Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа

Представлены основные характеристики и особенности построения линейного ускорителя дейтронов с энергией 3 МэВ для активационного анализа элементного состава материалов. Для получения нейтронов предполагается использовать бериллиевый конвертор. При среднем токе пучка ~ 200 мкА ожидаемый выход нейтрон...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Вдовин, С.А., Гусев, Е.В., Демченко, П.А., Шулика, Н.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2010
Schlagworte:	Физика и техника ускорителей
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15680
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа / С.А. Вдовин, Е.В. Гусев, П.А. Демченко, Н.Г. Шулика // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 29-33. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-15680
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-156802011-02-01T12:03:05Z Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа Вдовин, С.А. Гусев, Е.В. Демченко, П.А. Шулика, Н.Г. Физика и техника ускорителей Представлены основные характеристики и особенности построения линейного ускорителя дейтронов с энергией 3 МэВ для активационного анализа элементного состава материалов. Для получения нейтронов предполагается использовать бериллиевый конвертор. При среднем токе пучка ~ 200 мкА ожидаемый выход нейтронов составляет ~ 4x10¹¹ н/с. Ускоритель представляет собой H-резонатор, нагруженный трубками дрейфа. Распределение потенциала на трубках дрейфа соответствует π-моде колебаний. Динамическая ус-тойчивость пучка в процессе ускорения достигается за счёт использования модифицированной переменно-фазовой фокусировки. Подано основні характеристики та особливості побудови лінійного прискорювача дейтронів з енергією 3 МеВ для активаційного аналізу елементного складу матеріалів. Щоб отримати нейтрони, передбачається застосувати берилієвий конвертор. При середньому струмі пучка ~ 200 мкА очікуваний вихід нейтронів має складати ~ 4x10¹¹ н/с. Прискорювач являє собою H-резонатор, навантажений трубками дрейфу. Розподіл по-тенціалу на трубках дрейфу відповідає π-моді коливань. Динамічна стійкість пучка у процесі прискорення досягається за рахунок модифікованого змінно-фазового фокусування. Main parameters and design features of an applied deuteron linac with energy of 3 MeV for element activation analysis of materials are presented. A beryllium target is proposed to use for neutron production. For an averaged beam current ~ 200 μА the neutron yield is supposed to be ~ 4x10¹¹ n/s. The linac represents an H-cavity loaded by drift tubes. Electric potential distribution on the drift tubes corresponds to π-mode wave. Beam dynamics stability is achieved using the modified alternative-phase focusing. 2010 Article Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа / С.А. Вдовин, Е.В. Гусев, П.А. Демченко, Н.Г. Шулика // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 29-33. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15680 621.384.6 ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физика и техника ускорителей Физика и техника ускорителей
spellingShingle	Физика и техника ускорителей Физика и техника ускорителей Вдовин, С.А. Гусев, Е.В. Демченко, П.А. Шулика, Н.Г. Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа
description	Представлены основные характеристики и особенности построения линейного ускорителя дейтронов с энергией 3 МэВ для активационного анализа элементного состава материалов. Для получения нейтронов предполагается использовать бериллиевый конвертор. При среднем токе пучка ~ 200 мкА ожидаемый выход нейтронов составляет ~ 4x10¹¹ н/с. Ускоритель представляет собой H-резонатор, нагруженный трубками дрейфа. Распределение потенциала на трубках дрейфа соответствует π-моде колебаний. Динамическая ус-тойчивость пучка в процессе ускорения достигается за счёт использования модифицированной переменно-фазовой фокусировки.
format	Article
author	Вдовин, С.А. Гусев, Е.В. Демченко, П.А. Шулика, Н.Г.
author_facet	Вдовин, С.А. Гусев, Е.В. Демченко, П.А. Шулика, Н.Г.
author_sort	Вдовин, С.А.
