ˆ ˆŸ ˆ ˆŸ ˆ ˆŒ ˆˆ Ÿ Œˆ 10 B

Transcript

1 Ó³ Ÿ , º 4(181).. 566Ä571 ˆ ˆŠ Œ ˆ ˆ Œ ƒ Ÿ. Š ˆŒ ˆ ˆŸ ˆ ˆŸ ˆ ˆŒ ˆˆ Ÿ Œˆ 10 B.. ˆ μ, ˆ.. μ ±μ,.. ŠÊ Ó³ μ,.. ³ μ,. ˆ. Î,.. ÖÎ±μ ²Ó μ μ Ê É μ Ê É μ ÖÉ ƒμ Ê É Ò ÊÎ Ò Í É μ ±μ Í Ä ±μ-ô É Î ± É ÉÊÉ ³.. ˆ. Ê ±μ μ, ±, μ Ö ±Í μ μ ³ É É Ö Ò Éμα Ö μ μ É Ô± ²Ê É Í Ö μ- Ô É Î ± Ì Ê É μ μ±. ˆ μéμ 10 B Ï μ±μ μ²ó Ê É Ö ±É ± ± ± ²Ö ʲ μ Ö Ê μ Ö ³μÐ μ É Ö ÒÌ ±Éμ μ, É ± ²Ö μ Ö Ð ÉÒ μé μ É Ö É ²μ ÒÌ É μ- μ. μí μ, μ ÖÐ Ì ± μé± É É Ö μ²ó μ 10 B, μ μ Ò³ Ö ²Ö É Ö ±Í Ö 10 B(n, αt) 4 He. μé Ö ˆ ³ Éμ ±, μ²ó ÊÕÐ Ö μμ ÊÕ ³ Ï Ó, μ μ²ö É μ² μ ÉÓÕ μ ²μÉ ÉÓ Ô Õ Ì Ö ÒÌ μ ʱÉμ ±Í Î É ÔÉμ μ μ - Î ÉÓ Ìμ μï Ò ² μ ÒÉ, μé μ ÖÐ Ì Ö ± ÊÎ ³μ ±Í, Ëμ. Tritium production reactions are important for the safe service of a nuclear power plant. The isotope 10 B is widely used in practice both for leveling the power of a nuclear reactor and for building the shielding for thermal neutrons. The 10 B(n, αt) 4 He reaction is the main reaction that results in tritium recovery. The method developed to the IPPE, using gaseous target, allows one to absorb energy of all charged reaction products and select useful events for background. PACS: v; Ep; Cs ˆ μ μ Ìμ É Ö ÊÌ μéμ μ Å 10 B (19,9 %) 11 B (80,1 %). 10 B ³ É μî Ó Ò μ±μ Î μ ²μÐ Ö É ²μ ÒÌ É μ μ ( 3000 ), μôéμ³ê Î ÉÒ μ μ ² Ò ³ ÖÕÉ Éμ³ ÒÌ ±Éμ Ì ²Ö ʲ μ Ö Ê μ Ö ³μÐ μ É. μ ²μÐ É μ μ μ μ³ μ Ê É Ö É É ±Í 10 B(n, αt) 4 He. ±Í μ μ ³ É É Ö Ò Éμα Ö μ μ É Ô± ²Ê É Í Ö μ- Ô É Î ± Ì Ê É μ μ±. É Ö ²Ö É Ö β- ²ÊÎ É ² ³ ²Ê μ Ì μì ³ Î - ± Ì μ É, ² ±μ É μ Ö É Ö ±μ É, μ É μ ³ Î ²μ ±, ³ Ð Ö ² ± μ μ μ, μ É ÊÐ μ μ ÓÕ. ²Ö ± É μ μí ± ±μ² Î É É É Ö μ Ìμ ³μ ± ± ³μ μ ÉμÎ ÉÓ Î Ö ±Í, μ ÖÐ Ì ± μ μé±. ÊÐ É ÊÕÐ ± ÉμÖÐ ³Ê ³ Ô± ³ É ²Ó Ò Ò μ ² Î Î - Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He ³ μ μî ² Ò ²Ó μ ² Î ÕÉ Ö ³ Ê μ μ ± ± μ μ²õé μ ² Î, É ± μ Ëμ ³ Ô É Î ±μ ³μ É. μ²óï Ìμ - Ö ²Õ ÕÉ Ö μí ± Ì Î Ö μ ±Í, ³ÒÌ Ò³ ² μé ± ³ Ö ÒÌ ÒÌ.

