Сопряжение нейтронных замедлителей и оптики
Семинары
Лаборатория нейтронной физики им. И. М. Франка
Тематический семинар по методике и технике нейтронного эксперимента
Руководители: Александр Белушкин, Виктор Боднарчук
Дата и время: вторник, 18 июня 2024 г., в 11:00
Место: Конференц-зал здания 119, Лаборатория нейтронной физики им. И. М. Франка
Тема семинара: «Сопряжение нейтронных замедлителей и оптики»
Докладчик: Питер Коник (Центр энергетических исследований, Будапешт, Венгрия)
Аннотация:
В последнее десятилетие появились низкоразмерные нейтронные замедлители из почти чистого пара-водорода (pH2). Благодаря большой разнице в сечении рассеяния pH2 между тепловыми и холодными нейтронами, модераторы в виде трубок или дисков обеспечивают значительное увеличение яркости по сравнению с традиционными холодными источниками. Однако малый размер замедлителей в некоторых случаях затрудняет полное освещение образца, что приводит к неоднородности профиля пучка на образце.
Для определения оптимального размера замедлителя мы разработали новый подход, учитывающий такие параметры прибора, как размер образца и угловое разрешение. Он основан на соображениях фазового пространства, и для его проверки было проведено обширное моделирование методом Монте-Карло. Этот метод особенно полезен при проектировании новых нейтронных приборов и источников нейтронов.
Мы также представляем новый аналитический подход к расчету яркости низкоразмерных замедлителей. Наши результаты показывают, что поскольку увеличение яркости является, по сути, приповерхностным эффектом, прямоугольные замедлители с высоким аспектным отношением обеспечивают даже более высокую яркость холодных нейтронов, чем замедлитель, оптимизированный для ESS. Полученные результаты находятся в отличном согласии с расчетами MCNP.
Для решения проблемы компромисса между увеличением яркости и интенсивностью нейтронного пучка в низкоразмерных замедлителях мы предлагаем шахматные и лестничные сборки замедлителей с хорошо развитой общей поверхностью. Такая конфигурация обеспечивает широкие интенсивные нейтронные пучки при сохранении высокой яркости узкого замедлителя. Применяя эту геометрию, можно достичь прироста яркости от 2.5 до 3.5 по сравнению с обычным замедлителем того же размера.
В последнее десятилетие появились низкоразмерные нейтронные замедлители из почти чистого пара-водорода (pH2). Благодаря большой разнице в сечении рассеяния pH2 между тепловыми и холодными нейтронами, модераторы в виде трубок или дисков обеспечивают значительное увеличение яркости по сравнению с традиционными холодными источниками. Однако малый размер замедлителей в некоторых случаях затрудняет полное освещение образца, что приводит к неоднородности профиля пучка на образце.
Для определения оптимального размера замедлителя мы разработали новый подход, учитывающий такие параметры прибора, как размер образца и угловое разрешение. Он основан на соображениях фазового пространства, и для его проверки было проведено обширное моделирование методом Монте-Карло. Этот метод особенно полезен при проектировании новых нейтронных приборов и источников нейтронов.
Мы также представляем новый аналитический подход к расчету яркости низкоразмерных замедлителей. Наши результаты показывают, что поскольку увеличение яркости является, по сути, приповерхностным эффектом, прямоугольные замедлители с высоким аспектным отношением обеспечивают даже более высокую яркость холодных нейтронов, чем замедлитель, оптимизированный для ESS. Полученные результаты находятся в отличном согласии с расчетами MCNP.
Для решения проблемы компромисса между увеличением яркости и интенсивностью нейтронного пучка в низкоразмерных замедлителях мы предлагаем шахматные и лестничные сборки замедлителей с хорошо развитой общей поверхностью. Такая конфигурация обеспечивает широкие интенсивные нейтронные пучки при сохранении высокой яркости узкого замедлителя. Применяя эту геометрию, можно достичь прироста яркости от 2.5 до 3.5 по сравнению с обычным замедлителем того же размера.