Учёные нашли способ улучшить работу ионных ускорителей для ядерной энергетики

Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международной коллаборации проанализировали характеристики генерации нейтронов в импульсных ускорителях на основе литиевых мишеней.

Как сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ, полученные данные помогут при проектировании более экономичных и компактных источников нейтронов для ядерной энергетики, медицинских и научных целей.

Технологии с использованием нейтронных источников на основе импульсных ускорителей ионов открывают широкие возможности: от исследований в области ядерной энергетики и химического анализа лёгких элементов до нейтронно-захватной терапии. Ключевой элемент таких установок — мишени из лития, которые учёные решили модифицировать.

Вместо чистого лития исследователи применили его соединения — фторид лития и оксид лития. Эти материалы стабильны при комнатной температуре и давлении, обладают более высокой температурой плавления и испарения. Хотя выход нейтронов у таких мишеней ниже, чем у чистого лития, их высокая термостойкость позволяет использовать более мощные протонные потоки. При этом энергетические характеристики нейтронов остаются такими же, как и при использовании чистого лития, что делает новые мишени пригодными для импульсных ускорителей лёгких ионов.

Особое внимание учёные уделили толщине литиевого слоя — наиболее уязвимому компоненту мишени. Как отметили в Минобрнауки, увеличение толщины за пределы диапазона протонов не повышает выход нейтронов, а лишь усиливает нежелательное выделение тепла и гамма-излучение. Оптимизация этого параметра критически важна для максимизации выхода нейтронов при сохранении работоспособности мишени.

Исследователи определили, что для мишени из чистого лития максимальный выход нейтронов достигается при толщине около 90–110 микрометров. Для фторида лития оптимальный показатель составляет 18–24 микрометра, для оксида лития — 24–32 микрометра.