Наука
   
НАЗАД ДОМОЙ

gh НОВЫЙ ДЕТЕКТОР НЕЙТРОНОВ

Троицк , Институт ядерных исследований РАН, лаборатория радиохимических методов детектирования нейтрино
15.12.2000
Ученые Института ядерных исследований предложили уникальный метод и на его основе сделали новый детектор, с помощью которого можно измерять поток нейтронов, входящих в фоновое радиационное излучение. На основе этого метода можно создать приборы для радиационного контроля на объектах атомной энергетики, изучения фоновых нейтронных полей на Земле и в космосе, для ядерно-физических исследований. Исследование поддержано грантами РФФИ и АФГИР.
Послать почту Автор работы: Абдурашитов Джонрид Нариманович, руководитель проекта , Троицк

Дополнительную информацию можно узнать здесь: (095) 334-09-61 или jna@inr.troitsk.ru
Фотографии и рисунки:
Ключевые слова:

Ученые Института ядерных исследований РАН, что в подмосковном городе Троицк, разработали уникальную методику, которая позволяет просто и надежно отделить быстрые нейтроны от гамма-лучей и одновременно измерить их энергию. В результате впервые в мире появился детектор быстрых нейтронов, обладающий сверхвысокой чувствительностью. Конечно, возникает вопрос, а зачем он нужен.

Во-первых, такой детектор просто необходим для фундаментальных исследований, связанных с нашим Солнцем. Пока всю информацию ученые получают с помощью фотонов, которые излучаются только поверхностью светила. Но гораздо интереснее заглянуть внутрь Солнца, где идут ядерные реакции, дающие энергию для всего живого. Это можно сделать, только измерив потоки нейтрино, которые излучаются из центра Солнца и способны пройти наше светило и Землю насквозь. Поэтому ученые всего мира пытаются их измерить, чтобы понять, почему Солнце возникло и как долго протянет. Однако исследовать нейтрино крайне трудно, поскольку они слабо взаимодействуют с веществом. Кроме того, изучению этих посланников Солнца мешают быстрые нейтроны, которые ведут себя сходным образом и поэтому их легко принять за нейтрино. "Но быстрых нейтронов в фоновом излучении не так много, и поэтому для того, чтобы надежно определить их вклад в имитацию нейтрино, необходим детектор, обладающий очень высокой чувствительностью" - рассказывает изобретатель прибора Янц Виктор Эдуардович.

Во-вторых, детектор быстрых нейтронов нужен и для решения вполне земных проблем, например для радиационного контроля. Приборы, измеряющие радиационный фон, с трудом различают основные компоненты составляющих его излучений, которые воздействуют на живое: гамма-лучи, протоны и нейтроны. Радиационный нейтронный контроль в лучшем случае дает лишь общее представление о некоей суммарной дозе. Само по себе это показательно, однако проблемы появляются тогда, когда встает вопрос о защите от излучения. Дело в том, что гамма-кванты хорошо задерживает свинец, а вот для быстрых нейтронов это не препятствие. От нейтронов хорошо защищает вода, парафин, но эти вещества почти не задерживают гамма-кванты. Так что в зависимости от состава излучения защита от него будет разной: свинец, парафин или их комбинация.

Обычно различные частицы, из которых складывается радиационное излучение, выявляют с помощью сцинтилляторов - веществ, которые при попадании в них частицы дают короткую вспышку света. По яркости вспышки можно судить об энергии частицы, например, нейтрона. Основная трудность состоит в том, что фоновое излучение, попавшее в сцинтиллятора, дает множество вспышек, где на каждую вспышку от нейтрона приходится около миллиона вспышек от гамма-квантов. Можно, конечно, защитить сцинтиллятор толстым слоем свинца, который прозрачен для нейтронов, но не пропускает гамма-излучение. Правда, свинца в этом случае требуется много, и прибор становится тяжелым и неудобным. В ИЯИ решили использовать сцинтиллятор вместе со счетчиком замедлившихся нейтронов, которые не чувствительны к гамма-излучению. Если частица, вызвавшая вспышку света, - нейтрон, то вслед за вспышкой его зарегистрирует счетчик. Если же в сцинтиллятор попадает гамма-квант, то нейтронный счетчик "молчит", давая понять, что вспышка произошла не от нейтрона. Так, без всякой защиты, удается отделить нейтроны от гамма-квантов и одновременно измерить энергию нейтронов.

Опытный образец нового детектора - это бак из нержавеющей стали высотой полметра, диаметром 35 см и весом 50 кг. В нем находится 30 литров жидкого сцинтиллятора и 19 тепловых нейтронных счетчиков (трубки диаметром 3 см, заполненные смесью гелия-3 и аргона под давлением 4 атм.) В верхнем торце бака, под светонепроницаемым колпаком, расположены 3 фотоэлектронных умножителя, которые регистрируют все вспышки в сцинтилляторе. Детектор устанавливают в помещении, где необходимо измерить фон, подключают его к системе сбора данных (электроника, компьютер), калибруют, переключают в режим набора нейтронного спектра и оставляют на некоторое время (день, неделю). Никакого специального окна для нейтронов в детекторе нет. Вместе с прочими частицами фонового излучения они летят со всех сторон и легко проникают сквозь полусантиметровые стенки бака: для быстрых нейтронов это не препятствие.

По этому образцу можно сделать недорогие и простые в эксплуатации детекторы, которые можно будет использовать для радиационного контроля на объектах атомной энергетики, изучения фоновых нейтронных полей в естественной среде обитания человека, для ядерно-физических и космических исследований, во многих других областях.

Что же касается изучения солнечных нейтрино, то и здесь новый детектор показал себя с лучшей стороны. Его испытали в знаменитой Баксанской Нейтринной Обсерватории (БНО), расположенной недалеко от Эльбруса. Здесь последние десять лет исследуют излучение частиц нейтрино (не путать с нейтронами!) из центра Солнца. Измерения фона быстрых нейтронов, проведенные с помощью нового детектора, позволили с высокой точность оценить степень искажения нейтринных данных, считает Виктор Эдуардович Янц.

Физики ИЯИ испытали в БНО новый детектор (спектрометр) быстрых нейтронов и впервые измерили фон быстрых нейтронов в помещении галлий-германиевого нейтринного телескопа, которым исследуют потоки нейтрино. Оказалось, что чувствительность детектора настолько высока, что он способен измерить поток, соответствующий прохождению всего 10 быстрых нейтронов через площадь в 1 квадратный метр за одни сутки. При этом поток гамма-квантов в сотни тысяч раз больше. Вывод обнадеживает: у нового российского детектора чувствительность в десятки и сотни раз больше, чем до сих пор было достигнуто в мировой практике нейтронных измерений.

***

"Журнал 'Химия и жизнь - XXI век' "
Пустая строка
НАЗАД ДОМОЙ
 



WebMaster:  webmaster@InformNauka.ru
  Адрес редакции журнала 'Химия и жизнь - XXI век': 107005, Москва, Лефортовский пер., д.8
(7-095) 267-54-18, (7-095)267-54-18

Copyright © 1999 ООО "Химия и жизнь".

return_links(); ?>