RU2160938C1

RU2160938C1 - Ultracold neutron generator

Info

Publication number: RU2160938C1
Application number: RU99105166A
Authority: RU
Inventors: В.В. Васильев; И.А. Вечтомова; А.В. Орлов; О.В. Шведов
Original assignee: Государственный научный центр РФ Институт теоретической и экспериментальной физики
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-12-20

Abstract

FIELD: experimental nuclear physics. SUBSTANCE: device used for producing ultracold neutrons on low- power subcritical breeder at low fluxes of thermal neutrons and high quality (flux density to power ratio) of source has trap filled with superfluid helium and placed in hard deuterium shell. Shell-mounted trap is surrounded by heat- reflecting screen and cylindrical layer of radiation filter made of bismuth and placed in bath. Shell-mounted trap , screen, and filter are placed in large experimental channel provided in heavy-water reflector. EFFECT: improved efficiency of ultracold neutron source. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области ядерной физики, более конкретно к источникам нейтронов для ядерных исследований. The invention relates to the field of nuclear physics, and more particularly to neutron sources for nuclear research.

Известны источники нейтронов, предназначенные для генерации холодных и ультрахолодных нейтронов и содержащие водород или дейтерий в жидком виде, размещенные в области отражателя тяжеловодных исследовательских реакторов. В таких устройствах нейтроны замедляются в материале низкотемпературного замедлителя до энергий 10^-8 - 10^-4 эВ. Затем через тонкое окно (тонкую мембрану) или набор окон холодные нейтроны попадают в вакуумный нейтроновод, по которому транспортируются в экспериментальный зал и разводятся на экспериментальные установки. Наиболее эффективными являются решения, реализованные в Институте Лауэ-Ланжевена (ИЛЛ) в Гренобле (Франция) на дейтерии в качестве криогенного замедлителя (1) и в Петербургском Институте Ядерной Физики (ПИЯФ) на водороде в качестве криогенного конвертора нейтронов (2).Known sources of neutrons designed to generate cold and ultracold neutrons and containing hydrogen or deuterium in liquid form, placed in the reflector region of heavy water research reactors. In such devices, neutrons are slowed down in the material of a low-temperature moderator to energies of 10 ^-8 - 10 ^-4 eV. Then, through a thin window (thin membrane) or a set of windows, cold neutrons enter the vacuum neutron guide through which they are transported to the experimental room and routed to the experimental facilities. The most effective solutions are those implemented at the Laue-Langevin Institute (ILL) in Grenoble (France) using deuterium as a cryogenic moderator (1) and the St. Petersburg Institute of Nuclear Physics (PNPI) using hydrogen as a cryogenic neutron converter (2).

Известно устройство для эффективного накопления ультрахолодных нейтронов (УХН), содержащее стеночную ловушку ультрахолодных нейтронов, заполненную сверхтекучим гелием (3), снабженную средствами поддержания рабочей температуры и вакуума, а также средствами вывода ультрахолодных нейтронов. В этом устройстве гелий облучается холодными нейтронами с длиной волны около 10 А, например от источника на жидком дейтерии при температуре 20 К. За счет эффекта возбуждения в сверхтекучем гелии однофононных осцилляций энергия нейтронов быстро уменьшается. Нейтроны, перешедшие в область ультрахолодных (скорость до 8 м/с в зависимости от граничной скорости, определяемой материалом стенки ловушки), накапливаются в ловушке за счет отражения от внутренней поверхности. Показано, что плотность УХН, полученных таким образом, превышает плотность УХН в спектре нейтронов с температурой 20 К (спектр теплового равновесия) на несколько порядков (4). Таким образом, реализуется эффект сверхтеплового ("superthermal") накопления нейтронов. Накопление возможно при тщательной очистке гелия 4 от примеси гелия-3. Если время хранения нейтронов в ловушке достаточно велико (более 100 секунд), то за счет фактора накопления пространственная плотность нейтронов возрастает по сравнению с проточным режимом. Если ловушка имеет затвор, то накопленные нейтроны можно периодически выпускать в премыкающие экспериментальное устройство или детектор нейтронов. В другом варианте эксперименты проводятся непосредственно в ловушке в среде сверхтекучего гелия с регистрацией электронов или протонов от распада нейтронов. A device for efficient accumulation of ultracold neutrons (UCNs) is known, comprising a wall trap of ultracold neutrons filled with superfluid helium (3), equipped with means for maintaining the operating temperature and vacuum, as well as means for removing ultracold neutrons. In this device, helium is irradiated with cold neutrons with a wavelength of about 10 A, for example, from a source on liquid deuterium at a temperature of 20 K. Due to the excitation effect in superfluid helium of single-phonon oscillations, the neutron energy decreases rapidly. Neutrons moving into the ultracold region (velocity up to 8 m / s depending on the boundary velocity determined by the material of the trap wall) accumulate in the trap due to reflection from the inner surface. It was shown that the density of UCNs thus obtained exceeds the density of UCNs in the neutron spectrum with a temperature of 20 K (thermal equilibrium spectrum) by several orders of magnitude (4). Thus, the effect of super thermal ("superthermal") neutron accumulation is realized. Accumulation is possible with a thorough purification of helium 4 from impurities of helium-3. If the neutron storage time in the trap is large enough (more than 100 seconds), then due to the accumulation factor, the spatial density of neutrons increases in comparison with the flow regime. If the trap has a shutter, then the accumulated neutrons can be periodically released into a precursor experimental device or neutron detector. In another embodiment, experiments are carried out directly in a trap in a superfluid helium medium with registration of electrons or protons from neutron decay.

