FR3031228A1 - METHOD FOR MANUFACTURING A NEUTRON REFLECTOR AND NEUTRON REFLECTOR OBTAINED BY SUCH A METHOD - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING A NEUTRON REFLECTOR AND NEUTRON REFLECTOR OBTAINED BY SUCH A METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- FR3031228A1 FR3031228A1 FR1463376A FR1463376A FR3031228A1 FR 3031228 A1 FR3031228 A1 FR 3031228A1 FR 1463376 A FR1463376 A FR 1463376A FR 1463376 A FR1463376 A FR 1463376A FR 3031228 A1 FR3031228 A1 FR 3031228A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- nanodiamonds
- reflector
- neutron
- fluorine
- envelope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 15
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000001427 incoherent neutron scattering Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002139 neutron reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/10—Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
- G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
- G21K2201/068—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements specially adapted for particle beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un réflecteur de neutrons comprenant : - l'obtention d'une poudre de nanodiamants, lesdits nanodiamants présentant une surface saturée en fluor, - la formation d'une paroi (11, 12) du réflecteur en encapsulant une couche (11c, 12c) desdits nanodiamants dans une enveloppe (11a, 11b ; 12a, 12b). L'invention concerne également un réflecteur de neutrons comprenant une paroi (11, 12) formée d'une couche (11c, 12c) de poudre de nanodiamants dans une enveloppe (11a, 11b ; 12a, 12b), lesdits nanodiamants présentant une surface saturée en fluor.The invention relates to a method for manufacturing a neutron reflector comprising: - obtaining a powder of nanodiamonds, said nanodiamonds having a surface saturated with fluorine, - forming a wall (11, 12) of the reflector encapsulating a layer (11c, 12c) of said nanodiamonds in an envelope (11a, 11b; 12a, 12b). The invention also relates to a neutron reflector comprising a wall (11, 12) formed of a layer (11c, 12c) of nanodiamond powder in an envelope (11a, 11b; 12a, 12b), said nanodiamonds having a saturated surface in fluorine.
Description
1 PROCEDE DE FABRICATION D'UN REFLECTEUR DE NEUTRONS ET REFLECTEUR DE NEUTRONS OBTENU PAR UN TEL PROCEDE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un réflecteur de neutrons et un réflecteur de neutrons obtenu par un tel procédé. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Différents matériaux sont adaptés pour réfléchir des neutrons selon la vitesse desdits neutrons. Pour des neutrons ayant une vitesse comprise entre 10 et 160 m/s, des publications en mis en évidence les propriétés réfléchissantes des nanodiamants [1]-[3]. De tels nanodiamants présentent une taille comprise entre quelques nanomètres et quelques dizaines de nanomètres. Ces nanodiamants sont typiquement, mais non exclusivement, obtenus par détonation d'un mélange d'explosifs et de graphite dans une atmosphère pauvre en oxygène. Ces nanodiamants présentent un coeur constitué d'atomes de carbone et d'une enveloppe superficielle comprenant diverses impuretés, dont des atomes d'hydrogène. Pour former un réflecteur de neutrons, on emprisonne une couche de nanodiamants dans une enveloppe de maintien. Or, on attribue aux atomes d'hydrogène, présents dans l'enveloppe superficielle et/ou dans de l'eau présente à la surface des nanodiamants, une perte d'efficacité de la réflexion. En effet, les atomes d'hydrogène provoquent une diffusion inélastique des neutrons (« up-scattering » selon la terminologie anglo-saxonne) de sorte que lesdits neutrons traversent la couche de nanodiamants au lieu de se réfléchir sur les particules [1]. Les atomes d'hydrogène sont également responsables d'une absorption nucléaire des neutrons.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a neutron reflector and a neutron reflector obtained by such a method. BACKGROUND OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION Various materials are adapted to reflect neutrons according to the speed of said neutrons. For neutrons with a velocity between 10 and 160 m / s, publications highlighted the reflective properties of nanodiamonds [1] - [3]. Such nanodiamonds have a size of between a few nanometers and a few tens of nanometers. These nanodiamonds are typically, but not exclusively, obtained by detonation of a mixture of explosives and graphite in a low oxygen atmosphere. These nanodiamonds have a core consisting of carbon atoms and a surface envelope comprising various impurities, including hydrogen atoms. To form a neutron reflector, a layer of nanodiamonds is trapped in a holding envelope. However, the hydrogen atoms, present in the surface envelope and / or in the water present on the surface of the nanodiamonds, are attributed to a loss of effectiveness of the reflection. Indeed, the hydrogen atoms cause an inelastic neutron scattering ("up-scattering" in the English terminology) so that said neutrons pass through the layer of nanodiamonds instead of reflecting on the particles [1]. Hydrogen atoms are also responsible for nuclear neutron absorption.
