Источник нейтрино на основе радионуклида 37Ar тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ
|
Джанелидзе, Арсен Александрович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Заречный
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2006
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.01
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
На правах рукописи
Джанелидзе Арсен Александрович
ИСТОЧНИК НЕЙТРИНО НА ОСНОВЕ РАДИОНУКЛИДА 37Аг
01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Москва - 2006
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
На правах рукописи Джанелидзе Арсен Александрович
ИСТОЧНИК НЕЙТРИНО НА ОСНОВЕ РАДИОНУКЛИДА 37Аг
01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Москва-2006
Работа выполнена в лаборатории радиационных технологий и физики реактора ФГУП «Институт реакторных материалов» и в лаборатории радиохимических методов детектирования нейтрино отдела ЛВЭНА Института ядерных исследований РАН.
Научный руководитель:
кандидат физико-математических наук
В.Н. Гаврин
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук кандидат физико-математических наук
С.П. Михеев О.Я. Зельдович
Ведущая организация:
ГНЦ РФ «Физико-энергетический институт им.академика А.И.Лейпунского»
Защита состоитЗ <3. 1> 1. 9ППР| 2006 г. в час.
на заседании диссертационного совета Д 002.119.01 Института ядерных исследований РАН по адресу: г. Москва, проспект 60-летия Октября, д.7а.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ядерных исследований РАН.
„20. »1 0.2006
Автореферат разослан^ и*»* и. ¿САШ 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета V——
кандидат физико-математических наук Б А. Тулупов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Регистрация низкоэнергетической части спектра солнечных нейтрино (<2 МэВ) дает уникальную возможность для исследования нейтрино от рр-реакций, распада 7Ве и CNO цикла, которые ответственны за 99,5 % рождаемых в Солнце нейтрино. Прямое наблюдение этого спектра позволит измерить нейтринную светимость Солнца, и, таким образом, осуществить проверку Стандартной Солнечной Модели.
Ряд новых детекторов, которые могут регистрировать нейтринное излучение Солнца в этом диапазоне энергий, сейчас находятся на различных стадиях сооружения и планирования. В ближайшее время ожидается ввод в строй в Национальной подземной лаборатории Италии Гран Сассо сцинтилляционного детектора BOREXINO [27], предназначенного для регистрации нейтрино от распада 7Ве. В Японии в пределах нескольких лет планируется провести модернизацию эксперимента KamLAND также для регистрации нейтрино в этом диапазоне энергий. В международном проекте LENS [28] идут интенсивные исследования по созданию детектора на основе 1151п, который может позволить наблюдать весь спектр низкоэнергетических нейтрино, начиная со 115 кэВ.
Для того, чтобы быть уверенным в правильном отклике этих детекторов на нейтрино низких энергий, для их калибровки необходимы интенсивные искусственные источники нейтрино с энергией ~1 МэВ. В силу чрезвычайно малого сечения взаимодействия нейтрино с мишенью детекторов необходимы источники интенсивностью на уровне 1-2 МКи.
Данная работа посвящена созданию источника нейтрино с энергией 814 кэВ, рождаемых в реакции электронного захвата при распаде 37Аг. До этого в мире было создано 3 источника подобного рода с энергией нейтрино 746 кэВ на основе51 Cr интен-сивностями 1,67 МКи, 1,86 МКи в эксперименте GALLEX [29,30] и 0,517 МКи в эксперименте SAGE [31] для прямой проверки эффективности регистрации нейтрино низких энергий в галлиевых радиохимических экспериментах.
Представляемый здесь источник на основе 37Аг является новым источником нейтрино с энергетическими линиями, близкими к энергетическим линиям нейтрино от распада 7Ве, входящим в область солнечного нейтринного спектра, которая представляет наибольший интерес для изучения механизма нейтринных осцилляций.
Целыо настоящей работы является создание источника нейтрино на основе радионуклида Аг активностью ~400 кКи. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- разработать метод экстракции радионуклида 37Аг из материала мишени (облученной в реакторе БН-600), метод очистки и сбора 37Аг в источник;
на основе разработанных методов создать установку экстракции, очистки и сбора 37Аг;
разработать, испытать и сертифицировать конструкцию источника нейтрино;
отработать методы измерения активности источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг; изготовить источник нейтрино и провести прецизионные измерения его активности.
Научная повпзна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые:
получен интенсивный газовый источник нейтрино на основе радионуклида 37Аг активностью более 400 кКи; экспериментально исследована наработка изотопа Аг в мишени на основе Саи, облученной в реакторе на быстрых нейтронах;
- разработан метод растворения мишени на основе СаО, облученной в реакторе на быстрых нейтронах, непосредственно в нарабатывающем элементе (НЭЛ); разработан метод очистки и сбора изотопа Аг при растворении мишени на основе СаО;
разработана и сертифицирована конструкция источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг;
проведены прецизионные измерения количества и активности изотопа 37Аг в источнике нейтрино активностью -400 кКи.
Научная и практическая ценность диссертационной работы состоит в следующем:
1. произведена калибровка галлиевого нейтринного телескопа в эксперименте SAGE, что позволило выполнить проверку ядерных переходов, характерных для захвата нейтрино от распада 7Ве на 71Ga;
2. разработана и апробирована технология изготовления источников нейтрино на основе 37Аг интенсивностью 1 -2 МКи для калибровки нового поколения солнечных нейтринных телескопов, создаваемых и планируемых для регистрации солнечных нейтрино низких энергий.
На защиту выносятся следующие результаты:
■ метод экстракции изотопа 37Аг из мишени на основе СаО (облученной в быстром реакторе), метод очистки и сбора 37Аг в источник;
■ установка экстракции, очистки и сбора радионуклида
Ar;
■ конструкция источника нейтрино;
■ методы и результаты измерения активности источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг.
Апробация работы.
Основные результаты, изложенные в диссертации, доложены на 13-й Международной Школе «Частицы и космология» (Баксанское ущелье, Кабардино-Балкария, Россия, 2005), на 11-й Международной конференции по Нейтринным Телескопам (Венеция, Италия, 2005), на семинарах в Институте ядерных исследований РАН (г. Москва), в Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН и во ФГУП «Институт реакторных материалов» (г. Заречный).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, список которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и двух приложений. Общий объем диссертации 126 страниц, в том числе 31 рисунок и 30 таблиц. Список литературы содержит 80 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении описывается современное состояние исследований солнечных нейтрино, представлены характеристики нейтринного потока от Солнца, приводится сравнительный анализ характеристик источников нейтрино на основе 37Аг и 51Сг.
Приведен литературный обзор развития идеи создания источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг, показаны возможные пути создания высокоинтенсивного источника, представлен анализ различных кальцийсодержащих материалов для использования в качестве материала мишени, описана технология изготовления мишени из оксида кальция. Описывается конструкция нарабатывающего элемента (НЭЛ) с таблеткамтж СаО, разработанного ОКБМ и ФЭИ (см. рис.1).
Представлено заключение авторов работы [38] о том, что для создания источника нейтрино высокой интенсивности на основе 37Аг по реакции 40Са(п,а)37Аг необходимо сотни килограммов вещества мишени разместить в непосредственной близости от источника быстрых нейтронов с потоками 1014-1015 см -с . Отмечено, что единственным стабильно работающим быстрым
Рис. 1. Конструкция НЭЛ: 1-таблетка СаО; 2-оболочка; 3-узел мембранный; 4-пробка; 5-головка; 6-пружина.
реактором в настоящее время является реактор БН-600, расположенный на площадке Белоярской атомной станции.
Описаны этапы облучения мишени с СаО в боковой зоне воспроизводства реактора БН-600 для создания источника интенсивностью 400 кКи. На первом этапе в реактор были установлены две опытные сборки для уточнения физических характеристик облучения и отработки технологии экстракции, очистки и сбора 37Аг. На втором этапе (в 46-ую микрокампанию) в реактор было установлено 19 сборок с общим количеством оксида кальция 330 кг. Время облучения СаО в реакторе на каждом из этапов составляло 160 суток.
Формулируется цель диссертационной работы, обосновывается ее актуальность, научная и практическая значимость.
Первая глава посвящена разработке технологии и созданию установки экстракции, очистки и сбора 37Аг.
При выборе технологии извлечения Аг из прессованного оксида кальция подробно были рассмотрены два метода: растворение оксида кальция в кислых растворах и термическая обработка оксида кальция.
Извлечение Аг методом термической обработки СаО с технологической точки зрения представляется предпочтительным. Однако исследование извлечения 37Аг из прессованных таблеток оксида кальция
(р=2,9 г/см )
показало, что даже при температуре 1200°С скорость выхода 37Аг из таблеток СаО не превышает 0,1 %/час. Это практически исключает возможность использования метода термической обработки для извлечения 37Аг из мишеней, изготовленных из прессованного оксида кальция, при создании интенсивного источника нейтрино. При проведении данных исследований было установлено, что после облучения в свободном пространстве мишени будет содержаться до нескольких процентов от общего количества наработанного 37Аг.
-УП
Извлечение Аг из облученного оксида кальция методом растворения мишени описано в работах [49, 50]. Для растворения оксида кальция использовался 10 % раствор азотной кисло-
ты из расчета 40-50 мл раствора на 1 г СаО. Растворению подвергались образцы СаО весом 1-2 г.
Необходимо отметить, что в вышеуказанных работах при растворении оксида кальция азотная кислота использовалась с 35 кратным запасом. При создании источника нейтрино активностью 400 кКи подобная практика неприемлема, поскольку необходимо растворить сотни килограммов СаО. В этом случае принципиальной становится проблема минимизации количества жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Кроме того, необходимо обеспечить скорость растворения, позволяющую переработать более 300 кг СаО за время ~7 суток (~20 % от периода полураспада 37Аг). Таким образом, необходимо оптимизировать процесс растворения оксида кальция с точки зрения скорости растворения СаО и объема образующихся ЖРО.
