 3. – С. 147-151.
  14. Соловьева А.П., Ульянин Ю.А., Харитонов В.В., Юршина Д.Ю. О ценности ОЯТ как сырья для топлива реакторов на тепловых нейтронах. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – № 2. – С. 140-152; DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2019.2.12 .
  15. Ватулин А.В., Супрун В.Б., Кулаков Г.В. Разработка топлива для исследовательских реакторов. // Атомная энергия. – 2015. – Т. 119. – Вып. 5. – С. 249-254.
  16. Fischer V., Pagani L., Pickard L., Grant C., He J., Pantic E., Svoboda R., Ullmann J., Wang J. Absolute calibration of the DANCE thermal neutron beam using sodium activation. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A, Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 2019. – Vol. 929, – Iss. C. – ID: ISSN 0168-9002. DOI: https://doi.org/10.1016 / j. nima.2019.03.047 .
  17. Al Zain Jamal, El Hajjaji O., El Bardouni T., Boukha H. Deterministic evaluation of safety parameters and neutron flux spectra in the MNSR research reactor using DRAGON-4 code. // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. – 2018. – Vol. 11. – Iss. 3. – PP. 255-261. DOI: https://doi.org/10.1016/j. jrras.2018.04.002 .
  18. Kerlin Thomas W., Belle R. Dynamics and Control of Nuclear Reactors. – Elsevier Science, Upadhyaya, Academic Press. – 2019. – 402 p.

тепловые нейтроны плотность потока нейтронов пучки тепловых нейтронов эллиптические зеркала способ и устройство для исследования потока тепловых нейтронов нейтронное легирование кремний