Une solution serait de refroidir les nanodiamants à une température très basse de sorte à minimiser le phénomène de diffusion inélastique des neutrons sur les atomes d'hydrogène. Cependant, une telle solution rend plus complexe la mise en oeuvre du réflecteur de neutrons. Par ailleurs, elle ne permet pas de remédier au phénomène d'absorption nucléaire. Une autre solution serait de remplacer l'hydrogène par du deutérium, celui-ci ne nuisant pas aux propriétés réfléchissantes des nanodiamants. Ceci supposerait de fabriquer les nanodiamants à partir d'explosifs ou d'autres précurseurs contenant du 3031228 2 deutérium. Cependant, un tel procédé de fabrication n'existe pas actuellement à l'échelle industrielle et se révélerait très onéreux. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 5 Un but de l'invention est d'améliorer la réflexion des neutrons dans une large gamme de vitesse. Un autre but de l'invention est de concevoir un procédé de fabrication d'un réflecteur de neutrons qui soit facile à mettre en oeuvre industriellement et qui soit peu onéreux. Conformément à l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un réflecteur 10 de neutrons comprenant : - l'obtention d'une poudre de nanodiamants, lesdits nanodiamants présentant une surface saturée en fluor, - la formation d'une paroi du réflecteur en encapsulant une couche desdits nanodiamants dans une enveloppe.One solution would be to cool the nanodiamonds to a very low temperature so as to minimize the phenomenon of inelastic neutron scattering on the hydrogen atoms. However, such a solution makes more complex the implementation of the neutron reflector. Moreover, it does not make it possible to remedy the phenomenon of nuclear absorption. Another solution would be to replace hydrogen with deuterium, which does not interfere with the reflective properties of nanodiamonds. This would involve making nanodiamonds from explosives or other precursors containing deuterium. However, such a manufacturing process does not currently exist on an industrial scale and would prove very expensive. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION An object of the invention is to improve the reflection of neutrons over a wide range of speeds. Another object of the invention is to design a method of manufacturing a neutron reflector that is easy to implement industrially and is inexpensive. According to the invention, there is provided a method of manufacturing a neutron reflector 10 comprising: obtaining a powder of nanodiamonds, said nanodiamonds having a surface saturated with fluorine, forming a wall of the reflector by encapsulating a layer of said nanodiamonds in an envelope.
15 Selon un mode de réalisation, lesdits nanodiamants sont obtenus par détonation d'un mélange d'explosifs et de graphite puis substitution, à la surface desdits nanodiamants, d'au moins une partie des atomes d'hydrogène par des atomes de fluor. De manière alternative, lesdits nanodiamants sont obtenus par un procédé laser puis substitution, à la surface desdits nanodiamants, d'au moins une partie des atomes 20 d'hydrogène par des atomes de fluor. De manière avantageuse, la substitution des atomes d'hydrogène par les atomes de fluor est obtenue par la réaction des nanodiamants avec du gaz fluor. Ladite réaction est avantageusement mise en oeuvre à une température comprise entre 300 et 600°C.According to one embodiment, said nanodiamonds are obtained by detonation of a mixture of explosives and graphite and then substitution, on the surface of said nanodiamonds, of at least a portion of the hydrogen atoms by fluorine atoms. Alternatively, said nanodiamonds are obtained by a laser process and then substitution, on the surface of said nanodiamonds, of at least a portion of the hydrogen atoms by fluorine atoms. Advantageously, the substitution of the hydrogen atoms by the fluorine atoms is obtained by the reaction of the nanodiamonds with fluorine gas. Said reaction is advantageously carried out at a temperature of between 300 and 600 ° C.
