DE7805181U1

DE7805181U1 - Vorrichtung zur erzeugung von neutronen

Info

Publication number: DE7805181U1
Application number: DE19787805181
Authority: DE
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1978-02-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1978-07-27

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Nexitronen

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Neutronen mit langer Lebensdauer des verwendeten Targets.

14 MeV-Neutronen entstehen bei der Reaktion von Deuterium mit Tritium. Dabei wird das Deuterium als ionisiertes Gas im Vakuum auf in geeigneten Schichten in fester Form gebundenes Tritium geschossen. Als Tritiumträger dienen Metalle oder Metall-Legierungen, deren Hydride einen hohen Wasserstoffgehalt aufweisen.

Diese 14 MeV-Neutronen werden - vor allem in hohen Dosen - bei der Materialprüfung in der Fusionstechnologie und in letzter Zeit in ständig zunehmendem Maße in der Medizin zur Therapie bestimmter, nicht gammastrahlenempfindlicher Tumoren eingesetzt. Die Anzahl der erzeugten Neutronen hängt davon ab, wieviel Tritiumatome vom Deuteriumstrahl bei dessen Eindringen in die Targetschicht getroffen werden. Da der Wirkungsgrad der T-D-Reaktion sehr klein ist, wird nur ein Bruchteil des in das Target eindringenden Deuteriums und auch des im Target enthaltenen Tritiums zur Neutronenerbeugung 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, muß aus dem Target zwangsläufig Wasserstoff entweichen.

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

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• · t

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Deuteronen- f

strahl stets dieselbe Fläche des Targets trifft, wie es bei ^f

den z. B. in der OE-PS 234 233 beschriebenen stationären, ,,,

d. h. im Deuteronenstrahl fest installierten Targets der Fall ^

ist. I

Das Absinken der Neutronenausbeute auf den halben Wert als I.

S Maß für die Einsatzdauer eines Targets erfolgt in recht kurzer

Zeit, der Halbwertszeit. Für stationäre Targets liegt dieser
Wert bei 1-5 Stunden.

Eine Verlängerung der Halbwertszeit wurde durch den Einsatz
rotierender Targets erzielt (z. B. DE-OSen 1 564 024 und
2 102 405). 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 Lebensdauer. 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 Halbwertszeiten von etwa 10-20 Stunden.

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

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Neutronen zu konstruieren, im wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse und einem rotierenden zylinderförmigen Target, wobei das Target eine 5 - 20fach höhere
Halbwertszeit besitzen soll als die bekannten Targets.

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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß 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 erfolgt.

Anhand der Abbildung I wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 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 (3) trägt, in der das Tritium enthalten ist. Im Zylinder (2) ist zur Erhöhung der Wassergeschwindigkeit, die der Kühlung dient, und zur Verminderung der Masse ein Verdrängungskörper (4) eingebaut. Die Achsen (5) des Zylinders werden durch das Gehäuse geführt und mit Simmerringen oder anderen geeigneten Mitteln (6) gegen die Atmosphäre abgedichtet. Eine der Achsen dient dem Kühlwasserzu- und -abfluß, durch die andere Achse wird die Dreh- und Schiebebewegung auf den Zylinder (2) übertragen.

Eine beispielhafte erfindungsgemäße Ausführung besitzt einen Zylinderdurchmesser von 150 mm und eine Zylinderlänge von 200 mm. Die Zylinderdrehzahl beträgt 300 mm
der Hin- und Herbewegung 10 cm/min.

Die Zylinderdrehzahl beträgt 300 mm und die Geschwindigkeit

Dabei ergibt sich eine Halbwertszeitverlängerung gegenüber einem vergleichbaren bekannten rotierenden Target um Faktor 9.

• 141 ΙΠ D C-* · I · I

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

Ein weiterer erheblicher Vorteil gegenüber bisher verwendeten Targetkonstruktionen ist, bedingt durch die große Halbwertszeit, ein wesentlich seltener erforderlicher Targetwechsel 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.

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Claims

NUKEM GMBH 6450 Hanau 11 Vorrichtung zur Erzeugung von Neutronen ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung ζ ir Erzeugung von Neutronen mit langer

Halbwertszeit des verwendeten wasserstoffhaltigen Targets, im wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse und einem rotierenden, zylinderförmigen Target, dadurch ge- \ kennzeichnet, daß das Target (3) entlang der Zylinder-

a achse relativ zum Deuteronenstrahl (7) verschiebbar ist.

\

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (3) relativ zum Gehäuse (1) entlang der Zylinderachse verschiebbar ist.

*

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) und der das Target (13) tragende Zy-

ij linder (12) als einseitig offene Hohlzylinder ausgebildet

sind.

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