Все указанные устройства предназначены для высокопоточных реакторов и выведенных пучков холодных и ультрахолодных нейтронов. Для более перспективных в отношении ядерной безопасности подкритических систем ограниченной мощности (100-200 кВт) с гораздо меньшим потоком тепловых нейтронов (≈10¹¹ - 10¹³ н/(см²• с) указанные технические решения неприменимы или малоэффективны.All of these devices are designed for high-flow reactors and extracted beams of cold and ultracold neutrons. For more promising nuclear safety subcritical systems of limited power (100-200 kW) with a much lower thermal neutron flux (≈10 ¹¹ - 10 ¹³ n / (cm ² • s), these technical solutions are not applicable or ineffective.

Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности признаков является упомянутое выше устройство сверхтеплового накопителя (3). Недостатком (с точки зрения использования в подкритических системах с низким и средним потоком - до 10¹³ н/(см²• с)) является отсутствие элементов конструкции, позволяющих использовать ловушку, наполненную сверхтекучим гелием, непосредственно в экспериментальном канале вблизи активной зоны размножителя нейтронов.The closest to the claimed device in terms of features is the above-mentioned device of super-thermal storage (3). The disadvantage (from the point of view of use in subcritical systems with low and medium flux up to 10 ¹³ n / (cm ² • s)) is the lack of structural elements that allow the use of a trap filled with superfluid helium directly in the experimental channel near the active zone of the neutron multiplier.

Техническим результатом заявленного решения является реализация эффективного источника ультрахолодных нейтронов на подкритическом размножителе нейтронов малой мощности. Количественно эффективность может быть оценена с помощью параметра "качества", равного отношению плотности УХН, достигаемого в ловушке источника, к мощности активной зоны базовой установки. Таким образом, целью предлагаемого устройства является повышение "качества" источника ультрахолодных нейтронов. Технический результат достигается тем, что в качестве источника тепловых нейтронов используют подкритический умножитель нейтронов (который может являться бланкетом мишени электроядерной установки) с тяжеловодным отражателем. В отражателе устанавливают вакуумированный канал большого диаметра d(d∈[D/3÷D], где D - диаметр активной зоны, численно равный 500-600 мм для топлива в виде высокообогащенного урана). В нижней части канала размещают ловушку в тонкой оболочке из твердого дейтерия, примыкающей к сосуду через вакуумный зазор и охваченный тонкостенным теплоотражающим экраном при температуре около 20 К. Экран, в свою очередь, охвачен цилиндрическим слоем радиационного фильтра с толщиной до 100 мм из тяжелого металла с малым сечением поглощения нейтронов, например висмута, погруженным в ванну, через которую циркулирует криоагент при температуре жидкого азота (жидкий азот, гелий). Цилиндрические стенки ванны также служат теплоотражающими экранами. Ловушка изнутри покрыта тонким слоем материала с высокой граничной скоростью отражения ультрахолодных нейтронов (УХН). The technical result of the claimed solution is the implementation of an effective source of ultracold neutrons on a subcritical low power neutron multiplier. Efficiency can be quantified using the “quality” parameter, which is equal to the ratio of the UCN density achieved in the source trap to the core power of the base unit. Thus, the purpose of the proposed device is to increase the "quality" of the source of ultracold neutrons. The technical result is achieved by the fact that a subcritical neutron multiplier (which may be a blanket of a target of an electron-nuclear installation) with a heavy-water reflector is used as a source of thermal neutrons. A large-diameter evacuated channel d is installed in the reflector (d∈ [D / 3 ÷ D], where D is the core diameter numerically equal to 500-600 mm for fuel in the form of highly enriched uranium). A trap is placed in the lower part of the channel in a thin shell of solid deuterium adjacent to the vessel through a vacuum gap and covered by a thin-walled heat-reflecting screen at a temperature of about 20 K. The screen, in turn, is covered by a cylindrical layer of a radiation filter with a thickness of up to 100 mm made of heavy metal with a small absorption cross section of neutrons, for example bismuth, immersed in a bath through which a cryoagent circulates at a temperature of liquid nitrogen (liquid nitrogen, helium). The cylindrical walls of the bath also serve as heat-reflecting screens. The inside of the trap is covered with a thin layer of material with a high boundary velocity of reflection of ultracold neutrons (UCN).

