Неутронни източници
В изотопните източници неутроните се получават или в резултат на спонтанно делене (252 Cf), или в резултат на ядрени реакции (α, n) върху леки ядра, например 9 Be (α, n) 12 C. Като източници от алфа частици, алфа-активни изотопи 210 Po, 226 Ra, 239 Pu, 241 Am. Интензитетът на неутронния поток от изотопни източници е ограничен от активността на лекарството и обикновено е значително по-малък от 10 8 неутрона в секунда. В допълнение, такива изотопни източници имат непрекъснат неутронен спектър (
0,1 - 12 MeV) и висок фон на гама-лъчение. Изотопни източници на нискоенергийни монохроматични неутрони могат да бъдат създадени с помощта на реакцията (γ, n). За това се използват реакции d (γ, n) p (реакционна енергия Q = -2,23 MeV) с монохроматичен гама-лъчеви източник, базиран на 208 Tl (Eγ = 2,62 MeV), неутронна енергия 200 keV и 9 Be (γ, n) 2 4 He (Q = -1,65 MeV) с източник на гама-лъчи на базата на 214 Bi (Eγ ≈ 1,78 MeV), неутронна енергия 110 keV.
Ядрени реактори
Стационарни реактори
Първият ядрен реактор е създаден под ръководството на Е. Ферми през 1942 г. в Чикаго. Първият специален реактор за изследване на лъчи (HFBR) е построен през 1965 г. в Брукхейвън. Днес в света има няколко десетки изследователски реактори. Характеристиките на някои реактори, някои от които вече са изведени от експлоатация или все още не са въведени, са показани в табл. един.
За да се използва техниката на време на полет, прекъсвачите са инсталирани на стационарни реактори. Принципът на действие на един от видовете чопър - чопър Fermi е илюстриран на фиг. 1. С помощта на два хеликоптера е възможно да се образува едноцветен неутронен лъч. Първият чопър се използва за получаване на импулсен лъч. Вторият, поставен на определено разстояние от първия - да го монохроматизира. Неутроните с по-високи енергии достигат до втория прекъсвач по-бързо от неутроните с по-ниски енергии. Чрез подходящ избор на скорост на въртене на хеликоптерите е възможно да се постигне ситуация, при която вторият хеликоптер ще пропуска неутрони само в определен енергиен диапазон. В реактора PIK (PNPI) механичният монохроматор се състои от 4 модула от същия тип, които са разположени по протежение на колимирания неутронен лъч. Всеки модул е ротор, изработен от трайна стоманена сплав. Енергийната разделителна способност на устройството зависи от скоростта на въртене на роторите и енергията на предаваните неутрони. По-специално, при скорост от 15000 об/мин и неутронна енергия, равна на Е ≈ 1 eV, към която е настроен монохроматорът, ΔЕ/Е ≈ 0,05.
Ядрените реактори с непрекъснат поток са обект на ограничения на потока, главно поради проблеми с охлаждането. В импулсните реактори със същата средна мощност добивът на неутрони, използвани за изследвания, се увеличава многократно. Напоследък броят на изследователските реактори е намалял и бъдещето на интензивни неутронни източници е свързано с използването на ускорители.
Импулсни реактори
В импулсните реактори се развива верижна реакция върху бързи неутрони. Чрез т.нар модулатори на реактивността реактор за кратък период от време (от
10 -4 s до няколко секунди) се прехвърля в свръхкритично състояние, когато коефициентът на умножение на неутроните, без да се вземат предвид забавените неутрони, е k> 1. В реактора бързо се развива верижна реакция на делене. След това реакторът се прехвърля в подкритично състояние и процесът умира. В резултат се генерират импулсни неутронни потоци с висока интензивност. Контролът на критичността на реактора с бързи неутрони е опасен бизнес. „Извършването на подобни експерименти е като гъделичкане на опашката на спящ дракон!“ - каза Р. Файнман.
Твърди се, че през 40-те години импулсният реактор в Лос Аламос работи по следния начин. Парче плутоний или уран беше хвърлено отгоре във вертикална тръба, която прелетя покрай друго парче ядрен материал. За известно време общата маса надвишава критичната и се генерира мощен поток от неутрони. Съвременните импулсни реактори са по-сложни системи и се обръща голямо внимание на безопасността на тяхната работа.