title	Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа
title_short	Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа
title_full	Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа
title_fullStr	Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа
title_full_unstemmed	Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа
title_sort	линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Физика и техника ускорителей
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15680
citation_txt	Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа / С.А. Вдовин, Е.В. Гусев, П.А. Демченко, Н.Г. Шулика // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 29-33. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT vdovinsa linejnyjuskoritelʹdejtronovdlâélementnogoanaliza AT gusevev linejnyjuskoritelʹdejtronovdlâélementnogoanaliza AT demčenkopa linejnyjuskoritelʹdejtronovdlâélementnogoanaliza AT šulikang linejnyjuskoritelʹdejtronovdlâélementnogoanaliza
first_indexed	2025-07-02T17:03:38Z
last_indexed	2025-07-02T17:03:38Z
_version_	1836555508263157760
fulltext	УДК 621.384.6 ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ДЕЙТРОНОВ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА С.А. Вдовин, Е.В. Гусев, П.А. Демченко, Н.Г. Шулика Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина E-mail: gussev@kipt.kharkov.ua Представлены основные характеристики и особенности построения линейного ускорителя дейтронов с энергией 3 МэВ для активационного анализа элементного состава материалов. Для получения нейтронов предполагается использовать бериллиевый конвертор. При среднем токе пучка ∼200 мкА ожидаемый выход нейтронов составляет ∼4⋅1011 н/с. Ускоритель представляет собой H-резонатор, нагруженный трубками дрейфа. Распределение потенциала на трубках дрейфа соответствует π-моде колебаний. Динамическая ус- тойчивость пучка в процессе ускорения достигается за счёт использования модифицированной переменно- фазовой фокусировки. 1. ВВЕДЕНИЕ Прогресс в области физики и техники линейных ускорителей ионов (увеличение среднего тока пуч- ков, улучшение характеристик и технологии произ- водства ускоряющих структур, уменьшение экс- плуатационных расходов) способствует более ши- рокому использованию в промышленности, меди- цине и других отраслях линейных ускорителей про- тонов и дейтронов относительно низких энергий (W=1…10 МэВ) [1]. Основными областями применения таких уско- рителей являются: • производство медицинских радиоизотопов, в частности, β-активных радионуклидов для пози- тронно-эмиссионной томографии в медицинской диагностике; • создание источников нейтронов на основе ядер- ных реакций (d,n), (p,n) без использования деля- щихся материалов, которые являются безопасной альтернативой ядерным реакторам деления для целого ряда применений (нейтронно- активационный анализ элементного состава ма- териалов, нейтрон-захватная терапия злокачест- венных опухолей, нейтронная радиография объ- ектов); ____________________________________________________________ PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2010. № 2. Series: Nuclear Physics Investigations (53), p.29-33. 29 • бесконтактный таможенный контроль грузов на наличие взрывчатых веществ или делящихся ма- териалов. Важное практическое применение, в частности, для определения элементного состава вещества ме- тодом нейтронно-активационного анализа (НАА), имеют тепловые нейтроны. Как правило, такие ис- следования проводятся на ядерных реакторах. Сущ- ность НАА заключается в облучении исследуемого образца тепловыми нейтронами и последующем изучении характеристических γ-спектров, испускае- мых активированными ядрами. Метод позволяет получать количественные данные, является нераз- рушающим, не изменяет состава и агрегатного со- стояния вещества. В настоящее