При заполнении сверхтекучим гелием ловушка является преобразователем холодных нейтронов с длиной волны около 10 А в ультрахолодные нейтроны. За счет отражения от стенок ловушки УХН удерживаются внутри и накапливаются. Ловушка в верхней своей части имеет алюминиевую мембрану, отделяющую ловушку от нейтроновода, на входе которого установлен нейтронный клапан. Выход нейтроновода примыкает к экспериментальному устройству или детектору, также погруженному внутрь большого канала. Пространство между кожухом канала и стенками нейтроновода с экспериментальным устройством используется для размещения трубопроводов подачи и отвода криоагентов, устройств рекуперации и для откачки паров гелия. Система, объединяющая мембрану для выпуска нейтронов, нейтронный клапан и собственно нейтроновод, является в данном случае примером средств вывода нейтронов из ловушки. When filled with superfluid helium, the trap is a converter of cold neutrons with a wavelength of about 10 A into ultracold neutrons. Due to reflection from the walls, UCN traps are retained inside and accumulate. The trap in its upper part has an aluminum membrane separating the trap from the neutron guide, at the input of which a neutron valve is installed. The output of the neutron guide is adjacent to an experimental device or detector, also immersed inside a large channel. The space between the channel casing and the walls of the neutron guide with the experimental device is used to place pipelines for supplying and discharging cryoagents, recovery devices, and for pumping out helium vapor. The system that combines the neutron release membrane, the neutron valve, and the neutron guide itself is, in this case, an example of means for removing neutrons from a trap.

Размещение ловушки с жидким гелием в твердой дейтериевой оболочке внутри теплоотражающих экранов и радиационного фильтра в виде цилиндрического слоя висмута, охлаждаемого до температуры жидкого азота, позволяет решить проблему снижения теплопритока к жидкому гелию. Это происходит благодаря снижению потоков быстрых нейтронов и гамма-квантов за счет рассеяния. Кроме того, имеет место увеличение количества холодных нейтронов, которые свободно фильтруются через висмут (эффект поликристаллического фильтра для нейтронов с длиной волны, превышающей граничную длину волны для брэгговского рассеяния) и дополнительно рождаются на оболочке из твердого дейтерия, которая играет роль дополнительного конвертора тепловых нейтронов в холодные. Малая мощность подкритического размножителя (см, таблицу 1 с параметрами размножителя) и сравнительно небольшие потоки быстрых нейтронов и гамма-квантов позволяют указанным выше набором элементов обеспечить эффективное подавление тепловыделения от этих видов излучения. Placing a trap with liquid helium in a solid deuterium shell inside heat-reflecting screens and a radiation filter in the form of a cylindrical bismuth layer, cooled to the temperature of liquid nitrogen, allows solving the problem of reducing heat inflow to liquid helium. This is due to a decrease in the flux of fast neutrons and gamma rays due to scattering. In addition, there is an increase in the number of cold neutrons that are freely filtered through bismuth (the effect of a polycrystalline filter for neutrons with a wavelength exceeding the boundary wavelength for Bragg scattering) and are additionally generated on the shell of solid deuterium, which plays the role of an additional thermal neutron converter in cold. The low power of the subcritical multiplier (see Table 1 with the parameters of the multiplier) and the relatively small fluxes of fast neutrons and gamma rays allow the above set of elements to provide effective suppression of heat from these types of radiation.

