Спосіб генерації нейтронів

1. Спосіб генерації нейтронів, що включає насичення випромінюючої мішені дейтерієм та подальшу дію на мішень імпульсними електричними розрядами, який відрізняється тим, що імпульсні електричні розряди ініціюють усередині об'єму речовини, з якої виконана мішень, а як ре 3 нього високовольтного джерела. Метал, з якого виконана мішень, у цьому випадку, крім акумулювання дейтерію, виконував роль і гарного електричного провідника для полегшення впливу на нього зовнішнього електричного розряду, а вакуумування розрядного проміжку було необхідно для створення на цьому проміжку передпробійної електричної «перенапруги» для наступного формування в приповерхньому шарі мішені короткоживучого плазмового згустку. Із цього плазмового згустку, сформованого емітованими іонами поглиненого в мішені залишкового газу, металу й дейтерію, і відбувалася генерація нейтронів. Технічним завданням передбачуваної корисної моделі є спрощення реалізації способу та підвищення ефективності процесу генерації нейтронів. Поставлена мета досягається тим, що в запропонованому способі імпульсні розряди ініціюють усередині об'єму речовини, з якої виконана мішень, а для цього як речовину використають сегнетоелектрик. А також імпульсні електричні розряди усередині мішені створюють шляхом її періодичної переполяризації, причому як речовину, з якої виконана мішень, використають сегнетокераміку. Крім того, періодичну переполяризацію мішені проводять зовнішнім електричним полем, напруженість якого більше величини коерцитивного поля для використовуваної сегнетокераміки. Причинно-наслідковий зв'язок між сутністю пропонованої корисної моделі й отриманими результатами від використання цього способу генерації нейтронів складається із наступного. Сегнетоелектрики по своїй фізичній природі мають розвинену доменну структуру, що визначає наявність у них електричної поляризації Р. Величина й напрямок цієї поляризації може бути змінена різними зовнішніми впливами такими, як електричне поле, температура, радіація. Наприклад, у зовнішнім електричному полі Е залежність Р(Е): Р ~ γЕ, де γ - якась гістерезисна функція. Вона плавно міняється в області малих електричних полів, а в полях, більших по величині коерцитивного поля, величина поляризації виходить на насичення і її наступні зміни відбуваються у вигляді стрибкоподібних імпульсних процесів [5] - подоба ефекту Баркгаузена у феромагнетиках. Ці стрибки виникають при перемиканні під час поляризації загальмованих релаксорних доменів, присутніх у сегнетоелектричних, а особливо, у сегнетокерамічних зразках, які із всіх сегнетоелектриків мають значно меншу впорядкованість внутрішньої структури. Як уже згадувалося раніше, стрибки переполяризації можуть бути ініційовані зовнішнім електричним полем, термічно або проникаючим іонізуючим випромінюванням [6]. Коли ж під дією зовнішніх сил відбувається релаксація (енергетичне вигідний розворот) загальмованих доменів, накопичені на їхніх границях електричні заряди імпульсне розряджаються, приводячи до виникнення внутрішніх локальних електричних мікророзрядів та й, відповідно, до стрибків поляризації. Ці внутрішні мікророзряди в насиченої дейтерієм сегнетокерамічної мішені й приводять до генерації нейтронів, причому в цьому випадку не потрібно додаткового вакуумування пробійного проміжку, тому що електричні 45126 4 розряди реалізуються усередині структури мішені. Для додаткового підвищення ефективності генерації, у якості сегнетоелектричної мішені бажано використати сегнетокерамічну мішень. Сегнетокераміка, володіючи більшим внутрішнім електроопором і за рахунок цього малими внутрішніми струмами витоку, дозволяє більш ефективно реалізовувати внутрішні електричні поля, а наявність у ній великого структурного безладдя збільшує кількість доменів, що релаксують під дією зовнішніх сил, що, відповідно, збільшує й кількість місць виникнення мікророзрядів - областей генерування нейтронів. Найбільш прийнятним методом зміни поляризації мішені в пропонованому способі генерації нейтронів є приміщення її в періодично мінливе електричне поле, але можливо також використання зворотного пьезоефекту (у пьезокерамічних мішенях), термічного впливу, та прониклої радіації. У випадку ж періодичної переполяризації сегнетокераміки електричним полем його величину треба вибирати вище коерцитивного поля для використовуваного матеріалу мішені, де, в основному, і спостерігаються релаксаційні стрибки переполяризації й, відповідно, виникають внутрішні мікророзряди. При цьому не обов'язково використати високовольтні джерела, такі як у прототипі, тому що коерцитивні поля більшості сегнетоелектриків 6 -1 не перевершують 10 В·м , що також спрощує реалізацію способу. Корисна модель, що пропонується, позбавлена наведених вище недоліків відомих аналогів. Спосіб генерації нейтронів, що заявляється, здійснюється таким чином. Сегнетоелектричну (бажано сегнетокерамічну) мішень насичують дейтерієм, і збуджують у ній внутрішні електричні мікророзряди, наприклад, шляхом приміщення мішені в періодично мінливе електричне поле по величині більше, ніж коерцитивне поле використовуваного сегнетоелектрика. Пропонований спосіб генерації нейтронів був практично реалізований у наступному експерименті. Сегнетокерамічну мішень із цирконата-3 титаната свинцю (ЦТС) діаметром 8·10 м і товщи-4 ною 8·10 м насичували методом іонного набивання дейтерієм до інтегральних доз ~ 1018d. Після цього мішень містилася в електричний переполяризатор, і розташовувалася над детектором нейтронів, який використовував у якості чутливих елементів лічильники типу СБМ-20, обгорнені в срібну фольгу й розташовані в поліетиленовому сповільнювачі. Вся вимірювальна система надійно екранувалася від зовнішніх електромагнітних завад. Калібрування детектора проводилося альфаберилієвим джерелом. Електричний сигнал від детектора після відповідного формування реєструвався електронносчітуючим частотоміром типу 43-24. При переполяризації мішені, коли електричні поля від переполяризатора перевищували 5 -1 9·10 В·м (коерцитивне поле для системи ЦТС) спостерігалися сплески нейтронного випромінювання із сегнетокерамичного зразка. Інтенсивність спостережуваного нейтронного потоку характеризувалася числом рахунків частотоміра й у нашому 5 45126 випадку становила до ~ 104н·с-1 у кут розсіювання 4π. Джерела інформації: 1. В.Л. Аксенов. Импульсные реакторы для нейтронных исследований. Физика элементарных частиц и атомного ядра, т.26, вып.6, 1995 с.144. 2. Шелаев И.А., Балдин A.M., Малахов А.И., Лангрок Э.Й. Ускоритель и реактор. Письма в ЭЧАЯ №6 [103], 2000, С.70-86. 3. Geuther, Y. Danon, F. Saglime. Nuclear Reactions Induced by a Pyroelectric Accelerator. Phys. Rev. Lett, 96, 054803, 2006. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 4. А.М. Авилов, С.И. Иванов. Нейтронное излучение при электроискровом воздействии на дейтерированный электрод. Вестник харьковского национального университета имени В.Н. Каразина №522, серия физическая "Ядра, частицы, поля" Вып.2 /14/, 2001/. 5. А.В. Бурцев, Б.Б. Педько, Т.О. Зазнобин, А.Н. Юпатов, К.Н. Котрова. Фізика твердого тела, том 51, вып.7, 2009, С.1407-1409. 6. В.Д. Воловик, С.И. Иванов. Физика твердого тела, том 18, вып.6, 1979, С.1603-1607. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601