Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Влияние геометрии отдельных секций на характеристики изогнутого нейтроновода

Работа №137345

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

физика

Объем работы55
Год сдачи2017
Стоимость4925 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
9
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
1 Нейтроноводы 7
1.1 Нейтронная оптика
1.1.1 Волновые свойства нейтрона
1.1.2 Полное внешнее отражение
1.1.3 Зеркала и суперзеркала
1.2 Суперзеркальные нейтроноводы
1.2.1 Прямой нейтроновод
1.2.2 Изогнутый нейтроновод
1.3 Механизмы потерь потока в нейтроноводах
Выводы и формулировка задач
2 Моделирование нейтроноводов 22
2.1 Расчет нейтронных потоков в оптических устройствах и системах нейтронного транспорта .
2.2 Программный пакет McStas
2.3 Применение McStas
3 Результаты 26
3.1 Геометрические механизмы потерь потока в изогнутом нейтроноводе
3.1.1 Влияние приближение окружности многоугольником . . 26
3.1.2 Линейные смещения
3.1.3 Угловые отклонения
3.2 Подход к выбору оптимальной длины нейтроноводной секции . 30
23.3 Примеры расчетов оптимальной длины секции для изогнутых
нейтроноводов
3.3.1 Нейтроновод H25, ILL, Гренобль
3.3.2 Нейтроновод Н3-2, ПИК, Гатчина
Заключение 35
Литература 36
Приложение А

Нейтронное излучение широко используется в материаловедческих исследованиях, а также в фундаментальной физике. При существующих на сегодня методах и технологиях нейтронные источники различных типов практически достигли предельно возможных светимостей. Поэтому на первый план
выходят задачи по оптимизации работы исследовательских установок, а также средств доставки нейтронных потоков к ним — нейтроноводов. Для получения наиболее качественных условий эксперимента необходимо доставить на установку высокоинтенсивный пучок тепловых нейтронов с низким фоном гамма–излучения и быстрых нейтронов. Для фильтрации вредоносной доли
спектра используются изогнутые нейтроноводы [1–4]. Реальный изогнутый
нейтроновод представляет собой набор отдельных прямых секций, которые
лишь с некоторой точностью аппроксимируют контур заданной кривой. Помимо этого, сборка осуществляется с минимальными допусками по юстировке. Данные факторы непосредственно влияют на пропускание нейтроновода, то есть, на эффективность его работы в качестве устройства нейтронного транспорта. Исследования характера и степени этих влияний - это важный
вклад в развитие нейтронной оптики и необходимы для повышения качества экспериментов на нейтронах.
Цель работы
Актуальность вышеизложенных проблем определяет цель данной выпускной квалифицационной работы — изучить влияние длины нейтроноводных секций на пропускание изогнутого нейтроновода.
4Методология
Для расчетов нейтронно–оптических процессов и анализа потерь в полезном потоке применялся программный пакет McStas, разработанный для моделирования методом Монте–Карло взаимодействия нейтронов с веществом, в том числе, оптическими устройствами.
Содержание
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.
Первая глава имеет обзорный характер и состоит из трех разделов. В первом разделе изложены основные физические принципы нейтронной оптики.
Во втором разделе дается обзор по рассматриваемым типам нейтроноводов.
В третьем разделе описываются механизмы потерь потока в нейтроноводах.
Во второй главе кратко описываются различные методы расчета нейтронных потоков. Изложены принципы работы программ, основанных на методе
Монте–Карло. Описано применение программного пакета McStas, выбранного в качестве основного рабочего инструмента для данных вычислений.
Третья глава содержит полученые результаты. Проанализировано влияние геометрических факторов потерь. Сформулирован подход к нахождению оптимальной длины секции. Приведены примеры нахождения оптимальной длины оптической секции для конкретных нейтроноводов.
В заключении сформулированы основные выводы из проделанной работы. Приложение содержит универсальный код McStas модели для расчета нейтронно-физических характеристик реального нейтроновода.
Положения, выносимые на защиту
1. Создана модель расчета пропускания изогнутого нейтроновода с учетом приближения короткими секциями и пространственных разъюстировок
2. Проанализированы геометрические факторы потерь в нейтроноводе.
5Оценен характер их зависимости от длины секции.
3. Показана возможность проведения оптимизации по длине нейтроноводной секции.
Апробация
Результаты работы были представлены в рамках следующего доклада: А.
У. Гайсин, К. А. Павлов, Е. В. Москвин «Влияние геометрии отдельных секций на характеристики изогнутого нейтроновода», «ФКС–2017», 11–16 марта 2017, Рощино, стендовый доклад.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Целью данной работы было изучить влияние длины нейтроноводной секции на пропускание изогнутого нейтроновода. В ходе выполнения работы было проанализировано влияние на пропускание приближения окружности многоугольником, пространственных смещений и угловых отклонений. На примере моделирования нейтроноводов H25 (ILL, Гренобль) и H3-2 (ПИК,
Гатчина) показано, что возможно найти оптимальную длину нейтроноводной
секции, при которой суммарные потери минимальны. Потери для приведенных примеров в диапазоне от 0.5 м до 2.0 м различны не более чем на 7% на рабочих длинах волн. Хотя и для данных конфигураций нейтроноводов выигрыш является не значительным, для ряда случаев оптимизация нейтроновода по длине секции может быть осуществима.


