2
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОСНОВНЫХ
ОПРЕДЕЛЕНИЙ
ВНИИЭФ — Всероссийский ПИИ экспериментальной физики, г. Саров
оияи — Объединенный институт ядерных исследования, г. Дубна
ЛЯР - Лаборатория ядерных реакций им. Флерова (ОИЯИ)
ляп — Лаборатория ядерных проблем им. Джелеиова (ОИЯИ)
ИАЭ - Институт атомной энергии, г. Москва
ИТЭФ — Институт теоретической и экспериментальной физики, г. Москва
ФЭИ - Физико-энергетический институт, г. Обнинск
ПИЯФ - Петербургский институт ядерной физики им. Константинова
СПбГУТ - Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича
СПбГУ — Санкт-Петербургский государственный университет
МАГАТЭ — Международное агенство по атомной энергии, г. Вена
ЯФК — ядерно-физические константы
ТУЭ - трансурановые элементы
зн - запаздывающие нейтроны
ХРИ - характеристическое рентгеновское излучение
ппд - полупроводниковый детектор
ПК — персональный компьютер
ик - ионизационная камера
пплд - плоско-параллельный лавинный детектор
БЖСД — большой жидкостный сцинтилляционный детектор
по - программное обеспечение
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
пзк — преобразователь заряд-код
пвк - преобразователь время-код
СКУ - система контроля и управления
мк - мюонный катализ ядерных реакций
ив - изотопы водорода
ьт — плотность жидкого водорода - 4,25-1022ат/см3
3
ВВЕДЕНИЕ................................................................5
1. РАЗРАБОТКА СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К АВТОМАТИЗАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК.. 19
1.2. Создание инструмегггальной базы для ядерно-физических измерений на ускорителях ВНИИЭФ.................................................20
1.2.1. Быстрый зарядочувствительный усилитель для ядерных детекторов...20
1.2.2. Концепция организации физических экспериментов на базе микроЭВМ . 22
1.2.3. Аппаратура и базовое программное обеспечение для организации ядерно-физических экспериментов на базе ПК.....................32
1.2.4. Применение созданной инструментальной базы......................35
1.3. Создание аппаратуры и базового программного обеспечения для автоматизации тритиевых комплексов на ускорителях ОИЯИ.............43
1.3.1. Выбор концепции и разработка специальной аппаратуры.............43
1.3.2. Программный пакет для разработки систем контроля и управления...51
1.3.4. Применение разработанной базы в задачах автоматизации установок.53
1.4. Выводы..............................................................55
2. СОЗДАНИЕ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ВРЕМЯПРОЛЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА УСКОРИТЕЛЕ ЛУ-50............................56
2.1. Физические измерения на времяиролетном комплексе ускорителя ЛУ-50...56
2.2. Разработка спектрометрического комплекса для измерений средней множественности нейтронов..........................................59
2.2.1. Особенности постановки измерений средней множественности........59
2.2.2. Спектрометрический комплекс для измерений ур(Еп)................62
2.2.3. Результаты измерений ур(Еп).....................................71
2.3. Разработка и применение спектрометрического комплекса для времяпролетных измерений сечений деления...........................72
2.4. Времяиролетныс измерения функций пропускания нейтронов..............75
2.5. Выводы..............................................................82
3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПЕРЕЗАРЯДНОМ УСКОРИТЕЛЕ ЭГП-10..........................84
3.1. Аппаратурные комплексы для измерения сечений реакций на легких ядрах .. 84
4
3.1.2. Аппаратурный комплекс для измерения дифференциальных сечений ядерных реакций................................................87
3.1.3. Аппаратурный комплекс для измерений полного сечения реакции 9Вс(d,t) по вторичной активации.........................................90
3.2. Применение разработанных комплексов для изучения реакций на бериллии. 92
3.3. Разработки для измерения характеристик деления тяжелых ядер.....96
3.3.1. Измерения энергетических спектров осколков спонтанного деления 242Сш и вынужденного деления 242тАш быстрыми нейтронами..............96
3.3.2. Методические и аппаратурные разработки для исследования ЗН при делении тяжелых ядер заряженными частицами....................101
