1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 7, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 7, стр. 71-76

Выбор материала мишени компактного источника нейтронов при энергии протонов 20–100 МэВ

А. Р. Мороз a, b, *, Н. А. Коваленко a

a Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” – Петербургский институт ядерной физики
188300 Гатчина, Россия

b Санкт-Петербургский государственный университет
199034 Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: moroz_ar@pnpi.nrcki.ru

Поступила в редакцию 17.01.2023
После доработки 20.02.2023
Принята к публикации 20.02.2023

Аннотация

В качестве возможных материалов мишени для компактного источника нейтронов рассмотрены Be, Nb, Ta и W. Учтены тепловые характеристики и коэффициент диффузии водорода. С помощью моделирования транспорта частиц в программе PHITS получены оценки выхода нейтронов при облучении мишени протонами с различной энергией. Разным диапазонам энергии соответствуют различные оптимальные материалы. Наилучшие результаты при энергии до 20 МэВ показывает Be, 20–35 МэВ – Nb, а свыше 35 МэВ – Ta. Последние два материала обладают повышенной устойчивостью к блистерингу по сравнению с бериллием, но проигрывают по теплопроводности. Повышение энергии налетающих протонов также приводит к увеличению числа сгенерированных нейтронов на один протон источника в связи с уменьшенным временем кулоновского взаимодействия частицы с ядром атома мишени.

Ключевые слова: компактный источник нейтронов, DARIA, мишенная сборка, численное моделирование, PHITS, SRIM.

Список литературы

  1. Low Energy Accelerator-Driven Neutron Sources: Rep. League of Advanced European Neutron Sources; Executor: hoc working group CANS LENS Ad, 2020.

  2. Tаскаeв С.Ю. // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2015. Т. 46. Вып. 6. С. 1770.

  3. Sordo F., Fernández-Alonso F., Terrón S., Magán M., Ghiglino A., Martinez F., Bermejo F.J., Perlado J.M. // Phys. Procedia. 2014. V. 60. P. 125.

  4. Gutberlet T. Conceptual Design Report-Jülich High Brilliance Neutron Source (HBS). Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralbibliothek, Verlag, 2020.

  5. Annighofer S.N., Meuriot J.-L., Tessier O., Permingeat P., Sauce Y., Chauvin N., Senee F., Schwindling J., Ott F. A Solid Beryllium Target Design for SONATE // Proc. Int. Symposium UCANS8. Paris, France, July, 8–11, 2019.

  6. Мурзина Е.А. Взаимодействие излучений высокой энергии с веществом: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1990. 369 с.

  7. Yamagata Y., Hirota K., Ju J., Wang S., Morita S.Y., Kato J.I., Otake Y., Taketani A., Sek, Y., Yamada M., Ota H., Bautista U., Jia Q. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2015. V. 305. № 3. P. 787.

  8. Ferry L., Virot F., Ferro Y., Matveev D., Linsmeier C., Barrachin M. // J. Nucl. Mater. 2019. V. 524. P. 323.

  9. Liu Y.N., Wu T., Yu Y., Li X.C., Shu X., Lu G.H. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 455. № 1–3. P. 676.

  10. Wipf H. // Phys. Scripta. 2001. V. 2001. № T94. P. 43.

  11. Bauer H.C., Völkl J., Tretkowski J., Alefeld G. // Z. Physik. B. 1978. B. 29. № 1. S. 17.

  12. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. № 11–12. P. 1818.

  13. Немец О.Ф., Гофман Ю.В. Справочник по ядерной физике. Киев, Наукова думка, 1975. 416 с.

  14. Sato T., Iwamoto Y., Hashimoto S., Ogawa T., Furuta T., Abe S.I., Kai T., Tsai P.-E., Matsuda N., Iwase H., Shigyo N., Sihver L., Niita K. // J. Nucl. Sci. Technol. 2018. V. 55. № 6. P. 684.

  15. Koning A.J., Rochman D., Sublet J.C., Dzysiuk N., Fleming M., Van der Marck S. // Nucl. Data Sheets. 2019. V. 155. P. 1.

  16. Boudard A., Cugnon J., David J.C., Leray S., Mancusi D. // Phys. Rev. C. 2013. V. 87. № 1. P. 014606.

  17. Zakalek P., Doege P.E., Baggemann J., Mauerhofer E., Brückel T. // EPJ Web Conf. 2020. V. 231. P. 03006.

  18. Аксенов В.Л. // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 1995. Т. 26. Вып. 6. С. 1449.

  19. Ditroi F., Hermanne A., Corniani E., Takacs S., Tárkányi F., Csikai J., Shubin Y.N. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2009. V. 267. № 19. P. 3364.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал