Оптические характеристики газовых сред на основе моногалогенидов ртути HgX* (X=Cl, Br, J), возбуждаемых излучением ядерного реактора тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

РГБ ОД

1 Б ПИВ 15С5

На правах рукописи УДК 621.375.826+533.933

РЕДЬКИН АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОВЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ МОНОГАЛОГЕНЦДОВ РТУТИ Н8Х*(Х=С1,Вг,1), ВОЗБУЖДАЕМЫХ ИЗЛУЧЕНИЕМ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

01.04.01 - техника физического эксперимента, физика

приборов,автоматизация физических измерений 01.04.04 - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученей степени кандидата физико-математических наук

/и маты 1994

Работа выполнена в Институте ядерной физики Национального идйриого центра Республики Казахстан.

Научные руководители

доктор технических наук, профессор Батнрбеков P.A.

кандидат физико-математЕчеокшс наук, доцонт Кунаков С.К.

Официальные оппоненты

Ведущая орг<.лшзация

- доктор физико-матеглатичоских наук, профессор Баимбвтов Ф.Б.

доктор физико-математических наук, профессор Бобыкин Б.В.

- Санкт-Летербургскпй Государстве! ный Университет,г.Санкт-Дотербух

• Защита соотоится " /5 " 1595 г. в /^часс

на заседания Специализированного совета Д 60.01.СИ при Национисьном ядерном цонтро Республики Казахстан по адрес} 4Ь0062, Алматы-82, Институт ядерной физики НЯЦ РК.

С диссортацнвй можно ознакомиться в библиотека И® HHL

Автореферат разослан

"У"

т

1994 года

Учэный секретарь специализированного Совота ^ у Д 60.CI.0I, к.ф. - м.н. (^/h ' З.Т.Ссриг.бсева

/

/ Г ! /?

ощы шшжютт. РАБОТЫ

Актуальность теми. Возбуждонио газовых срод проектами ядиршдс реакции, тал називсомгш ддорная накачка, позволяет вводить в газ однородно по обкому аноргиэ большой плотности при высоком давлении (до нескольких досятков атмосфер). При этом для некоторых смосей достигаются высокло значония коэуу-.¡лционтов преобразования ядерной энергии в энергию возбуя -дишшх состояний атомов и молокул.

В это;! связи особую актуальность приобретают поиски и исследование рабочих ерэд с высоким КПД прообразоьания ядерной энергии в световую для источников неравновесного оптического излучения, оптимизация их по составу, а такяв детальное изучение кинетики элементарных процессов, имею -щих мосто в ядерно-возбуздаемой плазме, и их связи с пара -метрами внешних воздействий.

В последнее время наметилась тенденция к исследованию люминесцентных характеристик эксимерных молокул, возбуадао-мых продуктами ядерных реакций, что связано сих уникальными свойствами, а именно: высоким квантовым КПД люминесценции (50-70$), отсутствием поглощения собственного излучония на длине волны люминесценции, большой величиной:энергии кванта излучения и способностью сохранять излучающе, свойства до очень высоких (десятки атмосфер) давлений рабочей среды.

Эти условия оказываются выгодными с точки зрения эффективного применения ядерной накачки, поскольку для увеличения вероятности потерь энергии продуктов ядерных реакций необходимы высокие плотности газа.

Ярким представителем молекул этого класса являются моно-галогензды ртути Н^Х (&=С£ , В^ ,Л)„ За срав!Штельно корот -кий срок развития лазоры на моногалогеивдах ртутя заняли доминирующее положение среди эксимерных лазеров, что связано " получением высока значений эффективности преобразования энергии коо^иционтов усиления ^ 10" см и удельного

элоргосъеыа генерации до 15 ДтУ-штр. Основными преимуществами гал.>гвнвдов ртути, по сравнению с другими известными эк -зл:.:з?а.ми азлучаидолн в сино-зеленой отчасти спектра, являют-

ся большие сечения индуцированного излучения <5^. ^ рогонеративность рабочих молекул и то, что они эффективно образуются в результате диссоциативного возбувдония молекулярных соединения. Н^-Хо. Эти свойства, наряду с уникальными свойствами присущими всем эксигишксам, позволяют рзссматри -вать их как весьма перспективные вещества для рабочих сред лазеров с ядерной накачкой и якорных источников сьета.