3.4. Выводы.........................................................112
4. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТРИТИЕВОГО МИШЕННОГО КОМПЛЕКСА УСТАНОВКИ ТРИТОН 114
4.1. Мюонный катализ ядерных реакций и установка ТРИТОН для изучения МК в смесях изотопов водорода..........................................114
4.2. Системы контроля и управления для тритиевого комплекса и мишеней установки ТРИТОН..................................................117
4.3. Результаты экспериментов на установке ТРИТОН...................131
4.4. Выводы.........................................................139
5. АВТОМАТИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСОВ ТРИТИЕВОГО ПУЧКА И ТРИТИЕВОЙ МИШЕНИ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА ЦИКЛОТРОНЕ У-400М................................................................140
5.1. Постановка экспериментов по изучению легких нейтронно-избыточных ядер с использованием тритиевого пучка и жидкой тритиевой мишени.......140
5.2. Автоматизированный комплекс для подачи ИВ в ионный источник циклотрона и комплекс жидкой тритиевой мишени................................141
5.3. Применение разработанных систем и результаты экспериментов.....156
5.4. Выводы.........................................................158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................159
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......................................163
5
ВВЕДЕНИЕ
Всероссийский НИИ экспериментальной физики (ныне РФЯЦ-ВИИИЭФ) был организован для решения вполне определенной основной задачи - создания ядерного и термоядерного оружия. Важную роль в решении этой задачи играли ядерно-физические исследования. В статье С.Н. Абрамовича и др. [1] дан краткий исторический обзор развития во ВНИИЭФ экспериментальных работ в области ядерной физики.
На начальном этапе создания атомных и термоядерных зарядов во ВНИИЭФ был проведен огромный объем работ по измерению ядерно-физических констант (ЯФК) материалов, необходимых для их конструирования: делящихся изотопов, легких ядер, конструкционных материалов. Для этого был создан парк физических установок-нейтронные трубки, электростатические ускорители, линейные ускорители, исследовательские ядерные реакторы.
На начальном этапе особый интерес представляли сечения деления ядер, среднее число мгновенных нейтронов, 'испускаемых на акт деления и спектры нейтронов деления. С середины пятидесятых годов под руководством Ю.С. Замягнина интенсивно велись работы по измерениям спектров нейтронов деления и средней множественности при делении 235и и 238и нейтронами с энергией 14 МэВ [2], исследовались угловые распределения нейтронов деления и распределения осколков деления по массам. Впоследствии на сферическом 4л-спектрометре Ю.А. Васильевым и др. были проведены исследования спонтанного деления ядер 252СГ и 244Ат [3], в которых измерялись спектры нейтронов деления, энергии и массы парных осколков.
Отдельное направление работ представляли исследования ЯФК для трансурановых элементов (ТУЭ). Интерес к этим измерениям был вызван, с одной стороны, их возможным использованием в качестве ядерного топлива, а с другой стороны - проблемой трансмутации радиоактивных отходов ядерной энергетики [4]. Проведение таких измерений обеспечивалось наличием соответствующей ускорительной базы и возможностью получения высокообогащенных образцов ТУЭ на масс-сепарагоре С-2 ВНИИЭФ [5], специально спроектированном для разделения
6
изотопов тяжелых радиоактивных элементов. Кроме того, наряду с ускорительными установками и реакторами во ВНИИЭФ для проведения подобных исследований был доступен и источник нейтронов с уникальными свойствами - ядерный взрыв.
Первые систематические исследования сечений деления изотопов плутония, америция и кюрия были проведены во ВНИИЭФ группой Э.Ф. Фомушкина на различных источниках нейтронов, в том числе и на нейтронах ядерного взрыва. Этой группой при непосредственном участии автора был разработан аппаратурный комплекс для времяпролстных измерений сечений деления на ядерном взрыве [6, 7] и выполнены измерения для высокоактивных изотопов 239,240Ри, 242т,243Аш, 243^44,245,246,247,248^.т £се П0ЛуЧенные результаты были опубликованы в журналах
"Атомная энергия" и "Ядерная физика", библиография опубликованных работ приведена в обзорной работе [8].
