Д. В. Харьков графит в науке и ядерной технике г. Новосибирск 013 Монография

ГЛАВА 2
ПРОГНОЗ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ ГРАФИТОВЫХ КОМПОЗИТОВ 
НЕЙТРОННОЙ МИШЕНИ МЕТОДОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ 
ИСПЫТАНИЙ 
 
Работа по созданию интенсивного источника высокоэнергетичных 
нейтронов на основе протонного/дейтронного ускорителя проводилась в 
рамках проекта МНТЦ №3682
 
[63-67]. Основным узлом такого источника 
является нейтронопроизводящая мишень, в которой под воздействием 
мощного протонного либо дейтронного пучка возникают нейтроны. В рамках 
данного проекта были проведены расчёты полного выхода нейтронов в 
реакциях типа 
12
C(p, n)
13
N, а также выхода вперед (полярный угол меньше 30 
градусов) нейтронов из углеродных мишеней с содержанием изотопа 
12
C - 99 
% и 
13
C – 1%.
Расчёты показали, в частности, что при торможении протонного пучка в 
графитовой мишени имеет место ярко выраженный брэгговский пик 
выделенной мощности на глубине до шести миллиметров. Кроме того, при 
работе мишень должна принимать из пучка и рассеивать в непрерывном и 
импульсном режиме до 150 – 300 кВт в пятне размером около 1 см
2
,
что 
также предполагает резкую анизотропию тепловой нагрузки. Материалы, из 
которых может быть изготовлен конвертор, по ряду причин, ограничены 
узким набором легких элементов – Li, Be, B, а также углеродные материалы; 
и в данном наборе только углеродные материалы способны выдерживать 
высокую температуру в сочетании с резко неоднородной по глубине и 
объёму тепловой нагрузкой. По этой причине изучение свойств и структуры 
мелко- и тонкозернистых углеродных материалов в данной работе 
предполагало своей целью прогноз долговечности и стабильности 
графитовой мишени, работающей в условиях как высоких (до 2000
0
С) 
температур, так и радиационного облучения. 

---

45 
В настоящее время представляется, что основными параметрами, 
влияющим на ресурс конвертора нейтронной мишени из графитового 
материала является температура и время прогрева [67]. Для исследования 
закономерностей разрушения графитовой мишени были проведены 
испытания, моделирующие нагрев под воздействием протонного пучка с 
помощью пропускания через образец импульсного либо переменного тока 
[63]. 
2.1. Образцы
Для испытаний использовались мелкозернистые графитовые композиты 
немецкого производства от SGL Carbon Group [68], тонкозернистые 
французской фирмы Le Carbone-Lorraine (LeCL) [69] и мелкозернистые 
композиты марки MПГ