МИШЕННЫЙ БЛОК НЕЙТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
TARGET BLOCK FOR NEUTRON GENERATOR

Изобретение относится к мишеням для ядерных реакций, к получению интенсивных потоков быстрых монохроматических нейтронов, в частности к нейтронным генераторам.
Известен нейтронный генератор с двумя или более мишенями с поверхностными слоями, насыщенными тритием, каждая мишень выполнена в виде пластины, наклоненной к оси системы с возможностью полного облучения ее поверхности дейтронами, и встроена в систему плоских параллельных друг другу слоев материала, содержащего делящееся под действием медленных нейтронов вещество, и чередующихся с ними плоских слоев замедлителя быстрых нейтронов. Патент Российской Федерации №2147383, МПК: G21B 1/02, 2000 г.
Устройство имеет сложную конструкцию, а интенсивность выхода нейтронов увеличена лишь за счет большого количества мишеней.
мин
Известен блок нейтронного генератора с мишенью, содержащей активный слой в виде насыщенного тритием плоского кольца, где r - минимальный радиус активного слоя мишени; R - радиус мишенного блока генератора. Авторское свидетельство СССР №1725649, МПК: G01T 1/29, 2000 г.
Общая конструкция устройства сложна в изготовлении, интенсивность нейтронного пучка не велика.
Известен нейтронный генератор, содержащий ускоритель ионов дейтерия, масс-сепаратор, мишенную камеру, в которой установлена вращающаяся тритиевая мишень с системой охлаждения.
Мишенная камера и магнитный анализатор сложны в конструктивном исполнении. Ток ионов дейтерия на мишени имеет низкую интенсивность. Г.Г.Воронин, А.В.Морозов, С.А.Никифоров и др. «Вопросы атомной науки и техники». Серия: Электрофизическая аппаратура. Выпуск 23. Ленинград, Энергоатомиздат, 1987, с.52-55, с.55-58.
Известен нейтронный генератор, содержащий ускоритель ионов дейтерия, масс-сепаратор, мишенную камеру, в которой установлена тритиевая мишень с системой охлаждения.
Масс-сепаратор предназначен для разделения ионов дейтерия по массам , , , которые бомбардируют тритиевую мишень. А.В.Андреев, И.Я.Барит, О.М.Варич и др. «Атомная энергия», 1989, т.66, вып.2, с.133. Прототип.
Как аналоги, так и прототип обладают общим недостатком - сложное конструктивное исполнение, низкая интенсивность получаемого потока нейтронов.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, возможность получения медленных и быстрых нейтронов, повышение интенсивности пучка нейтронов.
Технический результат достигается тем, что в мишенном блоке нейтронного генератора, содержащем масс-сепаратор и мишенную камеру, в которой установлена на подложке тритиевая мишень с системой вращения и охлаждения, на подложке установлена дейтериевая мишень, центр которой смещен по горизонтали относительно оси дейтонного пучка на половину ее радиуса, вокруг дейтериевой мишени соосно расположена тритиевая мишень, выполненная в виде трех ступенек концентрических колец, ширина которых не менее диаметра выделенного компонента пучка дейтронов , , , а толщина ступенек убывает от периферии к центру мишени и не превосходит 0,95 длины пробега , ,  в материале ступенек тритиевой мишени.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, на котором схематично представлен разрез в вертикальной плоскости мишенного блока нейтронного генератора, где
1 - трехступенчатая тритиевая мишень; 2 - дейтериевая мишень; 3 - подложка мишени; 4 - система охлаждения; 5 - система вращения мишени; 6 - диафрагма с отверстиями 7 и 8; 9 - масс-сепаратор; 10 - ионопровод нейтронного генератора, 11 - пучок ускоренных ионов дейтерия без масс-сепарации; 12 - пучок ускоренных ионов дейтерия с масс-сепарацией.
Устройство работает следующим образом.
Для получения нейтронов с энергией 2,8-3,2 МэВ масс-сепаратор 9 отключают. Через отверстие 7 диафрагмы 6 на вращаемую и охлаждаемую дейтериевую мишень 2 направляют через ионопровод 10 смешанный пучок , ,  ускоренных дейтронов 11.
Толщина дейтериевой мишени 2 превышает максимальный пробег дейтронов в материале мишени.
В этом случае поток нейтронов практически не зависит от времени облучения дейтериевой мишени 2 и плотности тока. Так как концентрация дейтерия в дейтериевой мишени 2 остается постоянной за счет «набивки» дейтерия в процессе облучения дейтериевой мишени 2, а предельная концентрация дейтерия в дейтериевой мишени 2 обусловлена коэффициентом растворимости водорода в ее материале.
Для получения нейтронов с энергией 14-15 МэВ включают масс-сепаратор 9, который разделяет ионы дейтерия по массам , , .
Пучок ускоренных ионов дейтерия с масс-сепарацией 12 проходит через отверстие 8 и каждый компонент , ,  пучка попадает на соответствующие кольца трехступенчатой тритиевой мишени 1.
Трехступенчатая тритиевая мишень 1 в процессе облучения постоянно охлаждается и вращается под действием системы охлаждения 4 и системы вращения мишени 5, что увеличивает ее срок службы.
Для разделения ускоренного пучка дейтронов на компоненты , ,  режим работы масс-сепаратора 9 выбирают из условия прохождения сепарированного пучка дейтронов через отверстие 8 в диафрагме 6. Для чего регулируют расстояние между центром масс-сепаратора 9 и центром трехступенчатой тритиевой мишени 1.
Толщина каждой ступени (кольца) трехступенчатой тритиевой мишени 1 не превышает 0,95 максимальной длины пробега , ,  в материале ступенек тритиевой мишени 1 падающего на нее компонента пучка после масс-сепарации 12.
Использование такой толщины ступеней тритиевой мишени 1 позволяет ионам , ,  пройти соответствующую ступень, замедлиться и остановиться в подложке 3, что уменьшает избыточную концентрацию водорода в тритиевой мишени 1 за счет «вбивания» дейтерия, уменьшая тем самым диффузию трития из тритиевой мишени 1. Интенсивность нейтронного выхода возрастает.