Что касается измерений ЯФК ТУЭ на ускорителях, то в 60-е годы на линейном ускорителе электронов МВ-15 [9] (энергия электронов ~17 МэВ, частота повторения импульсов 2000 Гц, длительность 30 не, £„=0,8-гб МэВ) Ю.А. Хохловым, М.В. Савиным и др. была выполнена большая программа измерений энергетической зависимости средней множественности мгновенных нейтронов Ур(Е„) ДЛЯ и, и, 237Кр, 239Ри и 240Ри [10, 11]. Однако недостаточно высокий поток нейтронов из мишени ускорителя МВ-15 не позволял проводить измерения Ур(Еп) на миллиграммовых образцах ТУЭ.
В 1981 г. во ВНИИЭФ был введен в эксплуатацию линейный сильноточный ускоритель электронов периодического действия ЛУ-50 [12], предназначенный для решения широкого круга научных и прикладных задач. На этом ускорителе коллективом специалистов при непосредственном участии автора была выполнена большая программа измерений средней множественности мгновенных нейтронов гр(Е„) и сечений деления аг(Ен) ядер высокоактивных ТУЭ.
Что касается легких ядер, то с момента создания во ВНИИЭФ велись работы в области физики малонуклонных систем. В первую очередь это, конечно, изучение реакций, которые могут использоваться для получения термоядерной энергии. Наряду с основными реакциями 3Н(</,л)4Не, 2ГОДл)3Не, 2Н(^)3Н [13,14] изучались
7
реакции взаимодействия ускоренных протонов, дейтронов и тритонов с ядрами 6Li, 7Li, 9Ве [15].
В лаборатории электростатических ускорителей ядерно-физического отдела ВНИИЭФ были созданы ускорители Ван де Граафа ЭГ-2 и ЭГ-5, которые обеспечивали пучки ускоренных ионов протия, дейтерия и трития в диапазоне энергий от 50 кэВ до 5 МэВ и ионов 4Не и 3Не до 10 МэВ. На этих ускорителях был выполнен большой объем измерений ядерно-физических констант и исследований в области ядерной спектроскопии. После введения в строй в 1962 г. электростатического ускорителя с перезарядкой ЭГП-10 центр тяжести исследований переместился на эту установку, которая существенно расширила диапазон энергий ускоряемых ионов изотопов водорода (ИВ).
В связи с успехами в создании установок для управляемого термоядерного синтеза (УТС) [16], в которых достигаются высокие температуры плазмы, требования к энергетическому диапазону при изучении реакций на легких ядрах расширились. При этом появилась также необходимость в получении и уточнении данных для реакций, которые могут использоваться для наработки трития, в том числе реакций на бериллии. В проекте ITER [17, 18] бериллий планируется использовать для покрытия внутренней поверхности рабочей камеры. В связи с этим требуются данные о взаимодействии дейтронов не только с тритием, но и с 9Ве, а также 3Не, 6'7Li за счет вторичных реакций. С точки зрения наработки трития наиболее важными являются полные сечения образования тритонов при взаимодействии дейтронов с ядрами 6,7Li и 9Ве.
В последние годы большое внимание уделяется вопросам создания экологически чистой безотходной ядерной энергетики. Один из реальных подходов к решению этой проблемы состоит в создании установки и соответствующей технологии для преобразования (трансмутации) радиотоксичных отходов ядерной энергетики в нерадиотоксичныс. Приемлемость различных концептуальных вариантов установки во многом определяется точным знанием ядерно-физических констант материалов, определяющих компоновку мишени, бланкета и внешнего контура. Важную роль при этом играют данные о выходах короткоживущих источниках запаздывающих нейтронов (ЗН) при делении составных ядер 2j3'235Pa,
8
236'241Np. Исследование большинства этих составных ядер в реакциях изотопов Ра и Np с нейтронами практически невозможно - очень малы времена жизни этих изотопов. Однако для решения этой задачи может быть применен развиваемый в ядсрно-физическом отделении ВНИИЭФ (ныне Институт ядерной и радиационной физики ВНИИЭФ) альтернативный метод измерений, основанный на получении составных ядер 233’235Ра, 236*24,Np в реакциях ядер 232Th, 235>238U с пульсирующим пучком протонов, дейтронов или тритонов.