время НАА является методом окончательного контроля, когда другие средства анализа дают противоречивые или спорные результаты. Для получения нейтронов при энергии пучков ионов ниже 4,0 МэВ наиболее предпочтительной, с учётом физических свойств конверсионной мишени, является реакция 9Be(d,n). На Рис.1 показаны выхо- ды нейтронов в зависимости от энергии протонов и дейтронов при бомбардировке бериллиевой и ли- тиевой мишеней. Выходы приведены к току пучка 1 мкА [2]. Рис.1. Выходы быстрых нейтронов из бериллиевой и литиевой мишеней [2] В 70-х годах в ННЦ ХФТИ был разработан мало- габаритный линейный ускоритель МЛУД-3 с энер- гией дейтронов 3 МэВ. Ускоритель эксплуатировал- ся в течение ряда лет в НИИ неорганических мате- риалов им. А.А. Бочвара (Москва) для элементного анализа материалов, используемых в атомной про- мышленности. Средний ток пучка дейтронов не превышал 1 мкА [3]. В ускорителе, для достижения радиальной устойчивости пучка в процессе резо- нансного ускорения, использовалась сеточная фоку- сировка, что существенно ограничивало ток дейтро- нов. Пучки дейтронов МЛУД-3 применялись как для генерации нейтронов и последующего НАА [4], так и активационного анализа при непосредственном облучении образцов ускоренными дейтронами [5]. mailto:gussev@kipt.kharkov.ua Аналитические исследования, проведенные с при- менением ускорителя МЛУД-3, показали возмож- ность определения не менее 30 элементов с поряд- ковыми номерами Z ≤ 30 и чувствительностью не хуже (10-1…10-3)%. Для лёгких элементов (B, C, N, O, F, Al) высокая чувствительность достигалась при непосредственном облучении образцов дейтронами. Чувствительность обоих вариантов активацион- ного анализа линейно увеличивается с ростом тока ионного пучка, что существенно для контроля сле- дов элементов, в частности, в материалах микро- электроники. Работы по созданию линейных ускорителей про- тонов и дейтронов в качестве генераторов нейтро- нов для прикладных целей проводятся в ряде стран, в частности, США [6], Китае [7]. Фирма AccSys Technology (США) производит коммерческие линейные ускорители протонов и дейтронов низких энергий для прикладных целей серии LANSAR™ [6,8]. Максимальная энергия ли- нейных ускорителей дейтронов этого типа составля- ет W=3,9 МэВ, средний ток пучка I=0,21 мА (модель DL-4). При бериллиевом конверторе выход нейтро- нов составляет Yn=6⋅1011 н/с. Для термализации ге- нерируемых быстрых нейтронов используется за- медлитель специальной конструкции, что позволяет получать потоки тепловых нейтронов с плотностью ΦT≈1,9⋅109 н/см2⋅с. В Китае [8] ведутся работы над созданием базо- вого варианта линейного ускорителя с энергией дейтронов W=2 МэВ, средним током I=5 мА и пла- нируемым выходом нейтронов Yn=4⋅1012 н/с. Приведенные выше значения потоков нейтронов достаточны для проведения элементного анализа и поиска следов элементов с достаточно высокой чув- ствительностью, а также для нейтронной радиогра- фии. Чувствительность НАА при определении количе- ства элемента в образце зависит от многих факто- ров, в частности, от ядерных характеристик радио- нуклида, образующегося в результате ядерных ре- акций, и пропорциональна плотности потока ней- тронов ΦT. Таблица 1 Чувствительность, г (Φ=109н/см2⋅с) Элементы 10-8 Dy, Eu 10-8…10-7 In, Lu, Mn 10-7…10-6 Au, Ho, Ir, Re, Sm, W 10-6…10-5 Ag, Ar, As, Br, Cl, Co, Cs, Cu, Er, Ga, Hf, I, La, Sb, Sc, Se, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, Yb 10-5…10-4 Al, Ba, Cd, Ce, Cr, Hg, Kr, Gd, Ge, Mo, Na, Nd, Ni, Os, Pd, Rb, Rh, Ru, Sr, Te, Zn, Zr 10-4…10-3 Bi, Ca, K, Mg, P, Pt, Si, Sn, Ti, Tl, Xe, Y 10-3…10-2 F, Fe, Nb, Ne 10-1 Pb, S 30 В Табл. 1 приведены минимальные количества химических элементов в образце, которые могут быть измерены при облучении потоком тепловых нейтронов ΦT=109 н/см2⋅с. Это