Помощь студентам в учебе
ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ОБЛУЧЕНИЯ И РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ЯДЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ КРЕМНИЯ В РЕАКТОРЕ ИРТ-Т
|
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. Оборудование и технологии нейтронно-трансмутационного легирования кремния (обзор) 10
1.1. Опыт нейтронно-трансмутационного легирования кремния на
исследовательских реакторах 10
1.1.1. Установка для легирования кремния на реакторе DR3 (Дания) 14
1.2. Действующие современные установки для нейтронно-трансмутационного
легирования кремния 17
1.2.1. Установки на реакторе BR2 (Бельгия) 17
1.2.2. Установка нейтронного легирования на реакторе OPAL (Австралия) 20
1.2.3. Характеристики установки на реакторе OPAL (Австралия) 22
1.2.4. Система обработки слитков на реакторе OPAL (Австралия) 25
1.2.5. Установки нейтронного легирования на реакторе SAFARI-1 (Южная
Африка) 26
1.2.6. Характеристики легированного кремния, полученного на установках
SILIRAD (Южная Африка) 29
1.2.7. Процесс производства легированного кремния 30
1.2.8. Облучение кремния на реакторе FRM II (Германия) 31
1.2.9. Работа полуавтоматической установки облучения 35
1.3. Установки для легирования кремния в России 37
1.4. Уточнение постановки задачи 43
ГЛАВА II. Реактор ИРТ-Т 46
2.1. Исследовательский ядерный реактор ИРТ-Т 46
2.2. Расчёт параметров нейтронного поля 52
2.3. Экспериментальное определение параметров нейтронного поля канала
ГЭК-4 61
ГЛАВА III. Создание алгоритмов движения слитков по зоне облучения 67
3.1. Формирование зоны облучения 67
3.2. Параметры нейтронного поля, требуемые для достижения однородности
облучения 74
3.3. Критерии формирования нейтронного поля при вращении контейнера .... 78
3.4. Аксиальная равномерность облучения 84
3.5. Квазистационарный режим облучения 86
3.6. Аксиальная неравномерность облучения при скачке нейтронного поля ... 89
3.7. Радиальная неравномерность облучения при скачке нейтронного поля .... 91
3.8. Требования к установке для перемещения слитков 93
ГЛАВА IV. Установка нейтронно-трансмутационного легирования кремния на реакторе ИРТ-Т 97
4.1. Оптимизация условий облучения кремния 97
4.2. Расчёт биологической защиты горизонтального канала (ГЭК-4) для
нейтронного легирования кремния фосфором 103
4.2.1. Интегральные плотности потока нейтронов и у-квантов в
горизонтальном торцевом канале реактора 104
4.2.2. Интегральная плотность потока нейтронов и у-квантов, падающих на защиту 109
4.2.3. Расчёт толщины бетона биологической защиты 112
4.3. Описание канала ГЭК-4 и комплекса легирования кремния 115
4.4. Контроль плотности потока тепловых нейтронов 119
4.5. Опыт эксплуатации установки 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138
Список литературы
ГЛАВА I. Оборудование и технологии нейтронно-трансмутационного легирования кремния (обзор) 10
1.1. Опыт нейтронно-трансмутационного легирования кремния на
исследовательских реакторах 10
1.1.1. Установка для легирования кремния на реакторе DR3 (Дания) 14
1.2. Действующие современные установки для нейтронно-трансмутационного
легирования кремния 17
1.2.1. Установки на реакторе BR2 (Бельгия) 17
1.2.2. Установка нейтронного легирования на реакторе OPAL (Австралия) 20
1.2.3. Характеристики установки на реакторе OPAL (Австралия) 22
1.2.4. Система обработки слитков на реакторе OPAL (Австралия) 25
1.2.5. Установки нейтронного легирования на реакторе SAFARI-1 (Южная
Африка) 26
1.2.6. Характеристики легированного кремния, полученного на установках
SILIRAD (Южная Африка) 29
1.2.7. Процесс производства легированного кремния 30
1.2.8. Облучение кремния на реакторе FRM II (Германия) 31
1.2.9. Работа полуавтоматической установки облучения 35