В начале 90-х годов начало интенсивно развиваться сотрудничество между РФЯЦ-ВНИИЭФ и Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна) в области исследований мюонного катализа (МК) ядерных реакций и исследований структуры экзотических легких ядер и ядерных систем, находящихся на границе нейтронной стабильности.
История экспериментальных исследований МК началась в 1957 г. с отрытия JI. Альвареса [19], который в эксперименте с пучками К-мезонов с большой примесыо мюонов, проводившемся на большой жидкодейтериевой пузырьковой камере, неожиданно увидел несколько событий МК в цепочке реакций
В дальнейшем экспериментальные исследования процессов МК проводились во многих лабораториях мира, при этом значительная часть данных в этой области была получена в Лаборатории ядерных проблем (ЛЯП) ОИЯИ под руководством В.П. Джелепова. В частности, в экспериментах с газовыми мишенями высокого давления в Дубне было открыто новое явление - резонансное образование молекулы ddj.i [20]. Оказалось, что скорость образования dd\x -молекул зависит ог температуры; в частности, при температуре 380 К она на порядок величины больше, чем в жидком дейтерии. Объяснение этому явлению было предложено Э.А. Весманом [21], работавшим в это время в Дубне под руководством С.С. Герштейна.
Теоретические расчеты [22], выполненные группой Л.И. Пономарева, предсказывали, что в DT-смеси число циклов МК, инициируемых одним мюоном, равно ~100. Экспериментальные работы по проверке этого предположения велись практически на всех установках, способных получать мезоны: LAMPF (США), PSI (Швейцария), ЛИЯФ (Россия), КЕК (Япония), TRIUMF (Канада), RAL
9
(Великобритания) и ряде других. В Лос-Аламоской национальной лаборатории в экспериментах с дейтерий-тритиевыми мишенями высокого давления были получены рекордные выходы нейтронов (150±20) на один мюон.
В 1992 г. в теоретической работе [23] Л.И. Пономаревым и М.П. Файнманом было предсказано, что скорость резонансного образования ^////-молекулы в тройной H/D/T смеси в несколько раз выше, чем в бинарной D/Т смеси. Для подтверждения этих теоретических предсказаний и нахождения оптимальных условий протекания МК в смеси II/D/T потребовалось проведение систематических исследований. Для решения этой задачи в 1995 г. в низкофоновой лаборатории фазотрона ЛЯП ОИЯИ началось создание установки ТРИТОН, предназначенной для исследования процессов МК реакций синтеза в смесях ИВ в широком диапазоне температур, давлений и конце1праций.
Одной из важных частей установки, без которой невозможно проведение намеченных исследований, был радиационно-безопасный комплекс для работ с тритием. Задача создания такого комплекса и мишеней для экспериментов по МК решалась коллективом специалистов ВНИИЭФ, имеющих большой опыт разработок в области тритиевых технологий.
В Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) им. Т.Н. Флерова ОИЯИ традиционно ведутся исследования в одной из самых современных областей современной ядерпой физики - исследования свойств ядер вблизи границы иуклонной стабильности. Важное место в группе легких нейтронно-избыточных ядер занимают нуклонио-нсстабильные изотопы водорода. Несмотря на почти сорокалстшою историю исследований, на сегодняшний день экспериментальные данные о свойствах этих изотопов противоречивы, а в некоторых случаях практически полностью отсутствуют.
