В Томске нашли способ улучшить работу ионных ускорителей для ядерной энергетики

Томские ученые нашли способ улучшить мишени из лития для ионных ускорителей, которые используют в ядерной энергетике. Об этом ТАСС сообщили в Минобрнауки РФ.

«Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международной коллаборации проанализировали характеристики генерации нейтронов в импульсном ускорителе на основе литиевых мишеней. Исследователи сравнили мишени из чистого лития, фторида лития и оксида лития и выявили оптимальную толщину, при которой достигается максимальный выход нейтронов. Полученные данные помогут при проектировании более экономичных и компактных источников нейтронов на основе импульсных ускорителей легких ионов», — сказано в сообщении.

Технологии с использованием нейтронных источников на основе импульсных ускорителей ионов открывают возможности для широкого спектра научных и медицинских применений. Среди них — исследования в области ядерной энергетики, химического анализа легких элементов, нейтронно-захватной терапии и многие другие. У ускорителей есть мишени из лития, которые ученые модифицировали.

Специалисты ТПУ вместо чистого лития использовали его соединения. Они выбрали однородные мишени на основе лития: фторид лития и оксид лития. Эти материалы стабильны при комнатной температуре и давлении, а также имеют более высокие температуры плавления и испарения. Хотя 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 такие же, как и у нейтронов из чистого лития. Эти мишени подходят для использования в импульсных ускорителях легких ионов.

«Наиболее уязвимым ее [мишени] компонентом является тонкий слой лития. Его толщина — критически важный параметр: ее увеличение за пределы диапазона протонов не повышает выход нейтронов, а лишь способствует нежелательному выделению тепла и гамма-излучения за счет потерь на ионизацию. Поэтому оптимизация толщины является крайне важной для максимизации выхода нейтронов при обеспечении работоспособности мишени», — отметили в сообщении.

Ученые определили, что при использовании мишени из чистого лития максимум выхода нейтронов достигается при ее толщине примерно 90−110 микрометров. Это связано с 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 участвовали 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.

Ядерный реакторПоделиться