A Tomszki Politechnikai Egyetem tudósai új, egykristályos szilícium alapú detektorokat fejlesztettek ki, amelyek segítenek mérni az atomreaktorok magjában lévő neutronmezők jellemzőit. Szabályozzák, hogyan változnak a szilícium elektrofizikai paraméterei az elektronok hatására. Ez nem csak egy egyszerű és olcsó, hanem egy gyors (a meglévő analógokhoz képest) megfigyelési módszer is. Ráadásul nem igényel speciális felszerelést. A kutatók munkájának eredményeit az Instruments and Experimental Techniques folyóiratban teszik közzé .
Az atomreaktorok kiváló forrásai a nagy sűrűségű neutronfluxusnak. Fizikai kutatásokban, radioaktív izotópok előállításában, sugárzási kémiában, valamint az elektronikai ipar termékeinek tesztelésében használják őket. Az atomreaktorral való munkavégzéshez olyan módszerekre van szükség, amelyek pontos méréseket biztosítanak közvetlenül a zónában, vagyis ott, ahol az urán vagy a plutónium nehéz izotópjainak magjai hasadóak. Most különböző fémekből készült aktiváló detektorokat használnak erre. De ez nagyon munkaigényes és kifinomult felszerelést igényel. Ugyanakkor nem teszik lehetővé a gyors neutron fluxussűrűség szabályozási tartományának lefedését.
Elképzelhető, hogy egy bizonyos síkot, mint egy deszkát, keresztben helyeztek el a neutronsugárzáson. A fluence megmutatja, hogy egy bizonyos idő alatt hány neutron "üti" ezt a felületet. A Tomszki Politechnikai Egyetem kutatói most megbízható és olcsó módszert találtak a gyors és termikus neutronok áramlásának mérésére.
Az új detektor egykristályos szilíciumból készül a TPU Research Nuclear Reactor-ban alkalmazott technológia alapján, amely lehetővé teszi előre meghatározott elektromos jellemzőkkel rendelkező félvezető szilícium előállítását. Az ilyen detektorok figyelik a szilícium elektrofizikai paramétereinek változásait neutronok hatására.
„A gyors neutronok összetett sugárzási hibákat hoznak létre a szilíciumban, ami csökkenti a vezetőképességét. Ráadásul a vezetőképesség változása lineárisan összefügg a gyors neutronok fluenciájával. Ez az alapja a gyors neutronok kimutatásának. Ugyanazt az egykristályos szilícium kristályt használják a termikus neutronok áramlásának megváltoztatására. Ebben az esetben a termikus neutronok hatásának hatása a szilícium elektromos ellenállásának értékére, azaz adalékolásának hatása nyilvánul meg. Az egykristályos szilíciumban termikus neutronok hatására a természetes szilícium-30 izotóp atomjaiból stabil foszfor-31 izotóp keletkezik, amely donor szennyeződés. Ebben az esetben a foszforkoncentráció arányos a termikus neutronok áramlásával és fluxussűrűségével”.
Az új detektorok nagyon pontosak és nem rosszabbak a hagyományos módszereknél. Meghatározzák, hogy milyen sűrű a termikus neutronfluxus a 10 14 és 10 18 cm -2 közötti teljesítménnyel működő nukleáris létesítményekben . Sőt, az ilyen detektorok korlátlan ideig képesek tárolni az információkat.
„A szilíciumdetektorok nyomkövető detektorként is használhatók. Ezeket a TPU Research Nuclear Reactor-ban használják a radiofarmakonok, radioizotópok, a szilícium nukleáris doppingolásának technológiai folyamatainak vezérlésére és a tudományos kutatásban. Az érzékelőket négy rádiófrekvenciás szabadalom védi” – jegyzi meg Valerij Varlacsev.
Most a tudósok az idő elektrofizikai jellemzőinek változását tanulmányozzák különböző energiájú neutronok hatására. Ez segít egy új fejlesztés bevezetésében a ciklotron sugárkezelése során.
