DE1595574A1 - Targets fuer zur Erzeugung von Neutronen bestimmte Beschleuniger - Google Patents

Description

bes timmte Beschleuniger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Targets sowie'die gemäß diesem"Verfahren hergestellten Targets.

Durch Beschüß von Deuterium oder Tritium enthaltenden Targets mit geeigneten Zonen lassen sich monaenergetische Neutronen erzielen.

Die bei solchen Reaktionen ablaufenden Kernreaktionen sind D-D-und D-T-Reaktionent

H² -f π² ,, He³ + η¹ +'3,ae Mev

H² + Η³—: -* He⁴ φ η¹ + 17.6 WsV "- - -. ,

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Da diese Reaktionen energieabgebende Reaktionen sind, lassen sich bei Verwendung verhältnismäßig niedriger Beschleunigungsspannungen ziemlich hohe Neutronenflüsse erzielen. Beispielsweise genügen Deuteronen von 100 KeV. zum Erzeugen eines erheblichen Neutronenflusses.

Zur Durchführung der vorerwähnten Kernreaktionen genügt grundsätzlich der Beschüß von Deuterium und Tritium in Gasform in einer geschlossenen Kammer, die sehr dünne Fenster besitzt»

Dennoch besteht der derzeitige Stand der Technik darin, sich laufend Targets zu bedienen, die die absorbierten Gase in einer geeigneten dünnen Metallschicht, beispielsweise aus Zirkonium oder Titan, enthalten, die auf einen Träger aus einem anderen Metall, wie beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Wolfram, Platin oder Tantal, aufgebracht ist.

Bs ist zweckmäßig, wenn das Atomverhältnis -e&sh stoffisotop a und das Trägermetall möglichst hoch ist. Die wünschenswerten Kenndaten solcher bisher üblichen Targets sind

1) ein vernachlässigbarer Wasserstoffverlust aus dem im Vakuum gehaltenen Target,

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2) eine veraachlässigbare Isotopenaustauschgeschwindigkeit zwischen Deuterium oder Tritium und Wasserstoff der Umgebung,

3) gute Verbindung zwischen dem absorbierenden Metall und. atm ■ Trägermetall,-'

4) eine nicht zu schnelle Zunahme des Wasserstoffausgleichsdrucks bei Temperaturen bis zu .150° C.

Die meisten der Verfahren zur Herstellung der üblichen» bisher bekannten, Deuterium oder Tritium in eine auf das Trägermetall gegossene oder aufgedampfte Zirkonium» oder Titanschicht äbsobiert enthaltenden Targets aUßten hinsichtlich einer routinemäßigen Produktion verbessert verden.

insbesondere für Tritiumtargets müssen auf Qrund der schädlichen Eigenschaften dieses Isotops und der begrenzten Lebensdauer der Tritiumtargets unter Bestrahlung die Herstellungsverfahren verbessert verden» Die Entwicklungstendenz von Targets geht dahin, daß eine Freisetzung von Gasen -während ihrer langfristigen Lagerung weitgehend vermieden» das Atomverhältnis zvischen absorbiertem Sas und absorbierendem Metall veitestgehend vermehrt und ihre Lebensdauer unter Bestrahlung

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verbessert werden soll. Die Erfindung wird diesen Anforderungen in sehr aufriedensteilender Weise gerecht:

Das Hauptmerkmal des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß mittels eines oder mehrerer Katalysatoren tritierte und/oder deuterierte einfache chemische Verbindungen polymerisiert oder polykondensiert werden, um ein tritiertes und/oder deuteriertes Polymer oder Polykondensat zu bilden, worauf das erhaltene Pulver des bezeichneten Polymers oder Polykondensate gemahlen, gegebenenfalls mit vorzugsweise gewichtsmäßig 20%" BeO oder andere, dem BeO ähnliche thermische, elektrische und nukleare Eigenschaft«! besitzende Stoffe vermischt, vorzugsweise mittels Schüttelsiebung in einer Form auf einer vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehenden Metal Ischeibe, die gegebenenfalls mit einem das Haften der Schicht aus Polyphenyl an der Metallscheibe erleichternden Material überzogen ist, gleichmäßig verteilt und unter Vervendung einer 20 Tonnen-Presse, vorzugsweise bei einem Druck von 4,5 t/cm , verdichtet wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Polymerisation mittels eines Gemisches aus oxydierenden Katalysatoren AlCl^ tmd CuCl«, vorzugsweise im Atomverhältnis 1:1, erfolgt.

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Ein weiteres Merfcmal der Erfindung besteht darin, daß das Material, das das Haften der Schicht aws de® bezeichneten Polymer oder Polyfcondensat an der Metallscheibe erleichtert» ©in SiXberlaek ist.