В первом параграфе описывается исследование влияния основных технологических параметров на скорость растворения оксида кальция по реакции СаО+2НМОз—^Са(КОз)2+НгО (см. рис.2).
0 6 12 18 24 СNN03, % масс.
Концентрация Са(М03)2, г/л
Рис.2. Зависимость скорости растворения оксида кальция (V) от концентрации азотной кислоты в растворе С(ныо3)2, от температуры раствора и концентрации Са(1"Юз)2
При определении оптимальных технологических параметров в качестве основных использовались следующие критерии:
скорость растворения, объем образующихся ЖРО, нагрузка на систему очистки (Н2О, N02, НЫОз, О2). Таким образом, для проведения процесса растворения оксида кальция были рекомендованы следующие значения технологических параметров:
температура раствора, °С 47±5;
предельное содержание
Са(1Юз)2 в растворе, г/л 410±20;
содержание НТЧОз в растворе, масс.%: в начале растворения/ в конце растворения 18±2/10±1.
Поддержание концентрации ГОЮз в растворе в процессе растворения СаО предлагалось осуществлять периодическими добавками порций по 10 л концентрированной азотной кислоты.
Во втором параграфе описывается макет установки экстракции 37Аг (см. рис.3), предназначенный для испытания отдельных узлов и систем полномасштабной установки экстракции, очистки и сбора 37Аг, а также исследования поступления газообразных примесей в газ-носитель при растворении СаО.
Рис.3. Принципиальная схема макета установки экстракции 37Аг:
1-емкость для установки имитатора НЭП; 2-емкость для рабочего раствора; 3-водо-охлаждаемый холодильник; 4-емкость для доливки НЫОз; 5-циркуляционный насос; 6-вакуумный насос; 7-холо-дильник-конденсатор; 8-ими-татор НЭП с таблетками СаО; 9-уровнемер; 10,15,16-расхо-домерные устройства; 11-краны шаровые; 12-эжектор; 13-нож; 14-обратный клапан; 17- пробоотборник.
На макете установки были отработаны и испытаны отдельные узлы, системы, а также основные технические решения, заложенные в конструкцию полномасштабной установки: вынос
£ ®
на анализ
НЭЛ в отдельную емкость; возможность циркуляции рабочего раствора по различным контурам при растворении СаО и дегазации отработанного раствора; ведение процессов растворения СаО и дегазации отработанного раствора при различных расходах газа-носителя и температурах раствора.
На макете установки экстракции 3 Аг исследовано поступление газообразных примесей в газ-носитель (гелий) при растворении СаО (см. табл.1). Полученные данные использованы для разработки системы очистки полномасштабной установки.
Таблица 1. Объем газообразных примесей при растворении СаО
Параметр со2 N0 N02 о2 N2 *н2 н2о
Количество газообразных примесей на 330 кг СаО, л (г) 152 18,6 0,9 6,4 22,4 23,8 (570)
- объем водорода рассчитан из (п, р) реакций на быстрых нейтронах
Основными критериями в выборе способов очистки и типов сорбентов являлись эффективность и достаточная емкость прй 'Приемлемых габаритах фильтров, обеспечивающие очистку 3 Аг при переработке 330 кг СаО без регенерации адсорбентов.
В третьем параграфе описывается устройство и работа основных блоков и систем полномасштабной установки экстракции, очистки и сбора 37Аг.
В состав установки (см. рис.4) входит следующее основное оборудование: блок растворения, блок первичной очистки и сбора аргона, блок финишной очистки и заполнения источника нейтрино, блок подготовки рабочих растворов. Кроме того, в состав установки входит следующее вспомогательное оборудование и системы: система сбора ЖРО; система сборки источника нейтрино, система подачи технологических газов; система контроля и управления; транспортный и перегрузочный контейнеры, биологическая защита.
Оборудование установки размещено в помещении реакторной установки. Для радиационной защиты персонала в конструкции установки использованы стандартные контейнеры. Ра-
боты по частичной разделке НЭЛ и сборке источника нейтрино производились в горячей камере.
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
$
$
$
Блок растворе« ния С-аО
Блок подготовки рабочих растворов
л
Блок первичной очистки и сбора ^Аг
Блок финитной очистки 37 Аг и заполнения источника
Система сборки источника нейтрино
Система сбора ЖРО
Л
Л
СИСТЕМА ПОДАЧИ ТЕХНО ЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ
Рис.4. Структурная схема установки экстракции, очистки и сбора Аг37
щ
Рис.5. Емкость растворения: 1-НЭЛ; 2-мембрана; 3-таблетки СаО; 4-нож; 5-защитная пробка; 6-механический привод; 7-защит-ный контейнер
Принципиальная схема установки представлена на рис.6. Установка обеспечивает следующие режимы эксплуатации: подготовительный; растворение СаО, предварительная очистка и сбор 37Аг, финишная очистка и заполнение ампулы источника нейтрино, сборка источника нейтрино.
В емкость растворения 1 производится загрузка НЭЛ с СаО. Емкость 1 герметизируется, опрессовывается гелием при давлении 0,15 МПа и вакуумируется мембранным насосом. Посредством механического привода производится вскрытие мембраны в НЭЛ (см. рис.5). Насосом 4 из емкости 2 производится подача рабочего раствора в НЭЛ. Расход раствора поддерживается на уровне 6±0,5 м /ч. Циркуляция раствора в режиме растворения СаО осуществляется по контуру 2-4-1-2.
и
Рис.6. Технологическая схема установки экстракции, очистки и сбора 37Аг:
1-емкость растворения, 2-емкость рабочего раствора, 3-эжектор, 4-насос циркуляционный; 5-НЭЛ; 6-бак исходной кислоты, 7-бак кислотный; 8-бак подготовки раствора, 9-холодилъник-конденсатор; 10-адсорбер цеолитовый; 11,17-фильтр титановый высокотемпературный; 12,14-ионизационные камеры ИК1 иИК2, соответственно; 15,16,23-расходомер; 13,19-криоадсорбер; 18-фильтр титановый среднетемператупный; 20-сосуд Дъюара; 21-ампула источника нейтрино.
Подача газа-носителя (гелия) в раствор осуществляется с расходом 0,4±0,1 м3/ч. При движении по тракту газ-носитель с ?Аг из емкостей 1 и 2 поступает в теплообменник-конденсатор 9, где происходит удаление влаги из гелия до уровня менее 7 г/м3. Затем газ-носитель с 37Аг поступает в адсорбер цеолитовый 10, состоящий из двух последовательно соединенных аппаратов с цеолитами ЫаХ и СаЕН-4В для раздельного поглощения при комнатной температуре влаги и СО2. После адсорбера 10
газ-носитель с Аг поступает в фильтр титановый высокотемпературный 11, состоящий из двух последовательно соединенных аппаратов, в которых при температуре 900°С на титановой губке 1ГГХ-2 происходит поглощение примесей N2, О2, МО. После фильтра 11 газ-носитель с Аг поступает в криоадсорбер 13, где при температуре -196°С на активированном угле СКТ-4 происходит полное поглощение 37Аг из гелия. Контроль полноты адсорбции Аг из гелия осуществляется посредством ионизационных камер 12 и 14, установленных на входе и выходе криоадсор-бера 13. Гелий после криоадсорбера 13 через расходомер 15 сбрасывается в вентиляцию.
Концентрация азотной кислоты в рабочем растворе поддерживается в диапазоне 10-18 масс. %, для чего из бака 7 периодически направляется порция концентрированной НЬЮз в емкость 2 (по 10 л через 20±5 минут). По мере растворения СаО происходит коррекция положения НЭЛ в емкости 1 под действием силы тяжести. Кинетика растворения оксида кальция в НЭЛ представлена на рис.7.
т 1,6
с с 60
о о
га т—
о. о гЗ 40
н о о
ю о. I- г л о 20
О
Рис.7. Кинетика растворения СаО в НЭЛ: •-температура раствора, ж-концентрация Са(ЫОз)2, □-ток ионизационной камеры 12 (ИК1).
50 100 150 Время, мин.
200
После экстракции аргона из 19 НЭЛ и сбора его в криоад-сорбере 13 производится перекачка 37Аг в токе гелия из криоадсорбера 13 в криоадсорбер 19 через фильтры титановые высокотемпературный 17 и среднетемпературный 18 (см. рис.8). Фильтры 17 и 18 заполнены титановой губкой ГГГХ-2 и имеют рабочую температуру 950°С и 450°С, соответственно. В фильтре 17 происходит доочистка гелия от кислородсодержащих примесей и азота, а в фильтре 18 происходит поглощение водорода.
При температуре -196°С в криоадсорбере 19 происходит адсорбция 37Аг на активированном угле СКТ-4, а гелий через расходомер 23 сбрасывается в спецвентиляцию. Масса активированного угля в криоадсорберах 13 и 19 составляла 1,9 кг и 0,12 кг, соответственно.
-1 120
-120
Рис.8. Кинетика десорбции Аг из криоадсорбера 13 (см. рис.6): (а)-температура, ( ▲ ^мощность дозы, («)-ток ионизационной камеры 14 (ИК2)
250 300 350 Время, мин.
37
400
После перекачки Аг производится вакуумирование криоадсорбера 19 для удаления гелия. Криоадсорбер 19 отепляется до комнатной температуры и объемометрическим методом по показаниям преобразователя давления 22 определяется объем газа. Производится отбор пробы газа для проведения масс-спектрометрического анализа и заполнение ампулы источника нейтрино. Адсорбция аргона активированным углем в ампуле источника нейтрино 21 осуществляется при температуре -196°С в течение ч. После заполнения ампула источника нейтрино герметизируется и отепляется до комнатной температуры при непрерывном контроле ее герметичности манометрическим методом. Производится демонтаж сальниковой части ампулы источника нейтрино и установка защитной крышки со свинцовой прокладкой (дополнительный барьер герметичности).