2 Î μ μ Ö É É Ö ³μ É É μ μ Ö ³ 10 B Œ ˆ Œ ˆ ˆ ³ Ö Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He μ μ ² Ó Ê ±μ É ² ƒ-1 ƒ Ä ˆ. ²Ö μ²êî Ö ³μ μô É Î ± Ì É μ μ μ²ó μ ² Ó ±Í Ö D(d, n). É μ Ò μ ² Ó É μ É É μ μ ³ Ï, ÒÐ μ É ³, Éμ²Ð - μ 1 ³ / ³ 2, μ ³ ÊÕ μ ²μ ±Ê. ˆ ² μ Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He μ μ ²μ Ó μ³μðóõ μ Í μ - μ ± ³ Ò É±μ Ï. ²μ±- Ì ³ ± ³ Ò μ²ó μ μ Ô² ±É μ ± μ± ²Ò, ³ ³Ò μ ± Éμ μ Í μ μ ± ³ Ò, μ ² Ê ² Ö μ - ² Ó μí Ë μ Ð ± Ëμ ³Ò ³ Ê²Ó μ, ±μéμ Ò Ð ² Ìμ μ ² μ ² - μ É ²Ó μ ÉÓ Î ², μμé É É ÊÕÐ Ì ³ ² ÉÊ ³ Ìμ μ μ ² Ò ³μ³ ÉÒ ³. Í Ë μ Ò ²Ò μì Ö² Ó É±μ³ ± ²Ö ²Ó Ï μ - μé±. μí μ μé± ² ± ² Ó Ëμ ³ Í Ö μ Ô É μ μ Î É ÍÒ, ³ É μ Ö Î É ÍÒ, É Î É ÍÒ ² Ò² É μé μ É ²Ó μ Êα ÕÐ Ì É μ μ. Ö Ëμ ³ Í Ö μ μ²ö É Î É ²Ó μ ʳ ÓÏ ÉÓ Ëμ μé μ ÊÉ É ÊÕÐ Ì ±Í. ˆ ³ Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He μ μ ²μ Ó μé μ É ²Ó Ò³ ³ Éμ μ³. ± Î É μ μ μ ±Í μ²ó μ ² Ó ±Í Ö 10 B(n, α). Ò ³ Éμ Ê μ É ³, ÎÉμ μ ±Í μé ± ÕÉ Ï ³ Ï μ μ ³ μ ³ ² ÉÊ μ³ - ² ³Ò μ ÉμÖ Ò ² ÉÓ ±² ± μ Ì. ²Ö ÒÎ ² Ö Î Ö ±Í Анод Сетка h Катод R 2 R 1 ЗЧПУ ЗЧПУ БУ СУ ДСП БЗ Стоп Вход 2 ОФИ ПК R 0 БУ Вход ²μ±- Ì ³ Ô± ³ É ²Ó μ Ê É μ ± : Å Ö μîê É É ²Ó Ò Ê ² É ²Ó; Å Ò É Ò Ê ² É ²Ó; Å ²μ± ± ; Å ± ³ Éμ μ ² ÖÐ ³ μ μ μ³; ˆ Å μí Ë μ Ð ± Ëμ ³Ò ³ Ê²Ó μ ; Å ±É μ³ É Î ± Ê ² É ²Ó; Š Å μ ²Ó- Ò ±μ³ ÓÕÉ

3 568 ˆ μ B(n, αt) 4 He Ô É μ μ 5,6 ŒÔ μ²ó μ ² Ó Ô± ³ É ²Ó Ò Î Ö Î Ö ±Í 10 B(n, α), μ²êî Ò [1]. μ Ò ² μ± ², ÎÉμ μ²êî Ò [1] Ô± ³ É ²Ó Ò Ò ²Ö ±Í 10 B(n, α) ²ÊÎÏ μ μ Ò- ÕÉ Ö μí ±μ, ³μ ² μé ±μ JEF 2.2. μôéμ³ê Î É Î Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He ²Ö É μ μ Ô μ²óï 5,6 ŒÔ μ²ó μ ²μ Ó Î ±Í 10 B(n, α), ³μ ² μé ±μ JEF 2.2. Š ³ μ² Ö² Ó ³ ÓÕ 95 % Kr + 5%BF 3. μ, μ Ð Ö μî ³, ²Ê ² ³ Ï ÓÕ, ±μéμ μ μé ± ² ² Ê ³ Ö ±Í Ö. ˆ μ²ó μ ±μ²² ³ Í Ò É ÒÌ É μ μ μî É ³ Éμ ³ Í Ë μ μ μ - μé± ²μ μ μ² ²μ Ò ² ÉÓ ÎÊ É É ²Ó μ³ μ Ñ ³ ± ³ Ò μ ÊÕ ÖÎ ±Ê. μ²ó±μ μ ÒÉ Ö, μ ÕÐ Ö ÊÉ, ³ ² Ó μ ³ μ ² Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He. ɳ É ³, ÎÉμ ³μ Éμ Ö ±Í Ö 10 B(n, α) 7 Li μé - ± ² Éμ³ Ö Éμ μ μ ÖÎ ±, ÎÉμ É μ ²μ ²Ó μ ³ μé μï Ö Î ² μ ÒÉ. É É ²Ó μ, ²Ö ³μ Éμ μ ±Í ³μ μ ÉÓ: N α = N B σ α F, (1) N α Å Î ²μ É μ ÒÌ μ ÒÉ ±Í 10 B(n, α) 7 Li; N B Å Î ²μ Éμ³μ 10 B μ μ ÖÎ ± ; σ α Å Î ±Í 10 B(n, α) 7 Li; F Å μéμ± É μ μ. ²μ μ ÒÉ ±Í 10 B(n, αt) 4 He ³μ μ μ ² ÉÓ ² ÊÕÐ μ Ò Ö: N T = N B σ T F, (2) N T Å Î ²μ É μ ÒÌ μ ÒÉ ±Í 10 B(n, αt) 4 He; σ T Å Î ±Í 10 B(n, αt) 4 He. Ï É ³Ê Ê (1) (2) μé μ É ²Ó μ σ T, μ²êî ³: σ T = N T σ α. (3) N α ±É Î ±μ Éμα Ö μ, ÎÉμ ʲÓÉ É ³ σ T É μé μ²õé μ μ Î ² Éμ³μ μ, μé É μ μ Ð Ö μ²ó Ê ³μ μ μ Í. ±² Î ± Ì ±É μ³ É Ì, μ²ó ÊÕÐ Ì É ÊÕ ³ Ï Ó, μ ² Î - Ö N T É ²± É Ö μ Î É ²Ó Ò³ É Ê μ ÉÖ³. μ²ó μ É μ ³ - Ï μ ² Î É ÍÒ, μ μ Ï Ö Ê²ÓÉ É ±Í 10 B(n, αt) 4 He, ³μ ÊÉ Ò² É ÉÓ Éμ μ Ê μ ²μ ± (. 2, ). ÔÉμ³ ²ÊÎ ÎÊ É É ²Ó μ³ μ Ñ ³ É ±Éμ Ê É μ É ² Ö Ô Ö μ ±Ï Ì μ ʱÉμ ±Í. Î ³ ³μ É ³ ÖÉÓ Ö а 2 T б 10 B 2 T 1 10 B a) Ì ³ Ò² É Î É Í μ²ó μ É μ ³ Ï ; ) Ì ³ Ò² É Î É Í μ²ó μ μμ μ ³ Ï

4 Î μ μ Ö É É Ö ³μ É É μ μ Ö ³ 10 B 569 Éμ²Ó±μ ±μ² Î É μ Î É Í, μ Ï Ì ÎÊ É É ²Ó Ò μ Ñ ³ ± ³ Ò, μ Ô Ö, ±μéμ μ μ ² É ± Ö Ì. ÔÉ Ì Ê ²μ ÖÌ μ É ² Ö É ±Éμ Ô Ö, ² μ É ²Ó μ, ³ ² ÉÊ ², ³ ³μ μ É ±Éμ, ³μ É ³ ÖÉÓ Ö Ï μ- ± Ì ² Ì. É ± Ì Ê ²μ ÖÌ μ ÒÉ Ö, μμé É É ÊÕÐ ±Í 10 B(n, αt) 4 He, Ê ÊÉ ²μ± ² μ ÉÓ Ö ± Ê ÊÉ ³ Ï ÉÓ Ö μ ÒÉ Ö³, μμé É É ÊÕÐ ³ μ Õ 7 Li ±Í 10 B(n, α) 7 Li ÎÊ É É ²Ó Ò μ Ñ ³ ± ³ Ò (. 3). μ²ó μ μμ μ ³ Ï É μ μ Ï Ö Î É ÍÒ μ² μ- ÉÓÕ Éμ ³μ ÖÉ Ö ÎÊ É É ²Ó μ³ μ Ñ ³ É ±Éμ,, É ± ³ μ μ³, ³ ² ÉÊ - ² Ê É μ μ Í μ ²Ó Ê³³ ± É Î ± Ì Ô Ì μ ʱÉμ ±Í, ±μ- Éμ Ö E n Q, Q = 0,328 ŒÔ, E n Å Ô Ö É μ μ, ÔÉμ³ ³ ² ÉÊ μ³ ±É Ê É Ëμ ³ μ ÉÓ Ö ±, μμé É É ÊÕÐ μ ÒÉ Ö³ ±Í 10 B(n, αt) 4 He ( ³.. 3). Œ Éμ Ëμ ³ μ Ö μ μ ÖÎ ± ÊÉ ÎÊ É É ²Ó μ μ μ Ñ ³ μ Í μ μ ± ³ Ò μ ² É μ μ² É ²Ó Ò³ ³ÊÐ É ³, ±μéμ Ò ±²ÕÎ ÕÉ Ö Éμ³, ÎÉμ ÊÐ É Ê É μ ³μ μ ÉÓ 1) Î