Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения
Определены потери пучка протонов линейного ускорителя в канале транспортировки экспериментального комплекса по интенсивности вторичного нейтронного излучения. Пучок протонов при взаимодействии с элементами ионопровода создаёт быстрые нейтроны. Уровни нейтронного излучения в каналах транспортировки п...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108751 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения / С.В. Акулиничев, М.И. Грачёв, В.М. Скоркин // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 3. — С. 215-217. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860268395449024512 |
|---|---|
| author | Акулиничев, С.В. Грачёв, М.И. Скоркин, В.М. |
| author_facet | Акулиничев, С.В. Грачёв, М.И. Скоркин, В.М. |
| citation_txt | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения / С.В. Акулиничев, М.И. Грачёв, В.М. Скоркин // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 3. — С. 215-217. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Определены потери пучка протонов линейного ускорителя в канале транспортировки экспериментального комплекса по интенсивности вторичного нейтронного излучения. Пучок протонов при взаимодействии с элементами ионопровода создаёт быстрые нейтроны. Уровни нейтронного излучения в каналах транспортировки пучка с энергией 209 МэВ и средним током до 35 мкА измерены с помощью нейтронных детекторов автоматизированной системы радиационного контроля. Максимальные потери пучка были около 0,25 %.
The method for determination of a proton beam loss of the proton linac by measuring neutron radiation is presented.
Proton beams interact with elements of ion guide and the generation fast neutrons. Levels of a neutron radiation
in channels transporting the beam with energy of 209 MeV and average current up to 35 μA have been measured
using neutron detectors of the automatic radiation monitoring system. Maximum loss of the beam during its
transportation was 0,25 %.
Визначено втрати пучка протонів лінійного прискорювача в каналі транспортування експериментального
комплексу по інтенсивності вторинного нейтронного випромінювання. Пучок протонів при взаємодії з еле-
ментами іонопровода створює швидкі нейтрони. Рівні нейтронного випромінювання в каналах транспорту-
вання пучка з енергією 209 МеВ і середнім струмом до 35 мкА виміряні за допомогою нейтронних детекто-
рів автоматизованої системи радіаційного контролю. Максимальні втрати пучка були близько 0,25 %.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:04:08Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №3(79) 215
УДК 621.384.6
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ ПУЧКА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ
ПРОТОНОВ ПО ИНТЕНСИВНОСТИ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
С.В. Акулиничев, М.И. Грачёв, В.М. Скоркин
ИЯИ РАН, Москва, Россия
E-mail: skorkin@inr.ru
Определены потери пучка протонов линейного ускорителя в канале транспортировки экспериментально-
го комплекса по интенсивности вторичного нейтронного излучения. Пучок протонов при взаимодействии с
элементами ионопровода создаёт быстрые нейтроны. Уровни нейтронного излучения в каналах транспорти-
ровки пучка с энергией 209 МэВ и средним током до 35 мкА измерены с помощью нейтронных детекторов
автоматизированной системы радиационного контроля. Максимальные потери пучка были около 0,25 %.
1. ВВЕДЕНИЕ
При транспортировке сильноточного пучка про-
тонов линейного ускорителя до мишеней облучаю-
щих установок экспериментального комплекса воз-
никают потери пучка на элементах ионопровода.
При взаимодействии протонов пучка с материалом
ионопровода в результате ядерных реакций рожда-
ются быстрые нейтроны [1]. Основную часть ней-
тронного спектра составляют испарительные ней-
троны с изотропным пространственным распреде-
лением и с энергией до 14 МэВ (Рис.1).
0,001
0,01
0,1
1
1,4E+01 2,5E+00 2,0E-01 1,0E-02
Энергия нейтронов, МэВ
Н
ей
тр
он
н
а
1
пр
от
он
Рис.1. Спектр испарительных нейтронов
При энергии пучка протонов от 200 до 300 МэВ
на один потерянный протон рождается примерно
1 испарительный нейтрон. Около 10 % выхода бы-
стрых нейтронов составляют каскадные нейтроны
более высоких энергий с резко выраженной направ-
ленностью вперёд (Рис.2.)