В четвертом параграфе представлены результаты переработки опытной и основной партии НЭЛ. При переработке 330 кг СаО, облученного в реакторе БН-600, получены следующие результаты:
произведены экстракция, очистка и сбор 37Аг в ампулу источника в течение 8,5 суток;
изготовлен источник нейтрино активностью 416±3 кКи (на 12—29.04.2004);
эффективность экстракции и сбора J/Ar составила 98,4±0,2 %;
концентрация Аг в ампуле источника нейтрино на момент заполнения составила 96,5 % об.
Для изготовления источника нейтрино потребовалось 1,7 т азотной кислоты и 120 м3 газообразного гелия. Объем жидких радиоактивных отходов составил 3 м3.
Во второй главе представлены результаты разработки и испытаний конструкции источника нейтрино.
Конструктивно источник должен удовлетворять требованиям правил транспортирования радиоактивных веществ [70,71] и требованиям к радиоактивному веществу особого вида [72].
Габариты источника определялись существующим оборудованием эксперимента SAGE. С точки зрения технологии изготовления конструкция источника совместно с другими системами должна обеспечивать контроль заполнения и герметичности, а также измерение активности 37Аг.
При выборе способа заполнения источника аргоном были рассмотрены следующие варианты: конденсация аргона при температуре -196°С и -246°С (нормальная температура кипения N2 и Не); заполнение источника с использованием насоса Топле-ра; адсорбция аргона на активированном угле или цеолите при температуре -196°С. Давление насыщенных паров аргона при температуре -196°С составляет 2,7 кПа [59], поэтому при использовании первого варианта невозможно обеспечить эффективность заполнения источника, близкую к 100%. Все остальные варианты позволяют обеспечить необходимую эффективность заполнения источника, однако последний вариант обладает существенными преимуществами в плане простоты технической реализации и надежности. Поэтому основными направлениями исследований были выбор типа адсорбента, отработка режимов заполнения источника и определение необходимого количества адсорбента.
На рис.9 представлены изотермы адсорбции аргона активированными углями СКТ-4, АГ-2 и цеолитом 5А (СаА) при
температуре -196°С. Изотерма адсорбции аргона активированным углем СКТ-4 построена по экспериментальным данным, полученным автором этой работы, а изотермы адсорбции аргона активированным углем АГ-2 и цеолитом 5А построены по данным работы [74]. По адсорбционной емкости адг (по аргону) активированный уголь СКТ-4 значительно превосходит активированный уголь АГ-2 и цеолит 5А. По результатам исследований установлены рекомендуемая емкость адсорбента - до 300 н.см3/г, количество адсорбента в ампуле источника -30.. .40 г, тип адсорбента - активированный уголь СКТ-4.
Р.кПа
Рис.9. Изотермы адсорбции аргона при -196°С для цеолита 5А (□), активированных углей АГ-2 (о) и СКТ-4 (а).
0,001 :■> ■—..... ГГ.. ",~ТТ, , ,"Т
О 25 50 75 100
I, мин
Рис.10. Кинетика адсорбции 3 н.л (•) и 5 н.л (□) аргона макетом ампулы с 30 г активированного угля СКТ-4.
Кинетика заполнения аргоном макета ампулы источника нейтрино представлена на рис.10. За 1 час при подаче 3 и 5 н.л аргона макет ампулы с 30 г активированного угля СКТ-4 поглощает более 99,99 % аргона. Рекомендуемое время выдержки ампулы источника в жидком а^оте после заполнения — не менее 1 часа для установления равновесного давления.
Конструкция источника показана на рис.11. Ампула 1, содержащая адсорбент, является технологическим элементом конструкции, обеспечивающим заполнение Аг в источник и измерение его количества путем взвешивания в отвакуумированном и заполненном состояниях. С этой целью ампула снабжена запорным устройством 2, герметизирующим ампулу с 37Аг, а сальниковый узел ампулы снабжен штуцером для герметичного соединения с системой заполнения источника. После отсоединения
заполненной ампулы от системы и демонтажа сальникового узла на нее устанавливается крышка 3 с прокладкой 5 для дополнительной герметизации. Собранная ампула устанавливается в капсулу 7 из нержавеющей стали, герметизируемую аргонодуго-вой сваркой. Капсула является основным герметизирующим элементом и обеспечивает герметичность источника в аварийных условиях. Собранная капсула устанавливается в пенал 8 из нержавеющей стали, герметизируемый сваркой. Пенал обеспечивает сохранность источника при контакте с окружающей средой и внешними объектами.
Наиболее жесткие требования к конструкции источника определяются термическими нагрузками согласно требованиям правил [11]. Экспериментально исследовалась герметичность ампулы, капсулы и макета источника в целом при температуре 800°С в атмосфере воздуха. Для контроля герметичности элементов конструкции источника в капсулу была вварена импульсная трубка, подключенная к датчику давления. Контроль герметичности макета источника после испытаний производился иммерсионным методом и с помощью гелиевого течеискателя.
Изменение температуры и давления при испытании капсулы показано на рис.12. При испытаниях капсула заполнялась природным аргоном до давления 2,25 МПа при 20СС, что эквива-
Рис.11. Конструкция источника нейтрино на основе 37Аг: 1-ампула; 2-залорное устройство; 3-крышка; 4-гайка накидная; 5-свинцовая прокладка; 6-адсорбент; 7-капсула; 8-пенал; 9-свинцовый поглотитель.
0 84
лентно давлению, которое создалось бы при разгерметизации в ней ампулы с 4,8 н.л газа. Капсула сохранила герметичность при температуре 800°С в течение более 1,5 ч. Изменение размеров капсулы после испытаний не превысило 0,4 мм.
о
900 600 300 0
■
с
6 т
о
900 600 300
о
в ЩШЙ ё ,1 ,' ' ■..... X .....'| .1,1.111,1^11.
1.8
го
и!
о,б о;
60 120 180 ^ мин
240
300
Рис.12. Термические испытания макета капсулы: А-температура печи Т, □-давление в капсуле Р.
0 100 200 1, мин
Рис. 13. Термические испытания макета источника: •-давление в капсуле Р; А-температура печи Т.
При испытаниях макета источника экспериментально было установлено, что пенал источника сохраняет герметичность и размеры при температуре 800°С при условии, что свободный объём в пенале составляет величину не менее 25 % от объема свинца. При этом свинец, используемый для поглотителя, необходимо контролировать на наличие примесей и посторонних включений.
При испытаниях макета источника ампула заполнялась природным аргоном до давления 1,9 МПа при 20°С, что соответствует 4 н.л газа. Ампула сохраняла герметичность при температуре 800°С в течение 1 ч. Разгерметизация ампулы происходила при снижении температуры (см. рис.13) из-за разницы в коэффициентах термического расширения материалов запорного устройства (нержавеющая сталь и медь). При этом капсула и пенал оставались герметичными до окончания испытаний.
Макеты источников содержащие 3,4 н.л природного аргона прошли сертификационные испытания в ФГУП «Аварийно-технический центр Минатома РФ» в соответствии [11]. По результатам испытаний получены сертификаты-разрешения на
транспортировку и использование закрытого источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг.
В третьей главе представлены методы и результаты измерения активности источника нейтрино.
Объемометрический метод. Перед заполнением ампулы источника осуществлялся контроль количества и состава газа. Для этого криоадсорбер 19 (см. рис.6, блок финишной очистки и заполнения источника) был предварительно отградуирован по давлению путем напуска известных количеств природного аргона с использованием калиброванной емкости. Для измерения состава газа использовалась масс-спектрометрия. При проведении градуировки (см. рис.14) установлена зависимость, определяющая связь давления аргона в криоадсорбере 19 (в н. л) с его объемом, V = 0,0511 • Р, где Р — равновесное давление аргона в блоке заполнения источника при температуре 293 К, кПа.
о 4,5 = 4
со
°3,5
50 60 70 80 90 100
Р, кПа
Активность Аг ( А ) вычислялась по формуле
P-V
А = Я • Сц --
37 k-T
где Я =1п2/Тю — постоянная распада, с"1; к =1,38-10"23 Дж/К - постоянная Больцмана; /?=101325 Па и Г=273,15 К - давление и температура соответствующие нормальным условиям; С37-объемная доля 37Аг в газовой смеси.
При заполнении системы 37Аг происходит радиационный разогрев газа, что может существенно снизить точность измерений. Для снижения разогрева в схеме применен трубчатый ресивер объемом 4 л, подключенный параллельно к криоадсорберу 19.
Рис.14. Градуировочная зависимость для измерения количества аргона при 20°С
Таблица 2. Состав газа в источнике нейтрино
Концентрация газа (на 0- 28.04.2004), % об.
Н2 37 Аг 38Аг 39Аг 40 Аг
0,26+0,07 96,59+0,13 1,86+0,06 0,34+0,03 0,95+0,03
Объемометрическим методом определено количество газа в блоке заполнения источника перед заполнением ампулы источника и после 2687+48 н.см3 и 22+0,4 н.см3 (на 0- 28.04.2004), соответственно. Результаты масс-спектрометрического анализа состава газа в ампуле источника представлены в табл.2. Расчетным путем определено, что при измерении средняя температура газа была выше температуры стальных стенок в ресивере на 3,6°С, в адсорбере на 4,3°С и в газопроводах на 0,3°С.