1.3. Установки для легирования кремния в России 37
1.4. Уточнение постановки задачи 43
ГЛАВА II. Реактор ИРТ-Т 46
2.1. Исследовательский ядерный реактор ИРТ-Т 46
2.2. Расчёт параметров нейтронного поля 52
2.3. Экспериментальное определение параметров нейтронного поля канала
ГЭК-4 61
ГЛАВА III. Создание алгоритмов движения слитков по зоне облучения 67
3.1. Формирование зоны облучения 67
3.2. Параметры нейтронного поля, требуемые для достижения однородности
облучения 74
3.3. Критерии формирования нейтронного поля при вращении контейнера .... 78
3.4. Аксиальная равномерность облучения 84
3.5. Квазистационарный режим облучения 86
3.6. Аксиальная неравномерность облучения при скачке нейтронного поля ... 89
3.7. Радиальная неравномерность облучения при скачке нейтронного поля .... 91
3.8. Требования к установке для перемещения слитков 93
ГЛАВА IV. Установка нейтронно-трансмутационного легирования кремния на реакторе ИРТ-Т 97
4.1. Оптимизация условий облучения кремния 97
4.2. Расчёт биологической защиты горизонтального канала (ГЭК-4) для
нейтронного легирования кремния фосфором 103
4.2.1. Интегральные плотности потока нейтронов и у-квантов в
горизонтальном торцевом канале реактора 104
4.2.2. Интегральная плотность потока нейтронов и у-квантов, падающих на защиту 109
4.2.3. Расчёт толщины бетона биологической защиты 112
4.3. Описание канала ГЭК-4 и комплекса легирования кремния 115
4.4. Контроль плотности потока тепловых нейтронов 119
4.5. Опыт эксплуатации установки 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138
Список литературы
Актуальность работы.
Современный уровень развития микроэлектроники постепенно выдвигает все более жёсткие требования к качеству и геометрическим размерам полупроводниковых монокристаллов. Лидирующее место по использованию полупроводниковых материалов по-прежнему занимает кремний [4]. Управление их свойствами путём легирования нужными примесями до заданных концентраций является основным технологическим приемом при создании любых приборов твердотельной электроники.
Легирование - процесс введения добавок в полупроводник с целью получения определённых электрофизических свойств. Его можно разделить на два типа: объёмное и поверхностное. В первом случае вводимый элемент статистически распределяется в объёме материала, тогда как во втором он сконцентрирован вблизи поверхности.
Целью легирования является получение вещества с требуемыми электрофизическими характеристиками, такими как электрическая проводимость, характером р- и п- перехода и т.д. Наиболее распространённые легирующие добавки в кремнии - фосфор, мышьяк (проводимость п-типа) и бор (р-типа).
В настоящее время внедрение добавок производится тремя способами: ионной имплантацией, нейтронно-трансмутационным легированием (НТЛ) и термодиффузией, но наиболее однородное распределение по объёму образцов больших размеров можно добиться только применением второго из них. Радиационная технология НТЛ отличается от металлургической или химической тем, что легирующую добавку вводят не извне, а получают из самого облучаемого материала.
Главной операцией, определяющей основные качественные и экономические показатели процесса НТЛ, является облучение слитков кремния тепловыми нейтронами [2].
Таким путём получают кристаллы высокого качества с минимальным разбросом электрофизических характеристик, что очень важно при производстве сверхбольших интегральных схем, тиристоров, транзисторов средней мощности и других полупроводников приборов. При металлургическом способе достичь высокой однородности распределения вводимой примеси очень сложно. Технология НТЛ оказалась самой эффективной для объёмных монокристаллов крупного диаметра из-за большой длины пробега нейтронов в кремнии.
