DE2324771A1

DE2324771A1 - Tritiumtarget zur verwendung fuer neutronenquellen

Info

Publication number: DE2324771A1
Application number: DE19732324771
Authority: DE
Inventors: John H Ormrod
Original assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Current assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1973-05-16
Publication date: 1973-11-29
Also published as: GB1390885A; IT986329B; NL7306027A; JPS524720B2; FR2184606B1; FR2184606A1; CA957086A; JPS4949489A

Description

DR. MÜLLER-BOR^ DIPL-PH^ö. DH MANJTZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

München, den ίδ, MA/ 1373

ho/Sv - A 2264

ENEBu-Y Oi¹ CANADA LlIiL SED Ontario, Canada

Sritiumtarget sur Verwendung für Neutronen--

quellen

irriorität: Canada vom 16. Hai 1972, Nr. 14-2 273

Die Erfindung betrifft eine Neutronenquelle und insbesondere ein Tritiuntarget, welches bei dem Beschüß mit einem Deuteronenstrahl energiereiciie Neutronen erzeugt.

Energiereiche Neutronen können gegenüber Röntgenstrahlen bei der Behandlung von tiefsitzenden, anoxlschen Tumoren Vorteile besitzen. Die exotherme Eeaktion d(T,He.)n ist zur Erzeugung dieser Neutronen ideal geeignet. Die erzeugten Neutronen sind nicht nur sehr energiereich, λ/ 14 MeV, sondern die Reaktion besitzt auch einen großen Wirkungsquerschnitt im 100 kV-Bereich. Die Neutronenquellenstärke,

welche für eine Einheit zur medizinischen therapie benötigt

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wird, beträgt annähernd 2x10 n/sec und das Problem bei den vorhandenen Vorrichtungen unter Verwendung von Targets aus tritiertem Metall liegt in der raschen Abnahme der Neutronenerzeugung mit der Zeit, z.B. betragen typische Target-Lebensdauern einige wenige mA-h/cia .

'über die Ursache dieses Abbaues existieren immer noch einige Zweifel. Eine Hetliode zur Überwindung einer .abnehmenden Neutronenerzeugung besteht darin, das Target kontinuierlich durch Implantieren von Tritium mittels eines gemischten Deuterium-Tritium-Strahls zu generieren. Hierzu ist eine beträchtliche Menge an radioaktiver Substanz in gasförmiger Form zusammen mit den möglichen Gefahren beim Auftreten eines Bruches erforderlich, und daher wird dieser Lösungsweg nicht sehr oft angewandt.

Es wird angenommen, daß die implantierte Deuteronenkonzentration, welche eine Zeitkonstante in der Nähe der festgestellten Lebensdauer der Targets besitzt, wahrscheinlich ' der Grund für deren raschen Zerstörung ist. Wenn die Wasserstoffkonzentration (sowohl Deuterium als auch Tritium) das stochiometrische Verhältnis übersteigt, bilden sich in dem Hydrid Bläschen und wachsen, bis der Druck ausreichend groß geworden ist, daS sie in den unter Vakuum stehenden Bereich aufbrechen. Diese Bläschen sind sowohl aus Deuterium als auch au^:s Tritium zusammengesetzt' und sie können für den Abbau der Neutronenausbeute verantwortlich sein.

Ein tritiertes Target zur Aussendung von Neutronen ist in der britischen Patentschrift 1 205 359 beschrieben. Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Target ist die Schicht aus tritiertem Metall auf einen Träger mit Hilfe einer dünnen, zwischenliegenden Metallbarriere aufgebracht. Der Zweck dieser Metallbarriere besteht darin, die Diffusion von Deutero-

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neu, welche durch die tritierte Schicht durchgetreten sind, auf den Träger zu ew- ermöglichen., und gleichzeitig den Durchtritt ·νοτι Tritium aus der Schicht auf den Träger zu verhindern. Die für diese Barriere vorgeschlagenen Materialien sind die Metalle, Gold, Silber, Kupfer, Aluminium, usw.. Obwohl dies eine Lösung des Problems sein könnte, gibt es Anzeichen, daß eine Iietallbarriere nicht leistungsfähig und wirksam in dieser Weise arbeitet. Zusätzlich wird nur eine einzige xiückschicht verwendet und es wird angenommen, daß auf Zwischen-2piätzen befindliches Tritium aus der Vorderseite oder Strahlsexte der tritierten Schicht entweichen kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Tritiumtargets für eine neutronenquelle, welche eine längere Lebensdauer als die derzeit in Benutzung befindlichen besitzt, wobei das ■üritiuiVitarget -.3. a 3 Durch schick en der Deuteronen durch die Targetscliicht eher als ihr Abstoppen und ihre Absorption in dieser Schicht ermöglicht und es eine Einrichtung aufweist, uja die .Rückdiffusion von Deuteronen in die tritierte Schicht nach den Durchtritt hierdurch zu verhindern oder zu

