. Дубна: 7 oC
Дата 27.10.2020

В Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ получили первый прототип экрана магнитной защиты для установки OSIRIS международного нейтринного эксперимента JUNO.

Объединенный институт ядерных исследований уже пять лет участвует в эксперименте JUNO.

На установке JUNO планируется определить относительные массы электронных, мюонных и тау-нейтрино и разобраться в проблеме иерархии их масс.

Эксперимент JUNO проводится в Китае. Там в 52 километрах от реакторов АЭС Янцзян и Тайшань строится подземная нейтринная обсерватория Цзянмэнь. Это в 150 километрах к западу от Гонконга.

Детектор JUNO будет регистрировать реакторные нейтрино – элементарные частицы, которые рождаются в процессе работы ядерных реакторов АЭС.

Экспериментальный зал установки JUNO располагается в 700 метрах под землей. Там установлен детектор нейтрино, наполненный 20 тысячами тонн жидкого сцинтиллятора – особого вещества, которое дает вспышку света при попадании в него элементарной частицы. Вспышка происходит при столкновении нейтрино с атомами водорода.

Свечение сцинтиллятора будет детектироваться двадцатью тысячами фотоэлектронных умножителей – сфер диаметром 50 см. При столь большом размере фотоумножителей их характеристики ухудшаются от воздействия даже слабого магнитного поля.

Чтобы фотоэлектронные умножители работали самым точным образом, их нужно защитить от магнитного поля Земли.

Для защиты фотоумножителей установки OSIRIS от магнитного поля Земли дубненские физики разработали экран магнитной защиты.

Особенностью конструкции созданных в Лаборатории ядерных проблем фотоумножителей является использование современного материала со сверхвысокой магнитной проницаемостью –металлического стекла (метгласса), представляющего собой железо в аморфной форме.

При изготовлении метгласса из железа обеспечивается очень быстрый отвод тепла, поэтому элементы кристаллической структуры металла не успевают сформироваться. Получившееся аморфное железо обладает в сто раз большей магнитной проницаемостью, чем применяемый в магнитных экранах пермаллоевый сплав. (Пермалло́й — специальный сплав железа и никеля).

Обычно магнитный экран представляет собой оболочку любой формы из материала с высокой магнитной проницаемостью. Высокая магнитная проницаемость материала экрана концентрирует в толще экрана силовые линии магнитного поля, и поэтому внутри полости, ограниченной этой оболочкой, магнитное поле оказывается сильно ослабленным.  

Для изготовления защитных экранов из метгласса, благодаря его уникальной магнитной проницаемости, материала требуется в сто раз меньше, чем пермаллоя, при той же степени защиты от магнитного поля Земли.

Метгласс хорош еще и тем, что не теряет магнитных свойств при механических деформациях и может использоваться без отжига, технически сложного для изделий большого размера.

Дополнительной сложностью при разработке магнитного экрана являлась необходимость защиты метгласса от агрессивной среды, так как окруженные экранами фотоумножители будут работать в сверхчистой воде. Для защиты от водной среды метгласс был покрыт композитным материалом.

Каждый магнитный экран, разработанный дубненскими физиками, состоит из двух элементов: основного, в виде усеченного конуса, и дополнительного, имеющего вид цилиндра.

Дополнительный элемент, служащий также концентратором света, покрыт изнутри белым светоотражающим материалом.

Все остальные поверхности магнитных экранов покрыты черной эпоксидной смолой и матированы для подавления нежелательных отражений.

Еще одной особенностью конструкции является наличие радиочастотного экрана в виде слоя фольги, проложенного внутри композита.

По условиям соглашения между Лабораторией ядерных проблем ОИЯИ и Рейнско-Вестфальским техническим университетом Аахена для эксперимента JUNO будут изготовлены и отправлены в Китай 76 экранов магнитной защиты.

По материалам пресс--релиза ЛЯП ОИЯИ 

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить