КАНАЛЫ: [PCN],[UCN] | 1 | 1A | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 13А | 14 | [LTHeL] | [GD]

   Кристалл-дифракционный спектрометр ГСК-2 был сконструирован и построен О.И.Сумбаевым и А.И.Смирновым в 1961 году. Установлен на горизонтальном канале реактора ВВР-М вскоре после его пуска, для изучения гамма-спектров в ( n,)-реакциях.

    Это единственный прибор, который столько времени успешно проработал на реакторе и работает в настоящее время, более того, после нескольких модернизаций, проведенных В.Л.Алексеевым и В.Л.Румянцевым (одна из них - изготовление кристалла, где использовались рекомендации, полученные в работах О.И.Сумбаева, А.В.Тюниса, А.С.Рыльникова и В.М.Самсонова по выбору рабочих кристаллографических плоскостей кристалла и ориентации его вырезки) он имеет рекордное разрешение и не имеет себе равных в мире среди фокусирующих спектрометров.

   Характеристики кристалл-дифракционного -спектрометра ГСК-2М.

• Тип:
    геометрия Кошуа.
• Фокусное расстояние:
    4,12 м.
• Кристалл:
    изогнутый кристалл кварца, плоскости (110). Специальный вырез, для которого отсутствует упругая квазимозаичность и другие типы деформации, приводящие к отклонению равновесной формы изгибаемой пластины от цилиндрической.
• Детектор:
    Ge(Li) -спектрометр, 96 см³.
• Рабочий диапазон:
   40 - 1000 кэВ (возможно 20 - 1200 кэВ)
• Энергетическое разрешение:
     (кэВ) = 8·10^-72 (кэВ)/n,
  где n - порядок отражения (n=1-5), т.е. если = 100 кэВ, то = 8/n эВ.
• Система отсчета углов:
    интерферометр на высокочастотных голографических решетках (патент ПИЯФ). Чрезвычайно малая длина оптического пути (0.05-0.1 мм) обеспечивает высокую стабильность по отношению к вибрациям, изменению температуры, влажности и давления воздуха в экспериментальном зале реактора.
• Угловая чувствительность:
    0.02 угловой секунды.
• Точность измерения энергии:
     до 2·10^-6    (1/25 - 1/5 FWHM).
• Светосила:
     ^min вплоть до 4·10^-5/нейтрон.
• Режим измерения:
    накопление информации в линию c IBM PC AT 486/DX одновременно в пяти порядках отражения на каждой угловой позиции спектрометра.

Участок - спектра активной зоны реактора, снятый во втором порядке отражения, как пример разрешения спектрометра.

    Уникальное разрешение прибора дало возможность впервые в мире провести прямые измерения гамма-спектра активной зоны реактора и получить новые данные о гамма-распаде нуклидов деления урана из прямых измерений спектра (около ста хорошо разрешенных гамма-линий в диапазоне энергий 95 - 250 кэВ, В.Л.Алексеев, В.Л.Румянцев, 1998 г.)

    Было показано (В.Л.Алексеев, В.Л.Румянцев, В.В.Федоров, 1999 г.), что кристалл-дифракционный метод изучения гамма-активности ядер-осколков деления урана (плутония) может быть использован для исследования и контроля изотопного и элементного состава в процессе выжигания ядерных отходов при решении проблемы трансмутации.

   Установка ДЭДМ представляет собой модульную установку (см. фото), предназначенную для изучения возможности измерения электрического дипольного момента (ЭДМ) нейтрона на уровне точности < 10^-25 е см предложенным (В.В.Федоров, В.В.Воронин, Е.Г.Лапин) новым дифракционным методом.

    Установка позволяет изучать дифракцию нейтронов в толстом (1 - 10 см) кристалле на прямом продифрагировавшем пучке при углах дифракции близких к 90^o и снабжена системой 3-мерного анализа поляризации нейтронного пучка.

    Метод основан на предсказанном авторами эффекте деполяризации нейтронов в сильном внутрикристаллическом поле при дифракции.

   Следующие обстоятельства дают надежду достичь и даже превзойти по чувствительности наиболее чувствительный в настоящее время магнито-резонансный метод измерения ЭДМ, использующий ультрахолодные нейтроны.

