Исследование генерирующих свойств литиевой мишени

Диссертационная работа посвящена измерению выхода нейтронов из литиевой мишени, исследованию содержания примесей в литиевом слое и динамики их накопления по мере облучения мишени пучком протонов, измерению сечения ядерной реакции 7Li(p,α)4He. Предложена и реализована методика измерения выхода нейтронов из литиевой мишени. Измерен выход нейтронов из литиевой мишени, пригодной для клинического применения, и показано согласие измеренного выхода нейтронов с расчетным, что важно для планирования терапии и оценки результатов лечения. Методом спектроскопии ионного рассеяния определена концентрация примесей в литиевом слое мишени, исследована динамика их накопления при длительной генерации нейтронов, определено их влияние на выход нейтронов. Показано, что при вакуумном термическом напылении лития на подложку мишени литиевый слой покрывается тонким слоем, содержащим литий, кислород и углерод, защищающий основной слой лития от взаимодействия с азотом и воздухом. При длительном облучении литиевой мишени пучком протонов с проектной плотностью мощности слой примесей увеличивается в толщине в несколько раз, не приводя к заметному снижению нейтроногенерирующих свойств мишени. При облучении литиевой мишени пучком протонов с критически высокой плотностью мощности слой лития становится жидким и в него проникают чешуйки меди, предположительно, образовавшиеся в результате радиационного блистеринга при имплантации протонов, что приводит к снижению нейтроногенерирующих свойств мишени. Полученные знания представляются полезными для разработки технологии поставки литиевой мишени от производителя потребителю и при определении ресурса литиевой мишени. С высокой точностью и достоверностью измерено сечение реакции 7Li(p,α)4He при энергии протонов от 0,6 до 2 МэВ, что достигнуто за счет измерения толщины лития шестью независимыми методиками, в том числе новой неразрушающей in situ методикой, когда сравнивают интенсивность излучения 478 кэВ фотонов из исследуемого литиевого слоя и из толстого. Установлено, что измеренное сечение реакции 7Li(p,α)4He согласуется со значениями, приведенными в базе данных ядерных реакций JENDL-4.0, и примерно в 2 раза больше значений, приведенных в базах данных ядерных реакций ENDF/B-VIII.0 и TENDL-2019. Полученные данные о сечении реакции внесены в базы данных ядерных реакций IBANDL и Exfor.