До начала данной работы на реакторе ИРТ-Т несколько лет функционировала установка для легирования образцов диаметром до 4 дюймов и длиной до 500 мм. Её недостатками были низкая производительность и использование нейтронного поля на 50% от максимально возможного. В связи с возросшим спросом на слитки кремния большего диаметра, который имеет большое значение в силовой и микроэлектронике, появилась необходимость создания новой установки, увеличения объёмов выпускаемой продукции, а также повышения её качества. Отсутствие в стране специализированных реакторов, на которых возможно использовать такие технологии, потребовало приспособить для НТЛ действующие исследовательские аппараты.
Кроме того, в настоящее время в развитии полупроводниковой электроники возникла проблема однородности электрических характеристик кремния. Она связанна с разработкой и изготовлением приборов с большой площадью p-n- переходов, в которых наличие локальных флуктуаций электрических характеристик материала могут приводить к электрическому пробою и деградации устройств.
Неоднородность пространственного распределения электрического сопротивления кремния связана с несовершенством процедуры легирования материала. Его разброс по пластине может превышать 10%, что исключает функционирование приборов с большой площадью p-n переходов.
Цель работы: поиск научно-технических решений, практическое создание и внедрение на базе реактора ИРТ-Т установки для нейтронно-трансмутационного легирования слитков кремния больших размеров диаметром до 5 дюймов.
Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:
1) провести расчетным и экспериментальным путями оптимизацию зоны облучения с целью увеличения размера легируемых слитков кремния и достижения мировых стандартов качества НТЛ (разброс у.э.с. по торцу слитка не более 5%, отклонение от номинала легирования не более 7%);
2) разработать алгоритм облучения, позволяющий обеспечить максимально высокую производительность установки;
3) разработать и создать систему мониторирования нейтронного поля для оперативного контроля процесса легирования;
4) произвести расчёт и создать биологическую защиту установки, которая обеспечит дозовые нагрузки на обслуживающий персонал, не превышающие допустимые;
5) разработать и внедрить на базе реактора ИРТ-Т промышленную автоматизированную установку НТЛ слитков кремния, размеры которых (диаметр до 5 дюймов и длина до 700 мм) превышают габариты активной зоны реактора;
6) провести легирование опытной партии слитков монокристаллического кремния.
Научная новизна заключается в следующем.
1. Разработаны принципы проектирования автоматизированной установки для НТЛ слитков кремния большого размера.
2. Разработан алгоритм облучения, позволяющий повысить производительность установки в 2 раза по сравнению с моделью, существовавшей ранее.
Практическая значимость.
Разработана и внедрена в производство установка для НТЛ слитков кремния диаметром до 5 дюймов и длиной до 700 мм с пространственной неоднородностью легирования менее 5% и производительностью до 10 тонн в год на конечный номинал удельного сопротивления 100 Ом-см.
Создана система мониторирования нейтронного поля, позволяющая оперативно контролировать процесс легирования.
Выполнена работа по адаптации активной зоны реактора ИРТ-Т для облучения слитков кремния большого диаметра, позволяющие получать НТЛ кремний высокого качества.
Создан и запущен в эксплуатацию производственный участок, который позволил удовлетворить потребности электротехнической промышленности России и выйти на международный рынок.
Научные положения выносимые на защиту:
1. Разработана и внедрена на базе реактора ИРТ-Т высокопроизводительная автоматизированная установка для нейтронно- трансмутационного легирования слитков кремния диаметром до 5 дюймов, длина которых превосходит размеры активной зоны. Доказана её работоспособность и высокая надёжность.
2. Создан алгоритм облучения слитков, позволяющий найти режимы, при которых можно удвоить её производительность, сохранив электропроводность, соответствующую мировым стандартам.
3. Показано, что бериллий является оптимальным материалом для создания зоны облучения слитков кремния больших размеров в бассейновом реакторе типа ИРТ-Т.