значение потока близко к величинам, которые можно получать на источниках нейтронов, генерируемых современны- ми линейными ускорителями протонов и дейтронов низких энергий. В настоящее время почти все линейные ускори- тели ионов, разрабатываемые для генерации ней- тронов, используют ускоряющие секции с простран- ственно-однородной квадрупольной фокусировкой пучка (ПОКФ), или ПОКФ с последующей секцией с трубками дрейфа. В ННЦ ХФТИ в течение ряда лет ведутся работы по разработке линейных ускорителей протонов и дейтронов с использованием альтернативного под- хода к обеспечению динамической устойчивости пучка, а именно, с помощью одного из вариантов переменно-фазовой фокусировки (МПФФ) [9]. В настоящей работе приведены основные харак- теристики и особенности конструкции линейного ускорителя дейтронов с энергией 3 МэВ и средним током пучка 0,2 мА, который предлагается исполь- зовать в качестве генератора нейтронов для НАА. Устойчивость динамики пучка в ускорителе дости- гается использованием МПФФ. Ожидаемый выход нейтронов Yn с бериллиевой мишени составляет Yn≈4⋅1011 н/с. 2. КОНСТРУКЦИЯ УСКОРИТЕЛЯ При разработке ускорителя в качестве прототипа был выбран вариант малогабаритного ускорителя дейтронов МЛУД-3 на энергию частиц 3 МэВ, в ко- тором была реализована ускоряющая структура с МПФФ. Этот ускоритель являлся альтернативой более раннему варианту с сеточной фокусировкой. Ускоритель позволил экспериментально иссле- довать особенности динамики ионов в системах с высокочастотной переменно-фазовой фокусировкой и перспективы улучшения характеристик пучков, в частности, увеличения тока ускоренных частиц [10]. Опыт его эксплуатации и апробирование техниче- ских решений был использован в процессе разра- ботки конструкции предлагаемого ускорителя для НАА. Основные характеристики этого ускорителя дей- тронов представлены в Табл.2, а его структурная схема приведена на Рис.2. Рис.2. Блок-схема ускорителя Ускоритель включает: инжектор дейтронов (1); устройство (2) для согласования поперечного фазо- вого объёма инжектируемого пучка с аксептансом ускорителя; ускоряюще-фокусирующий канал, со- стоящий из двух резонансных ускоряющих секций (3, 5) и расположенного между ними фокусирующе- го магнитного квадрупольного триплета (4); устрой- ство (6) для конверсии и термализации нейтронов; источники ВЧ-питания (7,8); устройство силового питания (9); устройство управления и контроля (10). Таблица 2 Энергия инжекции, кВ 135 Выходная энергия дейтронов, МэВ 3,1 Рабочая частота, МГц 100 Импульсный ток пучка, мА 50 Средний ток пучка, мкА ∼200 Коэффициент захвата, % 50 Нормализованный эмиттанс (RMS), см⋅мрад 1,2 Средняя мощность пучка, Вт ∼600 Длительность посылки, мкс 200 Частота посылок, Гц 20 Заполнение посылки, % 0,4 Число резонаторов 2 Длины резонаторов, м 1,4+1,3 Диаметр резонаторов, м 0,5 Импульсная ВЧ-мощность, кВт 850 Средняя ВЧ-мощность, кВт 3,4 Максимальная напряжённость ВЧ-поля в зазорах, кВ/см 118 90 Добротности резонаторов 14340 12460 31 Инжектор (1) (см. Рис.2) с выходной энергией дейтронов 135 кэВ и импульсным током не менее 100 мА состоит из дуоплазматрона с холодным по- лым катодом и трёхэлектродной системы формиро- вания пучка. Согласующее устройство (2) представляет собой четырёхэлектродную электростатическую линзу со знакопеременным распределением потенциала ±U (\|U\| ≤75 кВ). В дальнейшем, для увеличения коэф- фициента захвата пучка в режим ускорения, предпо- лагается использовать согласующее устройство с суперпозицией электростатического (или постоян- ного магнитного) и высокочастотного полей. Конст- рукция такого устройства, обеспечивающего как фокусировку, так и предварительную группировку пучка, приведена в работе [11]. Ускоряющий канал образован двумя цилиндри- ческими H-резонаторами с трубками дрейфа, распо- ложенными