Ein äoch weiteres. HexStmal. der Erfindung besteht darin, daß die gleichmäßige Zeitteilung des Polymer- oder

Mittels «gines sehr feinen Siebes

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mit 1τ§$θ· DrMhten pro cm_# vorzugsweise nach einem Vorsieben.mit ümm gleicSsea Sisb» erfolgte .

Sin '«eitere?".Jferkmai .der'Erfiiiduag besteht darin, daß

die Ot polyiaeids1erenies mini&chen chew±&eh®n Verbin-» Bensol_r Toluol und Xylol sind»

Ein noch veiteaces. Mertaal -der Erfindiang besteht darin, daß die zu polykonäetislerea^ea einf aehsn ctiemiscteen Verbindimgen die A^sgangsproäukte der Synthesen*tri~* t.ie2?ter -unä/oüe^ 'deu'terisrter Polybenaimidazole sind.

Die ErFinäw&g ist im Sfaefostehendea aah-aad eines Durchf1ih"3?angsb"eis:piels 4es ¥eä?J?ahreas^;iaac5i' der Erfindung

In. einem 2QO '«I- BeafctioiisbeliKlter' aus aes-drei fösoadeffts®- feilen besteht5,

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a) dem eigentlichen K_ea5ctionsraum von zylindrischer Form mit ebenem Boden mit einem Durchmesser von 60 mm,

b) einer großen geschliffenen Einkehlung, die -das-bequeme und rasche Einbringen des katalytischen Gemisches AlCl« - CuCl« ermöglicht,

Q) Einern laranssFörmigen Raum an der Basis der Einkehlung mit einem Ausgang nach aussen durch einen kleinen Absperrhahn und einem zugang zum Keaktionsraura über eine Reihe auf einem Kreis angeordneter kleiner Öffnungen,

wird folgendes Verfahren durchgeführts

Zu Beginn wird auf dem Reaktionsbehälter ein Rohr mit Absperrhahn angebracht. Das Vorvakuum in der Kammer wird über den kleinen Hahn des vorerwähnten kranzförmigen Raumes hergestellt» Der Boden des Behälters wird in flüssigen Stickstoff eingetaucht, worauf ein ml von einer Rampe über ein Rohr mit "Springham"-Absperrhalm zugeführtes tritiertes Bensol die Innenfläche in Form eines massiven Films auskleidet.

Darauf vird der atmosphärische nruck erneut hergestellt und· das Rohr mit Absperrhahn durch einen Trichter er-

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setzt« durch den in einem Zuge 11 g des Xquiaolekularen (Semisches AlGl₃ - CuCl₂ eingebracht werden.

Darauf vird anstelle des Trichters wieder das Rohr mit Absperrhahn aufgesetzt und erneut ein Vakuum hergestellt;

Das mittels gespannter Federn fcesTOtticch verschlossene Sys tesi vird dann für die Dauer einer halben Stunde bei 80° C in einen ofen gestellt.

Nach dem Verstreichen dieser Zeitspanne läßt man das SerSt erkalten und werden die Keektieiisgase über den ''Springham"-Absperrhahn bis zu einer mögliehst einwandfreien Entgasung abgepumpt. Darauf wird durch Ansaugen über den Hahn destesases etwas CCl. eingebracht, so daß sich der tJberschuO esa AlCl- auflöst.

Darauf wird das sohr mit Absperrhahn durch ein mit einer Seheibe aus gesintertem Glas versehenes Söhr ersetzt und. das Ganze auf einen S^lenmeyerkolben mit einem Vakuum von svei Litern gestürzt.

Das Vakuum wird auf 4er Seite des rrlenneyerkolbens hergestellt» vobei die iib<@r den Bahn des Cranzes durch die kleinen öffnungen angesaugten ¥as@lilQsungen in feinen strahlen gegen alle Wände gespritzt werden und das Ke-

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aktionsprodukt zu der gesinterten Scheibe mitnehmen. In gleicher Weise wird das CuCIg mittels Alkohol beseitigt. Nach beendigtem Waschen wird das Polyphenyl auf dem gesinterten 31as im Ofen getrocknet.

Dieses Verfahren wurde unter den vorstehend erörterten Bedingungen achtmal wiederholt und erbrachte folgende Ergebnisse:

Ausbeute Chlor % Kaizinationsrückstände %

1
1,3

1
1,3

Wie aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich wird auch während der Reaktion eine bestimmte Chlormenge gebunden, was jedoch nicht schädlich, ist.

