СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОГО РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
METHOD OF SIMULATING COMPLEX RADIATION EFFECT ON INVESTIGATED OBJECT

Данное изобретение относится к области физики радиационного воздействия на материалы, изделия электронной техники, радиоэлектронной аппаратуры и предназначено для испытаний с целью разработки аппаратуры с повышенной устойчивостью к радиационному воздействию, в частности может применяться в способах моделирования комплексных излучений, а также для проверки существующих методов расчета стойкости облучаемых объектов.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание комплексного воздействия дестабилизирующих факторов на объект исследования (материалы, радиоэлектронную аппаратуру и технику) для определения его характеристик в созданных условиях.
Из предшествующего уровня техники известны способы создания комплексного воздействия, например, способ моделирования различных радиационных воздействий, описанный в патенте №2178182, «Способ испытаний полупроводниковых приборов», авторы: Вовк О.В., Зинченко В.Ф., опублик. 10.01.2002, который включает в себя:
- облучение гамма-нейтронным импульсом со средней энергией нейтронов 1,0-3,0 МэВ заданного уровня;
-2
-2
- облучение гамма-нейтронным импульсом со средней энергией нейтронов 1,0-3,0 МэВ уровня 10 см и выдержка при повышенной температуре 40-135°С в течение 10-150 часов;
- облучение гамма-нейтронным импульсом со средней энергией нейтронов 1,0-3,0 МэВ уровня, соответствующего протонному излучению.
Моделирование различных радиационных воздействий производят с использованием одной установки, создающей гамма-нейтронное излучение.
12
9
-2
-1
Недостатком данного способа является отсутствие моделирования импульса короткодействующего (до 20 нс) тормозного излучения, с максимальной мощностью излучения до 10 Р/с и стационарного низкоинтенсивного гамма-нейтронного излучения с плотностью потока быстрых нейтронов не менее 10 м·с, которые позволяют получить данные о радиационной стойкости объекта исследования в предлагаемых условиях облучения.
14
-2
Известен другой способ моделирования комплексного воздействия [В.Т. Пунин, В.А. Савченко, М.В. Завьялов, В.С. Гордеев, А.И. Герасимов, И.Г. Смирнов, М.А. Воинов, А.С. Кошелев, М.И. Кувшинов. Мощные линейные индукционные ускорители электронов и облучательные комплексы на их основе для радиационных исследований // ВАНТ. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру, 2000, Вып.3/4, с.95-99}, который выбран в качестве прототипа, как наиболее близкий по количеству сходных признаков. Способ включает в себя формирование импульсного реакторного гамма-нейтронного излучения с длительностью не более 300 мкс и значением флюенса частиц до 10 см и импульсного тормозного излучения ускорителя с максимальным значением мощности дозы до 10 Р/с и длительностью не более 20 нс. Воздействие на объект исследования осуществляют двумя режимами импульсных излучений. Моделирование воздействия осуществляют на одном из двух облучательных комплексов: ускоритель ЛИУ-30 и реактор БР-1; ускоритель ЛИУ-10М и реактор ГИР2.
Недостаток прототипа, как и аналога, заключается в том, что генерируемое воздействие не имеет стационарной составляющей низкоинтенсивного гамма-нейтронного излучения.
Технический результат заключается в обеспечении более широкого набора дестабилизирующих факторов испытания объекта исследования, что приближает модель к реальным условиям возможного воздействия, тем самым повышает достоверность определения характеристик радиационной стойкости объекта исследования.
9
-2
-1
Технический результат достигается тем, что способ моделирования комплексного радиационного воздействия на объект исследования, включает формирование импульсного гамма-нейтронного излучения и импульсного тормозного излучения. Новым является то, что дополнительно, не менее чем в течение часа до формирования импульсного излучения генерируют стационарное низкоинтенсивное гамма-нейтронное излучение с плотностью потока частиц не менее 10 см·с и воздействие на объект исследования импульсным гамма-нейтронным излучением осуществляют на его фоне.
