DE2009049A1 - Target zur Neutronenerzeugung in Be schleunigungsanlagen - Google Patents

Target zur Neutronenerzeugung in Be schleunigungsanlagen

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DE2009049A1
DE2009049A1 DE19702009049 DE2009049A DE2009049A1 DE 2009049 A1 DE2009049 A1 DE 2009049A1 DE 19702009049 DE19702009049 DE 19702009049 DE 2009049 A DE2009049 A DE 2009049A DE 2009049 A1 DE2009049 A1 DE 2009049A1
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target
hydrides
hydrogen
ilydridschichten
hydride
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Hans Dipl Phys Dr 6450 Hanau Fabian
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Nukem GmbH
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Nukem GmbH
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05H6/00—Targets for producing nuclear reactions
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G4/00—Radioactive sources
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Description

NUKEM
Nuklear-Chemie und -Metallurgie Gesellschaft m.b.H.
WoIfgang b. Hanau
Target zur Neutronenerzeugung in Beschleunigungsanlagen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Target zur Neutronenerzeugung, das schichtförmig aus verschiedenen Metallhydriden aufgebaut ist.
Ik MeV-Neutronen entstehen, wenn Deuterium auf Tritium ge- ^
schössen wird T (d,n)He . Das Deuterium wird im Vakuum als ionisiertes Gas, das Tritium als Hydrid in fester Form eingesetzt. Als Tritiumträger dienen Metalle oder Metallverbindungen, deren Hydride hohen Wasserstoffgehalt aufweisen. Die Anzahl der erzeugten Neutronen hängt davon' ab, wieviel Tritiumatome vom Deuteronenstrahl bei dessen Eindringen in das Target getroffen werden. Da der Wirkungsquerschnitt der T-D Reaktion äusserst gering ist, wird nur ein Bruchteil des in das Target eingeschossenen Deuteriums zur Neutronenproduktion verbraucht. Der. überwiegende Teil des Deuteriums lagert sich in das Target ein.
Der beschriebene Erzeugiingsmechanismus bringt es mit sich, dass f im Target mit fortschreitender Bestrahlungszeit immer mehr Deuterium angesammelt wird. Da das Target jedoch schon als gesättigtes Hydrid, d.h. mit Tritium beladen, vorliegt und zusätzlich während der Bestrahlung dauernd Wasserstoff als Deuterium eingeführt wird, muss aus dem Target zwangsläufig Wasserstoff entweichen. Dieser Wasserstoffverlust wird ein Gemisch von Tritium und Deuterium sein und dazu führen, dass das Target an Tritium verarmt und folglich die Neutronenausbeute abnimmt.
'■■■-... — 2 -
109837/0829
2ÜÜ9049
Gegenstand der Erfindung ist ein Target, dessen Lebensdauer dadurch beträchtlich verlängert wird, dass zw=ii oder mehrere Hydride, z.B. Titan-, Scandium- und Erbium-Hydrid, mit unterschiedlicher Zersetzungstemperatur auf einer für Wasserstoff undurchlässigen Unterlage, z.B. auf einer Kupferur.terlage, übereinander aufgebracht werden. Die Dissoziation von Titanhydrid beginnt bei ca. 200°C, Scandium- und Erbiuinhydrid sind bis ca„ 400 C temperaturbeständig.
Die Dicke der Hydridschichten ist vorzugsxieise so dimensioniert, dass mindestens eine Schicht von den eingeschossenen Teilchen nicht erreicht wird. Die Hydride weisen vorzugsweise ein Atoinverhältnis Wasserstoff zu Wasserstoffträger, z.B. H/Ti, von grosser als 1 auf.
Eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemässen Targets ist in der Abbildung dargestellt.
Auf eine Kupferunterlage 1 wird eine Titanschicht 2, auf diese eine Erbiumschicht 3 aufgebracht. An der vom Deuteronenstrahl abgewandten Seite ist eine Wasserkühlung h vorgesehen, um die bei Beschuss am Target anfallende Wärmemenge abzuführen. Zur Überwachung der Targettemperatur dient ein Thermoelement 5. Die Schichtdicke des Erbiumhydrids ist so bemessen, dass bei Beschuss im Beschleuniger die Deuteronen in der Erbiumhydridschicht vollkommen abgebremst werden. Gegen Zerstäubung kann auch eine weitere Schicht 6, z.B. Scandium oder Aluminium, auf das Erbium aufgebracht werden.
Funktion des Targets:
Während des Bestrahlungsbetriebs wird das Target durch das Deuteriumbombardement aufgeheizt. Durch geeignete gedrosselte
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Kühlung kann erreicht werden, dass die mittlere Targettemperatür z.B. bie 30O0C liegt. T3ei dieser Temperatur ist der Dissozlationsdruek im Titanhydrid sehr gross. Die Titanschicht hat das Bestreben, Tritium abzugeben. Das Erbiumhydrid ist hingegen bei 3OO°C noch voll temperaturbeständig. Da die Kupferunterlage für Wasserstoff praktisch undurchlässig ist, kann das- im Titanhydrid freigewordene Tritium nur in das Erbiurahydrid diffundieren» Durch geeignete Variation von Targetkühlung uiid Flächenbelastung (mit Hilfe einer Ionenoptik kann der Deuteronenstrahl fokusiert -oder, defokusiert werden) kann die Tritiumdiffusion so gesteuert werden, dass . * das eingeschossene Deuterium aus der Erbiumhydridschicht verdrängt bzw. im Gleichgewichtszustand nur eine geringe Deuteriumkonzentration im Erbium vorliegt.
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Claims (6)

  1. 2Ü090A9
    PATENTANS PRÜCITE
    Target zur Neutronenerzeugung, dadurch, gekennzei ehrtet, dass das Target aus einer für Wasserstoff undurchlässigen Unterlage, z.B. Kupfer, und aus zwei oder mehreren darauf aufgebrachten Ilydridschichten, z.B. Titan-, Scandium- und Erbiumhydrid, besteht.
  2. 2. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerset:
    liegt.
    Zersetzungstemperatur der Hydride bei mindestens 200°C
  3. 3. Target nach Anspruch 1, da^urjch^eliejin^ej-^chiijet^ dass sich die Zersetzungstemperatur von mindestens zwei Hydriden utü mindestens 5O0C unterscheidet.
  4. 4. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teiaperaturbeständigkeit bei mindestens zwei Hydriden in Richtung Targetunterlage abnimmt.
  5. 5. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Ilydridschichten so dimensioniert ist, dass mindestens eine Schicht von den eingeschossenen Teilchen nicht erreicht wird,
  6. 6. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ? dass die Hydride ein Atomverhältnis Wasserstoff zu Wasserstoffträger, z.B. Ιϊ/Τΐ, von grosser als 1 aufweisen.
    Frankfurt/Main, 23.2.1970
    Schn/Ui
    109837/0829
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NL7017163A (de) 1971-08-30
GB1336637A (en) 1973-11-07
FR2080766A7 (de) 1971-11-19
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