25 Un autre objet concerne un réflecteur de neutrons obtenu par le procédé décrit plus haut. Ledit réflecteur comprend une paroi formée d'une couche de poudre de nanodiamants dans une enveloppe, lesdits nanodiamants présentant une surface saturée en fluor. De manière préférée, l'enveloppe comprend une feuille et/ou une plaque de 30 polytétrafluoroéthylène (PTFE), d'aluminium ou de béryllium. De manière avantageuse, sur la face intérieure du réflecteur, destinée à être exposée aux neutons, l'enveloppe présente une épaisseur comprise entre 5 et 30 pm. Par ailleurs, l'épaisseur de la couche de nanodiamants est typiquement comprise entre 1 et 1000 mm.Another object relates to a neutron reflector obtained by the method described above. Said reflector comprises a wall formed of a nanodiamond powder layer in an envelope, said nanodiamonds having a saturated fluorine surface. Preferably, the envelope comprises a sheet and / or a sheet of polytetrafluoroethylene (PTFE), aluminum or beryllium. Advantageously, on the inside of the reflector, intended to be exposed to neutrons, the envelope has a thickness of between 5 and 30 pm. Moreover, the thickness of the nanodiamond layer is typically between 1 and 1000 mm.
35 L'invention concerne également un guide de neutrons comprenant un réflecteur tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne également un piège à neutrons comprenant un réflecteur tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a neutron guide comprising a reflector as described above. The invention also relates to a neutron trap comprising a reflector as described above.
3031228 3 Enfin, l'invention concerne aussi un ensemble comprenant une source de neutrons et un réflecteur tel que décrit ci-dessus entourant ladite source. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'une installation comprenant un piège à neutrons, - la figure 2 est une vue en coupe de la paroi du piège à neutrons, 10 la figure 3 est une vue en coupe du couvercle du piège à neutrons, - la figure 4 est un schéma de principe d'un ensemble d'une source de neutrons et d'un réflecteur de neutrons. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 L'invention s'applique à la réflexion des neutrons dans une gamme de vitesse comprise entre 10 et 300 m/s. Les nanodiamants utilisés dans la présente invention sont généralement obtenus, de manière conventionnelle, par détonation d'un mélange d'explosifs et de graphite dans une atmosphère pauvre en oxygène, ou par un procédé laser. On pourra se référer aux 20 articles [4, 5] qui décrivent respectivement chacun de ces procédés. Lesdits nanodiamants se présentent sous la forme d'une poudre dont la taille est comprise entre quelques nanomètres et quelques dizaines de nanomètres. On applique auxdits nanodiamants un procédé de fluorination. A cet effet, on expose la poudre à du gaz fluor, à haute température (typiquement 25 entre 300 et 600°C), sous une pression d'environ 1 bar. Le document [6] décrit un exemple de mise en oeuvre d'un tel procédé de fluorination des nanodiamants. On notera que dans ce document le procédé de fluorination est une étape intermédiaire d'un procédé de fonctionnalisation des nanodiamants, les atomes de fluor étant destinés à être ultérieurement substitués par des 30 groupements fonctionnels. Au contraire, la présente invention met en oeuvre des nanodiamants résultant de préférence directement de la fluorination. Le procédé de fluorination permet de substituer les atomes d'hydrogène par des atomes de fluor à la surface sans affecter la composition du coeur des nanodiamants. Par ailleurs, les atomes de fluor ne détériorent pas les propriétés réfléchissantes des 35 nanodiamants. Au contraire, le potentiel optique du fluor étant légèrement positif tandis que celui de l'hydrogène est légèrement négatif, la réflectivité des nanodiamants fluorines se trouve légèrement améliorée.Finally, the invention also relates to an assembly comprising a neutron source and a reflector as described above surrounding said source. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a block diagram of an installation comprising a neutron trap FIG. 2 is a sectional view of the wall of the neutron trap, FIG. 3 is a sectional view of the neutron trap cover, FIG. 4 is a block diagram of a set of FIG. source of neutrons and a neutron reflector. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention is applicable to neutron reflection in a speed range of 10 to 300 m / s. The nanodiamonds used in the present invention are generally obtained, conventionally, by detonation of a mixture of explosives and graphite in a low oxygen atmosphere, or by a laser process. Reference may be made to articles [4, 5] which respectively describe each of these methods. Said nanodiamonds are in the form of a powder whose size is between a few nanometers and a few tens of nanometers. These nanodiamonds are applied to a fluorination process. For this purpose, the powder is exposed to fluorine gas at high temperature (typically 300 to 600 ° C) at a pressure of about 1 bar. The document [6] describes an exemplary implementation of such a process for fluorinating nanodiamonds. It will be noted that in this document the fluorination process is an intermediate step of a method of functionalization of the nanodiamonds, the fluorine atoms being intended to be subsequently substituted by functional groups. On the contrary, the present invention uses nanodiamonds preferably resulting directly from fluorination. The fluorination process makes it possible to substitute the hydrogen atoms with fluorine atoms on the surface without affecting the composition of the core of the nanodiamonds. On the other hand, the fluorine atoms do not deteriorate the reflective properties of nanodiamonds. On the contrary, the optical potential of fluorine being slightly positive while that of hydrogen is slightly negative, the reflectivity of the fluorinated nanodiamonds is slightly improved.
3031228 4 D'autre part, la fluorination permet de supprimer les groupements hydrophiles à la surface des nanodiamants. Ceci diminue par conséquent la présence d'eau à la surface des nanodiamants. Un autre avantage de la fluorination est qu'elle diminue la concentration d'impuretés 5 métalliques présentes à la surface des nanodiamants. Or, ces impuretés sont néfastes dans la mesure où, lorsqu'elles sont irradiées par des neutrons, elles deviennent modérément radioactives et nécessitent donc un retraitement spécial. A l'issue de l'étape de fluorination, la surface des nanodiamants est saturée en fluor. L'estimation de la teneur en fluor peut être réalisée par exemple par spectroscopie EDX 10 (acronyme du terme anglo-saxon « Energy Dispersive X-ray »). Par ailleurs, les nanodiamants présentent une teneur en atomes d'hydrogène à la surface qui est au moins 50 fois inférieure à la teneur initiale. L'estimation de la teneur en hydrogène peut être réalisée selon la méthode décrite dans [7].On the other hand, fluorination makes it possible to eliminate the hydrophilic groups on the surface of nanodiamonds. This therefore decreases the presence of water on the surface of nanodiamonds. Another advantage of fluorination is that it decreases the concentration of metal impurities present on the surface of nanodiamonds. However, these impurities are harmful insofar as, when they are irradiated by neutrons, they become moderately radioactive and therefore require special reprocessing. At the end of the fluorination step, the surface of the nanodiamonds is saturated with fluorine. The estimation of the fluorine content can be carried out for example by EDX spectroscopy (acronym for the English term "Energy Dispersive X-ray"). In addition, nanodiamonds have a surface hydrogen atom content that is at least 50 times lower than the initial content. The estimation of the hydrogen content can be carried out according to the method described in [7].