Доказательство достоверности полученных результатов. Полученные результаты носят непротиворечивый характер и взаимно дополняют друг друга. Расчётные данные подтверждены экспериментально. На их основе разработана и внедрена автоматизированная установка для НТЛ кремния. Опыт эксплуатации в течение двух лет показал её высокую надёжность и эффективность. Выход в годность готовой продукции составил практически 100%.
Личный вклад автора состоит в том, что он провёл исследования по оптимизации формы зоны облучения, разработал алгоритм облучения, позволяющий повысить производительность установки, принимал участие в исследованиях нейтронно-физических характеристик зоны облучения, а также в сооружении автоматизированной установки НТЛ на реакторе ИРТ-Т ТПУ.
Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на: VII, VIII, IX Международных конференциях по ядерной и радиационной физике (Алматы, 2009-2013 гг.), VIII Международной конференции по физико-техническим проблемам получения и использования пучков заряженных частиц, нейтронов, плазмы и электромагнитного излучения (Томск, 2009 г.), III, IV Российских научно-технических конференциях по физико¬
техническим проблемам получения и использования пучков заряженных частиц, нейтронов, плазмы и электромагнитного излучения (Томск, 2009-2010 гг.), V Международной научно-практической конференции по физико-техническим проблемам атомной энергетики и промышленности (Томск, 2010 г.), XIX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных Современная техника и технологии, International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (Tomsk, 2014).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, включая 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 патент на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения. Она изложена на 149 страницах, содержит 35 рисунков, 20 таблиц, 1 приложение и список цитируемой литературы из 100 наименований.
Автор выражает благодарность за подготовку данной работы своему научному руководителю, профессору В.П. Кривобокову, заведующему лабораторией №33 Варлачеву В.А. за консультации по теме, а также сотрудникам реактора ИРТ-Т, помогавшим проводить измерения нейтронных полей аппарата
Современный уровень развития микроэлектроники постепенно выдвигает все более жёсткие требования к качеству и геометрическим размерам полупроводниковых монокристаллов. Лидирующее место по использованию полупроводниковых материалов по-прежнему занимает кремний [4]. Управление их свойствами путём легирования нужными примесями до заданных концентраций является основным технологическим приемом при создании любых приборов твердотельной электроники.
Легирование - процесс введения добавок в полупроводник с целью получения определённых электрофизических свойств. Его можно разделить на два типа: объёмное и поверхностное. В первом случае вводимый элемент статистически распределяется в объёме материала, тогда как во втором он сконцентрирован вблизи поверхности.
Целью легирования является получение вещества с требуемыми электрофизическими характеристиками, такими как электрическая проводимость, характером р- и п- перехода и т.д. Наиболее распространённые легирующие добавки в кремнии - фосфор, мышьяк (проводимость п-типа) и бор (р-типа).
В настоящее время внедрение добавок производится тремя способами: ионной имплантацией, нейтронно-трансмутационным легированием (НТЛ) и термодиффузией, но наиболее однородное распределение по объёму образцов больших размеров можно добиться только применением второго из них. Радиационная технология НТЛ отличается от металлургической или химической тем, что легирующую добавку вводят не извне, а получают из самого облучаемого материала.
Главной операцией, определяющей основные качественные и экономические показатели процесса НТЛ, является облучение слитков кремния тепловыми нейтронами [2].
Таким путём получают кристаллы высокого качества с минимальным разбросом электрофизических характеристик, что очень важно при производстве сверхбольших интегральных схем, тиристоров, транзисторов средней мощности и других полупроводников приборов. При металлургическом способе достичь высокой однородности распределения вводимой примеси очень сложно. Технология НТЛ оказалась самой эффективной для объёмных монокристаллов крупного диаметра из-за большой длины пробега нейтронов в кремнии.
До начала данной работы на реакторе ИРТ-Т несколько лет функционировала установка для легирования образцов диаметром до 4 дюймов и длиной до 500 мм. Её недостатками были низкая производительность и использование нейтронного поля на 50% от максимально возможного. В связи с возросшим спросом на слитки кремния большего диаметра, который имеет большое значение в силовой и микроэлектронике, появилась необходимость создания новой установки, увеличения объёмов выпускаемой продукции, а также повышения её качества. Отсутствие в стране специализированных реакторов, на которых возможно использовать такие технологии, потребовало приспособить для НТЛ действующие исследовательские аппараты.