0дно;1 из основных проблем (¿иэкки неравновесной адерно-возбуэдаемоИ плазш является опродилешш энергетического распределения электронов, которое содержит основную информацию о свойствах шюзш, определяя такие параметры как константы скоростей плазмо-хилшчоских реакций, энергетические донн образования электронно-ионных пар, атомов и молекул в возбужденных состояниях. Поэтому для оценки потенциальных возмохностеЛ газов;« сред,возбуждаемых продуктами ядерных реакции на основе разрабатываемых кинетических моделей, важ-нш шагом является последовательный теоретически»: анализ электронной кинетики, т.е. определение фунюдш расиредале -ния электронов по энергии.

Целью работ» является: экспериментальное исследование спектрально-эноргетичоских характеристик плазмы п ,р)Т и газовых сред на основа шиогалогеиидов ртути Н^Х ,

В г". 3 ) при воздействии ¡¿злучаюш. стационарного ядерного реактора ВЗР-К и поиск оптимальных условий для достижения максимального КПД преобразования ядерной энергии в энергию неравновесного оптического излучония.

Научная новизна работы заключается в следующем:

I. Предложена методика, позволяющая в условиях стацио -нарного ядерного реактора ВБР-К осуществить измерение наез-ленносте!: возбузденнцх состояний атомов и молекул ядерно -возбуждаемой плазмы газовых сред.

2= Экспериментально исследовано распределение атомов Не ( /7« 3) по состояниям зозбуздания в плазме р)Т.

3. Впервые экспериментально исследованы спектрально -энергетические характеристики излучения плазш парогазовые срс)Д, содержащих моногалогензды ртути. Экспериментально

определены оптимальные составы сред, при которых достигаются максимально КЦД преобразования энергии продуктов роакции "Не( п ,р )Т з излучение эмиссионного парохода монобромида ртути Н^Вг(В-Х) (350*510 нм).

4. л плазма Ч1с(/?,р )Т л газовых сред Н^В^, ^по^^Бк",? : л/, проводок дотальш;!. анализ электронно" и ионно-ыолекулярнои кинетики и определены основный :-:зналы заселения д разрушения возбужденных состояний атомов ц молекул, из которых происходят наблюдаемые переходи. Определены энергети -ческио цепы образования иошю-молекулярши нар л возбужден -них состолник.

Практическая ценность работы.Полученные автором экспериментальные данные ц результаты расчетов могут быть использованы при создании ядерных источников света большок яркости и лазоров с ядарно51 накачкой, которые могут нзитн арядшоние в транспортных ядерно-энергетичоских установках в качестве систем навигационного оборудования, а такпео в устройствах, ис -пользуадих когерентное излучение.

Автор выносит на зашту:

1. Методику измерения интегральных илтенсизностеД ликнГ: к полос оптического излучения ядерно-возбуздаемон плазмы,образующейся в центре активной зош стационарного ядерного реактора ВВР-К.

2. Экспериментальные результаты по измор, лю населониос-тей атомов Но*(п=3) в плазме 3Не( о,р )Т и интерпретацию кинетических процессов, ответственных за формирование ее излучения в оптическом диапазоне.

3. Результаты экспериментального исследования спектраль-1шх и интегральных характеристик излучения ядерно-возбуздао-мэЛ плазмы газовых срод на основе моногалогогшдов ртути Н^Х

,3г ,3 ). Измеренные значения коэффициентов преобразования ядерно:: энергии в световуи дяя смесей ^Не:НиВи2 ,

: л4 * которые составляют 12,2.1 и 14,7% соотвот -

ственно.

4„ Результаты расчетов (методом ¡^опте-Карло) деградахда-онных спектров вторичных электронов, образуемых продуктами ядерных реакций 3Ые( п,Р )Т в плазме ;

вГг ■■ ^ ,

а та:ст.о энорготкчоских цен образования ионов к возбужден -них состоя:«'.: атомов я г.'.олокул.

