Экспериментальный комплекс, исследование мю-атомных и мю-молекулярных процессов в смесях изотопов водорода тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

научно-исследовательский институт

рг8 од интроскопии

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ БЫТОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИЗЛУЧЕНИЙ

автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Минск—1993 г.

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

15-32-476

БЫСТРИЦКИЙ Вячеслав Михайлович

УДК 539.126.333

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС, ИССЛЕДОВАНИЕ МЮ-АТОМНЫХ И МЮ-МОЛЕКУЛЯРНЫХ

ПРОЦЕССОВ В СМЕСЯХ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА

Специальность: 01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой

степени доктора физико-математических наук

Дубна 1992.

Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблей Объединенного института ядерных исследований, Дубна.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор

ГЕРШТЕЙН Семен Соломонович

доктор физико-математических наук

СЕЛИВАНОВ Владимир Иванович

доктор технических наук

ФИЛИППОВ Анатолий Иванович

Ведущее научно-исследовательское учреждение: Петербургский институт ядерной физики

Защита диссертации состоится _199 3 года

в " " часов на заседании Специализированного совета д-047.01.03 при Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований, г.Дубна Московской области.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИЯИ.

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

БАТУСОВ Ю.А.

общая характеристика работы

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию 5-атомных и мю-молекулярных процессов , происходящих в смесях изотопов >дорода, а также разработке и созданию экспериментального комплекса, )едназначенного для проведения данных исследований. Диссертация :лючает в себя работы, выполненные в Лаборатории ядерных проблем 1ЯИ .

Актуальность работы

Исследование мю-атомных (МА) и мю-молекулярных (ММ) процессов, а 1кже ядерных реакций синтеза в "холодном" водороде представляет состоятельный раздел физики экзотических атомов. Интерес к изучению •ой области явлений связан со следующими обстоятельствами. Во-первых, I- и ММ-процессы в веществе существенным образом определяют )фективность мюонного катализа реакций ядерного синтеза в мюонных 1лекулах (цСР) и последующие стадии захвата отрицательных мюонов фами изотопов водорода. Во-вторых, анализ временных и энергетических определений продуктов реакций ядерного синтеза в мюонных молекулах 13воляет получить информацию как о характеристиках сильного аимодействия между ядрами изотопов водорода в области энергий, |изких к нулю, так и об энергии уровней мюонных молекул, в-третьих, следование рентгеновского излучения мю-атомов дает информацию не шько о структуре ядра, но и о величине лэмбовского сдвига уровней [ергии мю-атомов, что является тестом по проверке методов квантовой [ектродинамики.

С теоретической точки зрения интерес к изучению всех стадий юнного катализа обусловлен тем обстоятельством, что в столкновениях >-атомов с ядрами изотопов водорода в чистом виде реализуется антово-механическая задача трех тел, взаимодействующих по закону лона.

К настоящему времени резко возрос интерес к всестороннему следованию всех стадий мю-катализа в смесях изотопов водорода, т.к. гласно последним результатам открывается вполне реальная возможность |актического использования этого явления для производства энергии.

Цель работы

1) Разработка и создание экспериментального комплекса для следования МА- и ММ-процессов в смесях изотопов водорода при влениях до 1500 ат и в интервале температур 20,4 К * Т з Ю50 К;

1

2) Создание методик для проведения такого рода исследований;

3) Экспериментальное исследование явления перезарядки рд- и атомов на ядрах *Не;

4) Исследование процесса рассеяния рд-атомов в водороде;

5) Детальное рассмотрение кинетики МА- и ММ-процессов как однокомпонентной среде (Р2; Т2), так и в смесях изотопов водород: гелия;

6) Оптимизация и планирование экспериментов по измере характеристик МА- и ММ-процессов в чистом тритии и в смесях изото водорода и гелия.

7) Создание комплекса программ для вычисления методом Монте-Ка эффективностей регистрации нейтронов и электронов в эксперимента] мюонами.

Научная новизна

1. Экспериментально обнаружено новое явление молекуляр перезарядки рд-атомов на ядрах Не. измерены основные характерист процесса перехвата мюонов от рд- и йд-атомов, находящихся в основ состоянии, к ядрам 4Не.

2. Впервые получены экспериментальные оценки скоростей перехв; мюонов от рд-атомов , находящихся в возбужденном состоянии, к яд 4Не.

3. выполнен эксперимент по измерению сечения рассеяния рд-ато] в водороде, результат которого позволил устранить существовавшее ра; различие между экспериментальными значениями данной величи; полученными в оияи и ЦЕРНе.

4. впервые выполнен общий анализ цепи последовательных цик. мюонного катализа ядерных реакций синтеза изотопов водорода как однокомпонентной среде (02; Т ), так и в смесях изотопов водороде гелия.

5. Впервые расчетным путем с помощью метода Монте-Карло полу1 полный набор характеристик нейтронных детекторов с большим объе] жидкого сцинтиллятора.

6. Впервые в области высоких давлений и температур выполш исследования взаимодействия изотопов водорода с различными cтaлям^ жаропрочными сплавами.

7. впервые в экстремальных условиях исследовано влия! "защитных" покрытий на проникновение водорода через стенки мишени.

Научная и практическая ценность

Результаты эксперимента по исследованию процесса перехвата мюонов IT мю-атомов водорода к ядрам 4Не существенным образом изменили федставление о механизме протекания данного процесса - обнаружено твое явление молекулярной перезарядки мю-атомов изотопов водорода в >сновном состоянии на ядрах Не.

Формулы кинетики, полученные в общем виде при рассмотрении цепи юследовательных циклов мюонного катализа ядерных реакций синтеза в ^покомпонентной среде (D£; т ) и в смесях изотопов водорода и гелия, ]ироко используются для обработки экспериментальных данных с целью )днозначного определения характеристик ма- и MM-процессов.

На основании анализа полученных формул предложены методы шределения параметров МА- и MM-процессов в чистом тритии и в смесях 1зотопов водорода и гелия.

Полученные расчетным путем характеристики нейтронных детекторов с юльшим объемом жидкого сцинтиллятора NE-213 свидетельствуют о том, ito такого типа детекторы могут эффективно использоваться не только 1ля исследования МА- и MM-процессов, но и для изучения редких фоцессов.

Разработанная и созданная установка для получения водорода [дейтерия) особой чистоты (содержание примесей в нем не более 10 6%) фи давлениях до 50 ат может быть использована в практике физического жсперимента.

Разработанные и созданные мишени и вентили высокого давления в ¡иду своей надежности и простоты конструкций могут найти применение в технике высоких давлений.

Использование разработанных и созданных "защитных" покрытий каропрочных сплавов и технологий их нанесения поможет решить ряд фоблем, возникающих при конструировании сосудов, предназначенных для заботы с изотопами водорода при высоких давлениях и температурах.