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Tritiup.target für lieutronenguellen gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß es eine Targetschicht aus tritierteia Titan, welche zwischen Schichten eines zur Verhinderung der Diffusion von Titan aus der Targetschicht und der Rückdiffusion von öurch die Targetschicht durchgetretenen Deuteronen in diese Target schicht wirkenden Metalloides angeordnet oder eingeschlossen ist, eine Aluminiumschicht an der Vorderseite oder Strahlseite als Abschirmung gegen Sputtering bzw. Zerstäuben, eine metallische Hücliscliicht hinter dem Target uii.!' eine? an die Rückschicht anliegende Kühleinrichtung zum -t-ühlen des Targets und zum Absorbieren und Zerstreuen ge- :.:top]\>tor Deuteronen umfaßt.

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Das erfinduncsceiiiäße Tritiumtarget wird anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser Zeichnung sind die verschiedenen Schichten und ihre relativen Stärken dargestellt. Das Iritiumtarget umfaßt eine zentrale Schicht oder Mittelschicht 10 aus tritiertem Titan, welche als Neutronen erzeugender Bereich wirkt. In der Praxis wird ein unterstö.chiometrischer Film aus Titantritid, TiS- ,-» "verwendet, der leicht erreicht werden kann. Höhere Konzentrationen an Tritium sind schwierig zu erzielen. Die Schicht aus tritiertem Tian wird in, relativ dünnen Barriereschichten 11 aus einem, nichtmetallischen Material eingeschlossen oder zwischengeschichtet. Es wurde gefunden, daß Aluminiumoxid, AIpO-,, das am leistungsfähigste Material für diesen Zweck ist. Ferner wurde gefunden, daß Yttriumoxid für diesen Zweck ebenfalls verwendet werden kann. Eine Abschirmung 12 gegen Sputtering, d.h. das Zerstäuben durch auftreffende energetische Teilchen, ist an der Vorderseite oder Strahlseite des Targets angeordnet. Bevorzugt ist dies eine relativ dicke Schicht aus Aluminium. Eine geeignete Rückschicht oder Trägerschicht 13 aus einem geeigneten Material, z.B. . Palladium oder einer Palladiumsilberlegierung, ist hinter dem Target angeordnet und ermöglicht die Diffusion bzw. Zerstreuung der abgestoppten Deuteronen in das Kühlwasser 14.- Typische Stärken für die Schichten sind in der Zeich- .

nung in ug/cm ebenfalls angegeben-. Ferner sind typische und vorteilhafte Zahlenwerte für die mittleren Deuteronenenergiewerte in KeV für den Strahl 15 in den verschiedenen Schichten des Targets im unteren Teil der Figur der Zeichnung aufgeführt. " .

Ein Strahl von etwa 15 ™A mit D.⁺-Ionen von 275 KeV, der auf das TiT. ^-Target auftrifft, erzeugt 2x10 Neutronen/ Sekunde, übliche Targets haben sich als kurzlebig und nicht zufriedenstellend herausgestellt. Bei dem erfindungsgemäßen

Target v/erden die Deuteronen durch die TiT_-1 ,--Schicht abgebremst und ihre Rückdiffusion in diese Schicht wird durch die Barriereschicht aus Aluminiumoxid verhindert.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

t 1./Tritiumtarget zur Verwendung in Verbindung mit einem Deuteronenstrahl zur Bildung einer Neutronenquelle, dadurch g e k'e nn ζ e ic h η e t, daß es eine Targetschicht aus tritiertem Tian, welche zwischen Schichten eines zur Verhinderung der Diffusion von Titan aus der Targetschicht und der Rückdiffusion von durch die .Targetschicht durchgetretenen Deuteronen in diese Targetschicht wirkenden Metalloxides angeordnet oder eingeschlossen ist, eine Aluminiumschicht an der Vorderseite oder Strahlseite der Target— schicht als Abschirmung gegen Sputtering, eine metallische Rückschicht hinter dem Target und eine an die Rüekscnicht anliegende Kühleinrichtung zum Kühlen des Targets und zum Absorbieren und Zerstreuen gestoppter Deuteronen umfaßt.
2.,Tritiumtarget nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid Aluminiumoxid ist.

3- Tritiumtarget nach Anspruch 1, dadurch g e -k e η η zeichnet, daß das Metalloxid Xttriumoxid ist.

4-.Tritiumtarget nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e 'k e η η ζ ei c h η .e t,- " daß die Rückschicht aus Palladium oder Palladiumsilberlegierung besteht.

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