5. Результаты математического моделирования кинетики элементарны:: ироцоссов в плазма °Но, J¡io : : {//г )

и выводы возмолюсти усплшпш излучения на пооеходе моно-бромзда ртути Mj 6г ( В 2. V/2 - X* Z V/г ) , Áo^ 532 им, при облучонин активной среды ^На : H g Bc¿ : (V2 ) по' эком топловых нейтронов О = Ь 'ГС"^ тоял.нокгр.одГ2с' .

Апробация работы. Основные результаты, излокзнные в диссертации, докладывались на ка;:одре оптики Санкт-Петербург -ского Государственного Университета, в отдоло когерентной и imjîiuîg'iiîoil оптики ЙО$ АН Pi, на отраслевойконференции "'¡шика яцорно-возбуэдэомоН плазмы л проблемы лазеров с ядорно!; накачкой" (Об шток, ÍS93 г.) к наачи отраяе.'ке в 6 печатных работах, список которых приведен в конце авторо.Т«-рата.

Структура п объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав п заключения. Работа содер.тлт всего 153 страниц», в том числе 2Ь стропя; печатного текста, 34 рисунка, 16 таблиц к библиографических ссылок из Í5C наша -кований.

СОДЕКйВЕ РАБОТЫ

Во введения ¡[юрмулпруется актуальность темы, цоль рабо -eu, описана структура диссертации, излетаны основные положения, выносимые на загдату.

Первая глава содержит, в основном, обзорный материал. В. ней рассмотрены особенности и преимущества ядерной на качки по сравнению с другими источниками внозней ионизации. Крат -ко описаны характерные процзосц, происходящие з ядерко-зоз -буздаемоЗ плазме, ее основные характеристики. Указаны основные метода диагностики.

Рассмотрены методы расчета деградацпонных спектров электроне"" в газах. Отмечено, что основная информация о свойствах длазиы, возбуждаемой внешними источниками иониза -

muí, на зависит от типа источника, а определяется энерге -тическим спектром образующихся пои ионизации электронов. Показано, что воздействие на газ продуктов ядерных реакций мотаю имитировать действием пучка электронов - даноэнерге-тического ш жовдого заданное ргспродолонио по энергия.

Приведен краткий обзор результатов экспериментальных исследований лазеров на мэногалогекндах ртути.

В заключении приведена вывода ::з литерат^-рного обзора и постановка задач, решаемых в диссертант.

Во втоэоь главе описываются экспорпг.онтолънда установки, условия экспериментов" и методика измерения интегральных интенсивностей линий и полос оптического излучения плаз;.ш парогазовых смесей, образованной продуктами нейтрозшо-ядер-них реакций ( *7 , р )Т. Кратко описаны основное пара -метры исследовательского роактора В13?-К, являющегося го то ~ рогенным реактором водо-водяного типа, работающим но тепловых нейтронах. Максимальная плотность потока тепловых нейтронов в центральном канале активно!: зоны при номинально!': мощности реатора ^ 10 МВт составляем • IO^h с.'.Г^с""^.

Исследуемые газовые смеси облучались в отпаянных стек -лянных ампулах с окнами из раднацяонно-стойкого дернового стекла, откачка и наполнение которых производились в лабо -раторных условиях на высоковакуумной установке, откачивав -мой форвакуумнш и турбомолекулярным (Г..21-5С-) насосами. При исследовании парогазовых сред, содержащих моногалогони-ды ртути, в ампулу вносилось несколько да соответствующей соли H^Xg (X и , В f , 3 ). Максимальное давление cus -сей в ампулах при комнатной температуре составляло^ 0,92 Ш .

Плотность энерговыделения не превышала Bt/ci^.

Диагностический канал представлял собой дзэ параллельно расположенные трубы $ 50 мм, соединенные поворотным коленей. Одна труба является световодом, ео внутренняя поверхность покрыта газовой сажей, по второй осуществлялась загрузка i. выгрузи ампул, чем обеспечивалось постоянство гаометрнче -

ского фактора в процесса оптических измерении. На торце трубы световода устанавливались поворотное зеркало и система фокусирующей 01:тики,с помощью которых изображение ксследуо -мого источника фокусировалось в плоскости входной щели моно-хроматора. В экспериментах использовался свотосилыш;'! ноыо -хр штор Мм^-2. Система регистрации излучения состояла из йЭУ-79 или ФЗУ-106, риботаюцих в одно . электронном режиме, однокаиального анализатора и самописца. Использование двух типов ФЭУ с различными характеристикаш относительной спек -тральной чувствительности связано с воспроизводимостью дан -ных изморекиИ, для итого такке исследовались по два ампулы одинакового компонентного состава.