Весовой метод. После заполнения ампула источника была герметизирована и отстыкована от системы заполнения. Произведено взвешивание заполненной ампулы. По разнице веса с предварительно взвешенной отвакуумированной при 180°С ампулой определена масса газа (т). По ней с учетом состава газа рассчитывалась активность 37Аг
1
где Л^ =6,022-1023 моль"1- постоянная Авогадро; Л/,-молекулярные массы компонентов газовой смеси, г/моль; С,, и С37 -объемная доля /-го компонента газовой смеси и 37Аг, соответственно.
При всех операциях взвешивания результат определялся как среднее значение по данным не менее трех измерений. Для проведения измерений использовались весы лабораторные электронные с пределом взвешивания 1 кг, пределом допускаемой погрешности взвешивания ±30 мг и дискретностью отсчета 5 мг.
Калориметрический метод. Для измерения тепловыделения в источнике нейтрино был изготовлен калориметр теплового потока. Для повышения эффективности поглощения энергии фо-
тонного излучения 37Аг калориметр содержит свинцовый поглотитель толщиной 1 см. Калориметр был установлен в массивный (4,9 т) стальной контейнер для обеспечения радиационной защиты и снижения теплового влияния окружающей среды.
Полностью собранный и проверенный на отсутствие радиоактивных загрязнений источник был помещен в калориметр. По измеряемому тепловыделению от источника рассчитывалась его активность, из соотношения А = (Э/Е , где <2 - радиационное
тепловыделение, Вт; Е - средняя энергия ненейтринного излучения распада 37Аг, Дж/распад.
ЭДС калориметра, обусловленная источником тепла, рассчитывалась для стационарного режима при градуировке электронагревателем как £ = — £ф, а при измерениях с источником в псевдостационарном режиме как £ (1)=е2(1)— £ф, где £ф -фоновая ЭДС калориметра, £2 - ЭДС калориметра с источником тепла. Градуировочный коэффициент калориметра определялся как А: = ¿Г/(2 при электрической калибровке мощностью <2 .
Среднее значение градуировочного коэффициента определено как к =9,81±0,02 мВ/Вт. Среднее значение измеренной £ф составило 0,2±0,1 мВ. Значение £ (0 получено в виде £ (1)= 65,9 • е~ы ± 0,3 мВ, где значение / =0 соответствует 22— 28.04.2004.
Результаты калориметрических измерений с источником показаны на рис.15.
Соответственно радиационное энерговыделение в источнике на момент £ =0 составило 6,72^'°з Вт.
90
960
и*
п о
I
*=0 4 8
12 16 1, часы
20 24 28
Рис.15. Результаты калориметрических измерений источника нейтрино.
Метод изотопного разбавления. Измерения активности Аг производились через ~290 суток после изготовления источника нейтрино. Для проведения измерений газ извлекался из ампулы источника нейтрино в ловушку с активированным углем (см. рис.16). Вскрытие ампулы источника производилось в герметичной емкости с использованием аппарата электродуговой сварки для прожига боковой поверхности ампулы в атмосфере гелия (Рне=10 кПа). Эффективность извлечения 37Аг из ампулы источника в ловушку 4 составила не менее 99,7 об.%. Контроль эффективности извлечения осуществлялся радиометрически.
Рис.16 Схема стенда для измерения активности источника нейтрино: 1-ампула источника нейтрино; 2, 4-ловушки с активированным углем; 3-фильтр с титановой губкой; 5-пробо-отборное устройство; 6-ка-либрованная емкость.
Учитывая соотношение изотопов аргона в ловушке 4 (см. табл.2) до добавления известной порции стабильного аргона и после, а также, принимал во внимание изменение количества 37Аг за счет радиоактивного распада в период между анализами, производился расчет объема 37Аг в ловушке 4 решением системы уравнений:
fv с 40 _ 40
V С у 37 37
V +V' - V" 40 40 40 С' _ 40
Wv-V^yk С' 37
где V37 и V40 — объем 37Аг и 40Аг в ловушке 4, соответственно, н.см3; С37 и С40 — концентрация 37Аг и 40Аг в ловушке 4 до добавления порции аргона, соответственно, % об.; С'37 и С'40 — концентрация 37Аг и 40Аг в ловушке 4 после добавления порции аргона, соответственно, % об.; V'^i и V40 - объем 37Аг и 40Аг, соот-
ветственно, отобранных из ловушки 4 для масс-спектрометрического анализа аргона до разбавления, н.см3; к — коэффициент учитывающий радиоактивный распад 37Аг за время между двумя анализами; У\о - объем 40Аг, добавленный в ловушку 4 при разбавлении, н.см3.
37
Результаты измерений активности Аг в источнике различными методами сведены в табл.3. Взвешенное среднее значение активности 37Аг в источнике по результатам измерения четырьмя независимыми методами в пересчете на 12— 29.04.2004 составило 416±3 кКи. Расхождение между результатами измерения активности не превысило 1,2 %.
07
Таблица 3. Результаты измерения активности Аг
Активность 3/Аг в источнике нейтрино на 12ш 29.04.2004, кКи
калориметрический метод объемометри-ческий метод весовой метод изотопное разбавление
414±4 415±9 419±5 419±11
В заключении подведены итоги данной работы и кратко
сформулированы основные результаты.
1. Разработаны методы создания высокоинтенсивного источника нейтрино на основе " Аг из мишени с СаО, облученной в реакторе на быстрых нейтронах.
2. На основе разработанного метода создана установка, обеспечившая экстракцию, очистку и сбор 37Аг из 330 кг СаО с эффективностью 98,4±0,2 % за 8,5 суток.
3. Разработана и испытана конструкция источника нейтрино. Получены сертификаты-разрешения Я и/60015/8 и 1Ш/6005/Т на закрытый источник нейтрино на основе радионуклида 37Аг и на его транспортировку.
4. Отработаны четыре независимых метода прецизионного измерения активности источника нейтрино на основе 37Аг с погрешностью 1.. .2,6 %.
5. Изготовлен источник нейтрино на основе радионуклида 37Аг активностью 416±3 кКи и проведены прецизионные измере-
ния его активности. Расхождение между результатами измерения активности различными методами не превысило 1,2 %.
Основные результаты диссертации опубликованы в работах:
1. Abdurashitov J.N., Gavrin V.N., Dzhanelidze A.A., et al. Measurement of the response of a Ga solar neutrino experiment to neutrinos from a 37Ar source//Phys. Rev. C. - 2006. - V.73. - N.4 -P.045803-1. -Nucl-ex/0512041.
2. Barsanov V.I., Dzhanelidze A.A., Kotelnikov N.A. et al. The activity measurement of 37Ar-based neutrino source, in Proc. of the XHI-th Int. School on Particles and Cosmology, Baksan, Russia, April 2005.
3. Barsanov V.I., Barsanov Yu.I., Dzhanelidze A.A., et al. The development of the 37Ar-based neutrino source design and manufacture technology, in Proc. of the XHI-th Int. School on Particles and Cosmology, Baksan, Russia, April 2005.
4. Gavrin V.N. for SAGE Collaboration, Present Status of the SAGE 37Ar Neutrino Source Experiment, Proc. of the Xl-th Int. Workshop on Neutrino Telescopes, Feb. 22-25, 2005, Venice, Italy, ed. by Milla Baldo Ceolin, 187 (2005).
5. Барсанов В.И., Барсанов Ю.И., Джанелидзе A.A. и др. Разработка конструкции и технологии изготовления источника
"ХП
нейтрино на основе Аг//Приборы и техника эксперимента. — №4.- С.5.- 2006.
6. Барсанов В.И., Джанелидзе А.А., Замятина А.А., Злоказов С.Б. и др. Технология и установка экстракции, очистки и сбора 37Аг из оксида кяльция/ЛТриборы и техника эксперимента. - №4.- С. 10 - 2006.
Ф-т 60x84/8. Уч.-изд.л. 1,0 Зак. №21691 Тираж 100 экз.
Бесплатно
Отпечатано на компьютерной издательской системе Издательский отдел Института ядерных исследований Российской академии наук 117312, Москва, проспект 60-летия Октября, 7а
ВВЕДЕНИЕ.
1 РАЗРАБОТКА МЕТОДА И СОЗДАНИЕ УСТАНОВКИ ЭКСТРАКЦИИ, ОЧИСТКИ И СБОРА 37Аг.
1.1 Исследование влияния технологических параметров на скорость растворения оксида кальция азотной кислотой.
1.2 Создание макета установки экстракции, очистки и сбора 37Аг.
1.3 Создание установки экстракции, очистки и сбора 37Аг.
1.4 Результаты работы.
1.5 Выводы.
2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИСТОЧНИКА НЕЙТРИНО.
2.1 Технические требования к источнику нейтрино.
2.2 Технологические требования, направленные на ограничение содержания
40Аг в источнике нейтрино.
2.3 Предварительные эксперименты для разработки конструкции источника нейтрино.
2.4 Конструкция источника нейтрино.
2.5 Испытания источника нейтрино.
2.6 Результаты разработки.
3 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ ИСТОЧНИКА НЕЙТРИНО.
3.1 Требования к методам измерения.
3.2 Оценка систематических погрешностей используемых ядерных данных.
3.3 Описание методов измерения количества и активности 37Аг.
3.4 Результаты измерения активности и количества 37Аг.
3.5 Выводы.
Последние годы в нейтринной астрофизике отмечены выдающимся достижением - решением проблемы солнечных нейтрино, являвшейся одной из наиболее актуальных проблем фундаментальной физики в течение нескольких десятилетий. Этот прогресс в многолетних исследованиях солнечных нейтрино достигнут введением в строй больших водных черенковских детекторов Super-kamiokande [1,2] и SNO [3-5], регистрирующих высокоэнергетические нейтрино о от распада В в режиме реального времени и обладающих большой скоростью счета событий.