Полученная информация о характеристиках процессов взаимодействия 1зотопов водорода в области высоких давлений и температур для сталей 1устеиитного и феррито-мартенсигного классов может быть использована 1ри выборе конструкционного материала первой стенки термоядерных реакторов.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на III Леждународном симпозиуме по физике высоких энергий и элементарных 1астиц (синая, СРР, 1973 г), VI Международной конференции по физике

высоких энергий и структуре ядра (Санта-Фэ, США, 1975 г] Международном симпозиуме по проблемам мезонной химии и молекулярнь процессов в веществе (Дубна, 1977 г), IX Международной конференции г физике высоких энергий и структуре ядра (Версаль, Франция, 1979 г). Европейской коференции по управляемому термоядерному синтезу и физик плазмы (Москва, 1981 г), Международном совещании по проблемам мюонног катализа ядерных реакций синтеза изотопов водорода (Флорида, США, 19Е г). Международной конференции по мюонному катализу ядерных реакци синтеза "цСТ 90" (Вена, Австрия, 1990 г). Международном совещании п проблемам мюонного катализа ядерных реакций синтеза "дСР 92" (Уппсала Швеция, 1992 г).

По теме диссертации опубликовано 34 печатных работы, списо которых приведен в конце автореферата.

объем диссертации

Работа состоит из введения, семи глав, заключения и списк литературы. Общий объем диссертации составляет 267 страниц, включая 7 рисунка, 12 таблиц и список литературных ссылок из 236 наименований.

На защиту выносятся:

1. Экспериментальное обнаружение нового явления образована зарядово-несимметричных ыюонных молекул типа рдНе и результат: измерения скорости перехвата мюонов от рд-атомов, находящихся основном состоянии, к ядрам 4Не.

2. экспериментальное обнаружение явления перехвата мюонов о' мю-атомов изотопов водорода, находящихся в возбужденном состоянии, 1 ядрам 4Не и результаты анализа данных с целью определения значенш парциальных скоростей перехвата мюонов от рд-атомов, находящихся 1 возбужденных состояниях с п з 5, к ядрам 4Не.

3. Результаты эксперимента по измерению скорости перехвата мюоно] от йд-атомов к ядрам 4Не и заселенности основного состояния <1д-атомо1 при давлении смеси Ь2+ 4Не равном 1350 ат и концентрациях гелия о-5х10~4 до 10~2.

4. Результаты эксперимента по измерению сечения рассеяни! рд-атомов в газообразном водороде.

5. Общий анализ цепи последовательных циклов мюонного катализг ядерных реакций синтеза изотопов водорода в однокомпонентной среде (П2; Т ).

6. Рассмотрение кинетики МА- и ММ-процессов, происходящих в смеси ютопов водорода и гелия, и метод определения параметров процесса фехвата мюонов от рц-, йц,-, <:д-атомов к ядрам Не.

7. оптимизация и планирование экспериментов по измерению рактеристик МА- и ММ-процессов в чистом тритии и в смесях изотопов >дорода и гелия .

8. Алгоритмы программ и результаты вычисления эффективностей ■гистрации нейтронов и электронов с использованием разнообразных лекторов на основе органических сцинтилляторов в экспериментах по следованию МА- и ММ-процессов.

9. Разработка, создание и исследование характеристик установки :ффузионной очистки водорода (дейтерия) при давлениях до 50 ат, рантирующей получение сверхчистых изотопов водорода (суммарное держание примесей Нг, О , СО и т.д. в водороде не более Ю-8 об. лей).

10. Создание и исследование характеристик мембранного фильтра для ффузионного выделения и получения изотопов водорода особой чистоты.

11. Разработка и создание ряда систем газообеспечения мишеней в спериментах по исследованию МА- и ММ-процессов в широком диапазоне влений (до 1500 ат) и температур (20,4 К Т ^ 1050 К).

12. Результаты исследования процессов взаимодействия изотопов дорода с жаропрочными сплавами и сталями разных классов в широком апазоне давлений и температур (р < 1000 ат, Т ^ 1050 К).

13. Результаты исследования влияния широкого класса "защитных" крытий на проникновение изотопов водорода через стенки мишеней в стремальных условиях (р ~ 1000 ат, Т и 1050 К).

14. Разработка и создание серии газовых и криогенных мишеней, едназначенных для проведения исследований МА- и ММ-процессов как в стых изотопах водорода, так и в их смесях.

содержание диссертации

Во введении приводится краткое описание совокупности МА- и -процессов, происходящих при остановке отрицательных мюонов в дороде и в смесях изотопов водорода с небольшой примесью тяжелых ементов с 2 > 1. Дан краткий обзор экспериментальных и теоретических бот, выполненных по этой тематике и сформулированы программа и основание исследований, нашедших отражение в дисертации. Указаны ложения и основные результаты этих исследований, выносимые на щиту.

В первой главе приводится описание традиционной постановки спериментов по исследованию МА- и ММ-процессов в смесях изотопов

водорода. Приведены конструкции целого ряда мишеней: а) газовой мише с внутренними сцинтилляторами'1';

б) мишени высокого давления д

экспериментов с тритием/г/; в) криогенных мишеней/э~4/.

При изучении МА- и ММ-процессов в водороде предъявляются оче высокие требования к его чистоте - концентрация примесей (И , О , С и т.д.) не более 10~8 об. долей в случае исследования фундаментальн процессов слабого взаимодействия д + р —> п + V

+ а

И'

п + п + V

долей в

(1) (2)

и не более Ю-' об. долей в остальных случаях, это требован овусловлено необходимостью предельно уменьшить нейтронный фон захвата мюонов ядрами примеси (вероятность захвата мюонов ядрами с % 1 на несколько порядков превышает вероятность захвата мюонов водороде) и исключить ошибки в определении параметров исследуемых М. и ММ-процессов, связанные с большой скоростью конкурирующего канала канала перехвата мюонов от мюонных атомов водорода к ядрам примеси.

В связи с этим возникает задача не только получения сверхчист] изотопов водорода, но и создания мишеней и систем их газообеспечени: гарантирующих сохранение требуемой по условиям эксперимента степе] чистоты водорода в течение длительных экспозиций (« 300 ч.) на пуч! мюонов.

Для измерения скорости захвата мюона в газообразном водоро; (реакция (1)) и исследования МА- и ММ-процессов необходимо бьи разработать и создать газовую водородную мишень, рассчитанную 1 рабочее давление 50 ат. Учитывая то, что вероятность реакции (1) малг требовалось предельно уменьшить нейтронный фон, обусловленш остановками мюонов в стенках мишени. Эта проблема была решена пут« размещения внутри мишени сцинтилляторов, ограничивающих объе водорода, в котором происходят остановки мюонов.

На рис.1 приведен схематический чертеж экспериментальнс установки, использованной в экспериментах''5"7'' и в работах (В.М.Быстри-цкий и др. ЖЭТФ, 70 (1976) 1167; ЖЭТФ 71 (1976) 1680). основным элементом установки являлась созданная газовая мишень М с внутренними сцин-тилляторами'1'. Корпус мишени был изготовлен в виде цилиндра из нержавеющей стали длиной 540 мм и внутренним диаметром 140 мм. Толщина стенок мишени составляла 3 мм. В качестве вещества сцинтилляторов 4 и 5

6

Рис. 1. Схематический чертеж экспериментальной установки.