1,0E+11
1,0E+12
1,0E+13
1,0E+14
0 100 200 300 400
Энергия нейтронов, МэВ
Н
ей
тр
он
/с
Рис.2. Спектр каскадных нейтронов при энергии
пучка 300 МэВ и токе 100 мкА
В результате ядерных реакций 56Fe(p,n)56Co,
56Fe(p,2n)55Co, 56Fe(p,pn)55Fe и др. элементы ионо-
провода активируются. По измеренной наведённой
активности можно определить основные участки
ионопровода, создающие потери пучка в канале
транспортировки. Быстрые нейтроны от взаимодей-
ствия пучка с этими участками в канале транспор-
тировки могут быть зарегистрированы с помощью
детекторов быстрых нейтронов автоматизированной
системы радиационного контроля ЭК.
2. ИЗМЕРЕНИЕ НЕЙТРОННОГО ФОНА
Нейтронное излучение от взаимодействия пучка
протонов с элементами ионопровода было измерено
с помощью детекторов быстрых нейтронов автома-
тизированной системы радиационного контроля
(АСРК) ЭК. АСРК представляет собой сеть из не-
скольких десятков детекторов быстрых нейтронов
УДБН-02Р, размещённых в экспериментальном зале
вблизи наиболее значимых точек радиационного
контроля (Рис.3).
Рис.3. План размещения детекторов быстрых
нейтронов автоматизированной системы
радиационного контроля в экспериментальном
комплексе
Часть нейтронных детекторов находится в кана-
ле транспортировки пучка протонов до мишеней
облучающих установок, таких как РАДЭКС, СВЗ-
100, ИН-06 и установка протонной терапии (Рис.4).
Детекторы расположены вдоль ионопровода, вблизи
формирующих элементов канала транспортировки
пучка. Основные формирующие элементы канала
транспортировки пучка протонов от линейного ус-
корителя до источника нейтронов ИН-06 показаны в
Табл.1.
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №3(79) 216
Рис.4. Схема расположения детекторов нейтронов
УДБН системы АСРК в каналах транспортировки
пучка
В Табл.1 указаны также номера ближайших к
ним нейтронных детекторов системы АСРК и рас-
стояние между ними.
Для определения основных элементов ионопро-
вода, вызывающих наибольшие потери пучка, были
измерены уровни наведённой активности гамма-
излучения вдоль всего канала транспортировки пуч-
ка. Уровень наведённой активности на ионопроводе
измерялся с помощью дозиметра гамма-излучения
ДРГ-01Т через месяц после окончания сеанса на ЛУ.
Результаты измерения приведены в Табл.1.
Таблица 1
Основные формирующие элементы канала
транспортировки пучка протонов линейного
ускорителя до источника нейтронов ИН-06
№
детект.
Формир.
элемент
Расстояние,
м
Навед. актив.,
мР/ч
1 Ловушка 2 3
5 МВВ7 5 4,5
8 Вх. в ЭЗ 4 0,08
19 Л23-24 3 1
25 Л59-60 5 50
27 Л78-79 8 112
52 Л49-50 6 35
55 Л57-58 10 300
Расстояние до ближайшего детектора нейтронов
системы АСРК измерялось от активированного уча-
стка ионопровода вблизи соответствующего форми-
рующего элемента.
При проводке пучка от линейного ускорителя на
нейтронный источник ИН-06 были измерены мощ-
ности дозы нейтронного излучения в различных
участках канала транспортировки пучка протонов.
Уровни нейтронного излучения измерялись при
частоте импульсного тока протонов 1, 10, 25 и
50 Гц, что соответствовало среднему току пучка от
0,6 до 35 мкА. Максимальное значение уровней
нейтронного излучения зарегистрировано с помо-
щью детектора нейтронов №55 системы АСРК в
канале транспортировки пучка на ИН-06 вблизи на-
чального участка медицинского канала (Рис.5).
Рис.5. Временная диаграмма мощности дозы
нейтронного излучения в канале транспортировки
пучка на ИН-06 около участка медицинского канала
Как видно из временной диаграммы на Рис.5,
средняя мощность дозы нейтронного излучения
пропорциональна частоте тока протонов и, следова-
тельно, пропорциональна среднему току пучка про-
тонов линейного ускорителя. Это наблюдается поч-
ти на всех участках транспортировки пучка. Следо-
вательно, относительные потери пучка в первом
приближении не зависят от среднего тока пучка и
определяются параметрами формирующего элемен-
та участка транспортировки пучка.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ПУЧКА
В Табл.2 приведены средние уровни нейтронно-
го излучения, измеренные при частотах пучка про-
тонов 25 и 50 Гц.