Для проведения экспериментов по оптимизации состава среди ВА :л/г был разработан диагностический канал,

позволяющий осуществлять откачку и наполнение ампулы непосредственно на реактора. В отом случае ампула 0 20 и длиной 600 мм была изготовлена из нерзававщей стала марки 12П6Н10Т и окном из кварца (КУ-1). Кроме того, поскольку для опреда -ленин интегральных характеристик излучения (яркости молекулярных полос) производится графическое интегрирование спектрограф, спстсиа регистрации и обработки спектров была пол -костью автоматизирована. В этом случае использовался моно -Хроматор Поло зешй. сигнал с ФЗУ после усиленая на -

каплиЕался в памяти многоканального анализатора АИ-1С24. Данные, накопленные в памяти АИ-1024, обрабатывались на ылкро ЭВ1.1 "Электроника КЗ-28".

Дано подробное описание методики измерений. Абсолютная величина энергии, излучаемая исследуемо*: газовой смесью при облучении в центре активной зоны реактора каждой конкретно^ линией, определялась путем сравнения с яркостью эталонного источника, в качество которых использовались отградуированные лаьш- накаливания с вольфрамовыми лентами СЕРИ 8,5-200-1 и ТРШ1и}-2350.

Эксперименты сводились фактически к измерении абсолютных яркостей линий и полос излучения, а та юта показателей погло-

щения.

В конце главы проводен анализ погрешности измерений. Абсолютная погрешность измерения интегральных ингонсшзностей линий составляет - 25 + ЗОЛ..

Третья глава постдана исследованию шаш являющегося объешш ионизатором в активных средах лазеров с ядор -ной накачкой, с цолыо выяснения основных шшетичосюис процессов, происходящих в но! на основе количественных измерений,

Проьодены спектральные исследования излучения гелиовой плазмы %е( п ,Р )Т в диапазоне длин волн 350-800 ил. Изморены населенности возбузденнцх состояний Не (п= 3). Характерной особенностью спектров излучения плазцы п ,р )Г яв -ляотся отсутствие линий, соответствующих переходам из возбуя-денных состояний атомов со значением главного квантового числа 4. Причем из наблюдаемых линий, соответствующих

переходам синглотных и триплетных уровней атома Не (п =3), максимальные интенсивности соответствуют переходам с уровней, характеризуемых наименьшими сечониями ассоциативно!! иониза -ции. Это обусловлено тем, что при высоком давлопки частота столкновений возбуздешшх атомов с нормальными становится сравнимой с вероятностью спонтанного излучения. При этом , наряду с передачей возбуждения между уровняг с одинаковым главным квантов!::.! числом, основным механизмом тушения явля -ется реа гатя Хорнбокг-Молнера. Именно, благодаря этой реак -ции, в спектра не наблюдаются линии, соответствующие переходам из состояний Не ( А7 ^ 4 ).

Проанализирована кинетика заселения и разрудакия возбужденных атомов Но {п = 3). Проведено числошюе моделирование физико-химических процессов в плазме ^еС^.р)! с учетом функции распределения электронов по энергии (ФРЗЭ). Расчеты ФРЭЭ производились методом Монте-Карло. Дано подробное описание алгоритма расчета. Система уравнений для населен -ностоЛ решалась численно методе Гира для яееткпх систем.

В расчетах учитывались следующие 'компоненты: Не* , Heg4", Не3+, Нв*(/? «• 2), Не Vе 3 ), Не^. Модель плазмы %е (/?, Р )Т основана на предположении о заселении возбуж денных атомов гелия Но 3 ) путем диссоциативной реком -бинации иона Heg*. Поскольку этот процесс имоет пороговый характер, из ФРЭЭ были найдены доли электронов с пороговой энергией, необходимой душ заселения уровней Не (г?= 3) из основного колебательного уровня тримора Не3+ (¿S „ 0 ) л Е с* 0,7 - X эВ.

