Wydajne źródła neutronów

• Autorzy: Romaniuk Ryszard

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2020.12.3

Warianty tytułu

EN

Efficient neutron sources

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Neutron jest nukleonem, nie występującym w stanie swobodnym w warunkach otoczenia człowieka. Jest cząstką trwałą w środowisku gęstej materii jądrowej i nietrwałą w stanie swobodnym. Generacja neutronów do stanu swobodnego polega na energetycznym oswobodzeniu go z materii jądrowej. Źródłem neutronów swobodnych są izotopy promieniotwórcze oraz reakcje jądrowe rozszczepienia, fragmentacji, spallacji i fuzji. Użytkowe źródło neutronów jest złożonym urządzeniem dostarczającym wiązkę o wymaganej gęstości, energii, monochromatyczną lub o założonym składzie spektralnym do miejsca jej wykorzystania. Energetyczna sprawność całkowita takiego urządzenia jest niewielka, ale mimo to podlega optymalizacji, tym bardziej, że na tą sprawność składa się wiele czynników, poza budową samego generatora, jak rodzaj tarczy konwertera, rodzaj moderatora – termalizatora, kolimatory, zastosowane materiały, konstrukcja neutronowodów, konstrukcja komory oddziaływania, parametry impulsu neutronowego – moc, długość, częstotliwość repetycji i wiele innych. Konstruktorzy walczą o zwiększenie tej sprawności, także w celu uzyskania jak największej jakości i gęstości strumienia neutronów. Wiązki neutronowe stosuje się w biologii, medycynie (terapia borowo-neutronowa), energetyce, inżynierii materiałowej, do transmutacji, badaniach środowiskowych, w produkcji izotopów przemysłowych i medycznych (radionuklidów krótkożyjących), do obrazowania materiałów metodami rozproszeniowymi, i wiele innych. Nowoczesne, wydajne źródła neutronów są infrastrukturą bardzo kosztowną, ale bardzo potrzebną.

EN

A neutron is a nucleon that does not exist in the free state in the conditions of the human environment. It is a stable particle in the environment of dense nuclear matter and unstable in the free state. Generation of neutrons to a free state consists in energetic liberation of them from nuclear matter. The source of free neutrons are radioactive isotopes and nuclear fission, fragmentation, spallation and fusion reactions. A useful neutron source is a complex device delivering a beam of the required density, energy, monochromatic or spectral composition to the place of its use. The total energy efficiency of such a device is small, but it is still subject to optimization, the more so as this efficiency consists of many factors, apart from the construction of the generator itself, such as the type of the converter target, the type of moderator - thermalizer, collimators, materials used, the design of neutron guides, construction of interaction chambers, neutron pulse parameters - power, length, repetition frequency and many others. Designers are fighting to increase this efficiency, also in order to obtain the highest quality and density of the neutron flux. Neutron beams are used in biology, medicine (boron-neutron therapy), energy, materials engineering, transmutation, environmental research, production of industrial and medical isotopes (short-lived radionuclides), scattering imaging of materials, and many others. Modern, efficient neutron sources are a very expensive but very necessary infrastructure.

Słowa kluczowe

PL

neutrony; źródła neutronowe; rozpraszanie neutronów; rozszczepienie jądrowe; spallacja; fuzja jądrowa

EN

neutrons; neutron sources; neutron scattering; nuclear fission; spallation; fusion

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 61, nr 12
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Romaniuk Ryszard

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych

Bibliografia

• [1] Liyuan, L., Rinaldi, R., Schober, H., Editors, (2009), Neutron Applications in Earth, Energy and Environmental Sciences, Springer.
• [2] Zanini, L., et al., Editor, (2020), The 1st Workshop on Efficient Neutron Sources, PSI Villingen, 2-5.09.2019, ARIES vol.55, CERN and Warsaw University of Technology, OWPW, Warsaw.
• [3] SINQ The Swiss Spallation Neutron Source: https://www.psi.ch/en/sinq
• [4] IBR-2 reactor, Frank Laboratory of Neutron Physics: http://flnph. jinr.ru/en/facilities/ibr-2
• [5] ISIS Neutron and Muon Source, STFC: https://www.isis.stfc.ac.uk/Pages/home.aspx
• [6] SNS ORNL Spallation Neutron Source: https://neutrons.ornl.gov/sns
• [7] CSNS China Spallation Neutron Source: http://english.ihep.cas.cn/csns/
• [8] J-PARC Japan Proton Accelerator Research Complex https://jparc.jp/researcher/index-e.html
• [9] ESS European Spallation Source: https://europeanspallationsource.se/
• [10] Ibarra, A., Arbeiter F., Bernardi D., et al., (March 2019), The European approach to the fusion-like neutron source: the IFMIF- DONES project, IAEA, Nuclear Fusion 59(6), art.no.065002
• [11] IFMIF-DONES: https://ifmifdones.org/
• [12] F4E Fusion for Energy: https://fusionforenergy.europa.eu/