Большая Советская энциклопедия - 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 Нейтронные источники ¹/5 (по весу). Их мощность определяется допустимым количеством α-активного препарата. Обычно активность ≤ 10 кюри, что соответствует испусканию Нейтронные источники 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 (См. Ускорители 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 Нейтронные источники 10⁵—10⁷ в. Такие нейтронные генераторы разнообразны по размерам и характеристикам (см. рис.). Некоторые из них размещаются на площади 50—100 м² 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)³He 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 Нейтронные источники 50 кэв. Энергия нейтронов при этом Нейтронные источники 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 Нейтронные источники 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 | 6,6․10³ лет  | 1,1 | |

| ²⁴⁴Cm | 18,4 года | 9․10³ | |

| 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 (См. Электростатический ускоритель). Для получения нейтронов более высоких энергий (Нейтронные источники 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 ¹/2 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 (См. Ядерный реактор). 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 (См. Импульсный реактор), 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 см².

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.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978