в отдельных вакуумных объемах (3,5), (см. Рис.2). В резонаторах возбуждается H-мода колебаний, а распределение напряжённости электрического поля вдоль оси структуры соответствует π-волне. Динамическая устойчивость пучка в ускоряю- щих секциях (3,5) (см. Рис.2), достигается использо- ванием модифицированной переменно-фазовой фо- кусировки. Требуемые распределения значений синхронной фазы вдоль ускоряющих периодов оп- ределяются соответствующей вариацией длин тру- бок дрейфа. В первом резонаторе (Рис.3) трубки дрейфа рас- полагаются на двух парах держателей типа «гребё- нок» и образуют 22 ускоряющих периода. Такое разбиение ускоряющей структуры позволяет полу- чить оптимальное распределение напряжённости электрического поля вдоль оси системы, по мере роста величины ускоряющих зазоров, без сущест- венного снижения электродинамических характери- стик и электрической прочности канала. Разность потенциалов на второй паре гребёнок в 1,8 раза вы- ше напряжения первой. Рис.3. Первая секция ускорителя Распределение значений синхронной фазы вдоль ускоряющих периодов первой секции образует 5 периодов радиальной фокусировки и рассчитано так, чтобы обеспечить максимальный захват тока инжектируемого пучка (50%) в процесс ускорения, при приемлемом темпе ускорения ∼1,2 МэВ/м. На выходе первой секции формируется пучок с фазовыми характеристиками, которые требуют до- полнительного согласования с аксептансом и сепа- ратрисой последующей секции. Вторая секция (Рис.4) включает 13 ускоряющих периодов, которые формируют три неполных пе- риода фокусировки. Трубки дрейфа этой секции располагаются на одной паре гребёнчатых держате- лей. Структура обеспечивает ускорение пучка до выходной энергии практически без потерь. Рис.4. Вторая секция ускорителя Энергии дейтронов на выходе секций соответст- венно 1,7 и 3,1 МэВ. Для компенсации расстройки собственной часто- ты резонаторов относительно рабочего значения в них размещено по 2 настройщика специальной кон- струкции. Установка двух настройщиков позволяет минимизировать возмущения в распределении на- пряжённости электрического поля вдоль ускоряю- щего канала при подстройке частоты. Охлаждение ускоряющих структур осуществля- ется проточной водой. Высокочастотное питание резонаторов (7,8) (см. Рис.2) осуществляется от двух источников с им- пульсной мощностью до 600 кВт каждый. Источник высокочастотного питания первой ус- коряющей секции образован мощным усилительным каналом (УК1). Возбуждение канала на рабочей час- тоте обеспечивается за счет положительной обрат- ной связи (ПОС) с возбуждаемым резонатором [12]. Питание второй ускоряющей секции обеспечива- ется аналогичным УК1 усилительным каналом, на вход которого подается сигнал возбуждения от ре- зонатора первой секции. Это обеспечивает равенст- во частоты и синхронизацию фаз ВЧ-колебаний, возбуждаемых в резонаторах. Для стабилизации уровня ВЧ-поля в резонаторах, каждый усилительный канал охвачен цепью отрица- тельной обратной связи (ООС) с возбуждаемым ре- зонатором. Сигнал ООС подается на плечо моста сложения, подключенного к входу УК. На второе плечо моста подается опорный сигнал с усилителя ограничителя, включенного в цепь ПОС. Регулиров- ка уровня ВЧ-поля в резонаторах осуществляется изменением величины опорного сигнала. Контроль величины тока и положения пучка в ускоряющем канале обеспечивается индукционны- ми датчиками. Рабочее давление в ускоряющем канале, не выше 1×10-6 мм.рт.ст., обеспечивается системой диффе- ренциальной вакуумной откачки инжектора и резо- наторов ускорителя. Управление осуществляется с пульта (10), кото- рый включает блоки управления системами ускори- теля и таймерное устройство, обеспечивающее син- хронизацию работы систем. Силовая стойка (9), со- держит пускорегулирующую аппаратуру. 