В рамках создания ускорительного комплекса радиоактивных пучков (проект DRIBs) было предусмотрено получение пучков молекулярных ионов изотопов водорода, включая тритий, что позволяло приступить к экспериментам по изучению резонансных состояний ядер 4Н и 5Н, образующихся в реакциях t+t->4H+d, t+d—>4H+p и t+t—.>5Ы+р.
10
В 2000 г. в ЛЯР ОИЯИ совместно с ВНИИЭФ началась подготовка к экспериментам по получению и изучению нуклонно-нестабильных ядер 4Н и 5Н на циклотроне У-400М. Для этих экспериментов требовалось обеспечить пучок ускоренных ионов трития и создать жидкую тритиевую мишень со стенками толщиной несколько микрон. Задача создания радиационно-безопасного комплекса для подачи трития в ионный источник циклотрона и жидкой тритиевой мишени с уникальными свойствами решалась во ВНИИЭФ.
Качество и эффективность перечисленных выше исследований, относящихся к области ядерной физики низких энергий, в значительной мерс определяются уровнем развития соответствующих методических и инструментальных средств. Важная роль в современном ядерно-физическом эксперименте отводится модульным системам регистрации, контроля и управления, неотъемлемой частью которых являются ЭВМ, оснащенные специальным программным обеспечением. В ядерно-физическнх измерениях на ускорителях ЛУ-50 и ЭГП-10 системы на основе модульных структур ядерного приборостроения предназначены для сбора, накопления и обработки экспериментальных данных. В экспериментах с использованием тритиевых мишеней и пучков автоматизированные системы должны обеспечивать управление оборудованием тритиевых комплексов, контроль и стабилизацию большого числа технологических параметров, мониторинг содержания трития в воздухе рабочей зоны установок и газовых коммуникациях. Автоматизированные системы должны соответствовать требованиям физического эксперимента с точки зрения объемов и точности регистрируемых данных, надежности и безопасности управления, уровня автоматизации процесса измерений и управления. Эти обстоятельства обуславливают важность данной работы, посвященной актуальной теме создания и применения систем регистрации, контроля и управления для фундаментальных и прикладных исследований в области физики низких энергий, проводимых на ускорителях ВНИИЭФ и ОИЯИ.
Целью диссертационной работы является создание и развитие общих концептуальных аппаратурных и методических подходов к проблеме автоматизации физических измерений и экспериментальных установок, создание базового
11
аппаратурного и программного обеспечения. Разработка на основе базовых средств систем регистрации, контроля и управления для исследований в области ядерной физики низких энергий и их применение в экспериментах на ускорителях ВНИИЭФ и ОИЯИ.
При достижении поставленной цели ставились и решались следующие основные задачи:
1. Анализ и обобщение требований к системам регистрации для широкого круга ядерно-физических экспериментов на ускорителях ЛУ-50 и ЭГП-10 ВНИИЭФ и системам контроля, управления и безопасности для исследовательских тритиевых установок, предназначенных для экспериментов по изучению процессов МК и изучению нуклонно-нестабильных ядер 4Н и 5Н, проводимых на фазотроне и циклотроне У-400М ОИЯИ.
2. Выработка концептуальных методических, аппаратурных и программных подходов и решений, обеспечивающих высокий уровень автоматизации измерений и экспериментальных установок.
3. Создание соответствующей инструментальной среды, включающей набор базовой аппаратуры, специальные технические средства и базовое программное обеспечение.
4. Разработка, в рамках созданной инструментальной среды, автоматизированных спектрометрических комплексов для многопараметрического анализа и их применение в ядерно-физических и прикладных исследованиях на ускорителях ЛУ-50 и ЭГП-10 ВНИИЭФ.
5. Разработка высоконадежных автоматизированных систем контроля, управления и безопасности для комплекса подготовки газовой смеси и мишеней установки ТРИТОН, их создание и применение в экспериментах по изучению процессов МК в смесях ИВ в широком диапазоне температур, плотностей и концентраций.