Воздействие на объект исследования стационарным низкоинтенсивным излучением, не менее чем в течение часа позволяет стабилизировать релаксационные процессы в объекте исследования, тем самым увеличивается достоверность имитирования реальных условий возможного облучения и создаются новые факторы, влияющие на методы и параметры расчета стойкости облучаемых объектов.
9
-2
-1
Генерация стационарного низкоинтенсивного гамма-нейтронного излучения, с плотностью потока частиц не менее 10 м·с позволяет обеспечить достаточную точность реальных условий радиационного воздействия на объект исследования.
Осуществление воздействия на объект исследования импульсным гамма-нейтронным излучением на фоне стационарного низкоинтенсивного излучения позволяет организовать новый режим облучения и получить более достоверные данные о радиационной стойкости материалов, изделий электронной техники, радиоэлектронной аппаратуры в предлагаемых условиях облучения.
14
-2
12
9
-2
-1
14
-2
12
9
-2
-l
Рассмотрим вариант реализации способа, осуществляемого с помощью облучательного комплекса, включающего линейный импульсный ускоритель ЛИУ-10М и импульсный ядерный реактор ГИР2. ГИР2 исходно был предназначен для генерирования импульсного гамма-нейтронного излучения с длительностью импульса 300 мкс, при энерговыделении реактора 7 МДж и максимальном флюенсе нейтронов 10 см. Существует режим совместного облучения испытываемого объекта импульсом тормозного излучения ЛИУ-10М с максимальной мощностью дозы 10 Р/с и длительностью импульса не более 20 нс, и импульсом гамма-нейтронного излучения реактора ГИР2. Помимо этого, одним из возможных режимов работы ГИР2 является режим генерирования стационарного гамма-нейтронного излучения с плотностью потока частиц до 5·10 см·с. Эти особенности работы комплекса ЛИУ-10М-ГИР2 позволяют сформировать комплексное радиационное воздействие, включающее формирование импульсного гамма-нейтронного излучения с длительностью не более 300 мкс и значением флюенса частиц до 10 см и импульсного тормозного излучения, с максимальным значением мощности дозы до 10 Р/с и длительностью не более 20 нс, на фоне стационарного низкоинтенсивного гамма-нейтронного излучения, с плотностью потока частиц не менее 10 см·c.
На фиг.представлена зависимость плотности потока частиц комплекса ЛИУ-10М-ГИР2 от времени, где 1 - низкоинтенсивное стационарное гамма-нейтронное излучение, 2 - импульсное тормозное излучение, 3 - импульсное гамма-нейтронное излучение.
Формирование данного режима облучения происходит следующим образом. В зоне совместной работы комплекса размещается испытываемый образец и детекторы гамма-нейтронного излучения, сигналы реакции на облучение от которых передаются по кабельным коммуникациям в измерительное помещение, находящееся за биологической защитой. Реактор ГИР2 выводится в стационарный режим работы с требуемой плотностью потока частиц, вследствие чего происходит формирование низкоинтенсивного стационарного гамма-нейтронного излучения 1. Через промежуток времени, требуемый для стабилизации релаксационных процессов в объекте испытаний, производится генерация импульсов тормозного излучения 2 ускорителя и гамма-нейтронного 3 реактора в любой последовательности.
На предприятии разработан и создан комплекс ЛИУ-10-ГИР, впоследствии модернизированный в комплекс в ЛИУ-10М-ГИР2, успешно эксплуатируемый с 1984 г. За период эксплуатации комплекса решены основные научно-технические проблемы и отработаны вопросы устойчивого совместного функционирования двух различных по принципу действия физических установок. Предлагаемый режим формируется на основании апробированных режимов работы. ВНИИЭФ располагает еще одним облучательным комплексом ПУЛЬСАР, включающим ускоритель ЛИУ-30 и реактор БР-1, на котором также можно формировать комплексный режим воздействия низкоинтенсивным стационарным реакторного излучением и импульсным излучением.