Данные, полученные на этих двух гигантских нейтринных телескопах, внесли очень важное дополнение к данным хлорного Homestake [6,7] и галлие-вых SAGE [8-10] и GALLEX/GNO [11-13] радиохимических экспериментов и эксперимента Kamiokande [14], в которых измерен поток солнечных нейтрино значительно меньший по сравнению с предсказаниями Стандартной Солнечной Модели (ССМ) [15-17]. Расхождение результатов этих экспериментов и теории составляло многие годы суть широко известной проблемы солнечных нейтрино.
Сравнение данных Superkamiokande по упругому рассеянию солнечных нейтрино на электронах с данными SNO по заряженным токам показывают, что вместе с электронными нейтрино на Землю от Солнца приходят нейтрино других ароматов. Объединенный анализ результатов всех этих экспериментов дает убедительное свидетельство того, что часть электронных нейтрино, образующихся в термоядерных реакциях на Солнце, на своем пути к Земле меняет свое ароматное состояние.
Таким образом, изящное решение проблемы солнечных нейтрино, предложенное С.П.Михеевым и А.Ю.Смирновым [18-21], получившее впоследствии название эффекта Михеева-Смирнова-Вольфенштейна (MSW), основанное на предположении резонансного усиления нейтринных осцилляций в веществе
Солнца, получило экспериментальное подтверждение. Результаты эксперимента KamLAND [22,23], в котором ведется регистрация антинейтрино от ядерного реактора на расстоянии ~180 км, значительно ограничили область возможных значений осцилляционных параметров для электронных нейтрино, заключив их в области LMA (большого угла смешивания), определив, таким образом, энергетическую зависимость так называемого «фактора выживания» - вероятность того, что нейтрино сохранит свой аромат на пути к Земле.
Открытие нейтринных осцилляций дает принципиально новые возможности в исследовании свойств нейтрино и физики Солнца. Реакции слияния протонов внутри Солнца (см. табл.0.1) представляют идеальный для исследования источник электронных нейтрино низких энергий с хорошо определенными интенсивностью, энергетическим спектром и ароматом.
Таблица 0.1
Термоядерные реакции рр- и CNO-циклов в Солнце по ССМ [24] рр-реакции
CNO-реакции
2Н + е+ + ve 2H + Ve
Р + р Р + е" + р 2Н + р —► 3Не + у 3Не + 3Не —► а + 2р 3Не + 4Не 7Ве + е" —►
7Ве + у 7Li + ve
7Li + р —> 2а 7Ве + р —► 8В + у
8В —> 8Ве* + е+ + ve 8Ве* -»■ 2а
3Не + р^4Не + е++у6
Ev< 0.420 МэВ Ev = 1.442 МэВ
Ev= 0.861 МэВ, 90% Ev= 0.383 МэВ, 10%
Ev < 15 МэВ
Ev< 18.77 МэВ
12,
С + р-> I3N + y 3N
13С + е++ ve
14-v
С + р-> 14N + y
N + р 150 + у 0-> 15N + e+ + ve N + p
12
С + а
Ev<1.199 МэВ
Ev<1.732 МэВ
Расстояние в одну астрономическую единицу, огромная масса Солнца и магнитные поля в его недрах - все это дает уникальную возможность для изучения нейтрино в вакууме, веществе и магнитных полях.
Глобальный анализ данных всех солнечных нейтринных экспериментов с учетом параметров нейтринных осцилляций позволил определить величины потоков солнечных нейтрино от рр-реакций и распада 8В [25, 26], которые на хорошем уровне точности находятся в согласии с величинами, предсказанными ССМ.
Регистрация низкоэнергетической части спектра солнечных нейтрино (<2 МэВ) дает уникальную возможность для исследования нейтрино от рр-реакций, распада 7Ве, и CNO цикла, которые ответственны за 99,5 % рождаемых в Солнце нейтрино. Прямое наблюдение этого спектра позволит измерить нейтринную светимость Солнца, которая прямым образом и точно подведет итоги предсказаниям ССМ.
Ряд новых детекторов, которые могут регистрировать нейтринное излучение Солнца в этом диапазоне энергий, сейчас находятся на различных стадиях сооружения и планирования. В ближайшее время ожидается ввод в строй в Национальной подземной лаборатории Италии Гран Сассо сцинтилляционного детектора BOREXINO [27], предназначенного для регистрации нейтрино от распада 7Ве. В Японии в пределах нескольких лет планируется провести модернизацию эксперимента KamLAND также для регистрации нейтрино в этом диапазоне энергий. В международном проекте LENS [28] идут интенсивные исследования создания детектора на основе 1151п, который может позволить наблюдать весь спектр низкоэнергетических нейтрино, начиная со 115 кэВ (см. рис.0.1).
Для того чтобы быть уверенным в правильном отклике этих детекторов на нейтрино низких энергий, они должны быть откалиброваны интенсивными искусственными источниками нейтрино с энергией ~1 МэВ. В силу чрезвычайно малого сечения взаимодействия нейтрино с мишенью детекторов необходимы источники интенсивностью на уровне 1-2 МКи.
Настоящая работа посвящена созданию источника нейтрино с энергией
Я7
814 кэВ, рождаемых в реакциях электронного захвата при распаде Аг. До этого в мире было создано 3 источника подобного рода с энергией нейтрино 746 кэВ на основе 51Сг интенсивностями 1,67 МКи, 1,86 МКи в эксперименте GALLEX [29, 30] и 0,517 МКи в эксперименте SAGE [31, 32] для прямой проверки эффективности регистрации нейтрино низких энергий в галлиевых радиохимических экспериментах.
Представляемый здесь источник на основе Аг является новым источником нейтрино с энергетическими линиями, близкими к энергетическим линиям п нейтрино от распада Be, входящих в область солнечного нейтринного спектра, которая представляет наибольший интерес для изучения механизма нейтринных осцилляций.
SNO, SuperK |
Kamiokaride ll ■
CI -37^
Ga -71 "
I-
Borexino |
In -115 Г"
I— — — — —
Рис.0.1. Энергетические спектры солнечных нейтрино по Стандартной солнечной модели от всех источников, перечисленных в табл.0.1. Нормировка спектров соответствует ожидаемым потокам нейтрино на Земле. Вверху указаны пороговые значения энергии нейтрино для различных экспериментов (действующих - сплошной линией, разрабатываемых - пунктирной).
Создание этого источника имеет две цели - (1) калибровка галлиевого нейтринного телескопа в эксперименте SAGE, что дает проверку ядерных пере
7 71 ходов, характерных для захвата нейтрино от Be на Ga, и (2) разработка и ап
37 робирование методов создания источников нейтрино на основе Аг интенсивностью 1-2 МКи для калибровки создаваемых и планируемых солнечных нейтринных телескопов для регистрации солнечных нейтрино низких энергий.
XI
Впервые Аг как источник солнечных нейтрино был предложен Хаксто
37 ном [33]. Изотоп Аг обладает рядом важных преимуществ над остальными изотопами, испускающими нейтрино при электронном захвате: 65Zn, 51Cr, 152Еи [34-36]. В табл.0.2 произведено сравнение характеристик радиоизотопов 51Сг и Аг. Из таблицы видно, что по всем характеристикам (для калибровки детекто
7 37 ров по нейтрино от Be) источник на основе Аг превосходит источник на ос
51 37 нове Сг. Кроме того, источник на основе Аг идеально подходит для калиб
1 -уп ровки радиохимического детектора солнечных нейтрино на основе I, имеющего порог 789 кэВ [37].
Таблица 0.2
Сравнительные характеристики радиоизотопов 51Сг и 37Аг
Источник Энергия Сечение взаимодействия для возбуж- нейтрино сутки нейтрино, денных состояний, 10"44 см2 кэВ 71Ge 127Хе
Х~А
51Сг 27,7 751 (90,1 %) 426 (9,9 %) 3,88 2,59 0,85 0,0
37Аг 35 814 4,66 3,24 1,22 3,25
7Ве 861 (90 %) 383 (10 %) 4,75 3,25 1,33 3,41
В значительных количествах Аг может быть получен двумя путями:
- активацией изотопа 3бАг в потоке тепловых нейтронов;
- в потоке быстрых нейтронов из реакции
40Са(п, а)37Аг.
В 1988 г. Хакстон [33] детально рассмотрел первый способ. Сечение ре
Х(\ "XI акции Аг(п, у) Аг составляет 5,2±0,5 барн, тогда как сечение реакций (п, а) и n, p) для 37Ar составляет 1970±330 и 69±14 барн, соответственно. Проблема
37 выгорания» нарабатывающегося изотопа Аг приводит к тому, максимально
37 36 достижимое соотношение Аг/ Аг составляет 0,0025. Это ограничение приво
XI дит к тому, что для наработки 1 МКи Аг необходимо облучение 4,3 кг мише
36 ни, содержащей Аг с обогащением ~90 % (естественное содержание
15 2 \
0,337 %), в реакторе с плотностью потока тепловых нейтронов 10 см" -с" .
Размещение такого количества аргона в высокопоточном реакторе в жидком состоянии или под давлением представляется сомнительным (как с точки зрения реакторной физики, так и с токи зрения безопасности). Кроме того, создание компактного источника нейтрино потребует последующего разделения изотопов аргона. Разделение изотопов такой активности чрезвычайно сложно и
37 дорого. Возможный способ избежать «выгорания» образующегося Аг - это
36 37 изотопное разделение Аг и Аг в процессе облучения на реакторе, что в настоящее время представляет лишь теоретический интерес [38].
