Ядерно-оптические преобразователи для детектирования сильных нейтронных полей

08.12.2021 2021 - №04 Применение ядерных методов и средств

П.Б. Басков Г.В. Маричев В.В. Сахаров В.А. Степанов

https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.11

При создании ядерно-оптических преобразователей (ЯОП) для детектирования сильных (потоки свыше 1⋅1015 см–2·с–1) нейтронных полей предлагаются гибридные газовые ионизационные камеры (ИК), в которых сочетаются электрические и оптические способы регистрации нейтронов. Для гибридных ИК предлагается технология получения радиационно стойких и механически прочных радиаторных материалов, пригодных к эксплуатации при температурах до 1000°С. Эта технология основана на твердофазном диффузионном насыщении бором сталей. Показано, что при плотностях потока тепловых нейтронов от 1⋅1010 н/см2·с интегральная интенсивность свечения аргона при ионизации α-частицами и ионами 7Li из слоев фаз боридов достаточна для регистрации.

Совокупность оптических и радиационных свойств многокомпонентных фторидных стекол позволяет использовать их в качестве конденсированных рабочих сред ЯОП. Выбор элементного и изотопного состава позволяет использовать фторидные стекла для многоканального детектирования нейтронов, значительно упростить процедуру разделения гамма- и нейтронного компонентов радиации в условиях интенсивных радиационных потоков. Экспериментально показано увеличение интенсивности ИК-люминесценции Nd в стеклах на основе фторида циркония ZBLAN при введении активной к нейтронам примеси Gd при облучении потоком до 1⋅1017 н/см2·с.

Ссылки

1. Сахаров В.В., Басков П.Б., Берикашвили В.Ш., Ивкина О.В., Косов Д.Е., Мосягина И.В., Фролов Н.Н., Шарипова М.А. Оксидная наноуровневая модификация поверхности неорганических материалов. // Наноинженерия. – 2011. – № 6. – С. 15-25.
2. Сахаров В.В., Мосягина И.В., Басков П.Б., Степанов В.А. Физико-материаловедческая комбинаторика пленочно-стекловолоконных материалов для радиационно-люминесцентного детектирования нейтронных потоков. // Вопросы радиационной безопасности. – 2016. – № 2 (82). – С. 55-63.
3. Малышев Е.К., Засадыч Ю.Б., Стабровский С.А. Газоразрядные детекторы для контроля ядерных реакторов. – М.: Энерготомиздат, 1991. – 160 с.
4. Басков П.Б., Маричев Г.В., Сахаров В.В., Степанов В.А. Гибридные камеры для детектирования нейтронных полей. / Материалы XIV Всероссийской научной конференции «Технологии и материалы для экстремальных условий» под общ. ред. акад. Б.Ф. Мясоедова. – М.: МЦАИ РАН, 2019. – С. 332-336.
5. Потапов С.П. О применении стабильных изотопов бора. // Атомная энергия. –1961. – Т. 10. – Вып. 3. – С. 244-252.
6. Самсонов Г.В., Серебрякова Т.И., Неронов В.А. Бориды. – М.: Атомиздат, 1975. – 376 с.
7. Евдокимов В.Д., Клименко Л.П., Евдокимова А.Н. Технология упрочнения машиностроительных материалов: Учебное пособие-справочник. – 2-е изд. – К.: Профессионал, 2006. – 352 с.
8. Ворошин Л. Борирование промышленных сталей и чугунов: (Справ. пособие). – Мн.: Беларусь, 1981. – 205 с.
9. Стриганов A.P., Свентицкий H.C. Таблицы спектральных линий. – М.: Атомиздат, 1966. – 900 с.
10. Физические величины: Справочник. / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 1232 с.
11. Омаров О.А., Омарова Н.О., Омарова П.Х., Рамазанова А.А., Аль3Харети Ф.М.А., Хачалов М.Б. Спектроскопия плазмы искрового пробоя газов в сильных магнитных полях. // Инженерная физика. – 2013. – № 5. – С. 50-58.
12. Егоров Ю.А. Сцинтилляционный метод спектрометрии гамма излучения и быстрых нейтронов. – М.: Госатомиздат, 1963. – 306 с.
13. Patent USA 5680423 (Oct.1997) Perkins, et al. (class USA 376/153).
14. Hobson P.R., et al. Dense, Fast, Radiation-Tolerant Fluoro-Hafnate Glass Scintillators for Electromagnetic Calorimeters in High Energy Physics. / Proc. of the Int. Conf. on Inorganic scintillators and their applications (SCINT95). – Delft University Press (Netherlands), 1996. – PP. 317-324.
15. Stepanov V.A., Baskov P.B., Chernov V.M., Fedorov V.D., Khorozova O.D., Kurdyavko P.V., Sakharov V.V., Stepanov P.A. Fluoride Glasses as Materials for Radiation Optics. /Proc. of the XIII-th Int. Symposium on Non-Oxide Glasses and New Optical Glasses. Pardubice, Czech Republic, 2002. Part II. – PP. 674-677.
16. Басков П.Б., Сахаров В.В., Степанов В.А. Многокомпонентные фторидные стекла для детектирования радиационных полей. // Вопросы радиационной безопасности. – 2015. – № 3. – С. 115-120.
17. Сахаров В.В., Басков П.Б., Степанов В.А., Степанов П.А., Федоров В.Д. Бескислородные оптические материалы для радиационной оптики // ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы. – 2004. – Вып. 1 (62). – C. 231-244.
18. Baskov P.B., Kurdyavko P.V., Plaksin O.A., Sakharov V.V., Stepanov V.A., Stepanov P.A. Radioluminescence of fluoride glasses. / Proc. of the XIII-th Int. Symposium on Non-Oxide Glasses and New Optical Glasses. Pardubice, Czech Republic, 2002. Part II. – PP. 534-536.
19. Makhov V.N., Kamenskikh I.A., Terekhin M.A. et. al. / Proc. of the Int. Conf. on Inorganic Scintillators and Their Application (SCINT95), 1995. – PP. 208-211.
20. Baskov P.B., Sakharov V.V., Stepanov V.A., Stepanov P.A., Kurdyavko P.V. Photoinduced Recovery of Gamma-Irradiated Fluoride Glasses. // Technical Physics Letters. – 2002. – Vol. 28. – Iss. 9. – PP. 790-791. DOI: https://doi.org/10.1134/1.1511787 .
21. McLane V. EXFOR Basis. A Short Guide to the Nuclear Reaction Data Exchange Format.– BNL-NCS/05-Rev. – 2000. DOI: https://doi.org/10.2172/767143 .

детекторы нейтронов гамма-детекторы ядерно-оптический преобразователь ионизационная камера сцинтиллятор фторидное стекло сильное нейтронное поле

Ссылка для цитирования статьи: Басков П.Б., Маричев Г.В., Сахаров В.В., Степанов В.А. Ядерно-оптические преобразователи для детектирования сильных нейтронных полей. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – № 4. – С. 122-134. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.11 .