Лаборатория нейтронных наук

Лаборатория нейтронных исследований (NSL) расположена на территории Северного кампуса и Мичиганского университета содержит различные источники нейтронов и гамма-излучения, а также ряд оборудования для обнаружения ядерного излучения . Лаборатория является неотъемлемой частью факультета ядерной инженерии и радиологических наук (NERS) Мичиганского университета (UM) и находится под управлением Группы прикладных ядерных наук. Лаборатория была отремонтирована в 2017 году с конкретной целью обеспечить возможность использования нового нейтронного генератора DT (Thermo Fisher Scientific, модель P211) в различных конфигурациях с открытым пучком. NSL обеспечивает удобный доступ к высокоточным моноэнергетическим источникам нейтронов и источников нейтронов широкой энергии для фундаментальных исследований, ядерной безопасности и нераспространения, а также для других экспериментальных нужд.

История

Отдел NERS ранее управлял и использовал ядерный реактор Форда в Мемориальной лаборатории Феникса. Реактор обеспечивал доступ к источнику нейтронов для учебного и экспериментального использования. В 2003 году ядерный реактор Форда был остановлен и начались операции по выводу из эксплуатации. Источник нейтронов по-прежнему требовался для образовательных и исследовательских целей. В 2004 году отделом НЭРС приобретен нейтронный генератор DD ( Thermo Fisher Scientific , модель MP320, производящий 2,45 МэВ с мощностью 10 ⁶ н/с).

Также было принято решение о выделении объекта для источника нейтронов, и в 2006 году в ведомство были осуществлены первые поставки комплектующих для нейтронного генератора D711 DT от компании Thermo Electron Corporation (США). Этот генератор был рассчитан на производство до 2x10 ¹⁰ n/s при энергии 14,1 МэВ, полезный поток для исследований ядерной активации. Окончательная установка и эксплуатация нейтронного генератора Д711 началась в 2007 году. Первоначальный корпус нейтронного генератора представлял собой сборную бетонную «пещеру». Пещера имела около 3 м в длину и 1,5 м в ширину и имела окна на две стороны. Стены были толщиной около 35 см. Моделируя пещеру и окружающую комнату, было установлено, что 2,5-сантиметровая полиэтиленовая подкладка, добавленная внутри и снаружи пещеры, поможет термализовать нейтроны. Кроме того, вокруг всей пещеры была построена еще одна стена толщиной 60 см из бетонных блоков. Пол также был застелен полиэтиленом толщиной 5 см, чтобы уменьшить разброс от пола. Это снизило среднюю дозу на поверхности пещеры ниже 10 мРэм/час. «Горячие точки» все еще существовали в точках, ближайших к источнику, но их скорость составляла менее 50 мРэм/ч, что вполне укладывается в норматив 100 мРэм/ч.

В 2017 году нейтронный генератор Д711 был выведен из эксплуатации и установлен новый нейтронный генератор ДТ (Thermo Fisher Scientific, модель P211, производящий до 10 ⁸ n/s при 100 Гц) был приобретен с целью создания импульсного источника нейтронов с почти моноэнергетическим спектром за счет эксплуатации установки на открытом пространстве, вдали от несущих или экранирующих стен и пола. NSL была перепроектирована и отремонтирована, чтобы гарантировать, что мощности доз в лаборатории остаются в допустимых пределах. Обновленная НЛП обеспечивает удобный доступ как к моноэнергетической (DD/DT), так и к широкой энергетике ( ²⁵²Ср) источники нейтронов для преподавателей, сотрудников и студентов Мичиганского университета. В лаборатории также находятся различные радиоизотопные источники гамма-излучения, детекторы и вспомогательное ядерное оборудование.

P211 Генератор нейтронов DT

Нейтронный генератор P211 DT производства Thermo Fisher Scientific использует ³Н(д,п) ⁴Реакции термоядерного синтеза с образованием нейтронов с энергией 14,1 МэВ. Пучок дейтронов ускоряется до ~80 кэВ и бомбардирует пропитанную тритием мишень в генераторной сборке. Генератор имеет цилиндрическую форму и имеет номинальную мощность 10 ⁸ н/с. Отдельные импульсы содержат 10 ⁶ нейтронов и может производиться с различной частотой повторения - от однократного выстрела до 100 Гц. Генератор P211 сконструирован таким образом, что между импульсами нейтроны не производятся.

Нормативные ограничения

Департамент общественного здравоохранения штата Мичиган (MDCH) является регулирующим органом, которому должна соответствовать конструкция NSL. MDCH ограничивает облучение населения для установок класса AA до уровня менее 2 мбэр/ч на расстоянии 5 см от любой доступной точки внешней поверхности, когда источник работает с максимальной мощностью излучения. Поэтому лаборатория была спроектирована таким образом, чтобы мощность дозы была менее 2 мбэр/ч в любой точке за пределами экспериментальной зоны при работающем генераторе ДТ (поскольку это самый интенсивный источник в лаборатории). Бетонные стены были сделаны высотой 3 фута. толщиной в соответствии с рекомендациями Национального совета по радиационной защите и измерениям, отчет № 144 «Радиационная защита для ускорительных установок частиц» и моделированием MCNP. Стены были сделаны высотой 11 футов, чтобы можно было проводить эксперименты на различной высоте генератора DT. После реконструкции лаборатории и установки защитных блокировок генератор П211 ДТ впервые был запущен в эксплуатацию 28 ноября 2017 года. Мощности доз были определены экспериментально вне стен лаборатории и оказались ниже допустимого предела 2 мбэр/ч. В тот день Служба радиационной безопасности УМ одобрила эксплуатацию NSL.

Внешние ссылки

42 ° 17'36 "N 83 ° 42'33" W / 42,293461 ° N 83,709041 ° W / 42,293461;