37
Второй способ наработки Аг был исследован в 1992 г. В.Н. Гавриным и др. [38]. Для реакции 40Са(п, а)37Аг максимум сечения ~0,2 барн достигается в области энергий 5.7 МэВ (см. рис.0.2) при этом существенный рост сечения реакции начинается только с энергий нейтронов более 2 МэВ. Авторами работы [28] было показано, что для создания источника нейтрино высокой интенсивности на основе 37Аг необходимо сотни килограммов вещества мишени разместить в непосредственной близости от источника быстрых нейтронов с потоками 1014. 1015 cm'V1. При этом источник не должен содержать тепловых нейтро
37 нов (во избежание «выгорания» изотопа Аг) и материал мишени не должен сильно влиять на поток и спектр нейтронов.
Этим условиям удовлетворяют только реакторы на быстрых нейтронах (типа БН-600 в России, Phenix во Франции и Monju в Японии). Единственным стабильно работающим быстрым реактором в настоящее время является реактор БН-600, расположенный на площадке Белоярской атомной станции. Наиболее оптимальным местом для размещения кальцийсодержащего вещества (мишени) с токи зрения минимальности «возмущения» активной зоны и, следовательно, затрат на проведение облучения является не сама активная зона, а ячейки боковой зоны воспроизводства (БЗВ), граничащие непосредственно с ней (первый ряд БЗВ). При этом реактор сохраняет все свои технические параметры, и облучение мишени незначительно влияет на его работу [39].
250
Рис.0.2. Сечение реакции 40Са(п, а)37Аг
10
Энергия, МэВ
15
Авторами работ [38] были проанализированы различные варианты материала мишени. В качестве кальцийсодержащего вещества были рассмотрены как сам металлический кальций, так и его соединения (см. табл.0.3). Основными критериями при выборе материала являлись максимальное содержание кальция в единице объема, пригодность для использования в реакторе на быстрых нейтронах (отсутствие легких элементов), высокая радиационная стойкость, сохранение свойств при радиационном разогреве (стабильность фазового состояния, приемлемое равновесное давление), возможность извлечения образовавшегося аргона из материала. Из табл.0.3 следует, что этим критериям в наибольшей мере соответствует сам металлический кальций, его оксид и нитрид.
Авторами работы [40,41] произведены расчеты наработки 37Аг для нарабатывающего элемента НЭЛ (см. рис.0 3) с различными материалами мишени для первого ряда БЗВ реактора БН-600 (см. рис.0.4).
Таблица 0.3
Характеристика соединений кальция
Материал Атомный вес Содержание тпл (Ткип), Р> Содержание молекулярный) Кальция, % °С г/см3 о Са, г/см
Са 40,08 100 850 (1480) 1,54 1,54
СаВг2 199,89 20,05 760(810) 3,35 0,67
СаС12 110,99 36,11 772(1600) 2,51 0,91
CaF2 78,08 51,33 1400 (2500) 3,18 1,63
CaS 72,14 55,56 2000 2,18 1,21
CaO 56,08 71,47 2580 3,40 2,43
Ca3N2 148,22 27,03 1195 2,63 2,13
CaC2 64,10 62,53 2300 2,20 1,37 X it с;" 0 1
Л] X л Iо о
Z ш S Л]
40 35 30 25 20 15 10 5 0 о.<
О. о — СаО (2,94 г/смЗ) — Ca3N2 (2,63 г/смЗ)
• Jw Ж
1 1 1
20 40 60 80 100 120 время облучения,сутки
140
37
Рис.0.3. Временная диаграмма наработки Аг
160
180
Рис.0.4. Принципиальная конструктивная схема НЭЛ: 1 - таблетка мишени СаО; 2 - оболочка; 3 - узел мембранный; 4 - пробка; 5 - головка; 6 - пружина.
Необходимо отметить, что Са и СаО совместимы с рядом марок аусте-нитных сталей - например ЭИ 847 (с учетом радиационной и термической стойкости) и эти стали, могут быть использованы для изготовления облуча-тельного устройства [42].
Учитывая все вышесказанное, в качестве материала мишени был выбран оксид кальция. В нарабатывающем элементе [43,44] оксид кальция размещается в виде таблеток изготовленных методом холодного прессования порошка СаО с последующим спеканием [45,46]. Данная технология обеспечивает изготовлео ние таблеток с плотностью ~2,94 г/см .
Облучение НЭЛ с СаО в реакторе БН-600 с потоком нейтронов 2,3-Ю15 см^-с"1 (1,7-1014 cm"V с энергией более 2 МэВ) [47] производилось в два этапа. На первом этапе в реактор были установлены два опытных НЭЛ для уточнения физических характеристик облучения и отработки технологии экстракции, очистки и сбора 37Аг. Расчеты наработки 37Аг, представленные на рис.0.3, произведены на основе экспериментальных данных полученных после экстракции аргона из опытных НЭЛ. На втором этапе (в 46 микрокампанию) в реактор было установлено 19 НЭЛ с общим количеством оксида кальция 330 кг. Время облучения НЭЛ в реакторе на обоих этапах составляло 160 суток.
1I 1I П\
Скорость наработки Ge в галлии из реакции Ga(ve,e') Ge рассчитывается по формуле p = p-NQ-frA-a-S/M, где р = 6,095 г/см - плотность галлия; ,V0 =6,025-10 моль" - постоянная Аво-гадро; //=0,399 атомов 71Ga/aTOM Ga; ,4 = 3,2-Ю21 распадов 37Аг/сутки на 1 МКи; а = 70^ 'Ю'46 см2 - сечение взаимодействия нейтрино [Bahcall PRC 56 (1977) 3391]; S =72,6 см - длина пути нейтрино в галлиевой мишени; М = 69,72 г/моль - молекулярный вес Ga. Подставив численные значения в
71 71 формулу, получим р =34,2 атома Ge/сутки - скорость наработки Ge для источника нейтрино на основе Аг активностью 1 МКи.
Погрешность калибровки нейтринного телескопа SAGE не должна пре
71 вышать 10 %, что соответствует стартовой скорости наработки Ge - не менее 13,7 атомов/сутки. Таким образом, активность источника нейтрино на основе 37Аг не должна быть ниже 0,4 МКи на момент начала калибровки телескопа.
Ранее работы по изучению процессов экстракции из кальций содержащих
37 материалов, последующей очистке и сбору Аг проводились только в лабораторных масштабах. Так в работе [48] описан метод и установка для извлечения
•э 7 7
Аг из облученного Са. Стандартная порция извлекаемого Аг не превышала 10 мКи. В работе [49] описана установка для извлечения 37Аг из Са и СаО. Активность Аг не превышала 1 мкКи.
Целью настоящей работы является разработка метода и создание источн ника нейтрино на основе радионуклида Аг активностью 400 кКи. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- разработать метод экстракции радионуклида Аг из материала мише
-jn ни (облученной в реакторе), метод очистки и сбора Аг в источник;
- на основе разработанных методов создать установку экстракции, очистки и сбора Аг;
- разработать, испытать и сертифицировать конструкцию источника нейтрино;
- отработать методы измерения активности источника нейтрино на основе радионуклида37 Аг;
- изготовить источник нейтрино и произвести прецизионные измерения его активности.
Прикладная ценность работы состоит в следующем:
1. произведена калибровка галлиевого нейтринного телескопа на Баксан-ской нейтринной обсерватории, что дало проверку ядерных переходов, характерных для захвата нейтрино от 7Ве на 71Ga;
2. разработаны и апробированы методы создания источников нейтрино на основе 37Аг интенсивностью 1-2 МКи для калибровки нового поколения солнечных нейтринных телескопов для регистрации солнечных нейтрино низких энергий.
На основе разработанных методов планируется создание источника нейтрино на основе радионуклида37Аг активностью 2 МКи.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые:
• получен интенсивный газовый источник нейтрино на основе радионуклида 37Аг активностью более 400 кКи;
• экспериментально исследована наработка радионуклида Аг в мишени на основе СаО, облученной в реакторе на быстрых нейтронах;
• разработан метод растворения мишени на основе СаО, облученной в реакторе на быстрых нейтронах, непосредственно в нарабатывающем элементе (НЭЛ);
• разработан метод очистки и сбора радионуклида Аг при растворении мишени на основе СаО;
• разработана и сертифицирована конструкция источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг;
• проведены прецизионные измерения количества и активности радионуклида Аг в источнике нейтрино активностью ~400 кКи.
На защиту выносятся следующие результаты: метод экстракции радионуклида 37Аг из мишени на основе СаО (облученной в быстром реакторе), метод очистки и сбора 37Аг в источник; установка экстракции, очистки и сбора радионуклида 37Аг; конструкция источника нейтрино; методы и результаты измерения активности источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и двух приложений. Общий объем диссертации 126 станиц, в том числе 31 рисунок и 30 таблиц. Список литературы содержит 80 наименований.
3.5 Выводы
Для оценки активности источника нейтрино на основе радионуклида 37Аг отработаны следующие методы измерения: О калориметрический метод; © объемометрический метод; © весовой метод; О метод изотопного разбавления. 'Методы ©-© предусматривают проведение масс-спектрометрического анализа состава газа в источнике.
С использованием отработанных методов проведены измерения количества и активности 37Аг в макетах источника нейтрино, полученных при переработке двух опытных НЭЛ с СаО, облученных в реакторе БН-600. Общая активность 37Аг в двух макетах источника нейтрино в пересчёте на момент окончания облучения (14.04.2003) по данным методик О, ©, О составила 67±4; 71,65±1,3 и 71,4±3,5 кКи, соответственно.
XI
Проведены прецизионные измерения количества и активности Аг в источнике нейтрино, полученном при переработке 19 НЭЛ, облученных в реакторе БН-600. Измерения количества и активности 37Аг методами О, ©, © произведены перед отправкой источника на Баксанскую нейтринную обсерваторию (БНО), а измерения методом О проведены после возврата источника в ИРМ.
