Нейтронные Источники

Нейтронные Источники в Энциклопедическом словаре:
Нейтронные Источники - устройства, в которых идут ядерные реакции собразованием нейтронов. Наряду с ампульными источниками (в запаяннойампуле смесь ?-активного нуклида с 9Ве + ? = 12С + n) нейтроннымиисточниками служат ускорители заряженных частиц и ядерные реакторы.

Определение «Нейтронные Источники» по БСЭ:
Нейтронные источники - источники нейтронных пучков. Применяются в ядерно-физических исследованиях и в практических приложениях (см., например, Нейтронный каротаж, Нейтронография). Все Н. и. характеризуются: мощностью (число нейтронов, испускаемых в 1 сек), энергетическим и угловым распределением, поляризацией нейтронов и режимом испускания (непрерывным или импульсным). В первых Н. и. для получения нейтронов использовались Ядерные реакции
(α, n) на ядрах ⁷Be или ¹⁰B, а также фоторасщепление дейтрона или ядра Be, т. е. реакция (γ, n). В первом случае Н. и. представляет собой равномерную механическую смесь порошков ⁷Be и радиоактивного изотопа, испускающего α-частицы (Ra, Po, Pu и др.), запаянную в ампулу.
Соотношение количеств Be и, например, Ra ∼ ¹/₅ (по весу). Их мощность определяется допустимым количеством α-активного препарата. Обычно активность ≤ 10 кюри, что соответствует испусканию ∼ 10⁷-10⁸ нейтронов в 1 сек (см. табл.). Н. и. со смесью Ra + Be и Am + Be являются одновременно источниками интенсивного γ-излучения (10⁴-10⁵ γ-квантов на 1 нейтрон).
Н. и. со смесью Po + Be и Pu + Be испускают только 1 γ-квант на 1 нейтрон.
В случае фотонейтронного ампульного источника ампула содержит полый цилиндр или шар из Be или с тяжёлой водой D₂O, внутри которого размещается источник γ-излучения. Энергия γ-квантов должна быть выше пороговой энергии фоторасщепления ядер D или Be (см. Фотоядерные реакции). Недостаток такого Н. и. - интенсивное γ-излучение; применяется в тех случаях, когда нужно простыми средствами получить моноэнергетические нейтроны.
В ампульных Н. и. используется также спонтанное деление тяжёлых ядер (см. Ядра атомного деление).
После появления ускорителей заряженных частиц для получения нейтронов стали использоваться реакции (р, n) и (d, n) на лёгких ядрах, а также реакции (d, pn). В специальных ускорительных трубках протоны и дейтроны ускоряются в электрическом поле, создаваемом напряжением ∼ 10⁵-10⁷ в. Такие нейтронные генераторы разнообразны по размерам и характеристикам (см. рис.). Некоторые из них размещаются на площади 50-100 мІ и обладают мощностью - 10¹²-10¹³ нейтронов в 1 сек (энергию можно варьировать от 10⁵ до 10⁷ эв). Существуют и миниатюрные ускорительные трубки (диаметры 25-30 мм), испускающие 10⁷-10⁸ нейтронов в 1 сек, которые используются в нейтронном каротаже.
Для получения нейтронов с энергиями 2-15 Мэв наиболее употребительны реакции D (d, n)іHe и T (d, n)⁴He. Мишенью служит гидрид металла (обычно Zr или Ti) с дейтерием или тритием. В реакции D + d значительный выход нейтронов наблюдается уже при энергии дейтронов ∼ 50 кэв. Энергия нейтронов при этом ∼ 2 Мэв и растет с ростом энергии протонов. Для нейтронов с энергией 13-20 Мэв предпочтительнее реакция Т + d, дающая больший выход нейтронов. Например, при энергии дейтронов 200 кэв из толстой тритиево-циркониевой мишени вылетают нейтроны с энергией ∼ 14 Мэв в количестве 10⁸ в 1 сек на 1 мкк дейтронов.

Характеристики наиболее распространённых ампульных нейтронных источников.

Ядерная реакция Период Число Энергия нейтронов в
полураспа- нейтронов в 1 Мэв
да сек на 1 кюри
Реакция (α, n) 1620 лет 10⁷ Сплошной спектр от
Ra + Be Rn + Be 3,8 сут 10⁷ 0,1 до 12 с
Po + Be 139 сут 10⁶ максимумом в
Pu + Be 24 тыс. лет 10⁶ области 3-5
Am + Be 470 лет 10⁶
Реакция (g, n) 1620 лет 10⁴-10⁵ 0,12
Ra + D₂O 6,7 года 0,83
MsTh + Be 6,7 года 0,2
MsTh + D₂O 40 ч 0,62
¹⁴⁰La + Be 40 ч 0,15
¹⁴⁰La + D₂O 60 сут 0,024
¹²⁴Sb + Be 14,1 ч 0,13
⁷²Ca + D₂O 14,8 ч 0,83
²⁴Na + Be 14,8 ч 0,22
²⁴Na + D₂O
Спонтанное деление Число Сплошной спектр
нейтронов на 1 0,1-12 с максимумом
мг в области 1, 5
--
²³⁶Pu 2,9 года 26
²⁴⁰Pu 6,6·10і лет 1,1
²⁴⁴Cm 18,4 года 9·10і
²⁵²Cf 2,6 года 2,7·10⁹

Реакция (р, n) на ядрах ⁷Li и др. удобна для получения моноэнергетических нейтронов в широком диапазоне энергии. Она обычно используется в электростатических ускорителях. Для получения нейтронов более высоких энергий (∼ 10⁸ эв) используются реакции (р, n) и (d, pn) на пучках протонов и дейтронов высоких энергий. Реакция (р, n) осуществляется за счёт непосредственного выбивания нейтрона из ядра (без промежуточной стадии возбуждения ядра), а также за счёт перезарядки летящего нуклона в поле ядра. Нейтроны вылетают в этом случае преимущественно вперёд (по направлению протонного пучка), они монохроматичны при фиксированном угле вылета. Реакция (d, pn) (развал дейтрона в поле ядра) приводит к генерации нейтронов с энергией, равной Ѕ энергии дейтрона.
В качестве Н. и. используются также электронные ускорители. Интенсивные пучки быстрых электронов направляются на толстые мишени из тяжёлых элементов (Pb, U). Возникающие тормозные γ-кванты (см. Тормозное излучение) вызывают реакцию
(γ, n) или деление ядер, сопровождающееся испусканием нейтронов. Все нейтронные генераторы могут работать как в непрерывном, так и импульсном режимах.
Самые мощные источники нейтронов - ядерные реакторы. Нейтронный пучок, выведенный из реактора, содержит нейтроны с энергиями от долей эв до 10-12 Мэв. В мощных реакторах плотность потока нейтронов в центре активной зоны реактора достигает 10¹⁵ нейтронов в 1 сек с 1 см² (при непрерывном режиме работы). Импульсные реакторы, работающие в режиме коротких вспышек, создают более высокую плотность потока нейтронов, например импульсный реактор на быстрых нейтронах в Объединённом институте ядерных исследований (ИБР) имеет в момент вспышки в центре активной зоны 10²⁰ нейтронов в 1 сек с 1 смІ.
Лит.: Власов Н. А., Нейтроны, 2 изд., М., 1971; Портативные генераторы нейтронов в ядерной геофизике, под ред. С. И. Савосина, М., 1962.
Б. Г. Ерозолимский.
Нейтронные генераторы.

Нейтронная Оптика Нейтронные Источники Нейтронный