пля выделения остановок мюонов в водороде был выбран csI(Tl). Этот выбор был обусловлен двумя обстоятельствами. Во-первых, время жизни июоиа в CsI(Tl) существенно меньше времени жизни свободного мюона (это дает возможность проводить корректное разделение по времени "полезных" л фоновых событий), а, во-вторых, использование неорганического гцинтиллятора позволяет сохранять в мишени требуемый уровень чистоты водорода в течение длительных экспозиций ее на пучке мюонов (из-за низкого давления упругих паров Csl(Tl)). сцинтиллятор 5 был изготовлен з виде полого цилиндра длиной 205 мм, внутреним диаметром 120 мм и с толщиной стенок 5 мм, а сцинтиллятор 4 - в виде диска диаметром 120 мм л толщиной 250 мкм. Светосбор на фотокатодн ФЭУ со сцинтилляторов 4 и 5 осуществлялся с помощью полых световодов.

с использованием данной мишени нами был выполнен целый ряд экспериментов: /5'7/ и (В.М. Быстрицкий и др. жэтф, 66 (1974) 43; 3.М.Быстрицкий И др. жэтф, 66 (1974) 61; В.М.Быстрицкий И др. жэтф, 70 (1976) 1167; В.м.Быстрицкий и др. жэтф, 71 (1976) 1680; В.м.Быстрицкий i др. жэтф, 76 (1979) 460; в.м.Быстрицкий и др. жэтф, 80 (1981) 839).

Для проведения эксперимента (В.М.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 80 (1981) 1700) по исследованию мюонного катализа реакции синтеза ядер дейтерия i трития

1-й

tu + а

dt/U

-> dtи

Не + п 4Нед + п

(За) (36)

скорость образования dty-молекул; Af' - скорость ядерного dt-•интеза п йЪд-молекуле; и- вероятность "прилипания" мюона к ядру 4Не)

рассчитанная на о смесью В2+ Т2 в диапазоне температур 77 К ^ Т г 650 к и

условиям эксперимента трития

12 18 8 17-9. jo Л 11 J5 1612 2 3

тми была разработана и создана газовая мишень >аботу

давлений до 55 ат. Наличие в мишени по [А ~ 5000 ки) требовало создания специальной нестандартной аппарату-эы, обеспечивающей безопасную работу персонала на установке. Чертеж шшени приведен на рис.2. Мишень 1 1редставляла собой цилиндрический госуя объемом 3,25 л, изготовленный 13 нержавеющей стали. Диаметр сосуда 130 мм, длина 250 мм, толщина :тенок 3 мм. в целях радиационной 5езопасности при случайной разгер-«етизации мишени 1, она и непосред-ггвенно связанные с ней манометр 3 1 сильфонный вентиль 13 были распо-

} к балтстнонц риер&царц

Рис.2. Схематический чертеж газовой мишени для экспериментов со смесью Ог+Т2.

ложены внутри вакуумно-плотного кожуха 2, который был соединен балластным резервуаром объемом 130 л.

В качестве нагревателя мишени использовалась проволока 4 высокоомного сплава ЭИ 626, пропущенная в бусах 5 внутри медной труб 6. Охлаждение мишени производилось путем продува паров азота чер медную трубку 7.

Температура мишени измерялась с помощью двух хромель-копелев термопар 10. Для уменьшения теплоотвода от мишени она окружала четырехслойным экраном 11 из полированных гофрированных фольг толщин 80 мкм.

С использованием созданной нами мишени' ' было вперв экспериментально обнаружено явление мюонного катализа реакции синте ядер дейтерия и трития.

Для исследования МА- и ММ-процессов, происходящих в тритии, бы разработаны два типа криогенных мишеней: одна - для работы п постоянной температуре (20,6 К)/3/, другая - с вариацией температуры диапазоне 20,4 К * т з 40 К/4/. Необходимость создания криогенн ыишени с вариацией температуры была обусловлена тем, что корректн определение характеристик процесса мюонного катализа ядерной реакц синтеза в ^д-молекуле

1-й

А________А." -^->4Не + 2п +д~ (4а)

сд + ъ ——^

и

—^-»4Нед + 2п (46)

~ скорость образования ЪЪд-молекул; А^ - скорость ядерно] синтеза в ^д-молекуле; - коэффициент "прилипания" мюона к яд] Не) возможно лишь путем проведения измерений при двух, по крайш мере, значениях плотности трития, отличающихся между собой на 20 40%/е/. Указанный диапазон изменения плотности трития может бы-достигнут за счет вариации температуры мишени в выбранном интервал! На рис. 3, в качестве примера, приведен принципиальный черт« криостат- мишени^4/ с вариацией температуры. Основными узлами « являются:

1) жидкотритиевая мишень 1 объемом 35 см3 (цилиндрический сосуд \ нержавеющей стали диаметром 24 мм, длиной 76 им и с толщиной стенс 0,3 мм), расчитанная на рабочее давление 30 ат (максимально допустим« активность трития в мишени составляет А » 8,5хЮ4 Ки);

2) водородный бачок ВБ1 объемом 8,5 л;

3) конденсационная трубка 2, проходящая через ВБ1;

4) водородный бачок ВБ2 с трубкой охлаждения 4, которая заполняете жидким водородом и может перемещатся внутри ВБ1 (количество жидког водорода в ВБ2 контролируется с помощью конденсационного указател

ровня КУУ);

) балластный объем БО, в котором распо-ожены манометр и мановакуумметр МВ для змерения давления паров трития в мишени; ) система термометрического контроля; ) система дозированного напуска (выпус-а) газообразного водорода в ВБ1.

принцип работы криостат-мишени осно-ан на отводе тепла от мишени, заполнений тритием, к резервуару с жидким одородом с помощью теплообменного газа -одорода. Процесс охлаждения мишени в на-тоящей конструкции может осуществляться вумя альтернативными путями: ) при фиксированном положении трубки 4 утем изменения количества газообразного одорода, находящегося в ВБ1; ) при фиксированном количестве газообразного водорода, находящегося в Б1, путем изменения глубины погружения трубки 4 в бачок ВБ1.

Определение стабильности поддержания температуры мишени в казанном диапазоне температур проводилось в имитационных опытах с одородом и дейтерием. Флуктуации температуры дейтерия в криостат-ишени в течение суток не превышали 0,2 К при определенных ее начениях (25 К, 32 К, 37 К).

Следует отметить, что созданные два варианта жидкотритиевой ишени могут быть использованы также и в экспериментах по исследованию А- и ММ-процессов как в чистых изотопах водорода, так и в их смесях.

Во второй главе приведены результаты исследований процессов роникновения и диффузии изотопов водорода через различные материалы и защитные" покрытия при высоких давлениях и температурах, а также дано писание конструкций модифицированных мишеней с экстремальными араметрами.

В связи с тем, что намеченная экспериметальная программа включает себя исследование цСР в чистом дейтерии, смесях Н2+ и Тг в

ироких диапазонах давлений и температур, нами были созданы две становки. Одна из них/9/ для исследования МА- и ММ-процессов в эдороде, детерии и их смесях при давлениях до 1500 ат и температурах г 20,4 К до 300 к, другая/10/- для исследования цСТ? в смеси Т>г+ Т2 в иапазоне температур от 300 К до 1050 К и при давлениях до 1000 ат.

Установка/9/ (см. рис. 4) состоит из мишени М, вентиля высокого авления ВВД/П/ и криостата. Получение высоких давлений (р з 1500 ат ри Т = 300 К) осуществляется криогенным методом путем ожижения

чертеж криостат-мишени.