15 La fluorination ne permet pas de supprimer les atomes d'hydrogène présents dans le coeur des nanodiamants, mais dans la mesure où ces atomes y sont présents en petite quantité, ils ne nuisent pas aux propriétés réfléchissantes. Enfin, les nanodiamants fluorinés présentent une faible teneur résiduelle en impuretés métalliques, de telle sorte que même si ces impuretés résiduelles sont 20 irradiées, la radioactivité résultante est suffisamment faible pour ne pas nécessiter de retraitement spécifique. Pour fabriquer un réflecteur de neutrons, on utilise les nanodiamants fluorinés décrits ci-dessus, de sorte à former une couche contenue dans une enveloppe. L'épaisseur de la couche de nanodiamants est aussi grande que possible pour 25 améliorer la réflectivité, la couche devant être d'autant plus épaisse que la vitesse des neutrons est grande. De manière avantageuse, en fonction de la vitesse des neutrons, ladite épaisseur est comprise entre 1 et 1000 mm. L'enveloppe présente une rigidité mécanique suffisante pour donner au réflecteur la 30 forme souhaitée. L'enveloppe est réalisée en un matériau n'absorbant pas les neutrons, tel que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), l'aluminium ou le béryllium. L'épaisseur de l'enveloppe est de préférence la plus fine possible tout en présentant une stabilité mécanique adaptée. Typiquement, l'enveloppe présente une épaisseur comprise entre 5 et 30 pm.Fluorination does not remove the hydrogen atoms present in the core of nanodiamonds, but insofar as these atoms are present in small amounts, they do not interfere with reflective properties. Finally, the fluorinated nanodiamonds have a low residual content of metal impurities, so that even if these residual impurities are irradiated, the resulting radioactivity is low enough not to require specific reprocessing. To manufacture a neutron reflector, the fluorinated nanodiamonds described above are used so as to form a layer contained in an envelope. The thickness of the nanodiamond layer is as great as possible to improve the reflectivity, the layer to be thicker as the neutron velocity is large. Advantageously, depending on the speed of the neutrons, said thickness is between 1 and 1000 mm. The casing has sufficient mechanical rigidity to give the reflector the desired shape. The envelope is made of a material that does not absorb neutrons, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), aluminum or beryllium. The thickness of the envelope is preferably the finest possible while having a suitable mechanical stability. Typically, the envelope has a thickness of between 5 and 30 μm.
35 Une application de l'invention concerne un piège à neutrons comprenant un réflecteur tel que décrit ci-dessus.One application of the invention relates to a neutron trap comprising a reflector as described above.
3031228 5 La figure 1 est un schéma de principe d'une installation comprenant un tel piège à neutrons. Une installation similaire, dans laquelle les nanodiamants ne sont pas fluorinés, est décrite dans [2]. Le piège se présente typiquement sous la forme d'une cavité délimitée par une paroi 5 pourvue d'une ouverture 10 au travers de laquelle les neutrons sont introduits dans le piège. L'ouverture présente une surface de quelques cm2. Par exemple, le piège présente une forme cylindrique et l'ouverture est agencée dans la paroi circonférentielle du piège. Les parois du piège sont formées du réflecteur de neutrons décrit plus haut. Ainsi, comme illustré sur la figure 2 qui présente une vue en coupe de la paroi 11, chaque paroi 10 comprend une couche 11c de nanodiamants fluorines contenue dans une enveloppe 11a, 11 b définissant la forme du piège. Sur la face extérieure du piège, l'enveloppe 11a comprend par exemple une plaque d'aluminium présentant une épaisseur de l'ordre de 1 mm, cette plaque remplissant essentiellement une fonction de support mécanique.FIG. 1 is a block diagram of an installation comprising such a neutron trap. A similar installation, in which nanodiamonds are not fluorinated, is described in [2]. The trap is typically in the form of a cavity delimited by a wall 5 provided with an opening 10 through which the neutrons are introduced into the trap. The opening has a surface of a few cm2. For example, the trap has a cylindrical shape and the opening is arranged in the circumferential wall of the trap. The walls of the trap are formed of the neutron reflector described above. Thus, as illustrated in FIG. 2, which has a sectional view of the wall 11, each wall 10 comprises a layer 11c of fluorinated nanodiamonds contained in an envelope 11a, 11b defining the shape of the trap. On the outside face of the trap, the envelope 11a comprises, for example, an aluminum plate having a thickness of the order of 1 mm, this plate essentially fulfilling a mechanical support function.
