В ОИЯИ создается опытно-экспериментальный участок изготовления детекторов нейтронов
В Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ завершаются работы по созданию опытно-экспериментального участка (ОЭУ) по разработке и изготовлению детекторов тепловых нейтронов на основе конвертера из карбида бора. Участок будет сдан в эксплуатацию в конце текущего года и позволит обеспечивать современными детекторами установки нейтронного рассеяния в исследовательских центрах России и за рубежом.
Как сообщил начальник научно-экспериментального отдела комплекса спектрометров ИБР-2 ЛНФ ОИЯИ Виктор Боднарчук, ОЭУ представляет собой небольшую производственную высокотехнологичную площадку. Ядром участка является промышленная вакуумная установка магнетронного напыления проходного типа ВАТТ-800 (ООО «Ферри Ватт», г. Казань) для нанесения тонкопленочных покрытий из карбида бора 10В4С на плоские подложки площадью до 1200 х 400 мм. ОЭУ включает в себя помещения для мелкой обработки металлических деталей, для подготовки подложек к напылению, площадку сборки детекторов, а также комнату с радиоактивным источником для испытания готовых детекторов.
Первыми пользователями новых детекторов нейтронов станут исследовательские группы ОИЯИ и НИЦ «Курчатовский институт». Уже есть заявки на детекторы для экспериментальных станций на реакторе ИБР-2, а также на реакторах ПИК (Гатчина) и ИР-8 (Москва). Каждый детектор создается под индивидуальную задачу для конкретной экспериментальной установки
«Мы создаем опытно-экспериментальный участок по разработке детекторов тепловых и холодных нейтронов, конвертером в которых выступает изотоп бор-10 в виде соединения – карбид бора», – рассказал Виктор Боднарчук. Он пояснил, что в настоящее время многие научно-исследовательские центры мира занимаются поиском альтернативных технологий в регистрации нейтронного излучения.
Технология нанесения карбида бора, обогащенного по изотопу 10В, на различные основания большой площади позволяет получать аморфные покрытия 10В4С толщиной от единиц нанометров до нескольких микрон с высокой адгезией к основанию. Пленки обладают плотностью, близкой к природной, и при этом – высокой гибкостью и твердостью.
Формирование покрытий происходит при температурах от 50 до 200 °С, что позволяет наносить покрытия на тонкую фольгу и полимерные пленки. испытания конвертера, полученного из 10В4С, на реакторе ИБР-2 показали надежную и хорошую работу.
«На основе первой удачной технологии мы уже делаем небольшие детекторы. Сейчас идет отладка технологии изготовления детекторов и разработка сопутствующей электроники. Мы находимся в самом начале пути», — рассказал Виктор Боднарчук.
Он пояснил, что у детекторов с борным покрытием существуют недостатки, и ученые работают над их преодолением. Например, низкая эффективность регистрации нейтронов, которая заметно уступает эффективности регистрации детекторов на основе гелий-3. Техническим решением повышения эффективности может стать применение многослойной конструкции детектора.
Опытно-экспериментальный участок по разработке детекторов нейтронов начнет работу уже в конце 2023 года. Реализация проекта началась в 2021 году в рамках трехлетнего гранта Минобрнауки России.
Разработка и изготовление детекторов тепловых нейтронов на основе изотопа 10В4С передового мирового уровня позволит ОИЯИ обеспечить современными детекторами не только свои станции, но и исследовательские центры России и других стран.
Фото: Установка ВАТТ-800 («Ферри Ватт», г. Казань) для нанесения тонкопленочных покрытий из карбида бора 10В4С на плоские подложки методом магнетронного распыления. Пресс-служба ОИЯИ