Чтобы установка Меера заработала, рядом с ней должен быть размещен любой источних нейтронов малых энергий.
Нейтронный источник на пироэлектрических кристаллах
Рис. 15. Нейтронный источник на пироэлектрических кристаллах.
Недавно появились сообщения о создании малогабаритного нейтронного источника, в котором используется свойство пироэлектрических кристаллов создавать сильные электрические поля при их нагревании и охлаждении. Источник устроен следующим образом [7]. В камере, заполненной дейтерием на расстоянии 15 мм размещались два пироэлектрических кристалла (10×20 мм LiTaO3). Каждый кристалл нагревался с помощью термоэлектрического нагревателя (10 Вт) за 350 с до температуры 130о С, а затем, после выключения питания нагревателя, охлаждался до комнатной температуры. Поверхность одного из кристаллов, который приобретает положительный заряд при нагревании и отрицательный заряд при охлаждения был покрыт слоем 50 мкм дейтерированного полистирола (C8D8)n. Другой кристалл приобретал при нагревании отрицательный заряд, а при охлаждении - положительный. Под действием электрического поля между кристаллами происходила ионизация газа и ускорение ионов дейтерия. Максимальная энергия ускоренных таким образом дейтронов была 215 кэВ. В результате взаимодействия ускоренных ионов дейтерия с дейтериевой мишенью (дейтерированный полистирол) возникали нейтроны. Было зарегистрировано около 104 нейтронов в одном цикле нагрева-охлаждения. Авторы отмечают, что использование реакции d(t,4He)n вместо d(d,3He)n позволит на более чем 2 порядка повысить выход нейтронов.
Бериллиевый источник нейтронов 5.6МэВ
В герметичную ампулу помещается порошок металлического бериллия с a - активным препаратом, например, с полонием – 210. Альфа – частицы не могут проходить сквозь стенки ампулы, тогда как образующиеся в результате реакции нейтроны свободно выходят. Вместо полония, у которого малый период полураспада Т = 140 дней, в качестве a - источника может применяться радий (Т = 1600 лет). В этом случае получается источник нейтронов с практически неограниченным сроком действия.
Литиевый источник 1,6МэВ позволяет получать нейтроны низких энергий в результате (p, n) реакций.
Литий пробивается ускоренными протонами, и получается берилий + нейтроны.
Реакция эндотермическая. Она идет за счет энергии протонов, разгоняемых в ускорителе. Устанавливая ту или иную энергию притонов, можно получать монохроматические нейтроны с энергиями от 30 до 500 кэВ.
При бомбардировании лития протонами с энергией 2,5МэВ, получаются нейтроны с энергиями от 0,55 до 0,78МэВ
При бомбардировании лития протонами с энергией 1,915МэВ, получаются нейтроны с энергиями от 0,04 до 0,11МэВ
Генерация нейтронов в течение нескольких часов уже может приводить к наведенной радиоактивности, препятствующей простому обращению с литиевой мишенью;
Неупругое рассеяние протонов на ядрах лития приводит к излучению g-квантов энергией 0,477 МэВ. В случае, если протоны полностью поглощаются в слое лития, поток g-квантов сравним с потоком нейтронов и даже может его превосходить. Существенного понижения этого паразитного потока g-квантов можно достичь созданием литиевого слоя такой толщины, чтобы при прохождении этого слоя энергия протонов уменьшалась только до 1,882 МэВ – энергии порога реакции генерации нейтронов. Дальнейшее поглощение протонов должно осуществляться в веществе (например, в фольфраме), в котором упругое рассеяние протонов не приводит к излучению g-квантов;
Мишень представляет собой тонкий металлический диск диаметром 10 см, на который со стороны протонного пучка напыляется тонкий слой чистого твердого лития, а обратная сторона диска интенсивно охлаждается турбулентным потоком воды. Такая простая и легко заменяемая мишень позволяет решить проблему блистеринга и наведенной активности. Для обеспечения однородного температурного поля на поверхности мишени желательно иметь однородный протонный пучок диаметром 10 см, что может быть осуществлено разверткой протонного пучка меньшего размера по всей мишени. Развертка с частотой более 100 Гц является приемлемой для того, чтобы максимальная температура слоя не превышала температуру плавления лития и флуктуации температуры были незначительны.
Каждый акт рождения нейтрона в результате реакции 7Li(p,n)7Be сопровождается появлением радиоактивного ядра изотопа бериллия. Изотоп бериллия 7Be в результате захвата орбитального электрона с периодом полураспада в 53,6 дня превращается в стабильный изотоп лития 7Li. В 89,7 % случаев распад идет без излучения, а в 10,3 % — с испусканием g-кванта энергией 0,477 МэВ. Поскольку изотоп 7Be локализован только в литиевом слое приемника пучка, то в тот момент, когда наведенная активность 7Be приближается к 109 Бк, генерация нейтронов прекращается, установка выключается, приемник пучка снимается с установки, помещается в свинцовый ящик и переносится в удаленный отстойник.