É ²Ó μ μ ÉÓ É μî Ò ÔËË ±É, 2) ÉÓ Ëμ μé Ô² ±É μ μ ± ³ Ò, 3) μ ² ÉÓ Î ²μ Éμ³μ ÊÎ ³μ μ Ð É, μ²ó ÊÖ μ- É Ï μ Ò ±μ Ò.. 3 Ò ±É Ò μ ÒÌ ²μ ²Ö É μ μμ μ ³ Ï, μ²μ ÒÌ μ Í μ μ ± ³. ˆ. 3 μ, ÎÉμ ²Ê Î, ²μ ÒÌ ÒÏ, ±, μμé É É ÊÕÐ - ±Í 10 B(n, αt) 4 He, ²Õ É Ö. μé, ²ÊÎ μ²ó μ Ö μμ μ ³ Ï ±² ±Í 10 B(n, αt) 4 He É ² Πɱμ Ò ²Ö ³μ μ ±, ²μ- Ð Ó ±μéμ μ μ ³μ É ÒÉÓ μ ² Ìμ μï ÉμÎ μ ÉÓÕ. N 1 а б P a, канал. 3. ³ ² ÉÊ Ò ±É ²μ μ μ Í μ μ ± ³ Ò: ) μ²ó μ É μ ³ Ï [2]: 1 Å 10 B(n, α 0); 2 Å 10 B(n, α 1); 3 Å 10 B(n, t); 4 Å 7 Li; 5 Å 7 Li + α; ) μ²ó μ μμ μ ³ Ï : 1 Å 10 B(n, α 0); 2 Å 10 B(n, α 1); 3 Å 10 B(n, t)

5 570 ˆ μ œ ˆ ³ Ö Ò² Ò μ² Ò ²Ö 11 ² Î ÒÌ Ô É μ μ É ² μé 4,1 μ 7,1 ŒÔ.. 4 μ± Ò Î Ö Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He, μ²êî - Ò ÉμÖÐ μé. Ê ± Ò Ò Ê Ì Éμ μ [3Ä9], É ± μí Ò Ò ² μé ± ENDF/B VII JENDL. ² ʲÓÉ Éμ μ± Ò É, ÎÉμ μ²êî Ò μ³ Ô± ³ É Î Ö Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He ² É Î É ²Ó μ, ² μí ±, ³Ò - ² μé ± ³ ENDF/B VII JENDL. Î ³ ² Î ³ Ê μ²êî Ò³ Ò³ μí ± ³ μ Î É Ö Éμ²Ó±μ Ê μ ³ Î Ö. μ ÒÌ Ô± ³ É ²Ó ÒÌ - ÒÌ μéî ɲ μ ³μ μéμ μ ÉÓ ËÊ ±Í μ Ê Ö ÊÎ ³μ ±Í. ±, ²Õ ÕÉ Ö ³ ± ³Ê³Ò Î ²Ö Ô É μ μ 4,5 6,3 ŒÔ μ ² ²Ö Ô 5,3 ŒÔ. ˆ³ ÕÐ Ö μí ± ÕÉ ² ±ÊÕ ± ÊÕ ²Ö Ìμ Î Ö μ ³ ² Ê ³μ³ μ Ô É μ μ. ²μ Î Ö ÉÊ Í Ö, ±²ÕÎ ÕÐ - Ö Ö μ μ²êî ÒÌ ÒÌ ± ± μ Ê μ Õ, É ± μ Ëμ ³ Ô É Î ±μ ³μ É, ²Õ É Ö Ì Ò³, μ²êî Ò³ Ê ³ Éμ- ³ [3Ä9]. ˆ ±²ÕÎ ³ Ö ²ÖÕÉ Ö Ò, μ²êî Ò μé [5]. ³μÉ Ö Éμ, ÎÉμ μ ² É Î É ²Ó μ ÒÌ Ì μ É ²Ó ÒÌ Éμ μ, ±²ÕÎ Ö Ò - ÉμÖÐ μéò, Ëμ ³ ËÊ ±Í μ Ê Ö ²Õ ÕÉ Ö É É Ê±ÉÊ Ò, ÎÉμ Ï ³ Ô± ³ É. ³ É μ ³ ÓÏ Î, μ²êî μ [5], ³μ μ μ ÑÖ ÉÓ, ² μ ² μ ÉÓ Ò ²Ö ±Í 10 B(n, α) 7 Li, μ²êî Ò Éμ μé. ˆÌ Ò³, μ²êî Ò³ [1], μ± Ò É, ÎÉμ μ É ± Ò. É- μï Î Ö ±Í 10 B(n, αt) 4 He ± Î Õ ±Í 10 B(n, α) 7 Li μ± Ò É Ö,б 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0, E n, МэВ. 4. Î ±Í 10 B(n, αt) 4 He Ô± ³ É ²Ó Ò³ Ò³ É μ É Î - ± ³ μí ± ³ : É ³ Ò ± Ê ± Å Ò ÉμÖÐ μéò; ± ÉÒ Å [4]; É²Ò ± Ê ± Å [9]; É ³ Ò μ³ Ò Å [5]; É ³ Ò É Ê μ²ó ± Å [6]; É²Ò μ³ Ò Å [7]; μî± Å [8]; É²Ò É Ê μ²ó ± Å [3]; ²μÏ Ö ± Ö Å ENDF/B VII; ÏÉ Ìμ Ö Å JENDL