Außerdem ist festzuhalten« daß bei den vorstehend angegebenen stufen der Erfindung ein geometrischer Paktor

111	15
118
114	23
IIS
109
112	14
118	22

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des Behälters_β lsi welchem die Reaktion durchgeführt vird, auf den eimärandfreien Ablauf der Polymerisation in erlieblichem Maße einwirkt»

^f ·*

Nach ■!?«»! Troclcneii des trltierten Polyphenyls wir«! dts PuIVf - gemahlen» mit 2C$ BeO vermischt» um eine bessere v/ärmeieitfähigJceit der Tablette unter Bestrahlung her-

■■'■■■■ ■ '^s ' S» , ·.

beisofUhreDr uaö darauf durch ein sieb wit Sr3$0 Dxtthten pro em gesiebt» Hach diesem Sieben wird d«s Ptelver »ittels eines Schüttelsiebes exneut gesiebt, vdbei nm.~ wmhT eine Metäll3cMeib@ ast^ebraeht.vlstS» di@ mit einer dünnen Schicht getrocknete«» bei 750° fshl^tetaai be rl sei: überwogen ist.^HftcMea die erste SdsieliC Jcalter ist, ©ifiäit sie et&e aweit« "SdiisiSst glitiycSwr Art, Nach einem froctoen bei S8U»tö»p$£ata2P $U» di ψοη 2:0 bis 25 Minül&n w&M &&* ?oä.ypb#R^l bat statischen Drmcsls wa 4«5 t/*?s? mvdld>t;«t_v sBii Teil -in um hmk vUnivihgv m$ ß®& fes^eliweiBtE liarbeiführt. Diese -so aubersliiftrsa äSeheiben we^e» la eine» Of€ß bei' einer νβ;^β9<α^άϋβθώιι ^ea^siitiu ,⁰

emfis&t· -i>ss Tax^et: iW-ifoi5iil& Mmtig wnä ια- »eimer bereit* /.;_;.; . .

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- ίο -

So wurde unterProtonenbestrahlung von 300 KV, 100 Aik keinerlei thermischer Verfall, d.h. während 15 Betriebsstunden wurden keinerlei WasserstoPfverluste festgestellt, soweit in Höhe des Targets kein heißer Fleck oder heiße Punkte auftreten.

Die Targets gemäß der Erfindung übertreffen hinsichtlich der Neutronenausbeute die bisher bekannten Targets.

Der bekannte·Stand der Technik bietet zur Verwirklichung anderer Durchführungsformen der Erfindung zahlreiche Abänderungsmöglichkeiten des gegebenen Beispiels. So könnte man beispielsweise für die Polymerisation andere "Priedel-Crafts"-ratalysatoren verwenden.

JB/Hg.- 17 45δ Patenansprüche ?

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Claims (5)

J 5 9 ζ) 5 7 4 SSipi 17 456 Berlin, den 16. Juni 1966 Europäische Atomgeraeinschaft (EURATOM) Brüssel (Belgien) P a t e η ΐ a η s ρ r ü e h e

1. verfahren zur Herstellung von Tragets, vie sie PUr zur ^rzeugung von Neutronen bestimmte Beschleuniger verwendet werden, öafercfc. gekeransGichnet, da0 mittels eines oder mehrerer Katalysatoren tritierte und/oder deuterierte einfache chemische Verbindungen polymerisiert oder Polykondensiert v®T&en_t um ein tritiertes and/oder deuterisiertes Polymer oder Polykondensat 25U bilden, vorauf das erhaltene Pulver des bezeich« neten Polymers oder Polykondensats gemahlen, gegebenenfalls mit vorzugsweise gevichtsmäßig 20% BeO oder andere, dem BeQ ähnliche thermische, elektrische und nukleare Eigenschaften-besitzende Stoffe vermischt,'Vorzugs-

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veise mittels schüttelsiebung in einer Pont auf einer Vorzugs· weise aus rostfreiem Stahl bestehenden Metallscheibe, die gegebenenfalls mit einem das Haften der Schicht aus Polyphenyl an der Metallscheibe erleichternden Material überzogen ist, gleichmäßig verteilt und unter Verwendung einer 20 Tonnen-Presse, vorzugsweise bei einen rrucl·. von 4,5 t/cm , verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation mittels eines Gemisches aus oxydierenden latalysatoren AlCl* und CuCl₂, vorzugsweise im Atomverhältnis 1:1, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, das das Haften der Schicht aus dem bezeichneten Polymer oder Polykondensat an der Metall scheibe erleichtert, ein Silberlack ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßige Verteilung des Polymer- oder Polykondensatpulvers mittels eines sehr

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feinen Siebes mit 1 Drähten pro cm, vorzugsweise nach einem Vorsieben mit dem gleichen Sieb, erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu polymerisierenden einfachen chemischen Verbindungen Benzol, Toluol und Xylol sind.

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6, Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu polykondensierenden einfachen chemischen Verbindungen die Ausgangsprodulcte der Synthesen tritierter und/oder deuterierter Polybenzinidazole sind.

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