Получешше С>РЗЭ показали возможность детального анализа энергетического спектра вторичных электронов и распределе -ния поглощенной в газе энергии. Расчеты показали, что с на -ибольшей эффективностью аозбувденше атомы гелия образуются ь 2*Р и состояниях, а энергия электронов распредели -ется следующим образом: 56,3)? на ионизацию, 31,2 % - на воз-буздошш и 12,5;? на поступательное движение атомов.

Расчеты энергетической цены образования пары электрон -ион дяя гелия дали величину, равную эксперим ентальнойл-42,5 эВ. Это обусловлено тем, что при расчетах ФРЭЭ для сечений рассеяния предпочтение отдавалось экспериментальный данным.

Как показали расчеты, модель.дает результаты дая насе -ленностей Не (п = 3 ) удовлетворительно согласующиеся с экспериментальны;.!!! данными. В плазме ^На (п, р )Т с боль -шой скоростью идут процессы образования молокуляршдх ионов. В частности, при давлении Р = 0,057 Ша характерное время процесса "конверсии иона Нв2+ в тример Heg* ( ^ 14 не ) на 6 порядков меньше времени его рекомбинации (^-7,5 мс ).

Однако, из-за термической нестабильности иона Нед+ ( D (Нв2+ - Не) 0,17 эВ) в наших услозиях возбуздения ионный состав определяется димеркыми ионами Heg"*".

Вследствие большой разницы в величинах коэффициентов рекомбинации (Не2+ - Рек. = 3 • I0~xI Те-3/2 , Не3+ - с* рек. = 1,86 • Ю-6 ( 0,026/Те)1/,2>аселениэ уровней гелия Не * ( /7=3 ) происходит реко/лбинационным потоком, идущим через ионы Heg"1" , а населенности уровней определяются

процессами ассоциативной ионизации, переноса позбуздений и эмиссионными пороходпг/д.

Четвертая глава посвялена исследования интегральных люмшюсцектшлс характеристик газовых сред ^Но : Н^ Х£, 3Не ( X = С? , Ъ г , Л , Т 3 спектрах из -

лучения плазмы этих сред наблпдаэтся полосы, соответствуйте электронно- коло батальному переход ( дг£ - / Для всех полос характерен модлагшж спад интенсивности в фиолетовую область спектра. Максиму,полос соответст ву:зт длинам волн: Н ^ Се' //~557 им, Н ^ В г Л 02 та, Н^.7*Л~444 нм. Излучение, обусловленное переходом (3-Х) И ц Е в диапазоне, соответствующем оценкам робота (квантовая электроника, т.7, л4, с.677, 1860) зарегистрировано не било. Б спектрах присутствуют линии, соответствуйте атомарным переходам вида-' мого триплета ртути 11 д.! ( - 545,1 н?л) и

( - , 435,8'им). При этом 95% энергии в зарегистрированной области спектра соответствует переходу (В-Х) моло -кул Н^Х . Опыты показали, что максимальный квантовш! выход из ряда Н^Х'Ц^С/.В/*, Л ) имеет молекула К^Бг* , поэтому для нее били проведены болое детальные исследования.

Были прозеденн измерения зависимости интенсивности полосы ( 3 - X В г от даплокия паров диброкида ртути Н д В г& , от эноргозклада. При этом увеличение эноргозкла-да осуществлялось как увеличением плотности потока нейтронов,

о с

так и давлением °Но. При введении в смесь : Нд азота интенсивность полосы увеличивалась на 25%. Эксперименты позволили найтл оптимальное соотношение компонентов смозек °Не : , 3По : Н^З/^ : л/2 , при которых

каблэдагстся максимальные КЦЕ про образования энергии продуктов рогкшш 3Ке( л7 , р )Т в излучение перехода (В-Х)Н^Вг ^ 12% и 14,7$ соответственно.