32 В качестве конвертора нейтронов предполагается использовать бериллиевую мишень, охлаждаемую проточной водой. Рассматривается 2 варианта за- медлителя эмитируемых нейтронов: обычная деио- низированная вода H2O, используемая для охлажде- ния мишени и тяжёлая вода D2O, которая одновре- менно служит и теплоносителем. 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ УСКОРЕННОГО ПУЧКА Основные физические и инженерно-конструк- торские параметры ускоряющего канала, а также характеристики пучка ускоренных дейтронов были получены методом последовательных приближений при численном моделировании динамики пучка и электродинамических характеристик резонансной ускоряющей структуры. Рис.5. Зависимость тока пучка ускоренных дейтронов от тока инжекции На Рис.5 приведена зависимость тока ускорен- ных дейтронов на выходе ускорителя от тока ин- жекции Iin. Как следует из приведенной зависимо- сти, коэффициент захвата частиц Kc в режим уско- рения приблизительно постоянный до значений тока инжекции Iin≈100 мА и равен Kc≈50%. В дальней- шем, с ростом тока инжекции Kc уменьшается, что обусловлено влиянием объёмного заряда пучка. Рис.6. Энергетический спектр пучка на выходе ускорителя Энергетический спектр пучка ускоренных дей- тронов приведен на Рис.6. Наиболее вероятная энер- гия дейтронов 3,1 МэВ, среднеквадратичный раз- брос частиц по энергии составляет 0,2%. Рис.7. Поперечный фазовый портрет пучка на выходе ускорителя Важной характеристикой пучка, определяющей особенности его транспортировки и формирования зоны облучения конверсионной мишени, с требуе- мыми размерами и плотностью тока, является попе- речный фазовый портрет. На Рис.7 представлено распределение плотности макрочастиц в попереч- ном сечении фазового объёма пучка на выходе вто- рой ускоряющей секции. Моделирование динамики пучка проводилось методом макрочастиц. Таким образом, на выходе ускорителя пучок является рас- ходящимся с характерным радиусом 7,5 мм и нор- мализованным среднеквадратичным эмиттансом εn=1,2 см⋅мрад. Так как ускоряющий канал дейтронного ускори- теля является двухсекционным, то для максималь- ного захвата частиц второй секцией необходимо выполнить соответствующее согласование фазовых характеристик пучка, ускоренного первой секцией. В частности, на входе второй секции необходимо иметь сходящийся пучок с радиусом ~7 мм. Необ- ходимая трансформация поперечного сечения фазо- вого объёма осуществляется фокусирующим маг- нитным квадрупольным триплетом 4 (см. Рис.2). 33 Общая длина триплета составляет 40 см, радиус апертуры канала 2,5 см, градиент магнитной индук- ции 1,16 кГс/см. Полная длина участка дрейфа между ускоряю- щими секциями 50 см выбрана таким образом, что- бы после дрейфа продольное сечение фазового объ- ёма пучка находилось в пределах сепаратрисы вто- рой секции. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Работы по созданию в ННЦ ХФТИ ускорителя дейтронов для НАА проводятся в рамках Государ- ственной целевой программы Украины по использо- ванию ядерных материалов и радиационных техно- логий. На первом этапе предусматривается разра- ботка ускорителя, создание действующего макета и достижение проектных параметров дейтронного пучка. Экспериментальное подтверждение выбранной физической концепции и принятых инженерно- конструкторских решений будут являться основани- ем для дальнейшей разработки: конвертора нейтро- нов, устройств для подачи исследуемых образцов в зону облучения, инструментального аппаратного комплекса для гамма-спектрометрии облучённых мишеней и интерпретации полученных результатов. ЛИТЕРАТУРА 1. George H. Gillespie, Gerald E. McMichael. Applica- tions of MeV Proton and Deuteron Linear Accelera- tors // Proc. of the 1995 PAC, Dallas, Texas, USA. 1995, p.107-109. 2. M.R. Hawkesworth. Neutron radiography: Equip- ment and Methods / Atomic Energy Rev. 15 (2). 