Численное моделирование процессов переноса излучения (компьютерная программа MCNP-4B) показывает, что суммарное тепловыделение в ловушке объемом 10 л и стенках ловушки, выполненных из алюминия толщиной 1 мм, не превосходит 1 Вт. Можно показать, что такой уровень тепловыделения позволяет обеспечить температуру около 1 К методом откачки паров гелия с использованием холода паров для предварительного охлаждения жидкого гелия, поступающего от внешнего источника (рекуперация). При температуре 1К гелий является преимущественно сверхтекучим. Следовательно, реализуется эффект сверхтеплового накопления. Результирующая плотность ультрахолодных нейтронов в ловушке составит более 1000 н/см³ или более 10⁷ УХН на весь объем ловушки. Такое количество нейтронов можно использовать для прецизионных экспериментов по изучению, например, бета-распада нейтронов или для различных экспериментов по изучению конденсированного состояния вещества.Numerical modeling of radiation transfer processes (MCNP-4B computer program) shows that the total heat release in a 10-liter trap and trap walls made of 1 mm aluminum does not exceed 1 W. It can be shown that such a heat release level allows one to provide a temperature of about 1 K by pumping out helium vapor using cold vapor to pre-cool liquid helium coming from an external source (recovery). At a temperature of 1K, helium is predominantly superfluid. Therefore, the effect of superthermal accumulation is realized. The resulting density of ultracold neutrons in the trap will be more than 1000 n / cm ³ or more than 10 ⁷ UCN for the entire volume of the trap. Such a number of neutrons can be used for precision experiments to study, for example, beta decay of neutrons or for various experiments to study the condensed state of matter.

Таким образом, в совокупность признаков входят не только признаки, относящиеся к ловушке и ее непосредственному окружению, но и признаки, характеризующие экспериментальный канал, тип отражателя, параметры активной зоны. В результате совокупного действия всех признаков, обеспечивающих размещение ловушки со сверхтекучим гелием вблизи активной зоны, получение и использование УХН непосредственно в экспериментальном канале, достигается высокое "качество" устройства (отношение плотности УХН к мощности активной зоны). Thus, the set of features includes not only features related to the trap and its immediate surroundings, but also features that characterize the experimental channel, type of reflector, core parameters. As a result of the combined action of all the signs that ensure the placement of a trap with superfluid helium near the core, the production and use of UCNs directly in the experimental channel, a high “quality” of the device is achieved (the ratio of UCN density to core power).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где схематически показан вертикальный разрез генератора ультрахолодных нейтронов. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a vertical section of an ultracold neutron generator.