[1] H Maier-Leibnitz and T Springer. The use of neutron optical devices
on beam-hole experiments on beam-hole experiments. Journal of Nuclear
Energy. Parts A/B. Reactor Science and Technology, 17(4-5):217–225, 1963.
[2] F Samuel. Thin film neutron optical devices. SPIE Proc. 983, 59, 1988.
[3] M Th Rekveldt, P Verkerk, and AA Van Well. Stacked neutron mirrors as
efficient filter for use in thermal and subthermal neutron beams. Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions
with Materials and Atoms, 34(2):285–289, 1988.
[4] AA Van Well, VO de Haan, and DFR Mildner. The average number of
reflections in a curved neutron guide. Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and
Associated Equipment, 309(1-2):284–286, 1991.
[5] Исай Исидорович Гуревич and Лев Васильевич Тарасов. Физика нейтронов низких энергий. 1965.
[6] Melvin Lax. Multiple scattering of waves. Reviews of Modern Physics,
23(4):287, 1951.
[7] F Mezei. Novel polarized neutron devices: supermirror and spin component
amplifier. Communications on Physics (London), 1(3):81–85, 1976.
[8] АГ Гукасов, ВА Рубан, and МН Бедризова. О возможности интерференционного увеличения области «зеркального» отражения нейтронов на
многослойных «квазимозаичных» структурах. Письма в ЖТФ, 3(3):8,
1977.
36[9] Thomas Brueckel, Gernot Heger, Dieter Richter, Georg Roth, and Reiner
Zorn. Neutron scattering. lectures. 2010.
[10] NK Pleshanov, AF Shchebetov, SV Metelev, IG Peskov, VM Pusenkov,
VG Syromyatnikov, and VA Ul’yanov. Polarizing feco/tizr supermirror with
m= 2.5 based on antireflecting tizrgd sublayer. In XVII Workshop on neutron
scattering application for condensed matter investigations. Programme and
abstracts, 2002.
[11] Klein A. Werner S. Methods of Experimental Physics. Volume 23 Neutron
Scattering. Part A. Academic Press, 1989.
[12] F Mezei and PA Dagleish. Corrigendum and first experimental evidence on
neutron supermirrors. Communications on Physics (London), 2(2):41–43,
1977.
[13] www.swissneutronics.ch.
[14] Heinz Maier-Leibnitz and T Springer. Production and use of thermal reactor
neutron beams. Annual review of nuclear science, 16(1):207–262, 1966.
[15] MAM Bourke, DC Dunand, and E Ustundag. Smarts-a spectrometer for
strain measurement in engineering materials. Applied Physics A: Materials
Science & Processing, 74:s1707–s1709, 2002.
[16] Benedicte Ballot, Francois J Samuel, and Bernard Farnoux. Supermirror
neutron guide. In San Diego’92, pages 159–165. International Society for
Optics and Photonics, 1992.
[17] Tsunekazu Akiyoshi, Tohru Ebisawa, Takeshi Kawai, Fukuo Yoshida,
Masayoshi Ono, Seiji Tasaki, Sigesi Mitani, Tohru Kobayashi, and Sunao
Okamoto. Development of a supermirror neutron guide tube. Journal of
Nuclear Science and Technology, 29(10):939–946, 1992.
[18] D Dubbers. The transmission of a lossy curved supermirror neutron
guide. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A:
Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 349(2-
3):302–306, 1994.
37[19] B Alefeld, J Christ, D Kukla, R Scherm, and W Schmatz. Neutronenleiter.
JUL-294-NP, 1965.
[20] Kudrashev V.A. Исследование нейтроноводных систем, методы расчета
и эксперимент. ЛИЯФ, 1984.
[21] DFR Mildner and JC Cook. Curved–straight neutron guide system with
uniform spatial intensity distribution. Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and
Associated Equipment, 592(3):414–419, 2008.
