High Resolution Fourier Diffractometer (HRFD) ИБР - 2 находится в (Объединенный институт ядерных исследований) - презентация

1 High Resolution Fourier Diffractometer (HRFD) ИБР - 2 находится в (Объединенный институт ядерных исследований)

2 Как работают импульсные источники Типичные компоненты импульсного нейтронного источника. В мишени с помощью возбуждающего пучка создаются быстрые нейтроны. В этот момент они имеют энергия порядка МэВ. Обычно замедлитель – тонкая пластинка полиэтилена.

3 Замедление требует времени и уширяет нейтронный импульс. Чем выше нейтронный поток, тем больше ширина импульса. При конструировании замедлителя необходимо найти оптимальное соотношение между величиной потока и длительностью импульса. Однако, если длительность импульса быстрых нейтронов мала по сравнению с временем замедления, то оптимальный замедлитель работает одинаково независимо от того, каким образом получаются быстрые нейтроны. Такие источники называютсябыстрыми импульсными источниками.

4 Способы получения нейтронов Три способа получения нейтронов для применяемых на практике источников: а)электронные фотонейтроны б)протонное расщепление в)деление

5 Методы получения импульсов нейтронов

6 Электроны Для электронов с энергией ~ 50 МэВ замедление происходит так быстро (длина замедления ~ мм), что в излучение переходит несколько процентов энергии падающего электрона (это тормозное излучение). Остальная энергия выделяется на мишени в виде теплоты. Некоторые из родившихся таким образом γ – квантов индуцируют фотонейтронные реакции: γ – квант возбуждает ядро мишени, которое затем распадается с испусканием нейтрона. Выход нейтронов (урановая мишень) При э-гии е > 30МэВ n ~ мощности пучка

7 Расщепление ядер протонами Пробег протона велик – несколько см; Протон взаимодействует со многими ядрами большой выход нейтронов; Тепловыделение на 1 произведенный нейтрон всего 55 МэВ. Деление Кроме двух осколков в процессе деления вылетает в среднем 2 или 3 нейтрона. В большом объеме вещества нейтроны от одного единственного деления способны вызвать новые деления прежде, чем вылетят через поверхность. Новые деления могут происходить и в малом объеме, но вероятность вылететь нейтрону через поверхность слишком велика, чтобы можно было поддержать реакцию. При некоторых критических размерах реакция оказывается самоподдерживающейся.

8 Если деление является основным процессом получения нейтронов в импульсном источнике, то имеются три возможности: Можно периодически менять количество делящегося в-ва в реакторе (принцип действия импульсных реакторов). Проблема здесь в том, что трудно менять реактивность достаточно быстро. Можно делящимся в-вом окружить источник быстрых нейтронов (мишень в электронном ускорителе). Количество делящегося в-ва можно регулировать с помощью контрольных стержней так, чтобы получить нужное умножение каждого быстрого нейтрона. Такие источники называются бустерами. Два первых варианта можно скомбинировать – получается динамический умножитель или супербустер. С помощью ускорителя получают короткие импульсы быстрых нейтронов. Они умножаются бустером, фактор умножения которого модулируется синхронно с импульсом быстрых нейтронов. Между импульсами умножение может быть полностью снято и постоянный фон убирается. Рис.: 1- контрольные стержни; 2- твэлы; 3- роторы; 4- двигатель; 5- мишень; 6- замедлитель; 7- ускоритель

9 Импульсные реакторы Принцип действия импульсного реактора. Вращающийся ротор (1) увеличивает коэффициент умножения k ef в зоне (2) на короткое время благодаря вкладышу (3) из делящегося вещества до значения, превышающего единицу. За это время сильно вырастает поток, который падает, когда k ef

10 - пиковое значение потока Для получения высокого импульса превышение реактивности ε должно быть максимально, а длительность превышения – малой. На ИБР это решается с помощью двух роторов: основной вращается с частотой ~ 5 Гц, добавочный ротор вращается быстрее ~ 50 Гц. ИБР - 2 Основные элементы импульсного реактора ИБР-2. Два движущихся отражателя модулируют реактивность. Прямо в центре находится электронная мишень для работы в бустерном режиме. 1- мишень, 2- активная зона, 3- отражатель, 4- холодный замедлитель, 5- замедлитель, 6- основной подвижный отражатель, 7- дополнительный подвижный отражатель.

11

12 Уточнение структуры Когда дифракционные пики хорошо разрешены для уточнения структуры используют экспериментально измеренные структурные амплитуды с учетом их статистических весов. Процедура подгонки минимизирует сумму квадратов отклонений. Для этого вычисляются производные хи 2 по неизвестным параметрам x i структуры. Производные дают систему линейных уравнений, решение которой приводит к определению улучшенной оценки параметров. Анализ профиля рефлексов