Генератор ультрахолодных нейтронов содержит ловушку 1 (с внутренним покрытием из материала с положительной амплитудой рассеяния нейтронов) с жидким гелием 2 при температуре, близкой к 1 К, помещенный в оболочку 3 из твердого дейтерия. Оболочка может быть реализована в виде тонкостенного сосуда, по форме подобного колбе с двойными стенками, между которыми заливается жидкий дейтерий. При понижении температуры дейтерий отвердевает (устройства для залива и охлаждения дейтерия не показаны). Стенки колбы могут быть выполнены из алюминиевого сплава или бериллия. Оболочка с ловушкой охвачена теплоотражающим экраном 4, отражающим лучистый внешний поток, и трубным радиационным фильтром 5, изготовленным из тяжелого материала с малым сечением захвата нейтронов (висмут), радиационный фильтр погружен в ванну 6, через которую циркулирует жидкий криоагент 7, например жидкий азот. Все перечисленные компоненты размещены в вакуумированном канале 8, к сосуду с гелием примыкает нейтроновод 9, отделенный от сосуда мембраной 10 и нейтронным клапаном 11. В пространстве между нейтроноводом и каналом размещены трубопроводы 12 для подачи в рабочие полости криоагентов и откачки их паров. Канал помещен в тяжеловодный отражатель нейтронов 13 вблизи активной зоны 14 подкритического размножителя 15. The ultracold neutron generator contains a trap 1 (with an internal coating of a material with a positive neutron scattering amplitude) with liquid helium 2 at a temperature close to 1 K, placed in a shell 3 of solid deuterium. The shell can be implemented as a thin-walled vessel, similar in shape to a flask with double walls, between which liquid deuterium is poured. With decreasing temperature, deuterium solidifies (devices for filling and cooling deuterium are not shown). The walls of the flask can be made of aluminum alloy or beryllium. The shell with the trap is covered by a heat-reflecting screen 4, reflecting the radiant external flux, and a tube radiation filter 5 made of heavy material with a small neutron capture cross section (bismuth), the radiation filter is immersed in a bath 6 through which liquid cryoagent 7, for example, liquid nitrogen, circulates. All of these components are placed in the evacuated channel 8, a neutron guide 9 is adjacent to the vessel with helium, separated from the vessel by a membrane 10 and a neutron valve 11. In the space between the neutron guide and the channel, pipelines 12 are placed for supplying cryoagents to the working cavities and pumping their vapors. The channel is placed in a heavy-water neutron reflector 13 near the active zone 14 of the subcritical multiplier 15.

Генератор ультрахолодных нейтронов работает следующим образом. Быстрые нейтроны от внешнего источника, например мишени, на которую падает пучок ускоренных протонов, замедляются в подкритическом размножителе 15 и инициируют цепную реакцию деления ядер топлива (например, обогащенного урана), образующего активную зону 14. Нейтроны деления замедляются в тяжелой воде отражателя 13 и формируют в отражателе пространственное распределение тепловых нейтронов с широким максимумом на некотором расстоянии от активной зоны. Криоагенты подаются по трубопроводам 12. Быстрые нейтроны, тепловые нейтроны и гамма-кванты деления ядер облучают цилиндрический радиационный фильтр 5, охлаждаемый в ванне 6 до температуры жидкого азота. При облучении происходят процессы рассеяния и поглощения гамма-квантов, рассеяния быстрых и тепловых нейтронов, фильтрации холодных нейтронов сквозь висмут. Оболочка из твердого дейтерия дополнительно конвертирует нейтроны из области тепловых энергий в холодную область. В результате экранировки и фильтрации жидкий гелий 2 в ловушке 1 облучается потоком преимущественно холодных нейтронов с длиной волны более 8 ангстрем. Суммарное тепловыделение в объеме ловушки 1 не превышает 1 Вт, что позволяет за счет откачки паров охладить жидкий гелий до температуры 0,95 - 1,05 К и добиться состояния сверхтекучести. В этом состоянии гелия происходит эффективный процесс взаимодействия холодных нейтронов с молекулярной структурой жидкости, приводящий к возбуждению однофононных колебаний. The ultracold neutron generator operates as follows. Fast neutrons from an external source, for example, a target onto which a beam of accelerated protons is incident, slow down in a subcritical multiplier 15 and initiate a chain reaction of fission of fuel nuclei (for example, enriched uranium), which forms an active zone 14. Fission neutrons slow down in heavy water of reflector 13 and form in the reflector, the spatial distribution of thermal neutrons with a wide maximum at a certain distance from the core. Cryoagents are supplied through pipelines 12. Fast neutrons, thermal neutrons and gamma-quanta of fission of the nuclei irradiate a cylindrical radiation filter 5, cooled in the bath 6 to the temperature of liquid nitrogen. During irradiation, scattering and absorption of gamma rays, scattering of fast and thermal neutrons, and filtering of cold neutrons through bismuth occur. A shell of solid deuterium additionally converts neutrons from the region of thermal energies to the cold region. As a result of screening and filtration, liquid helium 2 in trap 1 is irradiated with a stream of predominantly cold neutrons with a wavelength of more than 8 angstroms. The total heat release in the volume of trap 1 does not exceed 1 W, which makes it possible to cool liquid helium to a temperature of 0.95 - 1.05 K and to achieve a state of superfluidity by pumping out the vapor. In this state of helium, an effective process of interaction of cold neutrons with the molecular structure of a liquid occurs, leading to the excitation of single-phonon vibrations.

