CS267958B1 - Zařízeni pro radiační dotování krystalů křemíku - Google Patents

Abstract

Zařízení obsahuje ozařovaoi kanál otočná uložený v nosné konstrukci a mechanismus výmény krystalů. Ten může sestávat ze zakládacího stroje a pevného zásobníku s nejméně dvěma místy pro krystaly nobo z rámu a zásobníku, spojeného s pohonom zásobníku, K nosné konstrukci nebo k ozařovacimu kanálu nuže být připevněn nejméně jodon stínící prsteneo. Řešení může být použito v jaderných reaktorech při radiačním dotováni křemíku pro výrobu polovodičových elektrických prvků.

Description

Vynález se týká zařízení pro radiační dotování krystalů křemíku fosforem v Jaderném reaktoru na základě reakce ’“Si

Radiační dntnváná dává proti Jiným způsobům dotování nesrovnatelně menší rozdíl koncentrace fosforu, a tím i dosaženého měrného elektrického odporu na povrchu a v hloubce krystalu. Žádaná hodnota měrného odporu urfeuje fluenci tepelných neutronů, které mají být krystaly vystaveny, a při známé hustotě toku tepelných neutronů dobu ozařování, Ozařovaoí Irnná 1 bývá proveden jako svislá trubka, zasahující do aktivní zóny reaktoru a rotující kolem své osy, Do ní se vkládají krystaly křemíku tvaru válce ve válcových hliníkových pouzdrech a po ozáření se z ní vyjímají. Potom se otvírají pouzdra, vyjímají se z nich krystaly, je-li třeba dekontaminují, žíhají, kontrolují a po odeznění aktivity 3¹Si na zcela zanedbatelnou hodnotu expedují. Ozařovací kanál s pohonnými a manipulačními mechanismy a přístroji tvoří základ zařízoní pro radiační dotování,

U dosud znaných zařízení pro radiační dotování krystalů kroniku jo krystaly zaplněna jon poměrně malá část délky ozařovacího kanálu. Důvodem jo to, žo tolerance rozptylu měrného elektrického odporu je malá, naproti tomu však hustota neutronového toku v ose ozařovacího kanálu rychle klesá se vzdáleností od maxima, ležícího ve střední rovině aktivní zóny reaktoru, nebo v její blízkosti. U některých známých zařízení se používá ke zrovnoměměni tohoto průběhu stínící prstenec, obklopující ozařovací kanál v okolí maxima rozdělení, z materiálu silně absorbujícího tepelné neutrony, například niklu. Ani v tomto případě se nedosahuje výrazného zvýšení produkce, nebol s prodlužováním stíněného úseku ozařovacího kanálu klesá střední hodnota hustoty neutronového toku v něm.

Tyto nevýhody odstraňuje zařízení pro radiační dotování krystalů křemíku podlo vynálezu, jehož podstatou je, že zahrnuje ozařovací kanál, otočně uložený v nosné konstrukci a spojený s pohoněn, a dále mechanismus výměny krystalů, přičemž krystaly z nejméně jednoho páru jsou umístěny v ozařovaoím kanálu symetricky na obou stranách maxima rozdělení hustoty neutronového toku. Mechanismus výměny krystalů může sestávat ze zakládacího stroje a pevného zásobníku s nejméně dvčma místy pro krystaly nebo z rámu a zásobníku s nejméně dvěma otvory pro krystaly, spojeného s pohonem. Zařízeni může být vybaveno nejméně jedním stínícím prstencem, připevněným k ozařovacimu kanálu nebo k nosné konstrukci.

Tin je dosaženo, že v polovině ozařování ai vždy dva krystaly, umístěné symetricky kolem maxima rozdělení, vymění místo v ozařovaoím kanálu, takže jejich konce více vzdálené od maxima se nu přiblíží a naopak. Výsledkem je, že se rozptyl měrného odporu silně zmenší. Jeho velikost se dále můžo ovlivnit jedním nebo více stínícími prstenci, které v tomto případě jen upravují výsledný rozptyl a neovlivňuji podstatně střední hodnotu. V ozařovacxm kanálu je potom možno ozařovat větší počet krystalů současně, jeho produkce so zvýší.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněno zařízená podlo vynálozu.