Для изучения кинетики йормированяя излучоьля соответст -вуадего этому пароходу бкли рззоабоганы математические

_ то _

модели кинетических процессов б ядерно-возбувдаемой плазме этих сред с целью проведении прогнозирующих расчетов. Детальный анализ процессов в этих средах невозможен без знания ФРЭЗ. Численные подели были основаны на допущениях:

1) воздействие продуктов реакций %е( л ,р)Т имитировалось конээнергетическим пучком электронов с £с - I кэВ;

2) в плотной слабоионизованной плазме время установления ФРЭЭ £* НГ^с, что значительно меньше характерных

_времен установления ионно-молекулярного состава, а следовательно, и концентрации электронов, что позволяет разделить задачи о расчете ФРЭЗ и решение уравнений для кинетики на-селенностей.

Расчеты ФРЗЭ проводились методом Монте-Карло. Для сечений неупругого рассеяния электронов на Не, , использовались только экспериментальные данные.

'Предварительно, для- проверки выбранных сечений и апробации разработанной программы были проведены расчеты ФРЭЭ в чистом азоте и получено удовлетворительное согласие с результатами других авторов.

Расчеты ФРЭЭ в средах 5Не:Н <| Вгг и 3Не:Н <| В г> : л/2 позволили вычислить энергетические цены образования элект-ронно-иош. .х пар и возбужденных состояний,учитываемых в кинетических моделях. Полные скорости процессов возбуждения и ионизации компонентов среды электронами деградацион-ного каскада в исследуемых условиях возбуждения определялись из выражения <5' = где ¿у - энерговклад,

¿V - энергетическая цена образования ¿ -го возбужденного состояния атома или молекулы.

Кинетические модели включают процессы ионизации и воз^. букдения Не, > rJ¿ электронами деградационного

каскада, пеннинговскую ионизацию, передачу заряда и тушение возбуждения при столкновениях с атомами, молекулами и электроддиссоциативное возбуждение и прилипание, спонтанное излучение о учетом поглощения.

'.ачальными данными для моделирования являлась абсолютные плотности частиц исходных компонентов /у^., а/^цг, и л/к\ , а такае ф - плотность потока тепловых ней'тро-

нов, определяющих удельный энерговклад в исследуемую парогазовую смесь. Заданием и Ф определяются эффективные значения скоростей образования ионов и возбужденных состояний атомов и молекул электронаци деградационного каскада. Системы кинетических уравнений баланса, дополненные уравнением сохранения заряда, решаюсь численно методом Гира для нестких систем. Абсолютные концентрации исходных компонентов сыеси варьировались в пределах [3Не] *б,63-Ю19см"3; [НдВ^] =МОЬ - 6,28-Ю17см°3;

Чл6]=5*Ю17+2,68*Ю18сы~3. Предполагалось, что концентрация молекул Н^ Вг2 определяется давлением насыщенного пара при данной температуре газа. Эхо, в частности, является одним из недостатков наших экспериментов, где не удалось осуществить прямой метод измерения концентрации вследствие сложности экспериментальной реализации з условиях возбуждения на ядерном реакторе БВР-й. Как показывают оценки, вследствие непрямого измерения концентрации Н^В^, оиибка в определении абсолютной заселенности состояния Нд В»~* моае? достигать

Численное моделирование кинетических процессов в средах и 3Не:Н^Во : л/, позволило детально проследить динамику заселения и разрушения Н^В^В^я?) состояния.

Показано, что при возбуждении этих сред в условиях ядерного реактора существуют дополнительные каналы заселения Н^Вк'(З) состояния, одним из которых моаег быть прямое диссоциативное возбуждение протонами:

р + ~ /фвг(б) - вг * р , С X )

$ гакже каналы перезаряда, обеспечизаюдае большие сечения аеупругих состояний при малых энергиях:

У* * Ц вгг '{дВъ* +■ # . ( 2.)

Отмечено, что максимальные значения населенности молекул Н^Вг(Б), полученные при облучении смеси 3Не:Н^ В 3 ядерном реактора ВВР-К, достигается при концентрации молекул НаЗг^ на порядок црг тающую величину, которой

соответствуют максимальные значения Н^Вг(В), полученных При возбуздонии рентгеновским излучением ( 3. СЬем, РЬул. /Рл, л/1, Р. /{</, 1924 )• Очевидно, что при'высоких плотностях ' Н^ В вероятность процессов (1),(2) увеличивается.