6. Создание автоматизированных систем управления и безопасности для комплекса подачи ИВ в ионный источник циклотрона У-400М и комплекса жидкой тритиевой мишени. Применение разработанных систем для получения стабильного пучка ускоренных тритонов и длительной безопасной эксплуатации
12
мишеней в экспериментах по исследованию нуклонно-нестабильных ядер 4Н и 5Н, образующихся при взаимодействии тритиевого пучка с дейтериевой и тритисвой мишенями.
Научная новизна работ, вошедших в диссертацию, заключается в следующем:
1. Разработаны концептуальные и методические подходы, базовая аппаратура и базовое программное обеспечение для автоматизации физических измерений и установок, обеспечившие качественно новые возможности при создании систем регистрации, контроля и управления для научных исследований, проводимых на ускорителях ВНИИЭФ и ОИЯИ.
2. Впервые предложена оригинальная концепция регистрации и сохранения больших объемов спектрометрических данных в КАМАК-системах на базе микроЭВМ, на основе которой созданы спектрометрические комплексы, предоставившие принципиально новые возможности для времяпролетиых исследований ЯФК тяжелых ядер на ускорителе ЛУ-50, измерений дифференциальных сечений ядерных реакций и активационных измерений на ускорителе ЭГП-10.
3. Впервые созданы автоматизированные системы контроля, управления и безопасности для экспериментов по изучению МК ядерных реакций синтеза и изучению нуклонно-нестабильных ядер 4Н и 5Н, обеспечивающие в условиях неспециализированных лабораторий высокий уровень безопасности и надежности при проведении экспериментов с большими количествами трития (вплоть до 10 кКи в свободном состоянии и до 100 кКи в связанном состоянии).
4. Применение предложенных подходов, аппаратуры и разработанных на их основе систем контроля, управления и безопасности позволило:
• впервые в экспериментах с П/Т-смесями получить параметры цикла МК А-реакции в широком диапазоне температур 20-800 К, плотностей 0,2-1,2 КЬЮ (плотность жидкого водорода) и концентраций трития 15-86%;
• получить первую экспериментальную оценку выхода реакции радиационного захвата дейтрона дейтроном из состояния I =1 ^///-молекулы на уровне 77У < 210'5 на один акт синтеза;
13
• уточнить данные по резонансным состояниям 4Н, а для ядра 5Н в спектре энергий, полученном методом недостающей массы, впервые обнаружить резонансное состояние с энергией (1,8±0,1) МэВ.
Практическая ценность работы
1. Создана инструментальная среда, включающая набор базовой аппаратуры, специальные технические средства и базовое программное обеспечение, которая широко востребована при разработке систем регистрации, контроля и управления для экспериментов, проводимых во ВНИИЭФ, ОИЯИ, СПбГУТ, СПбГУ, МГУ и ЦЕРН по различным программам научных исследований.
2. Разработана сертифицированная Государственным комитетом Российской
Федерации по стандартам и метрологии радиометрическая аппаратура,
предназначенная для контроля объемной активности трития и анализа
молекулярного и изотопного состава смеси ИВ, которая используется во ВНИИЭФ, ОИЯИ, ПО "Маяк" и других организациях.
3. Созданные спектрометрические комплексы применялись при выполнении
ядерно-физических и прикладных исследований на ускорителях ЛУ-50 и ЭГП-10 - во времяпролетных исследованиях средней множественности и сечений деления ядер трансурановых изотопов, измерениях энергетической зависимости пропускания нейтронов, измерениях дифференциальных сечений ядерных реакций, активационных измерениях, измерениях выходов запаздывающих нейтронов. С их помощью получены следующие физические результаты:
• в диапазоне энергий нейтронов от десятков кэВ до 15-20 МэВ измерены средние множественности нейтронов деления ядер 235и, 237Ир, 240Ри, 242Ри, 241 Ат, 243Аш, 245Сш и сечения деления ядер 245,246,247Сш;
• в диапазоне энергий дейтронов от 3 до 12 МэВ изучено упругое рассеяние дейтронов на ядрах 9Вс, измерены сечения каналов реакций 9Вс(с/,р) и 9Ве(с/,/0), полные сечения образования тритонов в реакции 9Ве(*/,/).