15 Sur la face intérieure du piège, l'enveloppe 11b comprend par exemple une feuille d'aluminium présentant une épaisseur de l'ordre de 5 à 30 pm. L'épaisseur de la couche 11c de nanodiamants fluorinés est comprise entre 1 et 1000 cm selon la vitesse des neutrons. Le piège 1 comprend en outre un couvercle 12, comprenant également un réflecteur 20 tel que décrit plus haut. Comme illustré sur la figure 3, le couvercle 12 comprend une couche 12c de nanodiamants fluorinés contenue dans une enveloppe 12a, 12b définissant la forme du piège. Sur la face extérieure du couvercle, l'enveloppe 12a comprend par exemple une plaque d'aluminium présentant une épaisseur de l'ordre de 1 mm.On the inner side of the trap, the envelope 11b comprises, for example, an aluminum foil having a thickness of the order of 5 to 30 μm. The thickness of the layer 11c of fluorinated nanodiamonds is between 1 and 1000 cm depending on the speed of the neutrons. The trap 1 further comprises a lid 12, also comprising a reflector 20 as described above. As illustrated in FIG. 3, the cover 12 comprises a layer 12c of fluorinated nanodiamonds contained in an envelope 12a, 12b defining the shape of the trap. On the outer face of the cover, the envelope 12a comprises for example an aluminum plate having a thickness of the order of 1 mm.
25 Sur la face intérieure du couvercle, l'enveloppe 12b comprend par exemple une feuille d'aluminium présentant une épaisseur de l'ordre de 5 à 30 pm. L'épaisseur de la couche 12c de nanodiamants fluorinés est comprise entre 1 et 1000 cm selon la vitesse des neutrons. Le couvercle 12 présente une fenêtre 120 en aluminium au travers de laquelle les 30 neutrons peuvent sortir du piège 1. Revenant à la figure 1, le piège 1 est agencé dans une enceinte à vide 2. L'enceinte comprend, en regard de la fenêtre 10, une fenêtre 20 en quartz au travers de laquelle les neutrons peuvent pénétrer dans l'enceinte 2. Une source de neutrons (non représentée) émet un faisceau 3 de neutrons 35 présentant un diamètre de l'ordre de 1 cm en direction de la fenêtre 20 et de l'ouverture 10.On the inside of the lid, the envelope 12b comprises, for example, an aluminum foil having a thickness of the order of 5 to 30 μm. The thickness of the layer 12c of fluorinated nanodiamonds is between 1 and 1000 cm depending on the speed of the neutrons. The cover 12 has an aluminum window 120 through which the neutrons can exit the trap 1. Returning to FIG. 1, the trap 1 is arranged in a vacuum enclosure 2. The enclosure comprises, opposite the window 10, a quartz window 20 through which the neutrons can enter the chamber 2. A neutron source (not shown) emits a beam 3 of neutrons 35 having a diameter of the order of 1 cm in the direction of the window 20 and the opening 10.
3031228 6 Sur le trajet du faisceau 3, l'installation comprend un sélecteur de vitesse 4 et une valve 5. Ces dispositifs sont connus en tant que tels et ne seront donc pas décrits en détail. Les neutrons introduits dans le piège 1 subissent de multiples réflexions par les 5 nanodiamants contenus dans les parois du piège et du couvercle. La teneur résiduelle en atomes d'hydrogène à la surface des nanodiamants procure une réfiectivité bien supérieure à celle des pièges connus. En regard de la fenêtre 120 du couvercle du piège, l'installation comprend un détecteur 6 permettant de compter le nombre de neutrons.In the path of the beam 3, the installation comprises a speed selector 4 and a valve 5. These devices are known as such and will therefore not be described in detail. The neutrons introduced into the trap 1 undergo multiple reflections by the nanodiamonds contained in the walls of the trap and the lid. The residual content of hydrogen atoms on the surface of the nanodiamonds provides a refiectivity much higher than that of known traps. Opposite the window 120 of the trap cover, the installation comprises a detector 6 for counting the number of neutrons.
