Вращающаяся водоохлаждаемая бериллиевая мишень компактного источника нейтронов
- Авторы: Швец П.В.1, Прокопович П.А.1, Фатьянов Е.И.1, Клементьев Е.С.1, Мороз А.Р.2, Коваленко Н.А.2,3, Гойхман А.Ю.1
-
Учреждения:
- Научно-образовательный центр “Функциональные наноматериалы”, Балтийский федеральный университет им. И. Канта
- НИЦ Курчатовский институт – Санкт-Петербургский институт ядерной физики
- НИЦ Курчатовский институт
- Выпуск: № 7 (2023)
- Страницы: 63-70
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137783
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023070178
- EDN: https://elibrary.ru/TDHCZT
- ID: 137783
Цитировать
Аннотация
При сокращающемся числе нейтронных источников в мире и выводе из эксплуатации исследовательских реакторов все большее внимание привлекают проекты по разработке компактных источников нейтронов. Проект DARIA предполагает использование пучка протонов, ускоренного до энергии 13 МэВ, который, попадая в бериллиевую мишень, создает пучок нейтронов посредством ядерной реакции (p, n). Выход реакции составляет три нейтрона на 1000 протонов, поэтому в этом процессе большая часть энергии протонного пучка выделяется в виде тепла в мишени. Интенсивный нагрев бериллиевой мишени в отсутствие достаточного теплоотвода может привести к ее разрушению. Разработана система для эффективного отвода тепла от бериллиевой мишени в процессе ее облучения протонным пучком. Она представляет собой вращающуюся бериллиевую мишень с водяным охлаждением и способна отводить большую тепловую мощность с внутренней (обращенной к воде) поверхности мишени. Для предложенной системы были проведены численные расчеты скорости и давления охлаждающей жидкости. Были рассчитаны предельное давление, приводящее к разрушению мишени, и потоки, соответствующие этому предельному давлению. Термодинамические расчеты позволили оценить, как среднюю температуру системы, так и пиковые локальные температуры из-за нагрева короткими высокоэнергетическими импульсами.
Об авторах
П. В. Швец
Научно-образовательный центр “Функциональные наноматериалы”,Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Автор, ответственный за переписку.
Email: pshvets@kantiana.ru
Россия, 236041, Калининград
П. А. Прокопович
Научно-образовательный центр “Функциональные наноматериалы”,Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Email: pshvets@kantiana.ru
Россия, 236041, Калининград
Е. И. Фатьянов
Научно-образовательный центр “Функциональные наноматериалы”,Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Email: pshvets@kantiana.ru
Россия, 236041, Калининград
Е. С. Клементьев
Научно-образовательный центр “Функциональные наноматериалы”,Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Email: pshvets@kantiana.ru
Россия, 236041, Калининград
А. Р. Мороз
НИЦ Курчатовский институт – Санкт-Петербургский институт ядерной физики
Email: pshvets@kantiana.ru
Россия, 188300, Гатчина
Н. А. Коваленко
НИЦ Курчатовский институт – Санкт-Петербургский институт ядерной физики; НИЦ Курчатовский институт
Email: pshvets@kantiana.ru
Россия, 188300, Гатчина; Россия, 123182, Москва
А. Ю. Гойхман
Научно-образовательный центр “Функциональные наноматериалы”,Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Email: pshvets@kantiana.ru
Россия, 236041, Калининград
Список литературы
- Amaldi E. // Phys. Rep. 1984. V. 111. № 1–4. P. 1. https://www.doi.org/10.1016/0370-573(84)90214-X
- Аксенов В.Л. // Природа. 1996. № 2. С. 3.
- Vetter J.E. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1981. V. 28. № 3. P. 3455. https://www.doi.org/10.1109/TNS.1981.4332134
- Carpenter J.M. // EPJ Web Conf. 2020. V. 231. P. 01001. https://www.doi.org/10.1051/epjconf/202023101001
- Jeon B., Kim J., Lee E., Moon M., Cho S., Cho G. // Nucl. Engin. Technol. 2020. V. 52. № 3. P. 633. https://www.doi.org/10.1016/j.net.2019.08.019
- Yamagata Y., Hirota K., Ju J., Wang S., Morita S., Kato J., Otake Y., Taketani A., Seki Y., Yamada M., Ota H., Bautista U., Jia Q. // J. Radioanalyt. Nucl. Chem. 2015. V. 305. P. 787. https://www.doi.org/10.1007/s10967-015-4059-8
- Inada T., Kawachi K., Hiramoto T. // J. Nucl. Sci. Technol. 1968. V. 5. № 1. P. 22. https://www.doi.org/10.1080/18811248.1968.9732391
- Патент № 2 640 396 C2 (РФ). Мишень для генерации нейтронов / Кэнсэр Интеллидженс КЭА Системс, ИНК. Сиода Сигео, Накамура Масару // 2018.
- Патент № 2 610 301 C1 (РФ). Нейтроногенерирующая мишень / Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Таскаев С.Ю., Баянов Б.Ф. // 2017.
- Willis C., Lenz J., Swenson D. // Proc. LINAC08. 2009. P. 223.
- Bayanov B., Belov V., Taskaev S. // J. Phys.: Conf. Ser. 2006. V. 41. P. 460. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/41/1/051
- Neutron Generators for Analytical Purposes. Vienna: International Atomic Energy Agency, 2012. P. 145.
- Sordo F., Fernandez-Alonso F., Terrón S., Magán M., Ghiglino A., Martinez F., Bermejo F.J., Perlado J.M. // Phys. Proced. 2014. V. 60. P. 125. https://www.doi.org/10.1016/j.phpro.2014.11.019
- Paul M., Tessler M., Friedman M., Halfon S., Palchan T., Weissman L., Arenshtam A., Berkovits D., Eisen Y., Eliahu I., Feinberg G., Kijel D., Kreisel A., Mardor I., Shimel G., Shor A., Silverman I. // Eur. Phys. J. A. 2019. V. 55. P. 44. https://www.doi.org/10.1140/epja/i2019-12723-5
- Reed C.B., Nolen J.A., Specht J.R., Novick V.J., Plotkin P. // Nucl. Phys. A. 2004. V. 746. P. 161. https://www.doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2004.09.127
- Nakamura H., Agostini P., Ara K. et al. // Fusion Engin. Design. 2008. V. 83. № 7–9. P. 1007. https://www.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2008.06.014
- Sekine K., Mitamura Y., Murabayashi S., Nishimura I., Yozu R., Kim D.-W. // Artificial Organs. 2003. V. 27. № 10. P. 892. https://www.doi.org/10.1046/j.1525-1594.2003.00035.x
- Szydlo Z., Ochoński W., Zachara B. // Tribotest. 2005. V. 11. № 4. P. 345. https://www.doi.org/10.1002/tt.3020110406
- Nakatsuka K. // J. Magn. Magn. Mater. 1993. V. 122. № 1–3. P. 387. https://www.doi.org/10.1016/0304-8853(93)91116-O
- Subbotina V.V., Pavlov K.A., Kovalenko N.A., Konik P.I., Voronin V.V., Grigoriev S.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2021. V. 1008. P. 165462. https://www.doi.org/10.1016/j.nima.2021.165462
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)