[22] DFR Mildner. Acceptance diagrams for curved neutron guides. Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators,
Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 290(1):189–196, 1990.
[23] Christian Schanzer, Peter B¨oni, Uwe Filges, and Thomas Hils. Advanced
geometries for ballistic neutron guides. Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and
Associated Equipment, 529(1):63–68, 2004.
[24] Hartmut Abele, D Dubbers, H H¨ase, M Klein, A Kn¨opfler, M Kreuz, T Lauer,
B M¨arkisch, D Mund, V Nesvizhevsky, et al. Characterization of a ballistic
supermirror neutron guide. Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated
Equipment, 562(1):407–417, 2006.
[25] KP Coulter, TE Chupp, AB McDonald, CD Bowman, JD Bowman,
JJ Szymanski, V Yuan, GD Cates, DR Benton, and ED Earle. Neutron
polarization with a polarized 3he spin filter. Nuclear Instruments and
Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers,
Detectors and Associated Equipment, 288(2-3):463–466, 1990.
[26] Otto Sch¨arpf. Thin-film devices and their role in future neutron spectroscopic
investigations. Physica B: Condensed Matter, 174(1-4):514–527, 1991.
[27] Ursula Bengaard Hansen, Mads Bertelsen, Erik Bergb¨ack Knudsen, and Kim
38Lefmann. Simulation of waviness in neutron guides. Journal of Neutron
Research, 18(2-3):45–59, 2015.
[28] DFR Mildner and B Hammouda. The transmission of curved neutron guides
with non-perfect reflectivity. Journal of applied crystallography, 25(1):39–45,
1992.
[29] Yuji Kawabata, Masatoshi Suzuki, Masanobu Sakamoto, Taikan Harami,
Hidetake Takahashi, and Nobuaki Onishi. Transmission efficiency of neutron
guide tube with alignment errors. Journal of Nuclear Science and Technology,
27(5):406–415, 1990.
[30] Yuji Kawabata, Masatoshi Suzuki, Hidetake Takahashi, Nobuaki ONISHI,
Akio SHIMANUKI, Yutaka SUGAWA, Nobuyuki NIINO, Taijiro KASAI,
Katsuyuki FUNASHO, Shoji HAYAKAWA, et al. Construction of neutron
guide tubes in upgraded jrr-3. Journal of Nuclear Science and Technology,
27(12):1138–1146, 1990.
[31] JRD Copley. An analytical method to characterize the performance of
multiple section straight-sided neutron guide systems. Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers,
Detectors and Associated Equipment, 287(3):363–373, 1990.
[32] Carolin Zendler, D Martin Rodriguez, and PM Bentley. Generic guide
concepts for the european spallation source. Nuclear Instruments and
Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers,
Detectors and Associated Equipment, 803:89–99, 2015.
[33] C Zendler and Phillip M Bentley. Systematic neutron guide misalignment for
an accelerator-driven spallation neutron source. Physical Review Accelerators
and Beams, 19(8):083501, 2016.
[34] Peter M Allenspach, Peter Boeni, and Kim Lefmann. Loss mechanisms
in supermirror neutron guides. In International Symposium on Optical
Science and Technology, pages 157–165. International Society for Optics and
Photonics, 2001.
39[35] Kim Lefmann and Kristian Nielsen. Mcstas, a general software package for
neutron ray-tracing simulations. Neutron news, 10(3):20–23, 1999.
[36] Henrik Jacobsen, Klaus Lieutenant, Carolin Zendler, and Kim Lefmann. Bispectral extraction through elliptic neutron guides. Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers,
Detectors and Associated Equipment, 717:69–76, 2013

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.