газообразных изотопов водорода в объеме мишени с последующим ее нагревом. Такой способ получения высоких давлений гарантирует сохранение высокой чистоты изотопов водорода. Мишень высокого давления М представляет собой толстостенный цилиндр, изготовленный из сплава ЭИ 437Б. Внутренний диаметр мишени 42 мм, толщина стенок 9 мм, а объем мишени равен 120 см3. Охлаждение и термостатирование мишени производится с помощью криостата, который состоит из вакуумного кожуха ВК, водородного бачка ВБ и сосуда с, стенки которого охлаждаются жидким водородом или азотом.

При работе с мишеныо/9/ в диапазоне температур 20,4 ♦ 77 К в качестве хладоагента используется жидкий водород, а в диапазоне 78 + 300 К - жидкий азот. Необходимая температура мишени во всем диапазоне достигается путем вариации давления гелия в сосуде С и мощности нагревателя Н. Давление газа в мишени М контролируется по показания манометра высокого давления МВД.

С использованием этой мишени был выполнен эксперимент'12', также проведено исследование зависимости скорости образования defy молекул от температуры дейтерия (V.M. Bystritsky et al. AIP Conferenc Proceedings, 181 (1991) 17; V.M.Bystritsky et al. Muon Catalyze Fusion, 5/6 (1991) 141).

Основная трудность, возникающая при создании мишеней для работы изотопами водорода при высоких давлениях (psioOO ат) и температура (Tsi050 К), связана с так называемой водородной коррозией стенс мишени, что приводит к потере требуемой механической прочности, связи с тем, что в литературе до начала создания нами мишене практически отсутствовала информация о характеристиках процесса взаимодействия водорода с жаропрочными сплавами и сталями в указанны диапазонох давлений и температур, необходимо было выполнит исследования, с целью:

а) выбора сплава, обладающего высокими прочностными характеристикам при высоких температурах;

б) выбора "защитного" покрытия сплава и технологии его нанесения дл существенного уменьшения проникновения водорода через стенки мишени.

Реализация пункта б) особенно важна при работе с радиоактивны изотопом водорода - тритием. В результате проведенных исследовани взаимодействия изотопов водорода с жаропрочным сплавом ЭИ 698/,3/

10

Рис.4.Схематически? чертеж установки.

¡талями аустенитного (Х18Н10Т) и феррито-мартенситного (Х13М2БФР) :лассов/14/ в качестве материала корпуса мишеней был выбран сплав ЭИ >98. впервые получены основные характеристики процессов проникновения, шффузии и растворимости изотопов водорода для данных материалов, зыполнены исследования влияния "защитных" покрытий (золото, цитирование поверхности металла, оксидные покрытия) сплава ЭИ 698 на 1роиикно!!ение изотопов водорода через стенки при высоких давлениях и температурах713 17/. Разработана технология их нанесения. Идея »спользования многослойных "защитных" покрытий жаропрочного сплава ЭИ 598 легла в основу разработанной и созданной мишени/10/. На рис. 5 фиведен чертеж мишени, корпус которой изготовлен из сплава эи 698. 'абочий объем мишени составляет 18 см3, а внутренний ее диаметр 18 мм. Сорпус мишени представляет собой толстостенный цилиндр 1 в который юмещен вкладыш 2 из того же материна. Вкладыш 2 вставлен внутрь ампу-ш из золота 3 с толщиной стенки 0,4 ш. Уплотнение между оболочкой из ¡олота 3 и корпусом 1, а также между жладышем 2 и корпусом 1 осуществляется с помощью медных прокладок 4 и ). Перед сборкой мишени производи-юсь алитирование внутренних поверх-юстей корпуса мишени 1 и вкладыша 2.

Для обеспечения радиационной зысокого давления и емкостной датчик помещены внутри объема, тгряниченного вакуумным кожухом. На данной установке были проведены имитационные опыты с дейтерием. Результаты этих экспериментов свидетельствуют о том, что поток дейтерия через могослойную стенку яишени при температуре Т = 1050 К и давлении р = 1000 ат уменьшился золее чем на два порядка по сравнению с потоком дейтерия через стенку «шшени, изготовленной из сплава ЭИ 698. Созданная мишень позволяет в течение длительных экспозиций на пучке мюонов проводить исследования иСР в смесях изотопов водорода при давлениях до 1000 ат и температурах цо 1050 К.

В третьей главе рассматриваются созданные системы тазообеснечения мишеней, описание которых приведено в главах I и II. Системы газообеспечения можно разбить на два класса. Первый класс -зистемы газообеспечения мишеней работающих с водородом и дейтерием71',

-/18,19/ ,,

второй - для работы с радиоактивным изотопом водорода - тритием

высокой радиоактивности (» 8,5х104 Ки). Системы газообеспечения I и

II классов включают в себя следующие основные узлы: 1) систему

Рис.5. Чертеж мишени.

безопасности мишень, вентиль

высоковакуумной откачки; 2) систему очистки изотопов водорода; систему заполнения мишени водородом. Системы II-го класса крс перечисленных узлов снабжены специальной аппаратурой дозиметрическс контроля и устройствами, обеспечивающими безопасность рабе персонала.

В системах 1-го класса очистка водорода (дейтерия) осуществляла с помощью разработанного и созданного диффузионного апларата/20/, лу с помощью последовательно соединенных цеолитовых адсорбере обеспечивающих чистоту водорода на уровне 2хЮ~7 об. дол (эксперименты/5"7,11/ и работы (В.М.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 70 (19"3 1167; В.М.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 71 (1976) 1680; В.М.Быстрицкий и л ЖЭТФ, 76 (1979) 460; В .М.Быстрицкий И др. ЖЭТФ, 80 (1981) 83 V.M.Bystritsky et al. AIP Conference Proceedings, 181 (1991) 1 V.M.Bystritsky et al. Muon Catalyzed Fusion, 5/6 (1991) 141)).

в системах II-го класса очистка дейтерия производится с помош трех последовательно соединенных адсорберов, а в качестве источни трития используется тритид титана TiT2, применение которого позволя осуществлять дозированный напуск трития в мишень/г1/ (эксперимент В.М.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 80 (1981) 1700). следует отметить,что данных системах очистка дейтерия и трития может осуществляться так путем использования созданного нами в коллаборации с ВНИИНМ ( Москва) и ДонМИ (г. Донецк) мембранного фильтра диффузионной очист водорода'22'.

Многократно проведенные анализы водорода (находящегося в мишени течение длительных экспозиций) на сумму примесей свидетельствовали том, что содержание их в опыте (В.М.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 66 (197 43) не превышало ~ 1,5х10~8 об. долей, а в опытах/г~4/ не более 2x10 об. долей, что, в свою очередь, вполне удовлетворяло требовани экспериментов.

В четвертой главе приводятся результаты вычислений с помощ: метода Монте-Карло эффективностей регистрации нейтронов и электронов экспериментах по исследованию МА- и ММ-процессов.

Знание эффективностей регистрации нейтронов и электрон! экспериментальной установкой необходимо для определения выход! продуктов реакций ядерного синтеза в мюонных молекулах на основан! которых извлекается информация о характеристиках МА- и ММ-процессо1 Задача об определении эффективности регистрации указанных частиц п| наличии разнообразных веществ между мишенью и детектором наилучш! образом решается с помощью метода Монте-Карло. При моделирован! взаимодействия нейтронов со сцинтиллятором NE-213 учитывала следующие возможные процессы: а) упругое рассеяние нейтронов i

протонах; б) упругое рассеяние нейтронов на ядрах углерода; в) неупругое рассеяние нейтронов на углероде 1гС(п,п'у)1гС (если энергия нейтронов Еп> 4,5 МэВ); г) реакции 1 2С(п,ос)9Ве, 1 2С(п,п')12С*(За), 12С(п,а)9Ве (п')8Ве (если энергия нейтронов Е > 9 МэВ). Нами были выполнены расчеты/23/ эффективностей регистрации нейтронов в опытах по измерению скорости захвата мюона протоном, скорости образования ddy-молекул (В .М.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 66 (1974) 61; V.M.Bystritsky et al. AIP Conference Proceedings, 181 (1991) 17; V.M.Bystritsky et al. Muon Catalyzed Fusion, 5/6 (1991) 141) и скорости образования dtn-молекул (В.M.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 80 (1981) 1700), а электронов

- в опыте/г/ и в работе (В.м.Быстрицкий и др. ЖЭТФ, 66 (1974) 43). Кроме этого были проведены расчеты эффективности регистрации нейтронов экспериментальными установками, созданными для исследования МА- и

/24/

ММ-лроцессов в тритии и смеси Dz+ Tz . Выполнены также ресчеты эффективностей регистрации нейтронов реакций синтеза в ddfi-, dty- и ttp-молекулах (Е = 2,5 МэВ; Е = 14,1 МэВ; Етах= 9,5 МэВ) детекторами с

" " " /25/

большим объемом (» 200 л) жидкого сцинтиллятора NE-213

Из результатов вычислений'25/ следует, что применение калибровки спектрометрических каналов нейтронных детекторов с большим объемом сцинтиллятора с помощью стандартных r-источников полностью исключает необходимость учета эффектов поглощения света в веществе самого сцинтиллятора, что, в свою очередь, повышает достоверность расчетных значений эффективности регистрации нейтронов.

На основании выполненных вычислений эффективности регистрации нейтронов реакции синтеза в tt/i-молекуле (реакция (4)) предложен метод/2б/ определения вкладов (п-п)- и (а-п)-взаимодействий в конечном состоянии, заключающийся в сравнении амплитудных спектров зарегистрированных нейтронов с расчетными распределениями, полученными для различных матричных элементов, описывающих реакцию tt-синтеза.

следует отметить, что детекторы с большим объемом сцинтиллятора (80 - 200 л), обладая высокой эффективностью регистрации нейтронов 60%

- 80% и хорошим временным разрешением (= б не), могут эффективно использоваться не только для исследования МА- и ММ-процессов, происходящих при малых плотностях изотопов водорода, но и для изучения редких процессов.

В пятой главе рассмотрена кинетика мю-атомных и мю-молекулярных процессов, происходящих в однокомпонентной среде (Dz;

т ./Z7.28/

2

Приводится анализ последовательных циклов мюонного катализа реакций ядерного синтеза (инициируемых одним мюоном) в тритии (реакции (4а), (4б)) и в дейтерии

1-<J.

а. \лл

du + а ■> ddM —-Í-»

(3 —►

3Не + п + ц~ (5а)

1-/3

1-ы<

3Нед + п (56)

t + р + д (ба)

tu + р (66)

^ddp ~ скорость образования ййд-молекул; Af - скорость реакци

ядерного синтеза в ddw-молекуле; /3 - относительная вероятность реакци

ядерного синтеза в ddtt-молекуле с образованием нейтрона; и

d

вероятность "прилипания" мюона к ядру 3Не; со' - вероятност "прилипания" мюона к тритону) с учетом любого числа промежуточны узлов в его цепочке - учитываются переходы между уровнями энерги dji(tu)-атомов и ddy(ttw)-молекул, а также возможные переходы мюонов о dp(tu)—атомов к ядрам примесей с зарядом z > 1.

Получены в общем виде выражения, описывающие выходы и временны распределения продуктов реакций ядерного синтеза, образующихся в конц каждого из циклов мю-катализа, с учетом эффективности их регистрации мертвого времени регистрирующей аппаратуры729/.

На основе полученных выражений нами проведен их анализ с цель выбора оптимальных экспериментальных условий для определени характеристик uCF в чистом тритии/8/( таких как: скорость образовани ttjx-молекул, скорость ядерного синтеза в них, коэффициент "прилипания мюонов к ядрам 4Не. Показано, что для однозначного определени характеристик uCF в чистом тритии необходимо и достаточно проведени экспериментов при двух значениях плотности трития в мишени отличающихся между собой более, чем на 20%.

В шестой главе представлены результаты исследования процессо перехвата мюонов от рд- и dM-атомов к ядрам Не, а также рассмотрен вопросы связанные с оптимизацией экспериментов по измерени характеристик этих процессов.

Согласно ранним теретическим вычислениям полагалось, что скорост перехвата мюонов от мю-атомов водорода , находящихся в основно состоянии, к ядрам Не

3 4

Нц + Не -> Нед + Н; (Н н p,d,t; Не 5 Не, Не) (7)

мала в связи с отсутствием пересечений и псевдопересечений межд молекулярными термами систем Нд + Не и Нед + Н. Подтверждением этом являлись результаты ряда экспериментальных работ (Займидорого О.А. др. ЖЭТФ 44 (1963) 1852; Bertin A. et al. Nuovo Cim. 52A (1967) 1274)

В 1977 году нами был выполнен эксперимент/5/, целью которог являлось обнаружение возможного перехвата мюонов от рд-атомов находящихся в возбужденном состоянии, к ядрам 4Не. Методик

определения скорости перехвата мюонов от рд-атомов была основана на анализе выходов и временных распределений электронов от распада мюонов и у-квантов мезорентгеновского излучения Хед-атомов с энергией Е = 3,8 МэВ (возникающих в результате перехвата мюонов от рд-атомов к ядрам Хе, используемого в качестве небольшой добавки, С ~ Ю-5), измеренных

Хе ,

в экспозициях с чистым водоролом и со смесями Н2+ Хе, Н2+ Хе + Не. Эксперимент был выполнен на мюонном пучке синхроциклотрона оияи. Схема установки приведена на рис. 1. Пучок мюонов с импульсом 130 МэВ/с и

4 —1

интенсивностью I = 2x10 с проходил через сцинтилляторы детекторов 1, 2, 3, тормозился фильтром 6 и попадал в объем мишени, ограниченный ^цинтилляторами 4 и 5 из CsI(Tl). Регистрация jr-квантов мезорентгеновского излучения Хед-атомов и электронов от распада мюонов эсуществлялась двумя детекторами "г" и "г2" с кристаллами Nal(Tl) з 150x100 ммг и пятью счетчиками el - е5 с кристаллами стильбена а 70х 30 мм2, расположенными вокруг мишени. Система отбора и регистрации событий описана в работе'30', а система очистки и заполнения мишени зодородом в работе'". В эксперименте были выполнены три серии 1змерений, различающихся между собой начальным давлением водорода и относительной концентрацией гелия (С = п /п где п и п - числа

Не Не п ^ Не п

ггомов гелия и водорода в см"). Начальное давление водорода изменялось эт 16,5 ат до 24,6 ат, а концентрация гелия от 0,05 до 2,14.

Результаты, полученные в предположении отсутствия процесса (7), свидетельствовали о существовании перехвата из возбужденных состояний эд-атомов к ядрам 4Не. Однако, совместный анализ выходов и временных заспределений r-квантов и электронов от распада мюонов приводил к отсутствию самосогласованности результатов. В начале 80-х годов в заботе (Ю.А.Аристов и др. ЯФ, 33 (1981) 1066) был рассмотрен новый «еханизм перехвата мюонов от мю-атомов изотопов водорода (находящихся ) основном состоянии) к ядрам гелия - механизм молекулярной 1ерезарядки

Нд + Не —* [(НдНе)*е]+ + е~

г-> (НдНе)++ + е"

* [(НдНе)++е]+ »(6,85 кэВ) (НдНе)++ —* (Нед)+ + Н

В связи с этим нами была проведена детальная обработка'6' данных

/5/

жсперимента с учетом возможного существования явления молекулярной трезарядки. в результате совместной обработки временных распределений r-квантов мезорентгеновского излучения Хед-атомов и электронов от ¡аспада мюонов найдено значение скорости перехвата мюонов из основного :остояния рд-атомов к ядрам 4Не:

Х* = (3,6 ± 1.0Ы07 с"1.

Не

Измеренное значение находится в хорошем согласии с расчетнс величиной. Этот факт является непосредственным свидетельстве обнаружения в наших опытах нового механизма молекулярной перезарядк рд-атомов на ядрах гелия.

Кроме этого, нами исследована зависимость величины У = вероятность прямой посадки мюона на водород в смеси Н2+ Не; вероятность перехода рд-атома из возбужденного состояния в основное от концентрации гелия, указывающая на наличие перехвата мюонов и возбужденных состояний рд-атомов к ядрам гелия. На рис. 6 представлен зависимость И от концентрации гелия, свидетельствующая о том, чт перехват мюонов из возбужденных состояний рд-атомов более вероятен чем в случае рлг-атомов. Причина такого различия, по всей видимости связана с существованием интенсивного ядерного захвата пионов и пз-состояний (п = 1 + 5) рл-мезоатомов, конкурирующего с процессе перехвата мюонов к ядрам гелия.

После экспериментального обнаружения'5'6' теоретическ предсказанного явления молекулярной перезарядки мю-атомов изотопо водорода на ядрах гелия, а также обнаружения перехвата мюонов и возбужденных состояний мю-атомов резко возрос интерес к исследовани таких процессов. знание параметров процесса перехвата мюоно необходимо для правильной интерпретации опытов по исследовани мюонного катализа в смеси й2+ Тг, корректного описания кинетик каскадных переходов мю-атомов в смеси изотопов водорода с гелием, также для выбора оптимальных условий в плане осуществлени эффективного мюонного катализа реакции с1Ь-синтеза (можно произвест оценку периодичности и степени необходимой очистки смеси Т>2+ Т2 о накопившегося в ней гелия за счет естественного распада трития и

результате протекания ядерных реакций <М~, с1Ь- и ^-синтеза).

/12/

Целью следующего эксперимента , выполненного нами, являлос изучение процесса перехвата мюонов от с[д-атомов к ядрам 4Не при малы концентрациях гелия и давлении смеси Ог+ 4Не равном 1350 ат. Мето измерения основан на анализе выходов и временных распределени

Рис.6. Зависимость величины V от концентрации гелия в смеси Н2+ 4Не: д - данные настоящей работы ; тг - результат эксперимента по исследованию перехвата пионов от ртг-атомо к ядрам 4Не (Петрухин В.И., Суворов в.М. ЖЭТФ 70 (1976) 1145).

16

последовательно зарегистрированных нейтронов dd-синтеза в чистом дейтерии и смеси дейтерия с гелием. В ра-ботах/3,,32/нами подробно рассмотрены идеология проведения экспериментов по исследованию данного процесса и алгоритм анализа экспериментальных данных.

Эксперимент проводился на мюон-ном канале фазатрона оияи. На рис. 7 приведена схема экспериментальной установки. Пучок мюонов с импульсом 130 МэВ/с и интенсивностью 2х104 с-1 проходил через сцинтилляционные детекторы 1 - 4 , тормозной фильтр СН и

/9/

попадал в мишень высокого давления . Для регистрации электронов от распада мюонов и выделения акта остановки мюона в объеме мишени вокруг нее детектор 5 (пластический сцинтиллятор цилиндрической формы и 100 мм, 1 = 150 мм, d = 5 мм). Регистрация нейтронов осуществлялась с помощью двух нейтронных детекторов с жидким сцинтиллятором NE-213, расположенных симметрично относительно мишени. Кюветы для сцинтиллятора NE-213 имели размеры: в 310x160 мм2.

эксперимент включал в себя восемь опытов: а - с чистым дейтерием (р = 1350 ат, Т = 300 к); б - пять экспозиций со смесью D2+ 4Не при различных концентрациях гелия (р = 1350 атм, Т = 300 К; СНе= (0,50± ±0,15)хЮ~3, (0,13±0,03)х10~2, (0,31±0,06)х10~2, (0,б4±,09)х10~2, (1,00±0,10)х10-2; в - с чистым гелием (р = 1050 атм); г - с вакуумированной мишенью. Экспозиции виг являлись фоновыми. На рис.8, в качестве примера, приведены временные распределения первых зарегистрированных нейтронов dd-синтеза, измеренные в опытах с чистым дейтерием и со смесью Dz+ 4Не (СН(>= 0,31%).

На рис. 9 приведены значения Xd , полученные в экспозициях со

4 Не -3 -2

смесью D2+ Не при изменении концентрации от 0,5x10 до 1,0x10 . В результате обработки всей совокупности экспериментальных данных

найдено значение Xd , а также на 90% уровне достоверности граничные

Н" d 8-1 -з

значения величины W: А„ = (2,85 ± 0,30)х10 с ; W(C„ =5x10 ) а

о Не о Не

0,96; Wo(CH<=10~2) ь 0,9.

Полученное значение скорости перезарядки йд-атомов на ядрах 4Не при давлении смеси 4Не равном 1350 атм меньше величины

измеренной при лавлении » 100 атм (Д.В.Балин и др. Письма в ЖЭТФ, 42 (1985) 236), но существенно больше граничного значения данной

Рис. 7. Схема экспериментальной установки.

располагался сцинтилляционный

Рис.8. Временные распределения:

1 - опыт с чистым дейтерием;

2 - опыт со смесью 02+ 0,31% Не; сплошные линии - результат фитирования.

й5 ш С<не 1%)

Рис.9. Значения скорости перехват мюонов из основного состояния <Зд-атомов к ядрам 4Не. Прямая - результат фитирования экспериментальных данных.

величины, найденного в опыте (A.Berlin et al. Lett. Nuovo Cim., 1 (1977) 381) при давлении смеси 10 атм. Причина такого расхождения пок не ясна. При сравнении измеренного нами значения x¡¡ с результатам вычислений (В.К.Иванов и др. ЖЭТФ, 91 (1986) 358) наблюдается хороше согласие.

В этой же главе достаточно детально изложена кинетика процессов происходящих в водород-гелиевой смеси и предложена экспериментальна программа дальнейших исследований МА- и ММ-процессов в смесях Н + Не

d + ня т 4- „„/31-33/ 2

г . ие' 12 Не • На основании рассмотрения кинетик возбужденного мезоводорода предложен метод определения скоросте перехвата мюонов из возбужденных состояний мю-атомов изотопов водород к ядрам гелия. Для проверки корректности предложенного метода нам проведена обработка данных эксперимента/6/. Полученные оценки'3' скоростей перехвата мюонов из возбужденных состояний рд-атомов ens (п - главное квантовое число) свидетельствуют о правомерност предложенного метода.

5—седьмой_главе представлены результаты эксперимента п

изучению процесса рассеяния рд-атомов в водороде.

рд + Н —* рд + н2 (8)

Интерес к изучению данного процесса связан со следующим обстоятельствами.

Знание сечений реакции (8) необходимо не только для правильной интерпретации опытов по измерению скорости ядерного захвата мюона лротоном, но и для корректной проверки алгоритма решения задачи трех гел, взаимодействующих по закону кулона.

К моменту выполнения настоящей реботы существовало заметное расхождение между значениями сечения рассеяния, найденными в опытах с диффузионной камерой (В.П.Джелепов и др. ЖЭТФ, 49 (1965) 393) и с использованием электронной методики (А.Quaranta et al. Nuovo Cim., 47B (1967 ) 72). Результаты теоретических работ (Зельдович Я.Б., Герштейн :.с. УФН, 71 (i960) 581; Матвеенко a.b., Пономарев л.и. жэтф, 59 (1970) 1953; Cohen S. et al. Phys. Rev., 119 (1960) 384; Пономарев 1.И. и лр. ЯФ, 29 (1979) 133) также не согласовывались друг с другом, тричем наблюдалась заметная чувствительность их к используемым «оделям. Для устранения существовавшей неопределенности в экспериментальных результатах нами был проведен эксперимент77' по 1змерению сечения процесса (8). Эксперимент был выполнен с 1спользованием установки, описание которой приведено в Главе VI (опыт ю изучению процесса перехвата мюонов от рд-атомов к ядрам 4Не). Метод <змерения основан на использовании связи длины диффузии рд-атома в -азообразном водороде с сечением рассеяния. В процессе эксперимента )ыли проведены следующие экспозиции.

1. Мишень заполнялась изотопически чистым водородом с содержанием 1ейтерия не более 2хЮ~б об. долей. В данной экпозиции определялся шход у-квантов мезорентгеновского . излучения Сед- и 1д-атомов, юзникающих в результате диффузии рд-атомов к стенкам сцинтилляторов хетекторов 4 и 5 и последующего перехвата мюонов от рд-атомов к ядрам :s и I.

2. Опыт со смесью Н2+ Хе для экспериментального определения >ффективности регистрации у-квантов мезорентгеновского излучения Сзд-^ 1д- атомов (выбор Хе в качестве добавки на уровне ~ 10 4 был ¡бусловлен тем, что характеристики мезорентгеновского излучения Хед-, :бд- и 1д-атомов весьма близки).

3. опыт с гелием (фоновый). Число остановок мюонов в опытах с шстнм водородом и гелием определялось по числу электронов, ^регистрированных детекторами "е".

4. Вспомогательные опыты, целью которых являлось измерение )асиределения плотности остановок мюонов по объему мишени.

5. опыт с вакуумированной мишенью, который являлся фоновым для •кспозиций 2 + 4.

В каждой экспозиции проводилось измерение временных распределений r-квантов, зарегистрированных "г"- и "у "-детекторами во временном штервале 0,38 - 7,6 мкс (см. рис. 10). Чтобы определить взаимосвязь

300 - i 1

Рис.10. Временные распределения событий-, зарегистрированных "^''-детекторами в экспозициях с чистым водородом (1), гелие; (2) и с вакуумированной мишенью (3). Распределения (2) и (3) нормированны к условиям опыта (1).

между сечениём рассеяния рд-атомов i

0 2 4 6 8 Время (икс)

водороде и измеренным выходом у-квантов, ; также для выяснения чувствительност! результата к различным предположениям ( характере процесса (8), проводилос! численное моделирование методом Монте-Карло процессов, происходящих после

остановки мюонов в водороде. Алгоритм программы включал в качестве исходных параметров начальную энергию рд-атомов, сечение рассеяния у эффективную массу молекулы водорода.

С целью определения эффективной массы молекулы Н2 было проведенс моделирование процесса столкновения рд-атомов с молекулами водорода, участвующими в тепловом движении с пятью степенями свободы (в это* случае классическим аналогом молекулы Н2 являлась "гантелька" в виде двух атомов водорода, расположенных на оси с фиксированным расстоянием между ними). Результаты моделирования свидетельствовали о том, что средние характеристики процесса рассеяния рд-атомов (средние длины пробегов рд-атомов по "прямой" и "ломаной" траекториям, число соударений, средний конус угла рассеяния) эквивалентны соответствующим характеристикам процесса соударения мю-атомов водорода с частицами,

имеющими массу М = 1,25 т (т - масса протона).

р р

Используя измеренное значение выхода г-квантов мезорентгеновского излучения Сэд- и 1д-атомов и полученную расчетным путем зависимость выхода зг-квантов от сечения рассеяния рд-атомов на частицах массой М, нами найдено эффективное сечение рассеяния рд-атомов на молекулах Н2 равное

На рис. 11 приведено измеренное в экспозиции с чистым водородом временное распределение »-квантов мезорентгеновского излучения Сбд- и 1д-атомов и наигранное распределение (результат моделирования при <г(рд+Н2)= 42,0хЮ~21 см2). Как видно, данные распределения не различаются между собой в пределах статистических ошибок.

а(рд+Н ) = (42,0 ± 8,0 )х10-21 смг.

Рис.11, временные спектры: • - эксперимент,

результат моделирования.

10

10

f

III

Найденное нами сечение рассеяния рд-атомов в водороде и в работе (А.ВегЪ1п еЪ а1. Nuovo С:ш. , 72А (1982) 225) согласуются не только между собой, но и с результатами вычислений (В.С.Мележик и др. ЖЭТФ 85 (1983) 434). Расчетные же значения сечения рассеяния рд-атомов на молекулах водорода, полученные с учетом спиновых эффектов и влияния электронной оболочки молекулы водорода

0 2 4 6 t. мне

(A.Adamczak, V.S.Melezhik MCF 5/6 (1991) 65), существенно отличаются от экспериментально

1йденных значений сечения. В настоящее время проводится анализ данных :сперимента, выполненного в PSI (J.B.Kraiman et al. MCF 5/6 (1991)

I) по измерению сечения процесса (8) при низких давлениях водорода 1,047 ат и 0,75 ат). Не исключено, что совместный анализ всего набора :спериментальных и расчетных значений сечения процесса (8), жученных к настоящему времени, сможет прояснить природу шествующего различия между результатами этих работ.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы [ссертации.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Быстрицкий в.М. и др. Система с газовой мишенью для опытов со сверхчистым водородом. - Дубна. - 1973. (Сообщение/объед. ин-т ядерн.исслед.: 13-7246).