Анализ результатов расчетов и экспериментальных дан - ' ных позголил сделать вьшод о возможности усиления излучения на переходе ( Вг2- ЩВ»' в ерздах ъНе

%е : 11£ В/'г : при возбуждении излучение:.! ядерного

реактора с плотностью потока теглозых но;',тронов 8*1Сг®н сиГ2с-1. Оптмальноз соотношение компонентов ы/.осой для достижения усиления составляет: ^¡ю:Н^ В ( 0,597:0,003) и .

В : л/, (0,947:0,003:0,05) при давлении с; 0,2 мПа и температуре с^ 155°С. ' •

ОСНОВНЫЕ РКЗЯЫАТЦ И ВЫВОДЫ

1. Разработаны экспериментальные внутриреакторяые установ -ки для спектральной диагностики плазмы инертных газов и парогазовых сред, возбуждаемых продуктами нентронно -ядерных реакций %е( П , р )Т в центре активной зоны ядерного реактора ЗВР-К.

2. Разработана методика измерения интегральных интонсивнос-тей линий и полос оптического излучения плазмы газовых сред,' образующейся при их облучении излучением стационарного ядерного реактора.

3. Проведены спектральные исследования плазмы изотопного ' газа ^Не. Измерены заселенности возбужденных атомов Не* ( /7=3). Показано, что заселение синглетных и триплетных уровней атома Не * ( п а 3 ) осуществляется путем диссоциативной рекомбинации молекулярного иона Нед*. Методом Монте-Карло рассчитаны функции распределения электронов в плазме гелия. Разработана кинетическая мо -дель ядерно-возбувдаомой плазмы %а( п , р )Т удовлетво-рителы. описывающая результаты экспериментов.

4. Проведенные исследования спектральных,и интегральных

характеристик излучения плазмы парогазозых сред ^Не: : Н с^ Х21 (/^2) • Вг,3 ) показали перспектив-

ность сред на основе дибрэыида ртути Н<|3г2 сг "Дания ядерных источников света большой яркости. Дрозедены эксперименты по оптимизации состава. Значения коэффициентов преобразования ядерной энергии в световую для смесей Вг2 и %е:Нс|В г2: лЛ, с оптимальный соотнесением компонентов сэставляыт~12£ и 14,соответственно.

5. Расчитанные функции распределения электронов по энергиям в парогазовых средах ^Не:Нг}Вг2 и ^Нс:Н В у^: */2 позволили проанализировать распределение поглощенной з газе энергии электронов деградационного каскада по состояния! возбуждения и ионизации атоиоз и молекул и вычислить энергетические цены процессов.

6. Разработаны кинетические модели плазмы исследуемых сред и изучена динамика заселения молекул Я^В\г(В) при возбуждении продуктам ядерных реакций ^Не(/7,р)Т. Показано, что при возбуждении сред (в ядерной реакторе имеют место дополнительные механизмы заселения Н^В^(В), одним из которых мозет быть прямое диссоциативное возбуждение протоном.

7. Сделаны выводы о возможности усиления излучения на переходе (В22 ~ Х2-^ Чг ) Н^Вг з средах 5Не:НдЗг2 и 5Не:Н с^ В л/2 о оптимальным составом (0,997:0,003)

и (0,9^7:0,003:0,05) при дазлениа=0,2 МПа и температуре 155°С при возбуждении излучением ядерного'реактора с Фп ор. =8 • Ю^х епл. н ейтр.

слисс'л работ, сшшсшш по tü^s диссертации

1. Батырбеков Г.А., Кунакоз С.К., Пиотровский Ю.А., Рздькпн A.ii., Толмачев к'.А. Измерение абсолютных интен-сивностей спектральных линий оптического излучения плазмы м,р)Т, образующейся при облучении ^Не нейтронным потоком стационарного ядерного реактора БВР-К. // TBT.-IS86.-T.26.-!.'i ^.-С.653-638.

2. Батцрбекоз Г.А., Кунаков С.К., Редькин A.B., Черноз Г.Я. Численное моделирование кинетики элементарных процессов е ядернэ-возСу^даемон плазме ^Не( /7,р)Т / Препринт

ИНФ - Алма-Ата, 1993г.

