Исследование поля смешанного Х,n-излучения при фотоядерном производстве изотопов

Abstract

Исследованы основные характеристики высокоэнергетичного тормозного (X) и нейтронного (n) излучения, возникающего при конвертировании пучка ускоренных электронов для фотоядерной генерации изотопов. Получены значения потока и плотности потока тормозного излучения для электронов с энергией 40 МэВ при толщине Та-конвертера 4 мм. Методом компьютерного моделирования с использованием библиотеки Geant4 (версия 8.2) получены данные о выходе тормозного излучения на 1 электрон (Nγ/Ne)≈0,55…0,8 в диапазоне энергий фотонов 8…20 МэВ при энергии первичных электронов от 20 до 80 МэВ. Рассчитан выход нейтронов на один первичный электрон (Nn/Ne)≈2,2·10⁻³ при энергии электронов 40 МэВ. С помощью пороговых активационных детекторов (In, Ni, Al, Ge, Fe) экспериментально измерена величина потока нейтронов, которая составляет ~5∙10¹¹ 1/с при среднем токе пучка 5 мкА.

Досліджено основні характеристики високоенергетичного гальмівного та нейтронного випромінювання, що виникає при конвертуванні пучка прискорених електронів для фотоядерної генерації ізотопів. Одержано величини потоку та щільності потоку гальмівного випромінювання для електронів з енергією 40 МеВ при товщині Та-конвертера 4 мм. Методом комп`ютерного моделювання з використанням бібліотеки Geant4 (версія 8.2) одержано дані щодо виходу гальмівного випромінювання на 1 електрон (Nγ/Ne)≈0,55…0,8 у діапазоні енергій фотонів 8…20 МеВ при енергії первинних електронів від 20 до 80 МеВ. Розраховано вихід нейтронів на один первинний електрон (Nn/Ne)≈2,2·10⁻³ при енергії електронів 40 МеВ. За допомогою порогових активаційних детекторів (In, Ni, Al, Ge, Fe) експериментально виміряна величина потоку нейтронів, що складає ~5∙10¹¹ 1/с при середньому струмі пучка 5 мкА.

The basic characteristics have been researched for high-energy bremsstrahlung and neutron radiation, created by conversion of the accelerated electrons. The values for bremsstrahlung flux and flux density have been obtained at electron energy of 40 MeV, and 4mm thickness of Ta converter. In the simulation the GEANT 4.8.2 package was used, the low-energy model has been chosen. The obtained value of bremsstrahlung yield per one electron is (Nγ/Ne) ≈ 0.55…0.8 in the range of 20…80 MeV for primary electrons and 8…20 MeV for secondary gammas. The obtained value of neutron yield per one electron is (Nn/Ne) ≈2.2·10⁻³ at the 40 MeV electron energy. The results for neutron and bremsstrahlung yield are in good agreement with reference data. Measuring of the neutron flux value was performed with use of threshold activation detectors (In, Ni, Al, Ge, Fe) and gave the value of 5≈10¹¹ 1/s with average current of 5 mA.