DE2042538A1 - Target zur Neutronenerzeugung in Beschleunigungsanlagen - Google Patents

Description

' NUKEM

Nuklear-Chemie und -Metallurgie Gesellschaft m.b.H.

Wolfgang b. Hanau

Target zur Neutronenerzeugung in Beschleunigungsanlagen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Target zur Neutronenerzeugung.

14 MeV-Netronen entstehen, wenn Deuterium auf Tritium geschossen

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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 Neu-, tronen 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 al· lagert sich in das Target ein.

Der beschriebene Erzeugungsmechanismus bringt es mit sich, dass 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,¹ muss aus dem Target zwangsläufig Wasserstoff entweichen. Dieser ι Wasserstoffverlust wird ein Gemisch von Tritium und Deuterium sein und dazu führen, dass das Ti. * get an Tritium verarmt und folglich die Noutroneiiausboute abnimmt. ^

SAO ORIGINAL 209812/04R3

_2- ^ 20A2538

Gegenstand der Erfindung ist ein Target, dessen Lebensdauer dadurch beträchtlich verlängert wird, dass seitlich vom Target ein Hydridspeicher vorgesehen ist, aus dem das Tritium durch Aufheizung dem Targetmaterial zuführbar ist.

Vorzugsweise erfolgt die Zuführung über einen Wasserstoffleiter, insbesondere Palladium, das eine Verbindung mit dem Speichermaterial und der Targetschicht herstellt.

Als Targetmaterial kann z.V. Titan-, Scandium- oder Erbiumhydrid verwendet werden, während als Speichermaterial Uranhydrid einsetzbar ist.

Man kann bei einer solchen Anordnung das Target auf einer für Wasserstoff undurchlässigen Unterlage, z.B. Kupfer, aufbringen,, um so eine Abführung der bei Beschuss des Targets anfallenden Wärmemenge zu erreichen.

In der Abbildung ist eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemässen Gegenstandes dargestellt.

Eine Erbium-Target-Schicht 1 ist hierbei in einem Kupferkörper festgelegt, in dessen Innenraum eine Palladiumschicht 3 eingebracht ist. In dem Kupferkörper ist ein Kühlkanal 4 für den Wasserdurchfluss zur Kühlung vorgesehen. Der Kupferkörper 2 ist auf einem Anschlußstück 5,angebracht, das über eine Dichtung 6 mit dem Strahlrohr 7 des Beschleunigers verbunden ist. Der Neutronenstrahl 8 trifft hierbei in Pfeilrichtung auf die Targetschicht 1. Seitlich zu der beschriebenen Anordnung ist innerhalb des Kupferkörpers ein Hydridspeicher 9, vorzugsweise aus Uranhydrid, angeordnet. Dieser Hydridkörper ist

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von einem Ofen Io umgeben, der durch elektrische Heizkörper aufheizbar ist. Zur Messung der Temperatur in dem Aufheizkörper ist ein Thermoelement 11 und zur Messung der Targettemperatur ein Thermoelement 12 vorgesehen.

Tritt durch den Neutronenbeschuss eine Vtrringerung des Tritiumgehalts in dem Targetkörper 1 ein, kann durch Aufheizung des Hydridkörpers 9 über die Palladiumschicht 3 Tritium dem Target zugeführt werden. Hierdurch lässt sich eine lange ununterbrochene Betriebszeit des Neutronengenerators erreichen, ohne dass eine Änderung des Tritiumgehalts des Targets eintritt. Da die Kupferunterlage für Ifasserstoff praktisch undurchlässig ist, kann das in dem Uranhydrid frei gewordene Tritium nur in das Erbiumhydrid diffundieren. Durch geeignete Variation von Targetkühlung und Beheizung des Jlydridspeicbermaterials kann die Tritiumdiffusion so gesteuert werden, dass stets die gewünschte Tritiumkonzentration in der Targetschicht vorliegt.

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Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Γΐ.J Target zur Neutronenerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich vom Target ein Hydridspeicher vorgesehen ist, aus dem das Tritium durch Aufheizung dem Targetmaterial zuführbar ist.
2. 2.'Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tritium über einen Wasserstoffleiter, insbesondere Palladium, dem Target zugeführt wird.
3. 3. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kupferkörper eine Palladiumschicht (3) vorgesehen ist, auf dem die Targetschicht (1) angebracht ist und dass die Palladiumschicht (3) seitlich mit einem in einem erweiterten Teil des Kupferkörpers (2) angeordneten Speicherkörper (9), insbesondere aus Uranhydrid, verbunden ist.
4. 4. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Target so aufgebaut ist, dass die in der Targetschicht (1) anfallende Wärmemenge ausschliesslich über metallische Medien durch die Kühlung abgeführt werden kann.

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