DE2807374C2

DE2807374C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Neutronen

Info

Publication number: DE2807374C2
Application number: DE19782807374
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(Grad.) 6483 Bad Soden-Salmuenster Ebinger; Hartmut Dipl.-Phys. 6450 Hanau Kroll; Guenther Dipl.-Chem. Dr. 6458 Rodenbach Luthardt
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1978-02-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1980-05-08
Also published as: DE2807374B1

Description

Die vorliegende Erfindung be'rifft eine Vorrichtung tür Erzeugung von Neutronen mit langer Einsatzdauer ties verwendeten tritium- und/oder deuteriumhaltigen Targels, im wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse jo Und einem in ihm rotierenden, zylinderförmigen Target, auf das ein Dei^eionenslrah! auffällt.

14 MeV-Neutronen entstehen bei der Reaktion von Deuterium mit Tritium. Dabei wird das Deuterium als ionisiertes Gas im Vakuum a'if in «eeigneten Schichten J5 in fester Form gebundenes 1 rititim geschossen. Als Tritiumträger dienen Metalle oder Metall-Legierungen, deren Hydride einen hohen Wasserstoffgehalt aufweiten. Durch Einlagerung von Deuterium in das Target können durch eine D-D-Reaktion auch niedrigerenergetische Neutronen erzeugt werden.

Diese 14 MeV-Neuironen werden — vor allem in hohen Dosen — bei der Materialprüfung in der Fusionstechnologie und in letzter Zeit in ständig fcunehmendem Maße in der Medizin zur Therapie bestimmter, nicht gammastrahlenempfindlicher Tumoren eingesetzt. Die Anzahl der erzeugten Neutronen hängt davon ab, wieviel Tritiumatome vom Deuleriumttrahl bei dessen Eindringen in die Targetschichi getroffen werden. Da der Wirkungsgrad der T-D-Reaklion sehr klein ist. wird nur ein Bruchteil des in das Target eindringenden Deuteriums und auch des im Target enthaltenen Tritiums zur Neutronenerzeugung verbraucht. Die überwiegende Menge des Deuteriums lagert sich in das Target ein, so daß mit fortschreitender Bestrahlungszeit immer mehr Deuterium im Target angesammelt wird. Da das Target aber schon als praktisch gesättigtes, mit Tritium beladenes System Vorliegt und zusätzlich während der Bestrahlung dauernd Wasserstoff als Deuterium eingeführt wird, bo tnuß aus dem Target zwangsläufig Wasserstoff entweichen.

Dieser entweichende Wasserstoff wird ein Gemisch von Deuterium und Tritium sein, Dadurch verarmt das Target an Tritium, die NeUtrolienausbeUte nimmt ab.

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Deuteronenstrahl stets dieselbe Fläche des Targets trifft, wie es bei den z. B. in der AT*PS 2 34 233 beschriebenen stationären, d. h. im Deuteronenstruhl fest installierten Targets der Fall ist.

Das Absinken der Neutronenausbeute auf den halben Wert als MaD für die Einsatzdauer eines Targets erfolgt in recht kurzer Zeit. Für stationäre Targets liegt dieser Wert bei 1 bis 5 Stunden.

Eine Verlängerung dieser Zeit wurde durch den Einsatz rotierender Targets erzielt (z. B. DE-OS 15 64 024 und 21 02 405). Dabei wird das Tritium z. B. als Ring auf einer sich drehenden Scheibe aufgebracht

Die aktive. Tritium enthaltende Schicht wird entsprechend größer und dadurch auch die Einsatzdauer. Durch Verteilung der aufgeschossenen Energie auf eine größere Fläche kann auch die Anzahl der Deuteronen erhöht werden und somit auch die Neutronenausbeute.

Es ergeben sich für die Einsatzdauer Werte von etwa IO bis 20 Stunden.

Die Forderung der Anwender, hauptsächlich der Mediziner, ist jedoch eine noch größere Einsatzdauer, da jeder Targetwechsel eine Unterbrechung des Bestrahlungsbetriebes bedeutet.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Neutronen der eingangs genannten Art zu konstruieren, wobei das Target eine 5 bis 20-fach höhere Einsatzdauer aufweisen soll als die bekannten Targets.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindi/ngsgemäß dadurch gelöst, daß das Target entlang der Zylinderachse relativ zum Deuteronenstrahl verschiebbar ist.

Vorteilhaft ist es die Vorrichtung so auszuführen, daß das Target mit dem Zylinder relativ zum Gehäuse verschiebbar ist, wobei die Schiebebewegung über die Achse des Zylinders erfolgt.

Anhand der Abb. I wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch in beispielhafter Ausführungsform näher erläutert.

In einem vakuumdichten Gehäuse (1) ist ein Zylinder (2) dreh- und verschiebbar angeordnet, der auf seiner Mantelfläche eine Targetschicht ·(_)) trägt, in der das Tritium enthalten ist. Im Zylinder (2) ist zur Erhöhung der Wassergeschwindigkeit, die zur Kühlung dient, und zur Verminderung der Masse ein Verdrängungskörper (4) eingebaut. Die Achse (5) des Zylinders wird durch das Gehäuse geführt und mit Simmerringen oder anderen geeigneten MitU In (6) gegen die Atmosphäre abgedichtet. Eines der Achsenenden dient dem Kühlwasserzu- und -abfluß. durch das andere Acheenende wird die Dreh- und .Schiebebewegung auf den Zylinder (2) übertragen.

Eine beispielhafte Ausführung der Erfindung weist einen Zylinderdurchmesser von 150 mm und eine Zylinderlänge von 200 mm auf. Die Zylinderdrehzahl beträgt 300 min ' und die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung 10 cm/min.

Dabei ergibt sich eine Verlängerung dtr Einsatzdauer des Targets gegenüber einem vergleichba ^-en bekannten rotierenden Target um den Faktor 9.

Besonders vorteilhaft, insbesondere für die Bestrahlung von Proben mit sehr hohen Neutronendichten, ist eine Vorrichtung, bei der das Gehäuse (11) und der das Target (13) tragende Zylinder (12) als einseitig offene Hohlzylinder ausgebildet sind (A b b. 11).

Ein weilerer erheblicher Vorteil gegenüber bisher verwendeten Targetkonstruktionen ist, bedingt durch die große Einsatzdauer, ein wesentlich seltener erforderlicher Targelwechscl Und die daraus resultierende geringere Strahlenbelastung des Bedienungspersonals

durch beim Targetwechsel Freiwerdendes Tritiumgas.

Anstelle einer Relativbewegung des Zylinders (2) mit dem Target (3) gegen das Gehäuse (1) entlang der Zylinderachse kann auch die Gesamtvorrichtung eine Hin- und Herbewegung auf einem Kreisbogenabschnitt relativ zum Deuteronenstrahl ausführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Neutronen mit langer Einsatzdauer des verwendeten tritium- und/oder deuteriumhaltigen Targets, im wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse und einem in ihm rotierenden, zylinderförmigen Target, auf das ein Deuteronenstrahl auffällt, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (3) entlang der Zylinderachse relativ zum Deuteronenstrahl (7) verschiebbar ist

2. Vorrichtung gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (3) mit dem Zylinder (2) relativ zum Gehäuse (1) verschiebbar ist, wobei die Schiebebewegung über die Achse (5) des. j -, Zylinders erfolgt.'

3. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) und der das Target (13) tragende Zylinder (12) als einseitig offene Hohlzylinder ausgebildet sind.