1977, р.169-200. 3. Л.Н. Баранов, Н.А. Хижняк и др. Малогабарит- ный линейный ускоритель дейтронов на энергию 3 МэВ // Вопросы атомной науки и техники. Сер. «Физика высоких энергий и атомного ядра», 1975, 1 (13), с.15. 4. Ю.И. Бондаренко, А.Б. Медведев, В.С. Руденко. Применение малогабаритного ускорителя дей- тронов на энергию 3 МэВ в нейтронно- активационном анализе // Атомная Энергия. 1981, т.51, в.1, с.67-68. 5. Ю.И. Бондаренко, А.Б. Медведев, В.С. Руденко. Использование дейтронов с энергией 3 МэВ в активационном анализе // Атомная Энергия. т.52, вып.3, с.189-190, 1981. 6. R.W. Hamm. Status of the LANSAR™ Neutron Generators // Reprint of the presentation given at the 5th World Conference on Neutron Radiography, June 17-20, 1996, Berlin, Germany. p.10. 7. C. Zhang, Z.Y. Guo, A. Schempp, J.E. Chen, J.X. Fang. Design of a high current RFQ for neutron production / Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 521. 2004, p.326-331. 8. R.W. Hamm and M.E. Hamm. How to create a Business out of manufacturing Linacs // Proc. of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland. 2006, p.1911- 1915. 9. Е.В. Гусев. Малогабаритные линейные ускори- тели ионов на Н-резонаторах с модифицирован- ной переменно-фазовой фокусировкой // Зару- бежная электроника. Успехи современной радио- электроники, “Радиоэлектроника”, М., 1999, в.3, с.63-72. 10. Е.В. Гусев, С.Ю. Кривуля и др. Исследование ускоряющей структуры ускорителя дейтронов МЛУД-3 // Вопросы атомной науки и техники. Сер. «Ядерно-физические исследования», 1989, 5(5), с.37-39. 11. Е.В. Гусев, П.А. Демченко и др. Группирователь пучка линейного ускорителя дейтронов // Вопро- сы атомной науки и техники. Сер. «Плазменная электроника и новые методы ускорения», 2008, 4(6), с.322-326. 12. Л.Д. Лобзов, Е.В. Гусев. Система ВЧ-питания линейного протонного ускорителя на энергию 10 МэВ с модифицированной переменно-фазовой фокусировкой пучка // Вестник Харьковского уни- верситета, № 569. Сер. Физическая «Ядра, час- тицы и поля». 2002, в.3(19), с 83-87. Статья поступила в редакцию 28.10.2009 г. LINEAR DEUTERON ACCELERATOR FOR ELEMENT ANALYSIS S.A. Vdovin, Ye.V. Gussev, P.O. Demchenko, M.G. Shulika Main parameters and design features of an applied deuteron linac with energy of 3 MeV for element activation analysis of materials are presented. A beryllium target is proposed to use for neutron production. For an averaged beam current ∼200 μА the neutron yield is supposed to be ∼4⋅1011 n/s. The linac represents an H-cavity loaded by drift tubes. Electric potential distribution on the drift tubes corresponds to π-mode wave. Beam dynamics stability is achieved using the modified alternative-phase focusing. ЛІНІЙНИЙ ПРИСКОРЮВАЧ ДЕЙТРОНІВ ДЛЯ ЕЛЕМЕНТНОГО АНАЛІЗУ С.О. Вдовін, Є.В. Гусєв, П.О. Демченко, М.Г. Шуліка Подано основні характеристики та особливості побудови лінійного прискорювача дейтронів з енергією 3 МеВ для активаційного аналізу елементного складу матеріалів. Щоб отримати нейтрони, передбачається застосувати берилієвий конвертор. При середньому струмі пучка ∼200 мкА очікуваний вихід нейтронів має складати ∼4⋅1011 н/с. Прискорювач являє собою H-резонатор, навантажений трубками дрейфу. Розподіл по- тенціалу на трубках дрейфу відповідає π-моді коливань. Динамічна стійкість пучка у процесі прискорення досягається за рахунок модифікованого змінно-фазового фокусування. http://vant.kipt.kharkov.ua/CONTENTS/CONTENTS_2008_4rus.html http://vant.kipt.kharkov.ua/CONTENTS/CONTENTS_2008_4rus.html http://vant.kipt.kharkov.ua/CONTENTS/CONTENTS_2008_4rus.html LINEAR DEUTERON ACCELERATOR FOR ELEMENT ANALYSIS ЛІНІЙНИЙ ПРИСКОРЮВАЧ ДЕЙТРОНІВ ДЛЯ ЕЛЕМЕНТНОГО АНАЛІЗУ

Линейный ускоритель дейтронов для элементного анализа

Institution

Ähnliche Einträge