Русский позиционно-чувствительный монитор медленных нейтронов

Существенным отличием данного изобретения от других ППРК – позиционно-чувствительных детекторов тепловых нейтронов – является нанесение слоя карбида бора на стекло, которое дает возможность индуцировать сигнал сквозь него на считывающие стрипы.

Детектор работает на основе твердотельного конвертера – карбида бора 10B4C. Конвертер – это ядро с большим сечением поглощения нейтрона интересующей энергии, которое после захвата распадается на две заряженные частицы, доступные к непосредственной регистрации. Ядрами, которые наиболее часто используются для регистрации тепловых и холодных нейтронов, являются 3He (σa = 5328 б), 10B (σa = 3837 б), 6Li (σa = 940 b). В силу того что 3He обладает наибольшим сечением поглощения тепловых нейтронов среди перечисленных изотопов, он является наиболее популярным конвертером для создания позиционно-чувствительных детекторов нейтронографических станций. Дефицит 3He и трудности, связанные с регистрацией холодных (> 10 Å) нейтронов детекторами под большим давлением, стимулируют развитие детекторных технологий на основе альтернативных конвертеров. Следующий по величине сечения поглощения тепловых нейтронов является 10B. Карбид бора является широко распространенным и экономически доступным.

В настоящее время на станциях нейтронного рассеяния наиболее распространены многопроволочные позиционно-чувствительные детекторы с газовым конвертером на основе 3Не и сцинтилляционные на основе порошка 6Li. В силу особенностей работы таких детекторов длительность формируемого сигнала составляет от единиц до нескольких десятков микросекунд, что ограничивает их временное разрешение и загрузочную способность. Планируемый к реализации в 2036–2037 годах исследовательский реактор ОИЯИ будет обладать плотностями потоков нейтронов, превосходящими существующий источник ИБР-2 более чем на порядок, что требует введения в действие более совершенных детекторов нейтронов.

«Недостатки работы детекторных систем на основе гелий-3 и литий-6, а также необходимость в снижении стоимости единицы рабочей площади при сохранении конкурентного пространственного и временного разрешения вызывают необходимость в поиске новых решений. Созданный прототип обладает равномерным полем, из-за чего длительность сигнала составляет 30 наносекунд, а определение координаты по методу линии задержки обеспечивает необходимость всего пяти каналов регистрации», - поясняет Мария Петрова.

Образцы нового детектора будут производиться на обустраиваемом в ЛНФ ОИЯИ опытно-экспериментальном участке по разработке и изготовлению нейтронных детекторов. Уже собран прототип изобретения, предполагается использовать его на одном из спектрометров на холодных нейтронах исследовательского реактора ИБР-2, – возможно, на рефлектометре РЕФЛЕКС.

Русский позиционно-чувствительный монитор медленных нейтронов - XУИTA XУET.