Таким образом, энергия нейтронов эффективно отбирается и распределяется по объему сверхтекучей жидкости, и нейтроны переходят в ультрахолодную область энергий. Процесс обратной передачи энергии сильно подавлен за счет быстрого распределения энергии возбуждений по объему гелия и откачки паров гелия, что поддерживает его температуру. Образовавшиеся ультрахолодные нейтроны (УХН) свободно мигрируют в объеме ловушки, отражаясь от специально обработанной внутренней поверхности. Время τ хранения УХН в такой ловушке может составить порядка 100 с и более, что достаточно для накопления нейтронов в ловушке и достижения плотности p, описываемой формулой
p = 3×10^-11τ×F_therm(н/см³),
где F_therm - плотность потока тепловых нейтронов в канале. Результате расчетов приведены в табл. 1, откуда следует, что в объеме 10 л можно накопить до 10⁷ УХН в цикле. Накопленные нейтроны могут быть выпущены в нейтроновод 9 при открытии клапана 11 через мембрану 10.Thus, the neutron energy is effectively selected and distributed over the volume of the superfluid liquid, and the neutrons pass into the ultracold energy region. The process of reverse energy transfer is strongly suppressed due to the rapid distribution of excitation energy over the volume of helium and pumping out of helium vapor, which maintains its temperature. The resulting ultracold neutrons (UCNs) freely migrate in the volume of the trap, reflected from a specially treated inner surface. The time τ of storage of UCNs in such a trap can be of the order of 100 s or more, which is sufficient for the accumulation of neutrons in the trap and for reaching the density p described by the formula
p = 3 × 10 ^-11 τ × F _therm (n / cm ³ ),
where F _therm is the flux density of thermal neutrons in the channel. The calculation results are given in table. 1, whence it follows that up to 10 ⁷ UCNs in a cycle can be accumulated in a volume of 10 l. Accumulated neutrons can be released into the neutron guide 9 when opening the valve 11 through the membrane 10.

Литература. Literature.

1. Par P. Ageron, J.M. Astruc, H. Geipel, J. Verdier La source de neutros froids du reacteur a haut flux. B.I.S.T. Commussariat a I'Energie Atomique N 166 Janvier 1972. 1. Par P. Ageron, J. M. Astruc, H. Geipel, J. Verdier La source de neutros froids du reacteur a haut flux. B.I.S.T. Commussariat a I'Energie Atomique N 166 Janvier 1972.

2. I.S. Altarev, et. al. A Liqurd hydrogen source of ultra-cold neutrons Physics Letters, vol. 80A, n. 5, 6, 22 Dec. 1980, p. 413-416. 2. I.S. Altarev, et. al. A Liqurd hydrogen source of ultra-cold neutrons Physics Letters, vol. 80A, n. 5, 6, 22 Dec. 1980, p. 413-416.

3. R. Golub, et. al. Operation of a Superthermal Ultra-Cold Neutron Source and the Storage of Ultra-Cold Neutrons in Superfluin Helium. Zeitschrift fur Physik B (Condensed Matter), 51. 187-193 (1983). 3. R. Golub, et. al. Operation of a Superthermal Ultra-Cold Neutrons Source and the Storage of Ultra-Cold Neutrons in Superfluin Helium. Zeitschrift fur Physik B (Condensed Matter), 51.187-193 (1983).

4. R. Golub, J. M. Pendlebury The interaction of ultra-cold neutrons (UCN) with liquid helium and a superthermal UCN source. Physics Letters, vol. 62A, # 5, p. 337. 4. R. Golub, J. M. Pendlebury The interaction of ultra-cold neutrons (UCN) with liquid helium and a superthermal UCN source. Physics Letters, vol. 62A, # 5, p. 337.

Claims

An ultracold neutron generator containing an ultracold neutron trap filled with superfluid helium, devices for maintaining the operating temperature and vacuum, means for removing ultracold neutrons from the trap, characterized in that the ultracold neutron trap is placed in a shell made of solid deuterium, the trap with the shell is covered by a heat-reflecting screen and a cylindrical layer of a radiation filter made of bismuth and placed in the bath, moreover, the trap is in a shell with a screen and a submersible filter into a channel placed in a heavy-water reflector of a subcritical neutron multiplier.