1.    Наличие сильного внутрикристаллического поля (10⁸ В/см), в котором на пути в несколько сантиметров движется дифрагирующий в нецентросимметричном кристалле нейтрон. Это поле более чем на 4 порядка по величине превосходит поля, используемые в методе УХН. Оно было предсказано (В.В.Федоров) и экспериментально измерено для плоскости (110) кристалла кварца по сдвигу маятниковой фазы при перевороте спина за счет швингеровского взаимодействия при лауэвской дифракции поляризованных нейтронов (В.Л.Алексеев, В.В.Воронин Е.Г.Лапин, Е.К.Леушкин, В.Л.Румянцев, О.И.Сумбаев, В.В.Федоров, 1989). Экспериментально полученная величина ((2.10.12)10⁸ В/см) совпала с теоретически рассчитанной.
2.    Такой величины поля еще недостаточно, чтобы достичь чувствительности метода УХН, из-за малого времени пребывания дифрагирующего нейтрона внутри кристалла. Тем не менее, как было замечено (В.В.Федоров, В.В.Воронин, Е.Г.Лапин, 1990), при углах Брэгга, близких к прямому, это время может существенно возрасти, поскольку дифрагирующий нейтрон в кристалле движется в среднем вдоль кристаллографических плоскостей, образуя в перпендикулярном направлении стоячую волну, а эта скорость при углах Брэгга ~90^o может быть существенно меньше полной скорости нейтрона. Это и дает надежду увеличить чувствительность дифракционного метода, по крайней мере, на порядок при переходе к углам Брэгга, близким к p/2, и приблизиться к чувствительности метода УХН.
3.    Наличие нескольких возможностей исключения ложного эффекта от швингеровского взаимодействия нейтрона.
4.     Компактность установки.

   Совсем недавно (1999-2000 гг.) на созданном макете установки для поиска ЭДМ дифракционным методом, установленном на горизонтальном канале реактора ВВР-М, были получены первые экспериментальные результаты (В.В.Воронин, Е.Г.Лапин, С.Ю.Семенихин, В.В.Федоров).

1.    Впервые проведены исследования на прямом продифрагировавшем пучке нейтронов и наблюдена динамическая дифракция в толстом (~3,5 см) кристалле при углах Брэгга, достигающих 87^o.
2.    С использованием методики времени пролета, была экспериментально обнаружена предсказанная существенная временная задержка дифрагирующего нейтрона внутри кристалла при углах Брэгга, близких к 90^o. При угле дифракции, равном 87^o, измеренная эффективная скорость распространения нейтрона в кристалле оказалась равной (431) м/c при скорости падающего нейтрона 808 м/с. Измеренная величина хорошо согласуется с теоретической.
3.    Экспериментально обнаружен предсказанный ранее эффект деполяризации нейтронного пучка при дифракции по Лауэ в нецентросимметричном кристалле альфа-кварца. Экспериментально доказано, что величина эффекта (и, соответственно) внутрикристаллического поля, действующего на нейтрон) не зависит от угла Брэгга вплоть до углов, равных 87^o, и совпадает, в пределах экспериментальной погрешности, с теоретическими предсказаниями, и результатами предыдущих экспериментов, что подтверждает указанную нами ранее возможность усиления более, чем на порядок, эффекта от ЭДМ нейтрона при переходе к углам дифракции, близким к 90^o. При угле Брэгга, равном 87° чувствительность метода к ЭДМ нейтрона возрастает приблизительно в двадцать раз (по сравнению с углом в 45^o).
4.    Из экспериментальных значений времени t пребывания нейтрона в кристалле и действующего на нейтрон поля E при угле Брэгга в 87^o следует, что величина Et, определяющая чувствительность метода, равна Et=0.2 10⁶ В с/см. Она уже сравнима с соответствующей величиной для метода УХН (~10⁶ В с/см) и существенно превосходит величину, достигнутую в известном дифракционном эксперименте Шалла и Натанса (~ 0.2 10³ В с/см). Заметим, что из проведенных измерений следует оценка для ЭДМ нейтрона D < 10^-22 e см, что даже несколько лучше, чем результат полученный в этом эксперименте.

   Совокупность результатов дальнейших экспериментов позволит ответить на вопрос о конкурентноспособности предложенного дифракционного метода измерения ЭДМ нейтрона с магниторезонансным методом, использующем ультрахолодные нейтроны, который в настоящее время по чувствительности находится вне конкуренции.

КАНАЛЫ: [PCN],[UCN] | 1 | 1A | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 13А | 14 | [LTHeL] | [GD]