Физика атомного реактора Сопротивление материалов Математика решение задач Информатика Атомная энергетика безопасность Электротехника и электроника
Импульсные реакторы Виды излучения Излучатели нейтронов Изотопные источники Генераторы нейтронов ускорители элементарных частиц импульсные реакторы Реактор БИГР Атомные батареи в космосе космические ядерные аварии

В процессе деления ядерного топлива в реакторе накапливается огромное количество радиоактивных веществ - продуктов деления, которые могут нанести непоправимый ущерб здоровью персонала и населения в случае их неконтролируемой утечки.

Источниками практически всех видов ионизирующих излучений являются ускорители элементарных частиц и ионов.

Создание первых ускорителей Дж.Кокрофтом и Э.Уолтоном, Р.Ван-де-Графом, Э.Лоуренсом в 1931-32 открыло новую эру в ядерной физике. Экспериментаторы получили в свое распоряжение удобные инструменты, на которых можно было получать пучки ускоренных заряженных частиц с энергией от нескольких десятков кэВ до десятков МэВ. Современные ускорители позволяют ускорять частицы до энергии нескольких ТэВ.

Ускорители заряженных частиц – установки для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий с помощью электрического поля. Частицы движутся в вакуумной камере; управление их движением (формой траектории) производится магнитным полем. По характеру траекторий частиц различают циклические и линейные ускорители, а по характеру ускоряющего электрического поля - резонансные и нерезонансные ускорители. К циклическим относятся ускорители электронов: бетатрон, микротрон, синхротрон и ускорители тяжелых частиц (протонов и др.): циклотрон, фазотрон и протонный синхротрон. Все циклические ускорители, за исключением бетатрона, - резонансные. Линейные высоковольтные ускорители дают интенсивные пучки частиц с энергией до 30 МэВ. Самую высокую энергию электронов дают линейные резонансные ускорители (20 ГэВ), протонов – протонный синхотрон (500 ГэВ). Помимо первичных пучков ускоренных заряженных частиц, ускорители являются источником пучков вторичных частиц (мезонов, нейтронов, фотонов и т.д.), получаемых при взаимодействии первичных частиц с веществом.

Возникновение ускорителей инициировалось в первую очередь интересом превращения одних химических элементов в другие. Действительно, для превращения одних атомов в другие необходимо разогнать субатомные частицы (протоны или электроны) и бомбардировать ими атомные ядра. Впервые такие превращения удалось совершить в 1919 г., используя α- частицы, испускаемые радиоактивными элементами. Однако скорость таких частиц была недостаточной, поэтому пришлось разработать специальные установки, которые бы разгоняли большее количество частиц до большей скорости. Такие установки получили название линейных ускорителей.

В ускорителях увеличение энергии заряженных частиц происходит под действием электрического поля, направленного вдоль импульса частицы. В ускорителях прямого действия (линейный ускоритель Ван-де-Графа на базе электростатического генератора) заряженная частица, имеющая заряд Ze, ускоряется в постоянном электромагнитном поле, приобретая кинетическую энергию T соответствующую высокому напряжению V создаваемому источником.

T = ZeV. В таких ускорителях частицы могут приобретать энергию до ~10 МэВ. Их существенным преимуществом является непрерывность, высокая интенсивность и высокая стабильность по энергии ускоренного пучка (~0.01%).

Ток пучка на ускорителях Ван-де-Граафа может достигать нескольких миллиампер. Линейный ускоритель – ускоритель заряженных частиц, в котором траектории частиц близки к прямым линиям. Максимальная энергия электронов, достигаемая на линейном ускорителе, 20 ГэВ, протонов до 800 МэВ.

Быстрое развитие ядерной энергетики и широкое применение источников ионизирующих излучений (ИИИ) в различных областях науки, техники и народного хозяйства создали потенциальную угрозу радиационной опасности для человека и загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами
Источники ионизируещего излучения, ускорители Атомные батареи в космосе