Krystaly J_ a £ rozměrů 0 76 x 200 mm, uložené v pouzdrech 2 ^z čistého hliníku, se v ozařovací poloze nacházejí v ozařovaoím kanálu 4, tvořoncin hliníkovou trubkou 100 x 2 mm délky 4 ra. Na spodním konci je ozařovací kanál 4 opatřen dnem 2 ^a ěepem 6, uloženým v grafitovém ložisku £, které Je částí nosné konstrukce 8. Ta Je ve střední části tvořena hliníkovou trubkou 14O x 3 mm a její spodní část čtvercového průřezu 142 x 142 na spočívá na nosné mříži <? aktivní zóny reaktoru. V horní části nosné konstrulíoo 8 Je zachyceno ložisko 1 0, v němž Je otočně uložen ozařovací kanál 4 k němuž je v tomto místě připojen pohon 1 1 . Úhlová rychlost otáčení ozařovacího kanálu 4 je 4 ot./min. Na nosné konstrukci 8 Jsou v misteoh krystalů J a 2 připevněny dva stínící prstence 12 odstupňované tloušlky z niklu. V jednoduchém provedení ozařovacílio zařízeni

CS 267 958 Bl

Jo ozařovací kanál 4 svrchu volně přístupný z prostoru pod víkom roaktoru a ozařovaoím kanálem protéká voda primárního chladicího okruhu. Ozařovaoí zařízení doplňuje noznázorněný mechanismus výměny krystalů £ a 2, který sestává ze zakládacího stroje roaktoru a pevného zásobníku so dvěma místy pro Icrystaly, umístěného na plošině pod víkom reaktoru, Ve složitějším provedení zařízení, zachyceném na připojeném výkrosu, navazuje na horní konec ozařovacího kanálu 4_ potrubí 1 3, tvořená trubkou 100 x 3 nm a vedoucí ke koncové staniol l4 hydraulické dopravy. Před ní Je zařazen mechanismus 15 výměny krystalů, zahrnující rám 16 a zásobník 17 tvaru bubnu se 4 otvory pro krystaly. Zásobník 17 se otáčí pomocí pohonu 18 zásobníku do 4 stabilních poloh, K zařízení dálo patří hydraulický obvod s čerpadlem 19 a trojcestným ventilem 20.

V jednoduchém provedení ozařovacího zařízení so dopravují krystaly v pouzdrech do ozařovacího kanálu mechanickým zakládacím strojeni, namontovaným v pohyblivém víku roalctoru. V polovině ozařování se překládají do pevného zásobníku a odtud se v nezněněném pořadí zase zakládají do ozařovacího kanálu. Ve složitějším provodoní se krystaly dopravují hydraulicky. Ve znázorněné poloze trojoestného ventilu 2U so buď dopravují pouzdra s krystaly do ozařovacího kanálu a v něm se chladí, nebo sc dopravují z kanálu do uoclianismu 15 výmčny krystalů, podle toho, v ktoróm směru pracuje čerpadlo 19, Druhá polovina trojoestného ventilu 20 slouží pro dopravu z mechanismu 15 výměny krystalů do koncová stanice 14 a zpět. Provoz zařízení je automatizován a řízen počítačem na základě zadaného programu a údajů ncznázorněnýoh měřicích přístrojů a čidel, Souhlasí-li rozložení závislosti hustoty neutronového toku na odlehlosti od střední roviny aktivní zóny s teoretickým, pro které bylo navrženo stínění, dosáhne se překládáním krystalů v polovině ozařování nulového rozptylu měrného odporu po délce krystalu. Avšak i poměrně velké odchylky od teoretického průběhu vedou k rozptylu měrného odporu nepřekračujícímu toloranoi.

Vynález může být použit v jaderných reaktorech při radiačním dotování křemíku pro výrobu polovodičových elektrických prvků, kde dovoluje dosáhnout malých hodnot rozptylu dosaženého měrného elektrického odporu křemíku při vysokém využití kapacity ozařovacího kanálu.

Claims (5)

1« Zařízení pro radiační dotování krystalů křemíku v jaderném reaktoru, vyznačující se tím, že zahrnuje ozařovaoí kanál (4), otočně uložený v nosné konstrukci (8) a spojený s pohonem (11), a dále mechanismus (15) výměny krystalů, přičemž krystaly (1 a 2) z nejméně jednoho póru jsou umístěny v ozařovaoím kanálu (4) symetricky na obou stranách maxima rozdělení hustoty neutronového toku.

2, Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že mechanismus (15) výměny lirystalů (l a 2) so skládá zo zakládacího stroje a pevného zásobníku (17) s nejméně dvěma místy pro krystaly.

3. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že mechanismus (15) výměny Icrystalů (i a 2) so skládá z rámu (16) a zásobníku (17) s nejméně dvěma otvory pro krystaly, spojeného s pohonem (18) zásobníku.

4. Zařízení podle bodu 3, vyznačující sc tím, že zásobník (17) má tvar bubnu a je uložen v rámu (ló) otočně.

5. Zařízoní podle bodu 1, vyznačující se tím, že buď k ozařovucinu kanálu (4) nebo k nosné konstrukci (8) je i>ripevnčn nejméně jodon stínioí prstenec (12),