жидкий сцинтиллятор для регистрации нейтронов
| Классы МПК: | G01T1/204 жидкостных |
| Автор(ы): | Береснев В.И., Марков Ю.Я. |
| Патентообладатель(и): | Институт ядерных исследований РАН |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1992-10-01 публикация патента:
27.11.1996 |
Использование: в атомной технике и промышленности, физике космических лучей и нейтринной астрофизике, в частности, для создания детекторов медленных нейтронов больших объемов. Сущность изобретения: жидкий сцинтиллятор в качестве основы содержит очищенный атмосферный соляр с температурой вспышки насыщенных паров более 120oС, в качестве активатора - РРО, смесителя спектра - РОРОР, а также соединение гадолиния следующего состава Gd(NO3)3
3[(С4H9)3] РО. Данный сцинтиллятор имеет более стабильные физико-химические характеристики, более высокую прозрачность и повышенную пожаробезопасность по сравнению с известными жидкими сцинтилляторами. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
3[(С4H9)3] РО. Данный сцинтиллятор имеет более стабильные физико-химические характеристики, более высокую прозрачность и повышенную пожаробезопасность по сравнению с известными жидкими сцинтилляторами. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Жидкий сцинтиллятор для регистрации нейтронов, содержащий в качестве активатора PPO, смесителя спектра POPOP, соединение гадолиния и основу сцинтиллятора, отличающийся тем, что он содержит в качестве основы очищенный атмосферный соляр с температурой вспышки насыщенных паров более 120oC, а в качестве соединения гадолиния он содержитGd(NO3)3
3[(C4H9)3)PO. 2. Сцинтиллятор по п.1, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем составе:Атмосферный соляр 1 л
PPO 1 4 г/л
POPOP 0,01 г/л
Соединение гадолиния 0,1 1,0 мас.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в атомной технике и промышленности, физике космических лучей и нейтронной астрофизике, в частности, для создания детекторов медленных нейтронов больших объемов. Для регистрации медленных нейтронов используются жидкие сцинтилляторы, содержащие соединения элементов, обладающих большим сечением захвата нейтронов низких энергий, например, 10B, 113Cd. Известен сцинтиллятор для регистрации нейтронов на основе декалина, содержащего соль гадолиния, РРО и РОРОР (1). Недостатками такого сцинтиллятора являются его высокая стоимость, нестабильность физико-химических характеристик во времени, недостаточно высокая температура вспышки насыщенных паров, что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты при создании больших сцинтилляционных детекторов. Наиболее близким по характеристикам к заявленному сцинтиллятору является сцинтиллятор (2), принятый в качестве прототипа с составом:Уайт-спирит 1 л
РРО 1 г/л
РОРОР 0,03 г/л
Октоат гадолиния 2,4 г/л
Недостатками такого сцинтиллятора являются малая прозрачность сцинтиллятора из-за введения окрашенного октоата гадолиния, ограниченное содержание гадолиния (не более 0,6 г/л) из-за плохой растворимости октоата гадолиния в уайт-спирите, сдерживающее использование сцинтиллятора в детекторах большого объема. Сцинтиллятор имеет также низкую температуру вспышки +33oС, что затрудняет его использование в больших детекторах из-за высокой пожароопасности, а физико-химическая стабильность растворов октоата гадолиния недостаточна для длительной эксплуатации сцинтиллятора без ухудшения его параметров. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение прозрачности, стабильности, физико-химических характеристик сцинтиллятора и пожаробезопасности. Технический результат достигается тем, что в качестве основы сцинтиллятора используется очищенный атмосферный соляр высокой прозрачности с температурой вспышки паров более 120oС, в котором растворены РРО и РОРОР, а гадолиний содержится в виде стабильного соединения Gd(NO3)3
3[(C4H9)3]PO, хорошо растворимого в атмосферном соляре. Предлагаемый сцинтиллятор имеет следующее соотношение компонентов:Атмосферный соляр 1 л
РРО 1-4 г/л
РОРОР 0,01 г/л
Соединение гадолиния 0,1-1,0 мас. Состав такого сцинтиллятора отличается от составов известных сцинтилляторов заменой основы сцинтиллятора уайт-спирита на атмосферный соляр, а октоата гадолиния на соединение
Gd(NO3)3
3[(C4H9)3]POАтмосферный соляр это нефтяная фракция углеводородов, выкипающая в пределах 250-330oC и получаемая при перегонке нефти под атмосферным давлением. Для использования этой нефтяной фракции в качестве основы жидкого сцинтиллятора для регистрации нейтронов она подвергается гидроочистке и гидрированию. Примеры изготовления сцинтиллятора. В качестве основы сцинтиллятора берут очищенный атмосферный соляр с температурой вспышки насыщенных паров более 120oС. Пример 1. Состав сцинтиллятора:
Атмосферный соляр 1 л
PPO 2 г/л
POPOP 0,01 г/л
Cd (соединение) 0,1 мас. Сцинтиллятор такого состава имеет прозрачность на длине волны
420 мм более 10 м, эффективность регистрации нейтронов 85% относительную сцинтилляционную эффективность 60% от эффективности эталонного сцинтиллятора состава:Толуол 1 л
РОР 4 г/л
POPOP 0,1 г/л
Пример 2
Состав сцинтиллятора:
Атмосферный соляр 1 л
РРО 2 г/л
РОРОР 0,01 г/л
Gd (соединение) 1,0 мас. Сцинтиллятор такого состава имеет прозрачность на длине волны l 420 мм более 10 м, эффективность регистрации нейтронов 100% относительную сцинтилляционную эффективность 60% от эффективности эталонного сцинтиллятора. При уменьшении содержания гадолиния менее 0,1 мас. снижается эффективность регистрации, а увеличение содержания более 1,0 мас. не приводит к выигрышу в эффективности регистрации. В таблице приведены сравнительные характеристики заявленного сцинтиллятора, аналога (1) и прототипа (2). Таким образом, применение в качестве основы сцинтиллятора атмосферного соляра и высокостабильного, хорошо растворимого в нем соединения гадолиния позволяют повысить пожаробезопасность, снизить затраты на создание и эксплуатацию детекторов нейтронов большого объема, повысить стабильность физико-химических характеристик сцинтиллятора во времени и увеличить содержание гадолиния.