10 Une autre application de l'invention concerne un guide de neutrons comprenant un réflecteur tel que décrit ci-dessus. Une autre application de l'invention, illustrée de manière schématique sur la figure 4, concerne un ensemble formé d'une source 7 de neutrons entourée d'un réflecteur 8 tel que décrit ci-dessus. La paroi 11 du réflecteur étant similaire à celle du piège 1 décrit en 15 référence à la figure 1, elle n'est pas décrite à nouveau ici. Le réflecteur 8 comprend une fenêtre 110 par exemple en aluminium pour permettre la sortie des neutrons. Naturellement, la source et le piège associé peuvent prendre différentes formes selon la vitesse des neutrons émis.Another application of the invention relates to a neutron guide comprising a reflector as described above. Another application of the invention, illustrated schematically in FIG. 4, concerns an assembly formed of a source 7 of neutrons surrounded by a reflector 8 as described above. Since the wall 11 of the reflector is similar to that of the trap 1 described with reference to FIG. 1, it is not described again here. The reflector 8 comprises a window 110 for example made of aluminum to allow the output of the neutrons. Naturally, the source and the associated trap can take different forms depending on the speed of the neutrons emitted.
20 REFERENCES [1] The reflection of very cold neutrons from diamond powder nanoparticles, V.V. Nesvizhevsky et al, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A595 (2008) 631-636 [2] Storage of very cold neutrons in a trap with nano-structured walis, E.V.REFERENCES [1] The reflection of very cold neutrons from diamond powder nanoparticles, VV Nesvizhevsky et al, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A595 (2008) 631-636 [2] Storage of very cold neutrons in a trap with nano-structured walis, EV
25 Lychagin et al, Physics Letters B 679 (2009) 186-190 [3] Application of Diamond Nanoparticles in Low-Energy Neutron Physics, V.V. Nesvizhevsky et al, Materials 2010, 3, 1768-1781 [4] Diamonds in detonation soot, N. Roy Greiner et al, Nature, Vol. 333, June 1988, pp. 440-442 30 [5] Structure of Nanodiamonds Prepared by Laser Synthesis, M. V. Baidakova et al, Physics of the Soiid State, 2013, Vol. 55, No. 8, pp. 1747-1753 [6] US 2005/0158549 [7] Study of Bound Hydrogen in Powders of Diamond Nanoparticles, A. R. Krylov et al, ISSN 1063-7745, Crystallography Reports, 2011, Vol. 56, No. 7, pp. 102- 35 107Lychagin et al, Physics Letters B 679 (2009) 186-190 [3] Application of Diamond Nanoparticles in Low-Energy Neutron Physics, VV Nesvizhevsky et al., Materials 2010, 3, 1768-1781 [4] Diamonds in detonation, N. Roy Greiner et al, Nature, Vol. 333, June 1988, pp. 440-442 [5] Structure of Nanodiamonds Prepared by Laser Synthesis, M. V. Baidakova et al., Physics of the Soiid State, 2013, Vol. 55, No. 8, pp. 1747-1753 [6] US 2005/0158549 [7] Study of Bound Hydrogen in Powders of Diamond Nanoparticles, A.R. Krylov, et al, ISSN 1063-7745, Crystallography Reports, 2011, Vol. 56, No. 7, pp. 102- 35-107
Claims (12)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1463376A FR3031228B1 (en) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | METHOD FOR MANUFACTURING A NEUTRON REFLECTOR AND NEUTRON REFLECTOR OBTAINED BY SUCH A METHOD |
| PCT/EP2016/050030 WO2016107932A1 (en) | 2014-12-29 | 2016-01-04 | Method for producing a neutron reflector and neutron reflector produced by such a method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1463376A FR3031228B1 (en) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | METHOD FOR MANUFACTURING A NEUTRON REFLECTOR AND NEUTRON REFLECTOR OBTAINED BY SUCH A METHOD |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3031228A1 true FR3031228A1 (en) | 2016-07-01 |
| FR3031228B1 FR3031228B1 (en) | 2017-02-03 |
Family
ID=53200042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1463376A Active FR3031228B1 (en) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | METHOD FOR MANUFACTURING A NEUTRON REFLECTOR AND NEUTRON REFLECTOR OBTAINED BY SUCH A METHOD |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3031228B1 (en) |
| WO (1) | WO2016107932A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880478A (en) * | 1997-05-19 | 1999-03-09 | Lucent Technologies Inc. | Compound refractive lenses for low energy neutrons |
