High Resolution Fourier Diffractometer (HRFD) ИБР - 2 находится в (Объединенный институт ядерных исследований)

Как работают импульсные источники Типичные компоненты импульсного нейтронного источника. В мишени с помощью возбуждающего пучка создаются быстрые нейтроны. В этот момент они имеют энергия порядка МэВ. Обычно замедлитель – тонкая пластинка полиэтилена.

Замедление требует времени и уширяет нейтронный импульс. Чем выше нейтронный поток, тем больше ширина импульса. При конструировании замедлителя необходимо найти оптимальное соотношение между величиной потока и длительностью импульса. Однако, если длительность импульса быстрых нейтронов мала по сравнению с временем замедления, то оптимальный замедлитель работает одинаково независимо от того, каким образом получаются быстрые нейтроны. Такие источники называютсябыстрыми импульсными источниками.

Способы получения нейтронов Три способа получения нейтронов для применяемых на практике источников: а)электронные фотонейтроны б)протонное расщепление в)деление

Методы получения импульсов нейтронов

Электроны Для электронов с энергией ~ 50 МэВ замедление происходит так быстро (длина замедления ~ мм), что в излучение переходит несколько процентов энергии падающего электрона (это тормозное излучение). Остальная энергия выделяется на мишени в виде теплоты. Некоторые из родившихся таким образом γ – квантов индуцируют фотонейтронные реакции: γ – квант возбуждает ядро мишени, которое затем распадается с испусканием нейтрона. Выход нейтронов (урановая мишень) При э-гии е > 30МэВ n ~ мощности пучка

Расщепление ядер протонами Пробег протона велик – несколько см; Протон взаимодействует со многими ядрами большой выход нейтронов; Тепловыделение на 1 произведенный нейтрон всего 55 МэВ. Деление Кроме двух осколков в процессе деления вылетает в среднем 2 или 3 нейтрона. В большом объеме вещества нейтроны от одного единственного деления способны вызвать новые деления прежде, чем вылетят через поверхность. Новые деления могут происходить и в малом объеме, но вероятность вылететь нейтрону через поверхность слишком велика, чтобы можно было поддержать реакцию. При некоторых критических размерах реакция оказывается самоподдерживающейся.

Если деление является основным процессом получения нейтронов в импульсном источнике, то имеются три возможности: Можно периодически менять количество делящегося в-ва в реакторе (принцип действия импульсных реакторов). Проблема здесь в том, что трудно менять реактивность достаточно быстро. Можно делящимся в-вом окружить источник быстрых нейтронов (мишень в электронном ускорителе). Количество делящегося в-ва можно регулировать с помощью контрольных стержней так, чтобы получить нужное умножение каждого быстрого нейтрона. Такие источники называются бустерами. Два первых варианта можно скомбинировать – получается динамический умножитель или супербустер. С помощью ускорителя получают короткие импульсы быстрых нейтронов. Они умножаются бустером, фактор умножения которого модулируется синхронно с импульсом быстрых нейтронов. Между импульсами умножение может быть полностью снято и постоянный фон убирается. Рис.: 1- контрольные стержни; 2- твэлы; 3- роторы; 4- двигатель; 5- мишень; 6- замедлитель; 7- ускоритель

Импульсные реакторы Принцип действия импульсного реактора. Вращающийся ротор (1) увеличивает коэффициент умножения k ef в зоне (2) на короткое время благодаря вкладышу (3) из делящегося вещества до значения, превышающего единицу. За это время сильно вырастает поток, который падает, когда k ef

- пиковое значение потока Для получения высокого импульса превышение реактивности ε должно быть максимально, а длительность превышения – малой. На ИБР это решается с помощью двух роторов: основной вращается с частотой ~ 5 Гц, добавочный ротор вращается быстрее ~ 50 Гц. ИБР - 2 Основные элементы импульсного реактора ИБР-2. Два движущихся отражателя модулируют реактивность. Прямо в центре находится электронная мишень для работы в бустерном режиме. 1- мишень, 2- активная зона, 3- отражатель, 4- холодный замедлитель, 5- замедлитель, 6- основной подвижный отражатель, 7- дополнительный подвижный отражатель.

Уточнение структуры Когда дифракционные пики хорошо разрешены для уточнения структуры используют экспериментально измеренные структурные амплитуды с учетом их статистических весов. Процедура подгонки минимизирует сумму квадратов отклонений. Для этого вычисляются производные хи 2 по неизвестным параметрам x i структуры. Производные дают систему линейных уравнений, решение которой приводит к определению улучшенной оценки параметров. Анализ профиля рефлексов