2. Быстрицкий В.М. и др. Газовая мишень высокого давления для экспериментов с газообразным тритием.//ПТЭ. - 1982. - * 2. -С. 21.

3. Быстрицкий в.М. и др. жидкотритиевая мишень для исследования мезоатомных и мезомолекулярных процессов.//ПТЭ. - 1983. - » з. -С.42.

4. Быстрицкий В.М., Возняк Я., гула А. и др. Жидкотритиевая мишень с изменением рабочей температуры в диапазоне от 20,6 К до 40 К.//ПТЭ. - 1985. - ВЫП.1. - С.46.

5. Быстрицкий В.М. и др. наблюдение перехвата мюонов е столкновениях рд+Не //Труды Международного симпозиума пс проблемам мезонной химии и мезомолекулярных процессов е веществе. - Дубна. - 1977. - с.220.

6. Быстрицкий В.М., Джелепов В.П., Петрухин В.И. и др. Перехват мюонов. с водорода на гелий.//ЖЭТФ. - 1983. - Т.84. - С.1257.

7. Быстрицкий В.М. , Джелепов В.П., Петрухин В.И. и др. Измерение сечения рассеяния рд-атомов в газообразном водороде.//ЖЭТФ. 1984. - Т.87. - С.384.

8. Bystritsky V.M. et al. Determination of optimal conditions foi the experimental investigation of muon catalysis of nucleai reaction: t+t-»4He+2n.//Acta Phys. Polonica. - 1984. - V. B15. -P.699.

9. Быстрицкий В.М. и др. Мишень для работы с изотопами водорода npi давлениях до 150 МПа в диапазоне температур от 20,4 К до 300 К. //ПТЭ. - 1989. - № 1. - С.50.

10. Артюхов A.n., Быстрицкий В.М. и др. Мишень для работы с тяжелЕ^ изотопами водорода при температурах до 1050 К и давлениях до 100С ат. //ПТЭ. - 1989. - Т. 6. - С. 47.

11. Быстрицкий В.М. и др. Сильфонный вентиль высокого давления.// ПТЭ. - 1989. - № 4. - С.212.

12. Быстрицкий В.М. и др. Изучение процесса перехвата мюонов от

А

dд-aтoмoв к ядрам Не в дейтерий-гелиевой смеси при давленш 1350 ат.//ЖЭТФ. - 1990. - т.98. - С.1514.

13. Быстрицкий В.М. и др. Проникновение изотопов водорода чере; жаропрочный сплав ЭИ-698 при высоких давлениях i температурах.//АЭ. - 1988. - Т.65. - С.395.

14. Быстрицкий В.М. и др. Исследование проникновения изотопо! водорода через нержавеющие стали X18H10T и Х13М2БФР.//АЭ. 1989. - Т.66. - С.413.

15. Быстрицкий В.М., Возняк Я., Грановский В.Б. и др. Исследование проникновения водорода и дейтерия через двойную оболочку Au н сплав ЭИ-698 при высоких значениях температуры i давления.//Атомная энергия. - 1988. - т.65. - С.422.

16. Быстрицкий в.М. и др. Исследование влияния алитированш поверхности на проникновение водорода через стенку мишени npi высоких значениях давлениях и температурах.//АЭ. - 1990. - Т. 69. - С.101.101.

17. Быстрицкий В.М. и др. Исследование проникновения изотопо! водорода через "защитные" покрытия жаропрочного сплава ЭИ 698. -Дубна. - 1991. (Препринт/Объед. ин-т. ядерн. исслед.: PI 3-91-128).

18.

19.

20

21.

22.

23

24.

25

26

27

28

29

30

31

Быстрицкий В.М. и др. Система газообеспечения мишени в эксперименте по исследованию мюонного катализа ядерной реакции синтеза (d*t) .//1УТЭ. - 1981. - » 6. - С.27.

Быстрицкий в.М. и др. Система газообеспечения жидкотритиевой мишени с рабочим объемом 35 см3.//ПТЭ. - 1984. - № 4. - С.46. Быстрицкий В.М. и др. Установка диффузионной очистки водорода до 50 ат.//ПТЭ. - 1972. - Т.2. - С.226.

Борисова А.а., Быстрицкий В.М. и др. Исследование возможности использования тритида титана для дозированного напуска трития в газовую мишень. - Дубна. - 1980. (Сообшение/Объед. ин-т ядерн. исслед.: 13-80-344).

Быстрицкий в.М. и др. Мембранный фильтр для диффузионного выделения и получения изотопов водорода особой чистоты.//ПТЭ. -1991. - т.1. - С. 216.

Быстрицкий В.м. и др. Расчет эффективностей регистрации

нейтронов и электронов в экспериментах с мюонами. - Дубна. -

1973. (Сообщение/Объед. ин-т ядерн.исслед.: 1-7527).

Bystritsky V.M. et al. Calculation of neutron registration

4

efficiency for experimental investigation of ttp-> He + 2n+jj and dtti->4He+n+M~ muon-catalyzed fusion reactions.//Acta Phys. Polonica. - 1984. - V. B15. - P.689.

Bystritsky V.M. et al. Characteristics of the large-volume NE-213 neutron counters for muon catalyzed fusion investigation.//NIM. - 1985. - V. A241. - P.532.

Bystritsky V.M. et al. Use of a large-volume NE-213 scintillator for investigations of the tt|i-*4He+2n+M reaction. //Acta Phys. Polonica. - 1986. - V. B17. - P.309.

Bystritsky V.M. et al. Cycle-by-cycle analysis of muon-catalyzed fusion in a one-component medium.//Atomkernenergie-Kerntechnik. - 1984. - V.45. - P.197.

Bubak M., Bystritsky V.M. et al. Kinetic formulae for (D+D)u and (T+T)p muon-catalyzed nuclear synthesis.//Acta Phys. Polonica. -1985. - V. B16. - P.575.

Bubak M., Bystritsky V.M. Cycle-by-cycle time distributions of muon catalyzed fusion registrered omitting events with signatures in deadtime intervals.//Kerntechnik. - 1991. - V.6. - P.37. Быстрицкий В.М. и др. отбор событий в экспериментах по исследованию мю-атомных и мю-молекулярных процессов. //ПТЭ. 1983. - » 4. - С.48.

Быстрицкий В.М. и др. Кинетика возбужденного мезоводорода в смесях водорода и гелия.//ЖЭТФ. - 1990. - т.97. - с.73.

32. Быстрицкий В.М., столупин В. А. К вопросу об экспериментальном определении параметров процесса перезарядки д-атомов изотопов водорода на ядрах Не.//ЯФ. - 1991. - Т.53. - С.1005.

33. Bubak М., Bystritsky V.M. Evaluation of the possibility for determinating the parameters of ^-atoms charge exchange on helium. - Dubna. - 1986. (Preprint/Joint.Inst.Nucl. Research: El-86-107).

34. Bystritsky V.M. et al. Experimental estimates for muon transfer rates from excited рд-atoms to 4He nuclei. - Dubna. - 1992. (Preprint/Joint Institute for Nuclear Research: E4- 92-61); Submitted to "Kerntechnik".

Рукопись поступила в издательский отдел 18 ноября 1992 года.