ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ИСТОЧНИКА УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНОВ НА РЕАКТОРЕ ВВР-М 

Серебров А.П., Лямкин В.А., Коптюхов А.О., Онегин М.С. Тепловой режим источника ультрахолодных нейтронов на реакторе ВВР-М // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 3. С. 538–545. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-3-538-545

Представлены результаты по созданию источника ультрахолодных нейтронов в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ. Источник имеет три температурные зоны: гелиевую камеру со сверхтекучим гелием при температуре 1,3 К, дейтериевую камеру с жидким дейтерием при температуре 20 К, вакуумный корпус со свинцовым экраном и графитовыми блоками при комнатной температуре. Имеется охлаждение всех этих частей в условиях тепловой нагрузки реактора. Представлены расчеты, связанные с проектированием контуров охлаждения. Аналитически получен массовый расход воды 0,56 кг/с для охлаждения свинцового экрана при объемном тепловом потоке 27 кВт. На основании этого расхода были подобраны насос и теплообменник для автономного контура его охлаждения. При данном тепловом режиме лучистый теплоприток от носовой части вакуумного модуля к дейтериевой капсуле составил 24 Вт. Суммарный тепловой поток на дейтериевую капсулу и жидкий дейтерий с учетом реакторного излучения составил 0,3 кВт. Для поддержания фазового состояния дейтерия необходимо термостатирование в температурном диапазоне 18,73–24,12 К. Методом конечных квадратов доказана возможность безопасного поддержания фазового состояния жидкого дейтерия в капсуле объемом 60 л потоком газообразного гелия расходом 50 г/с.

1.Серебров А.П., Митюхляев В.А., Захаров А.А. и др. Проект источника ультрахолодных и холодных нейтронов на реакторе ВВР-М со сверхтекучем гелием в качестве замедлителя // Физика твердого тела. 2010. Т. 52. № 5. С. 969–973.
2. Serebrov A.P., Lyamkin V.A., Fomin A.K., Samodurov O.Yu., Kanin A.S. UCN source with superfluid helium at WWR-M reactor // Journal of Physics Conference Series. 2017. V. 798. P. 012147. doi: 10.1088/1742-6596/798/1/012147
3. Serebrov A.P., Kislitsin B.V., Onegin M.S., Lyamkin V.A., Prudnikov D.V., Ilatovskiy V.A., Orlov S.P., Kirsanov G.A., Fomin A.K., Filchenkova D.V. The energy release and temperature field in the ultracold neutron source of the WWR-M reactor at the Peterburg Nuclear Physics Institute // Physics of Atomic Nuclei. 2016. V. 79. N 9-10. P. 1391–1396. doi: 10.1134/s1063778816090118
4. Serebrov A.P. Supersource of ultracold neutrons at the wwr-m reactor and the program of fundamental research in physics // Crystallography Reports. 2011. V. 56. N 7. P. 1230–1237. doi: 10.1134/s1063774511070303
5. Серебров А.П., Лямкин В.А., Фомин А.К., Прудников Д.В., Самодуров О.Ю., Канин А.С., Кешишев К.О., Болдарев С.Т. Суперисточник УХН со сверхтекучим гелием на реакторе ВВР-М // Ядерная физика и инжиниринг. 2017. Т. 8. № 3. С. 235–241. doi: 10.1134/S207956291701016X
6. Onegin M.S., Serebrov A.P., Fomin A.K., Lyamkin V.A. Estimation of the ultracold neutron production by a source designed for the WWR-M reactor // Technical Physics. 2017. V. 62. N 4. P. 633–637. doi: 10.1134/s1063784217040193
7. Ахиезер А.И., Померанчук И.Я. О рассеянии нейтронов с энергией несколько градусов в жидком гелии II // ЖЭТФ. 1946. № 16. С. 391.
8. Серебров А.П., Лямкин В.А., Коптюхов А.О., Онегин М.С., Прудников Д.В., Самодуров О.Ю., Иванов С.Н. Температурный расчет криогенного модуля источника УХН на реакторе ВВР-М // Сборник тезисов V Всероссийского молодежного научного форума OpenScience. Гатчина, 2018. С. 29.
9. Серебров А.П., Кислицын Б.В., Онегин М.С. Энерговыделение и поле температур в источнике ультрахолодных нейтронов на реакторе ВВР-М ПИЯФ // Ядерная физика и инжиниринг. 2015. Т. 6. № 5-6. С. 297–303. doi: 10.1134/S2079562915030124
10. Серебров А.П., Лямкин В.А., Прудников Д.В., Кешишев К.О., Болдарев С.Т., Васильев А.В. Запуск полномасштабной модели источника ультрахолодных нейтронов со сверхтекучим гелием // Журнал технической физики. 2017. Т. 87. № 2. С. 301–305. doi: 10.21883/JTF.2017.02.44142.1941
11. Serebrov A.P. Program of fundamental-interaction research for the ultracold-neutron source at the the WWR-M reactor // Physics of Atomic Nuclei. 2018. V. 81. N 2. P. 214–221. doi: 10.1134/s1063778818020175
12. Серебров А.П., Фомин А.К., Харитонов А.Г. и др. Высокоинтенсивный источник ультрахолодных нейтронов на реакторе ВВР-М для научных исследований в области фундаментальной физики // Вестник СПбГУ. Физика и химия. 2015. Т. 2. № 1. С. 27–41.
13. Briesmeister J.F. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code. Version 4C. Los Alamos, New Mexico: Los Alamos National Laboratory, 2000.
14. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с.
15. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов А.В. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена: Учеб. Пособие для теплофизич. и теплоэнергетич. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. 207 с.
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License