37
Взвешенное среднее значение активности Аг в источнике (по результатам измерения четырьмя независимыми методами) в пересчете на 12— 29.04.2004 составило 416±3 кКи. Расхождение между результатами измерения активности различными методами не превысило 1,2 %.
Намечены дальнейшие пути снижения погрешности измерения по всем методам измерения:
- использование для анализа состава газа (в измерениях ©, ©, О) специализированного изотопного масс-спектрометра;
- использование преобразователя абсолютного давления с пределом допускаемой основной погрешности не более 0,1 % и встроенным цифровым индикатором давления (для измерений ©);
- использование весов (для измерений ©) с пределом допускаемой погрешности взвешивания не более ±10 мг (предел взвешивания ~1 кг);
- доработка тепловой и электрической схем калориметра с целью повышения надежности измерений, снижения теплового дрейфа и электрических шумов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработан и апробирован метод создания источников нейтрино на основе радионуклида 37Аг интенсивностью 1-2 МКи для калибровки солнечных нейтринных телескопов, создаваемых и планируемых для регистрации солнечных нейтрино низких энергий.
1. В ходе проведения исследовательских и конструкторско-технологических работ разработаны:
17
- метод извлечения Аг из нарабатывающих элементов путем растворение СаО (непосредственно в НЭЛ) в потоке азотнокислого раствора;
3 7
- метод очистки и сбора Аг в основу, которого положены такие физико-химические процессы как конденсация, адсорбция (на цеолитах NaX и СаЕН-4В), абсорбция (на титановой губке ПТХ-2) и криоад-сорбция (на активированном угле СКТ-4).
2. На основе разработанных методов создана установка экстракции, очи
37 стки и сбора Аг.
Проведены полномасштабные испытания установки при переработке двух опытных НЭЛ, облученных в реакторе БН-600. Эффективность извлечения Аг для НЭЛ № 01 и № 02 составила 99,6 % и 99,7 %, соответственно. По результатам испытаний проведена доработка отдельных блоков и систем установки.
При переработке 330 кг СаО (19 НЭЛ), облученных в реакторе БН-600, получены следующие результаты:
37
- время экстракции, очистки и сбора Аг в ампулу источника - 8,5 сут.;
37
- эффективность экстракции и сбора Аг - 98,4±0,2 %;
- концентрация 37Аг в ампуле источника нейтрино на момент заполнения- 96,5 % об.; 7
- суммарное поступление Аг в атмосферу в результате переработки -2750±400 Ки;
- объем жидких радиоактивных отходов - 3 м3;
- для изготовления источника нейтрино потребовалось 1,7 т азотной кислоты и 120 м3 газообразного гелия.
37
В целом установка экстракции, очистки и сбора Аг показала хорошую работоспособность. Незначительной доработки требуют отдельные узлы блока растворения.
3. Разработана конструкция источника нейтрино на основе радионуклида
37 Аг.
Проведены аварийные термические испытания макетов источника нейтрино при 800°С. По результатам испытаний произведена доработка конструкции источника нейтрино.
По результатам испытаний в ФГУП «Аварийно-технический центр Минатома РФ» получены сертификат-разрешение RU/60015/S на закрытый источник нейтрино на основе радионуклида 37Аг и сертификат-разрешение RU/6005/T на транспортировку закрытого источника нейтрино на основе
37 радионуклида Аг (см. приложения 1 и 2).
Проведены измерения радиационных характеристик макетов источника нейтрино. Мощность дозы на расстоянии 1 метр от центра макета источника составила 0,053±0,014 мкЗв/(ч-Ки).
4. Для оценки активности источника нейтрино на основе радионуклида Аг отработаны следующие методы измерения: О - калориметрический метод; - объемометрический метод; © - весовой метод и О - метод изотопного разбавления. Методы ©-© предусматривают проведение масс-спектрометрического анализа состава газа в источнике.
С использованием отработанных методов проведены две серии измерений:
- Измерения количества и активности 37Аг в макетах источника нейтрино, полученных при переработке двух опытных НЭЛ с СаО, облученных в реакторе БН-600. Общая активность 37Аг в двух макетах источника нейтрино в пересчёте на момент окончания облучения
14.04.2003) по данным методик О, О составила 67±4; 71,65±1,3 и 71,4±3,5 кКи, соответственно.
37
- Прецизионные измерения количества и активности Аг в источнике нейтрино, полученном при переработке 19 НЭЛ, облученных в реакторе БН-600. Взвешенное среднее значение активности 37Аг в источнике (по результатам измерения четырьмя независимыми методами) в пересчете на 12— 29.04.2004 составило 416±3 кКи. Расхождение между результатами измерения активности различными методами не превысило 1,2 %.
В заключении считаю своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю Гаврину В.Н. и начальнику лаборатории ИРМ Злоказову С.Б. за помощь, оказанную в постановке вопросов, подготовке, проведении и обсуждении результатов исследований.
Спасибо руководству ИРМ Перехожеву В.И. и Барсанову В.И. за оказанную поддержку.
Приветствую и благодарю за плодотворное сотрудничество коллег - коллективы лаборатории 04 ИРМ и лаборатории ГГНТ ИЯИ, особенно Мирмо-ваИ.Н., Маркова С.Ю. и Горбачева В.В. за ценные советы и помощь, оказанную в оформлении работы.
Отдельная благодарность ведущему инженеру Шакирову З.Н. за высочайший профессионализм, проявленный в решении технических проблем, возникших при выполнении данной работы.
1. Fukuda S., Fukuda Y., Ishitsuka M. et.al. Solar 8B and hep neutrino measurements from 1258 days of Super-Kamiokande data//Phys. Rev. Lett. -2001. V.86. - P.5651. - Hep-ex/0103032.
2. Fukuda Y. et al. Measurements of the solar neutrino flux from Super-Kamiokande's first 300 days//Phys. Rev. Lett. 1998. - V.81. - P.l 158.
3. Ahmad Q.R., Allen R.C., Andersen T.C., et al. Measurement of chargedоcurrent interactions produced by В solar neutrinos at the Sudbury Neutrino Observatory//Phys. Rev. Lett. 2001. - V. 87. - N.071301. - Nucl-ex/0106015.
4. Ahmad Q.R., Allen R.C., Andersen T.C., et al. Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory//Phys. Rev. Lett. 2002. - V. 89. - N.011301. - Nucl-ex/0204008.
5. Ahmad Q.R., Allen R.C., Andersen T.C., et al. Measurement of the day and night neutrino energy spectra at SNO and constraints on neutrino mixing parameters//Phys. Rev. Lett. 2002. - V.89. - N.011302. - Nucl-ex/0204009.
6. Devis R.Jr. Solar neutrinos. II. Experimental//Phys. Rev. Lett. 1964. -V.12. -P.303.
7. Cleveland B.T., Daily T.J., Davis R.Jr. et al. Measurement of solar electron neutrino flux with the Homestake chlorine detector//Astrophys. J. 1998. -V.496. -P.505.
8. Abdurashitov J.N., Gavrin V.N., Girin S.V. et al. Measurement of the solar neutrino capture rate with gallium metal//Phys. Rev. C. 1999. - V.60. -N.05 5 801. - Astro-ph/9907113.
9. Абдурашитов Д.Н., Веретенкин Е.П. Вермул В.М. и др. Измерение потока солнечных нейтрино в Российско-американском галлиевом эксперименте SAGE за половину 22-летнего цикла солнечной актив-ности//ЖЭТФ. 2002. - №122. - С.211. - Astro-ph/0204245.
10. Gavrin V.N. Solar neutrino results from SAGE//Nucl. Phys. В (Proc.Suppl.). 2001. - V.91. - P.36.
11. Altmann M., Balata M., Belli P. et al. GNO solar neutrino observations: results for GNO I//Phys. Lett. B. 2000. - V.490. - P. 16. - Hep-ex/0006034.
12. Hampel W., Handt J., Heusser G. et al. GALLEX solar neutrino observations: results for GALLEX IV//Phys. Lett. B. 1999. - V.447. - P. 127.
13. Bellotti E. et al.//Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.). 2001. - V.91. - P.44-49.
14. Hirata K.S., Ionue K., Kajita T. et al. Results from one thousand days of real-time, directional solar-neutrino data//Phys. Rev. Lett. 1990. - V.65. -P.1297.
15. Бакалл Дж. Нейтринная астрофизика. М.: Мир, 1993.
16. Bahcall J.N., Pinsonneault М.Н., Basu S. Solar models: current epoch and time dependences, neutrinos, and helioseismological properties//Astrophys. J. 2001. - V.555. - P.990. - Astro-ph/0010346.
17. Brun A.S., Turck-Chieze S., and Morel P. Standard solar models in the light of new heliosiesmic constraints. I. The solar core//Astrophys. J. -1998. V.506. - P.913. - Astro-ph/9806272.
18. Wolfenstein L. Neutrino oscillations in matter//Phys. Rev. D. 1978. -V.17. -P.2369.
19. Михеев С.П., Смирнов А.Ю. Резонансное усиление осцилляций в веществе и спектроскопия солнечных нейтрино//ЯФ. 1985. - №42. -Вып.6. - С. 1441.
20. Mikheev S.P. and Smirnov A.Yu.//Resonant amplifications of v-oscillations in matter and solar-neutrino spectroscopy//Nuovo Cimento C. -1986. V.9. -P.24.
21. Михеев С.П., Смирнов А.Ю. Резонансные осцилляции нейтрино в ве-ществе//УФН. 1987. -№153,- С.З.
22. Eguchi К. et al. (KamLAND Collaboration)//Phys. Rev. Lett. 2003. -V.90. -N.021802.
23. Piepke A. KamLAND: a reactor neutrino experiment testing the solar anomaly//Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.). 2001. - V.91. -P.99.