Таблица 2
Уровни нейтронного излучения и величина потерь
в канале транспортировки пучка
до источника нейтронов ИН-06 при частотах
ускорителя 25 и 50 Гц
№
детект.
Уровни
излучения
25 Гц, мЗв/ч
Уровни
излучения
50 Гц, мЗв/ч
Потери
пучка,
50 Гц, %
1 4,5 12 0,002
5 2 4 0,004
8 0,005…0,04 0,01…0,08 < 10-4
19 0,03…1,3 0,005…0,05 < 10-4 ?
25 19 38 0,04
27 14,5 28 0,08
52 8,5 14,5 0,02
55 28 55 0,25
Измеренная мощность дозы нейтронного излу-
чения в канале транспортировки пропорциональна
частоте на большинстве участках канала, кроме ло-
вушки пучка на 83 оси ЛУ (детектор №1) и прямого
начального участка в экспериментальном зале ЭК
(детекторы №8 и №19).
Все детекторы нейтронов, расположенные на
этом участке канала транспортировки пучка, пока-
зывают нестабильный, в основном низкий уровень
нейтронного фона и соответственно низкий уровень
потерь пучка.
Потери пучка протонов η можно оценить по
формуле:
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №3(79) 217
NKI
DR
p
n24πη = , (1)
где R − расстояние от активированного участка ио-
нопровода до детектора УДБН (см); Dn – измеренная
детектором УДБН мощность дозы нейтронного из-
лучения (мЗв/ч); Ip – средний ток пучка (мкА);
N – интенсивность испарительных нейтронов на
1 мкА пучка (∼·1013 с-1·мкА-1); К – коэффициент ка-
чества быстрых нейтронов (∼ 10-3 мЗв·ч-1·см2·с). Ве-
личины потерь пучка, определённые по уровню ней-
тронного излучения в канале транспортировки, по-
казаны в Табл.2.
Как показали расчёты, величины потерь пучка,
определённые из измеренных уровней вторичного
нейтронного излучения в канале транспортировки,
коррелируют с уровнями наведённой активности
соответствующих участков ионопровода. Исключе-
ние составляют значения, полученные для прямого
начального участка канала транспортировки пучка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Уровни вторичного нейтронного излучения в ка-
нале транспортировки пучка протонов пропорцио-
нальны величинам среднего тока пучка на большин-
стве измеренных участках ионопровода. Величины
потерь пучка, определённые по измеренным уров-
ням вторичного нейтронного излучения, коррели-
руют с уровнями наведённой активности соответст-
вующих участков ионопровода, за исключением
прямого начального участка транспортировки пучка
в экспериментальном зале ЭК.
Уровень нейтронного излучения в канале транс-
портировки пучка является хорошим качественным
и количественным показателем уровня потерь пучка
при транспортировке. По измеренному нейтронному
излучению в каналах транспортировки можно свое-
временно получать информацию о потерях пучка и
оперативно проводить коррекцию параметров фор-
мирующих устройств для улучшения качества про-
водки пучка.
Данная работа выполнена при финансовой под-
держке Министерства образования и науки Россий-
ской Федерации, контракт № 16.518.11.7037
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. E.A. Koptelov, S.G. Lebedev, N.M. Sobolevsky, et
al. //J. Nucl. Mater. 1996, v.233, р.1552.
2. В.Ф. Козлов. Справочник по радиационной безо-
пасности. М.: «Атомиздат». 1977, с.324.
Статья поступила в редакцию 25.09.2011 г.
MEASURING BEAM LOSS OF THE PROTON LINAC BY DETECTING NEUTRON RADIATION
S.V. Akulinichev, M.I. Grachev, V.M. Skorkin
The method for determination of a proton beam loss of the proton linac by measuring neutron radiation is pre-
sented. Proton beams interact with elements of ion guide and the generation fast neutrons. Levels of a neutron radia-
tion in channels transporting the beam with energy of 209 MeV and average current up to 35 μA have been meas-
ured using neutron detectors of the automatic radiation monitoring system. Maximum loss of the beam during its
transportation was 0,25 %.