4. Системы автоматизированного контроля, управления и безопасности комплекса подготовки газовой смеси и мишеней установки ТРИТОН применялись при выполнении большой программы научных исследований, позволившей:
14
• получить параметры процесса МК в широком диапазоне температур, плотностей и концентраций ИВ для тройной H/D/T смеси, двойной D/Т смеси, дейтерия и трития;
• провести эксперимент по измерению выхода реакции радиационного захвата в dtf/i-молекуле на дейтериевой мишени высокого давления.
5. Автоматизированные системы управления подачей ИВ в ионный источник циклотрона У-400М, управления комплексом жидкой тритиевой мишени и радиометрического контроля обеспечили получение пучка ускоренных тритонов с энергией 58 МэВ и безопасное проведение экспериментов на дейтериевой и тритиевой мишенях. С применением разработанных систем исследованы резонансные состояния нуклонно-нестабильных ядер 4Н и 5Н.
6. Применение разработанных подходов, аппаратурных и программных решений способствовало получению экспериментальных данных необходимого объема и точности - результаты измерений ЯФК для легких и тяжелых ядер вошли в библиотеки и базы ядерных данных, результаты измерений параметров МК имеют важное практическое значение для решения задач проектирования мюонно-каталитического гибридного реактора и интенсивного источника нейтронов на базе МК.
На защиту выносятся следующие положения и результаты
1. Концептуальные и методические подходы, базовые аппаратурные и программные решения и инструментальная среда для автоматизации физических измерений и экспериментальных установок для исследований в области физики низких энергий, проводимых на ускорителях ВНИИЭФ и ОИЯИ.
2. Спектрометрические комплексы для измерений средней множественности и сечений деления ядер трансурановых изотопов, дифференциальных сечений реакций на легких ядрах и активационных измерений на ускорителях ЛУ-50 и ЭГП-10.
3. Результаты методических и аппаратурных разработок для измерений функций пропускания нейтронов через толстые слои материалов на линейном ускорителе
15
ЛУ-50 и измерений выходов запаздывающих нейтронов при делении тяжелых ядер прерывистым пучком заряженных частиц на ускорителе ЭГП-10.
4. Разработка и создание не имеющих аналогов в мировой практике автоматизированных систем контроля, управления и безопасности для тритиевых комплексов исследовательских установок, предназначенных для экспериментов по изучению МК ядсрных реакций и изучению нуклонно-нестабильных ядер 4Н и 5Н.
5. Результаты экспериментов по изучению параметров МК в дейтерии и D/Т смеси в широком диапазоне температур, плотностей и концентраций.
Личный вклад автора. К защите представлены работы, выполненные автором в 1982-2004 гг. в РФЯЦ-ВНИИЭФ и ОИЯИ. Начиная с 80-х гг. и по настоящее время автором определяется направление развития систем автоматизации для сложных спектрометрических экспериментов на линейном ускорителе ЛУ-50 и перезарядном электростатическом ускорителе ЭГП-10 ВНИИЭФ и непосредственно создаются такие системы. С 1995 г. автором развивается направление работ по автоматизации установок в области тритиевых технологий. В рамках этого направления разработаны системы контроля и управления тритиевых комплексов, предназначенных для экспериментов по изучению МК ядерных реакций на фазотроне ЛЯП ОИЯИ и изучению нуклонно-нестабильных ядер 4Н и Н на циклотроне У-400М ЛЯР ОИЯИ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Общий объем 178 страниц. Диссертация содержит 59 рисунков, 7 таблиц и список использованных источников из 155 наименований.
Глава первая посвящена изложению подходов к разработке систем регистрации, контроля и управления для экспериментов на ускорителях ВНИИЭФ и ОИЯИ. Кратко описана история внедрения ЭВМ и модульной КАМАК-аппаратуры в методики ядерно-физических экспериментов на ускорителях ЛУ-50 и ЭГП-10 ВНИИЭФ, концептуальный подход автора к решению этой задачи и результаты
- Київ+380960830922