| US20050158549A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-07-21 | William Marsh Rice University | Functionalization of nanodiamond powder through fluorination and subsequent derivatization reactions |
-
2014
- 2014-12-29 FR FR1463376A patent/FR3031228B1/en active Active
-
2016
- 2016-01-04 WO PCT/EP2016/050030 patent/WO2016107932A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880478A (en) * | 1997-05-19 | 1999-03-09 | Lucent Technologies Inc. | Compound refractive lenses for low energy neutrons |
| US20050158549A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-07-21 | William Marsh Rice University | Functionalization of nanodiamond powder through fluorination and subsequent derivatization reactions |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ANONYMOUS: "Carbon Products Suppliers,Nano Diamond Powder For Sale", 16 September 2014 (2014-09-16), XP055225501, Retrieved from the Internet <URL:https://web.archive.org/web/20140916025401/http://www.hwnanomaterial.com/Nano-Diamond-Powder_c83> [retrieved on 20151103] * |
| M. V. BAIDAKOVA ET AL: "Structure of nanodiamonds prepared by laser synthesis", PHYSICS OF THE SOLID STATE., vol. 55, no. 8, 1 August 2013 (2013-08-01), US, pages 1747 - 1753, XP055225491, ISSN: 1063-7834, DOI: 10.1134/S1063783413080027 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3031228B1 (en) | 2017-02-03 |
| WO2016107932A1 (en) | 2016-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Obara et al. | Femtosecond time-resolved X-ray absorption spectroscopy of anatase TiO2 nanoparticles using XFEL | |
| Ngoc et al. | Plasmon-modulated photoluminescence from gold nanostructures and its dependence on plasmon resonance, excitation energy, and band structure | |
| FR2918501A1 (en) | DEVICE FOR DELIVERING A HIGH ENERGY X-RAY BEAM | |
| WO2012032024A1 (en) | Device for the high-resolution mapping and analysis of elements in solids | |
| Prasciolu et al. | Thermal stability studies of short period Sc/Cr and Sc/B 4 C/Cr multilayers | |
| Imbrenda et al. | Infrared dielectric response, index of refraction, and absorption of germanium-tin alloys with tin contents up to 27% deposited by molecular beam epitaxy | |
| WO2015121462A1 (en) | Electrochemical device and apparatus and methods implementing such an apparatus | |
| Fernando et al. | Optical and optoelectronic property analysis of nanomaterials inside transmission electron microscope | |
| Hayat et al. | The role of laser fluence and ambient environments on femtosecond laser induced breakdown spectroscopy and on surface morphology of Mg and Zr | |
| EP1842209B1 (en) | X-ray or neutron monochromator | |
| EP2564398B1 (en) | Collimator for x-ray beam | |
| Peng et al. | Spectral diffuse scattering in porous silicon | |
| EP3291283A1 (en) | Surface for emitting ir infrared radiation with high thermal emissivity and long durability and method for manufacturing same | |
| FR3031228A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A NEUTRON REFLECTOR AND NEUTRON REFLECTOR OBTAINED BY SUCH A METHOD | |
| Mannino et al. | Octahedral faceted Si nanoparticles as optical traps with enormous yield amplification | |
| WO2006043010A1 (en) | Cryostat for studying samples in a vacuum | |
| Fakhri et al. | Nano silver oxide based on insulator for optoelectronic device | |
| Modi et al. | Study of interface reaction in a B4C/Cr mirror at elevated temperature using soft x-ray reflectivity | |
| Syubaev et al. | Fabrication of porous microrings via laser printing and ion-beam post-etching | |
| Mohammed et al. | Study the Influence of number of laser pulses on Optical Properties of CdS Thin Films Prepared by Laser Pulsed Deposition | |
| Korovin et al. | Nonlinear absorption in silicon nanocrystals | |
| Balasa et al. | Enhancement of contamination growth and damage by absorption centers under UV irradiation | |
| CN1877302A (en) | Nano material phase transfer detection apparatus and method | |
| Gorodetsky et al. | On the Change in the Reflectance of Мо (111) Mirrors after Exposure to D 2–N 2 Plasma | |
| Mahmood et al. | Cd-doping effect on the structural and optical properties of PbS thin films prepared by pulsed laser deposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20160701 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |