CS255469B1 - Způsob ozařovániterčů v cyklotronu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oboru jaderné urychlovací techniky. Podstata spočívá v tom, že do místa, v němž urychlené ionty dosahují požadované energie, se umístí tangenciální terč, přičemž další terč se umístí ve směru dráhy iontů odražených tangenciálním terčem.

Description

Vynález se týká způsobu ozařování terčů v cyklotronu svazkem urychlených iontů.

•

Ozařování terčů na cyklotronech slouží potřebám společenské praxe. Provádí se na cirkulujícím iontovém svazku uvnitř urychlovací komory nebo na vnějším, z cyklotronu vyvedeném a na příslušné místo transportovaném svazku. Vzájemná poloha svazku a terče v závislosti na jeho fyzikálních vlastnostech a proudovém zatížení se voli buč kolmá nebo tangenciální, pevná nebo proměnná, např. kmitavá nebo rotační.

V praxi, vzhledem k řadě specifických potíží, je nejvíce používáno ozařování na vnějším svazku. Tento způsob umožňuje snadno nastavovat rozměr a polohu stopy svazku, měnit polohu terče, zajištovat jeho intenzivní chlazení, rychlou výměnu apod.

Omezujícími faktory jsou účinnost vývodu, tj. 50-70 %, a přípustná zátěž extrakčního systému. To limituje hodnotu vnějšího proudu ve svazku a zvyšuje např. náklady na produkci radioizotopů.

Oproti tomu ozařování terčů cirkulujícím svazkem umožňuje jeho plné využití. V tomto případě hlavním omezujícím faktorem je vysoká proudová hustota cirkulujícího svazku, způsobující zejména u izochronních cyklotronů tepelné zatížení terče tokem o hustotě 10^ W/cn3 i vyšší. Při tak vysokých zátěžích dochází k tepelnému rozrušování terčového materiálu. Problém uspokojivě neřeší ani rotační tangenciální terče.

Potíže spojené s vysokými proudovými hustotami vnitřního iontového svazku lze výrazně zmenšit způsobem ozařování terčů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do místa, v němž urychlené ionty dosahují požadované energie, se umístí tangenciální terč, přičemž další terč se umístí ve směru dráhy iontů odražených tangenciálním terčem.

Výhodou způsobu podle vynálezu je zejména možnost ozařovat více terčů najednou, čímž se zefektivní využití cyklotronu. Dále je dosaženo zvětšení stopy svazku iontů na terči, čímž lze snížit hustotu tepelného toku na terči, tím je umožněno použít vyššího proudu iontového svazku, což má za následek zkrácení ozařovací doby.

Způsob podle vynálezu se provádí tak, že tangenciální terč se umístí do místa, kde urychlené ionty dosahuji energie požadované pro ozáření příslušného druhu materiálu. Další terč se umístí ve směru dráhy iontů odražených tímto tangenciálním terčem. Ke zefektivnění využití cyklotronu je možné umístit další materiál k ozáření i na tangenciálním terči. Tangenciální terč musí být natočen tak, aby úhel dopadu cirkulujících iontů na ozařovaný povrch byl blízký k nule a aby svazek rozptýlený tangenciálním terčem směřoval mimo oblast urychlováni.

Vhodným výběrem geometrie a prostorového umístění tangenciálního terče lze dosáhnout vychýlení desítek procent celkového svazku od střední roviny cyklotronu. V oblasti, kde se rozptýlený svazek dostatečně vzdálí od oblasti urychlování, je umístěn řečený další terč. Příčný průřez rozptýleného svazku je v tomto místě mnohonásobně větší než příčný průřez cirkulujícího svazku. To vede ke značnému snížení proudové hustoty svazku na zmíněném dalším terči. Tento terč je možno konstruovat jako kolmý i jako tangenciální.

Příklad

Příkladem uplatnění vynálezu je ozáření Zn terče protony urychlenými v izochronním cyklotronu ,na energii 35 MeV. Plochý, obdélníkový, vodou chlazený terč o rozměrech 20x6(Tmm s galvanicky nanesenou vrstvou Zn byl nastaven přibližně kolmo ke svazku bezprostředně nad · oblastí cirkulujícího svazku. 150 mm před tímto terčem ve směru proti svazku byl umístěn tangenciální terč. Podle kalorimetrických měření se po optimálním nastavení polohy tangenciálního terče zmenšila celková energie obsažená ve svazku dopadajícím na tangenciální terč ze 100 S na 60 í. Tomuto nastavení odpovídalo maximum proudu svazku na zmíněném plochém terči. Velikost proudu v maximu byla cca 3x nižší než proud svazku měřený na tangenciálním terči. Stopa svazku pokryla téměř celý povrch plochého terče.

Způsobu podle vynálezu je možno použít zejména při výrobě radioizotopů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob ozařování terčů v cyklotronu svazkem urychlených iontů, vyznačený tím, že do místa, v němž urychlené ionty dosahují požadované energie, se umístí tangenciální terč, přičemž další terč se umístí ve směru dráhy iontů odražených tangenciálním terčem.