ВИМІР ВТРАТ ПУЧКА ЛІНІЙНОГО ПРИСКОРЮВАЧА ПРОТОНІВ ПО ІНТЕНСИВНОСТІ
НЕЙТРОННОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
С.В. Акулінічев, М.І. Грачов, В.М. Скоркін
Визначено втрати пучка протонів лінійного прискорювача в каналі транспортування експериментального
комплексу по інтенсивності вторинного нейтронного випромінювання. Пучок протонів при взаємодії з еле-
ментами іонопровода створює швидкі нейтрони. Рівні нейтронного випромінювання в каналах транспорту-
вання пучка з енергією 209 МеВ і середнім струмом до 35 мкА виміряні за допомогою нейтронних детекто-
рів автоматизованої системи радіаційного контролю. Максимальні втрати пучка були близько 0,25 %.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-108751 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:04:08Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Акулиничев, С.В. Грачёв, М.И. Скоркин, В.М. 2016-11-15T11:54:18Z 2016-11-15T11:54:18Z 2012 Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения / С.В. Акулиничев, М.И. Грачёв, В.М. Скоркин // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 3. — С. 215-217. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108751 621.384.6 Определены потери пучка протонов линейного ускорителя в канале транспортировки экспериментального комплекса по интенсивности вторичного нейтронного излучения. Пучок протонов при взаимодействии с элементами ионопровода создаёт быстрые нейтроны. Уровни нейтронного излучения в каналах транспортировки пучка с энергией 209 МэВ и средним током до 35 мкА измерены с помощью нейтронных детекторов автоматизированной системы радиационного контроля. Максимальные потери пучка были около 0,25 %. The method for determination of a proton beam loss of the proton linac by measuring neutron radiation is presented.
 Proton beams interact with elements of ion guide and the generation fast neutrons. Levels of a neutron radiation
 in channels transporting the beam with energy of 209 MeV and average current up to 35 μA have been measured
 using neutron detectors of the automatic radiation monitoring system. Maximum loss of the beam during its
 transportation was 0,25 %. Визначено втрати пучка протонів лінійного прискорювача в каналі транспортування експериментального
 комплексу по інтенсивності вторинного нейтронного випромінювання. Пучок протонів при взаємодії з еле-
 ментами іонопровода створює швидкі нейтрони. Рівні нейтронного випромінювання в каналах транспорту-
 вання пучка з енергією 209 МеВ і середнім струмом до 35 мкА виміряні за допомогою нейтронних детекто-
 рів автоматизованої системи радіаційного контролю. Максимальні втрати пучка були близько 0,25 %. Данная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, контракт № 16.518.11.7037 ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения Measuring beam loss of the proton linac by detecting neutron radiation Вимір втрат пучка лінійного прискорювача протонів по інтенсивності нейтронного випромінювання Article published earlier |
| spellingShingle | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения Акулиничев, С.В. Грачёв, М.И. Скоркин, В.М. Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений |
| title | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения |
| title_alt | Measuring beam loss of the proton linac by detecting neutron radiation Вимір втрат пучка лінійного прискорювача протонів по інтенсивності нейтронного випромінювання |
| title_full | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения |
| title_fullStr | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения |
| title_full_unstemmed | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения |
| title_short | Измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения |
| title_sort | измерение потерь пучка линейного ускорителя протонов по интенсивности нейтронного излучения |
| topic | Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений |
| topic_facet | Применение ускоренных пучков: детекторы и детектирование ядерных излучений |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108751 |
| work_keys_str_mv | AT akuliničevsv izmereniepoterʹpučkalineinogouskoritelâprotonovpointensivnostineitronnogoizlučeniâ AT gračevmi izmereniepoterʹpučkalineinogouskoritelâprotonovpointensivnostineitronnogoizlučeniâ AT skorkinvm izmereniepoterʹpučkalineinogouskoritelâprotonovpointensivnostineitronnogoizlučeniâ AT akuliničevsv measuringbeamlossoftheprotonlinacbydetectingneutronradiation AT gračevmi measuringbeamlossoftheprotonlinacbydetectingneutronradiation AT skorkinvm measuringbeamlossoftheprotonlinacbydetectingneutronradiation AT akuliničevsv vimírvtratpučkalíníinogopriskorûvačaprotonívpoíntensivnostíneitronnogovipromínûvannâ AT gračevmi vimírvtratpučkalíníinogopriskorûvačaprotonívpoíntensivnostíneitronnogovipromínûvannâ AT skorkinvm vimírvtratpučkalíníinogopriskorûvačaprotonívpoíntensivnostíneitronnogovipromínûvannâ |