3. Батырбекоз Г.А., Кунаков С.К., Редькин A.b. Исследование люминесцентных характеристик ионогалогенидов ртути при возбуждении излучением ядерного реактора.//¿¿ПС.-1990. -т.52.-;..' 2.-с.221-225.

4. Батырбеков Г.А., Гизатулин И.Х., Кунаков С.К., Озерной А.Н., Редькин A.B. Интегральные характеристики люминесценции среды : возбуждаемой излучением нд^ного .реактора BBF-K /ДПС.-1990.-Т.53.- № 4.-

-С.563-566.

5. Бзтырбеков Г.А., Кунаков O.K., Редькин A.B. Измерение абсолютных кнтенсивностей линий и полос оптического излучения и кинетика плазмы, образованной продуктами ядерных реакций 'Не(л;,р)Т в газовых средах \е и Вгу>: : .'/^ / Отраслевая конференция "Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой", тезисы докладов, Обнинск.-1992.

6. Батырбеков Г.А., Кунаков С.К., Редькин A.B., Чернов Г.Я. Кинетика плазмы, образованной продуктами ядерных реакций 5йе( /7,р)Т в газовых средах Вг2, 3Не:Н^- Вг2: : //> // Препринт ИЯФ АН PK, Алма-Ата, 1993г.

- ГС-

Редьки н Андрей Владимирович "Дпролйгреакторпыч саулелегмсн цозатын сынап монопалргенидх^ч HgX /X=C/,Br,j) нег!э!ндвН газды^ оргганъщ оптикалщ сипаттамалары".

Бул енбвктв турацты ВВР-К ядрольц реакторный активт! алабыныч взег1нде лайда болуш, ядро ар^ылы ^озатын эНе плазмас! ган газ цоспа-ларыныч 3Не:• спектрлгк жэнв интегралдыц

сэулелеу сипаттамаларына тажр1бел!к зерттеу жург1з!лген. Гелий На (fJ-3) жэнв эксиплекстердж цозган атомдарыныч

цоныстану жи}лтгг елпвнген.

Г&я цоспасын цураушылардыч 3Не:Н^Вг2:л/g утымды арацатысы анкцта-лш, оныч ядролыц энергия™ змиссияль« ауысу НоБг(В-Х)(350-510 км) кезЛндв сэулелеу тгртне еэгерту коэ^циеотх^б^ екеш табылган.

Гелий плазмасында жане сынап бромид:нен тура-тын коспаларда электрон-дщ жэне ионды-молекулалык кинетикага толиц жете есептеу жу-"гз1лгон.

3Не(/?,р)Т ядролъ^ теакциядан внген заттар адеклы коэ&тын эксиплакс ауысуы сзттняе Н jlrj^ - X Лj ^502 нм ) , сэулелеуд1ч kywsv мтпндтне жеткхзеттн шарттар тужырьаддалган.

Red'kin Andre; Vladimlrovich "Optical characteristics of the gas mediums on the base of the mercuric oonohalides HgX*(X«Cl,Br,J) excited by irradiation of nuclear reactor".

The experimental investigations of spectral and integral characteristics nuclear-induced plasma irradiation of the helium %e and gas 3He»HgX2, 3HetHgI2-.H2 (X»ClTBr,J) medivuna generated in the centre of the steady-state water-moderated water-cooled nuclear reactor core

are made in this work. The.populations of the exoited atoms of helium * ?_

He (n-3) and the exciplexes HgX(B 2}/2> (X-C1-, Br,J) have been measured. It is find the optimum correlation of the components of the gas

medium for which an efficiency of transformation, of the nuoloar energy to irradiation of the emissinn transition HgBr(B-X) (350-510 an) is 555. •

Simulation of the electron and ion-moleoular kinetics in the plasma of the helium and gas fixtures With merourio bromide are made in detail.

The conditions under which light amplification on the transition of the exoiplex HgBr(B^y2 - (A~502 nm) at exciting by

products of nuolear reaotiona ^HoCn.pjT can,be. achieved are dete: ninec