6 Î μ μ Ö É É Ö ³μ É É μ μ Ö ³ 10 B 571 ±É Î ± μ ±μ Ò³. Œμ μ μ²μ ÉÓ, ÎÉμ [5] ÊÉ É μ ² ± Ö É ³ - É Î ± Ö μï ±, Ö Ö μ ² ³ ÔËË ±É μ É É Í μ ÒÉ ² μ ² ³ É μ μ μ μéμ±. É μ É ²Ó μ μ μ Ì ³ É ³ÒÌ ±Í [5] Ò²μ ³ μ ²Ó μ. ²Ö Ï Ö ²μ Ï μ Ö μé μ Î Ö ³ Ê Ô± ³ É ²Ó Ò³ Ò³ ÒÌ Éμ μ μí ± ³, μ ³Ò³ ² μé ± ³, μ Ìμ ³Ò μ Ò Ô± - ³ É ²Ó Ò Î É Ò Ê ² Ö. ˆ Š ˆ 1. Giorginis G., Khryachkov V. A. The Cross Section of 10 B(n, α) 7 Li Reaction Measured in the MeV Energy Range // Nucl. Instr. Meth. A V P. 737Ä Giorginis G., Khryachkov V. A. The Effect of Particle Leaking and Its Implications for Measurements of the (n, α) Reaction on Light Elements by Using Ionisation Chambers // Nucl. Instr. Meth. A V P. 550Ä Woelfe R. et al. Measurement of 10 B(n, t) 2 He Reaction Cross Section in the Energy Range of 2.5 to 10.6 MeV Diffusion of Tritium in Boron Carbide // J. Radiochimica Acta V. 40. P. 113Ä Qaim S. M. et al. Determination of (n, Charge Particle) Reaction Cross Section for FRT. Relevant Materials // Conf. on Nuclear Data for Basic and Applied Science. Santafe, V. 1. P. 97Ä Davis E. A. et al. The Disintegration of 10 Band 19 F by Fast Neutrons // Nucl. Phys V. 27. P. 448Ä Lippincott E. P., Pitner A. L., Kelogg L. S. Measurement of 10 B(n, t) Cross Section in Fast Neutron Spectrum // Trans. Am. Nucl. Soc V. 17. P. 494Ä Frye Jr. G., Gammel J. H. 10 B(n, t2α) and 10 B(n, dn 2α) Reaction for 6Ä20 MeV Neutrons // Phys. Rev V P. 328Ä Wyman M. E., Fryer E. M., Thorpe M. (n, t) Cross Sections for B-10, B-11 and Be-9 // Phys. Rev V P. 1264Ä Suhaimi A. Studies of (n, t) Reaction on Light Nuclei // Conf. on Nuclear Data for Science and Technology. Mito, P. 225Ä232. μ²êî μ 30 μ±éö Ö 2012.