24. Клапдор-Клайнгротхаус Г.В., Цюбер К. Астрофизика элементарных частиц. -М.:УФН, 2000.
25. Gavrin V.N. for the SAGE Collaboration//Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.). -2003. V.118. - P.39-46.
26. Bahcall J.N.//Nucl.Phys. В (Proc. Suppl.).- 2003. V.l 18. - P.77-86.
27. Alimonti G., Arpesella C., Back H. et al. Science and technology of BOREXINO: a real time detector for low energy solar neutrinos//Astropart. Phys. 2002. - V.16. - P.205. - Hep-ex/0012030.
28. Raghavan R.S. High Mass Indium Detector for Low Energy Solar Neutrinos. -LENS Note, Jan. 8, 2004 (http//www.phys.vt.edu/~kimballton).
29. Anselmann P., Fockenbrock R., Hampel W., et al.//Phys. Lett B. 1995. -V.342. -P.440-450.
30. Hampel W., Heusser G., Kiko J., et al.//Phys. Lett. B. 1998. - V.420. -P.114.
31. Abdurashitov J.N., Gavrin V.N., Girin S.V. et al. Measurement of the response of a gallium metal solar neutrino experiment to neutrinos from a 51Cr source//Phys. Rev. C. 1999. - V.59. - P.2246-2263. - Hep-ph/9803418.
32. Abdurashitov J.N., Gavrin V.N., Girin S.V. et al. The Russian-American gallium experiment (SAGE) Cr neutrino source measurement//Phys. Rev. Lett.- 1996.-V.77.-P.4708.
33. Haxton W. 37Ar as a calibration source for solar neutrino detector//Phys. Rev. C.- 1988. -V.38.-P.2474.
34. Alvarez L.W. Lawrence Radiation Laboratory Physics Notes, Memo №767 (1973).
35. Raghavan R.S. .Tnformal Conference on Status and Future of Solar Neutrino Research, Upton, New York, 1978; edited by Friendlander G. -Brookhaven National Laboratory Report №50879. - 1978. - V.2. - P.270.
36. Гаврин B.H., Данынин C.H., Зацепин Г.Т., Копылов А.В. Препринт ИЯИ АН СССР П-0335,1984.
37. Cleveland В.Т., Daily Т., Davis Jr.R. et al. :Fourth International Solar Neutrino Conference. Heidelberg, Germany. - April 8-11, 1997, p.228.
38. Гаврин B.H., Корноухов B.H., Косарев A.A. и др. О создании искусственного источника нейтрино активностью 1 МКи на основе изотопа 37Аг//Препринт713 ИЯИ АНСССР.-М., 1991.
39. Усынин Г.Б., Кусмарцев Е.В. Реакторы на быстрых нейтронах. М.: Энергоатомиздат, 1985.
40. Звонарев А.В., Хомяков Ю.С., Евдокимов В.П. и др.//Атомная энергия. 1996. - Т.80. - №2. - С.101.
41. Хомяков Ю.С., Забродская С.В., Сараева Т.О. Расчеты нуклидного состава НЭЛ, состава газовой фазы,.: Рабочие материалы к совещанию в феврале 2003, ГНЦ РФ ФЭИ, Обнинск, 2003.
42. Лопатинский В.Н., Попов В.В. и др. Исследование взаимодействия таблеток из оксида кальция и металлического кальция со сталью ЭИ-847 при облучении в реакторе БР-10: Отчет №10752 ГНЦ РФ ФЭИ, Обнинск, 2001.
43. Нарабатывающий элемент радионуклида Аргон-37: Технические условия Э.038.5100 ТУ-ЛУ, ГНЦРФ ФЭИ, Обнинск, 2001.
44. Нарабатывающий элемент радионуклида Аргон-37: Пояснительная записка Э.038.5100 ПЗ, ГНЦРФ ФЭИ, Обнинск, 2001.
45. Курина И.С., Попов В.В., Лопатинский В.Н. и др. Исследование свойств таблеток СаО, полученных по различным технологическим режимам: Отчет №10762 ГНЦ РФ ФЭИ, Обнинск, 2001.
46. Технологический процесс на таблетку из оксида кальция. №160442.60101.00127. ГНЦ РФ ФЭИ, Обнинск, 2002.
47. Результаты реакторных испытаний двух экспериментальных сборок для наработки 37Аг: Отчет №21410306, БАЭС, Заречный, 2003.
48. Michael Н., Wolfle R. and Qaim S.M. Production of 37Ar//Int. J. Appl. Ra-diat. Isot. 1984. - V.35. - P.813.
49. Абдулина Г.Ф., Абдурашитов Д.Н., Гаврин В.Н. и др. Радиохимическая установка для работы с малыми количествами газов высокой чистоты/УПриборы и техника эксперимента. 2001. - №3. - С. 134-139.ун
50. Абдурашитов Д.Н., Гаврин В.Н. и др. Выход Аг из облученного оксида кальция при термической обработке//Приборы и техника эксперимента. 2000. - №3. - С.5-8.
51. Гаврин В.Н. Дисс. . .канд. физ.-мат. наук. НИИЯФ МГУ, 1976.
52. Барсанов В.И., Джанелидзе А.А., Замятина А.А., Злоказов С.Б. и др.пп
53. Технология и установка экстракции, очистки и сбора Аг из оксида кальция//Приборы и техника эксперимента. 2006. - №4. - В печати.
54. Крешков А.П., Ярославцев А.А. Курс аналитической химии. Т.2. М.: Химия, 1975.-319 с.
55. Гуревич С.М., Кострикин Ю.М. Оператор водоподготовки. М., Энер-гоиздат, 1981. 52 с.
56. Реми Г. Курс неорганической химии. T.I. М.: Мир, 1972. 266 с.
57. Сборник методик по определению концентрации загрязняющих веществ в промышленных выбросах. JL: Гидрометеоиздат, 1987. 33 с.
58. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984.37
59. Оценка активности элементов сборки для наработки Аг: Техническая справка 29-19/14. ГНЦ РФ ФЭИ, Обнинск, 2003.
60. Головко Г.А. Криогенное производство инертных газов. Л.: Машиностроение, 1983. 416 с.
61. Варежкин А.В. Адсорбционная очистка гелиевого теплоносителя высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов от диоксида углерода: Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МХТИ, 1988. - 16 с.
62. Исследование сорбционных характеристик титановой губки при поглощении водородно-азотной газовой смеси: Отчет 02.97.23. -СФНИКИЭТ, Заречный, 1996.
63. Barsanov V.I., Barsanov Yu.I., Dzhanelidze A.A., et al. The development3 7of the Ar-based neutrino source design and manufacture technology: XIII-th Int. School on Particles and Cosmology, Baksan, Russia, April 2005.
64. Барсанов В.И., Барсанов Ю.И., Джанелидзе A.A., Злоказов С.Б. и др. Разработка конструкции и технологии изготовления источника нейтрино на основе Аг//Приборы и техника эксперимента. 2006. - №4. - В печати.
65. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Издательство Московского университета, 1970.
66. Nishikawa М., Kido Н. and Sugisaki М. Titanium-sponge bed to scavenge tritium from inert gases//J. Nucl. Technol. 1983. - V.l 15. - P. 101-109.
67. Barsanov V.I., Dzhanelidze A.A., Kotelnikov N.A. et al. The activity measurement of 37Ar-based neutrino source: ХШ-th Int. School on Particles and Cosmology, Baksan, Russia, April 2005.
68. Барсанов В.И., Джанелидзе A.A., Злоказов С.Б. и др. Искусственный источник нейтрино на основе Аг//Ядерная физика. 2006. - №3. - В печати.
69. Gavrin V.N. for SAGE Collaboration, Present Status of the SAGE 37Ar Neutrino Source Experiment, Proc. of the Xl-th Int. Workshop on Neutrino Telescopes, Feb.22-25, 2005, Venice, Italy, ed. by Milla Baldo Ceolin, 187 (2005).
70. Abdurashitov J.N., Gavrin V.N., Dzhanelidze A.A., et al. Measurement of the response of a Ga solar neutrino experiment to neutrinos from a Ar source//Phys. Rev. C. 2006. - V.73. - N.4 - P.045803-1. - Nucl-ex/0512041.
71. Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material. 1996 Edition. Safety Standards Series № ST-1. IAEA. Vienna.
72. Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов: НП-053-04. Введ. 5.01.05. - Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору. - М., - 2004. - 71 с.
73. Радиоактивное вещество особого вида. Общие требования и методы испытаний: ГОСТ Р 50629-93. Введ. 01.07.94. - М.: Издательство стандартов, 1994. - 11 с.
74. Закрытый источник нейтрино на основе радионуклида Аг: Технические условия ТУ 7011-090-08624332-03. ИРМ, Заречный, 2004.
75. Фастовский В.Г., Ровинский А.Е., Петровский Ю.В. Инертные газы. М.: Атомиздат, 1972. 352 с.
76. Источник нейтрино: Технический проект 90.01.00.000Д. ИРМ, Заречный, 2004.
77. Шиманская Н.С. Калориметрия ионизирующих излучений. М.: Атомиздат, 1973.
78. Фром Е., Гебхард Е. Газы и углерод в металлах: Пер. с нем. М.: Металлургия, 1980.
79. Измерения в промышленности: Пер. с нем. /Под редакцией Профоса П. М.: Металлургия, 1990.
80. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок: Перевод с англ. М.: Мир, 1985.
81. Абдурашитов Д.Н., Веретенкин Е.П., Гаврин В.Н., Джанелидзе А.А. и др. Определение активности искусственного источника нейтрино на основе изотопа 37Аг//Ядерная физика. 2006. - №3. - В печати.