Кроме того, в настоящее время в развитии полупроводниковой электроники возникла проблема однородности электрических характеристик кремния. Она связанна с разработкой и изготовлением приборов с большой площадью p-n- переходов, в которых наличие локальных флуктуаций электрических характеристик материала могут приводить к электрическому пробою и деградации устройств.
Неоднородность пространственного распределения электрического сопротивления кремния связана с несовершенством процедуры легирования материала. Его разброс по пластине может превышать 10%, что исключает функционирование приборов с большой площадью p-n переходов.
Цель работы: поиск научно-технических решений, практическое создание и внедрение на базе реактора ИРТ-Т установки для нейтронно-трансмутационного легирования слитков кремния больших размеров диаметром до 5 дюймов.
Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:
1) провести расчетным и экспериментальным путями оптимизацию зоны облучения с целью увеличения размера легируемых слитков кремния и достижения мировых стандартов качества НТЛ (разброс у.э.с. по торцу слитка не более 5%, отклонение от номинала легирования не более 7%);
2) разработать алгоритм облучения, позволяющий обеспечить максимально высокую производительность установки;
3) разработать и создать систему мониторирования нейтронного поля для оперативного контроля процесса легирования;
4) произвести расчёт и создать биологическую защиту установки, которая обеспечит дозовые нагрузки на обслуживающий персонал, не превышающие допустимые;
5) разработать и внедрить на базе реактора ИРТ-Т промышленную автоматизированную установку НТЛ слитков кремния, размеры которых (диаметр до 5 дюймов и длина до 700 мм) превышают габариты активной зоны реактора;
6) провести легирование опытной партии слитков монокристаллического кремния.
Научная новизна заключается в следующем.
1. Разработаны принципы проектирования автоматизированной установки для НТЛ слитков кремния большого размера.
2. Разработан алгоритм облучения, позволяющий повысить производительность установки в 2 раза по сравнению с моделью, существовавшей ранее.
Практическая значимость.
Разработана и внедрена в производство установка для НТЛ слитков кремния диаметром до 5 дюймов и длиной до 700 мм с пространственной неоднородностью легирования менее 5% и производительностью до 10 тонн в год на конечный номинал удельного сопротивления 100 Ом-см.
Создана система мониторирования нейтронного поля, позволяющая оперативно контролировать процесс легирования.
Выполнена работа по адаптации активной зоны реактора ИРТ-Т для облучения слитков кремния большого диаметра, позволяющие получать НТЛ кремний высокого качества.
Создан и запущен в эксплуатацию производственный участок, который позволил удовлетворить потребности электротехнической промышленности России и выйти на международный рынок.
Научные положения выносимые на защиту:
1. Разработана и внедрена на базе реактора ИРТ-Т высокопроизводительная автоматизированная установка для нейтронно- трансмутационного легирования слитков кремния диаметром до 5 дюймов, длина которых превосходит размеры активной зоны. Доказана её работоспособность и высокая надёжность.
2. Создан алгоритм облучения слитков, позволяющий найти режимы, при которых можно удвоить её производительность, сохранив электропроводность, соответствующую мировым стандартам.
3. Показано, что бериллий является оптимальным материалом для создания зоны облучения слитков кремния больших размеров в бассейновом реакторе типа ИРТ-Т.
Доказательство достоверности полученных результатов. Полученные результаты носят непротиворечивый характер и взаимно дополняют друг друга. Расчётные данные подтверждены экспериментально. На их основе разработана и внедрена автоматизированная установка для НТЛ кремния. Опыт эксплуатации в течение двух лет показал её высокую надёжность и эффективность. Выход в годность готовой продукции составил практически 100%.
Личный вклад автора состоит в том, что он провёл исследования по оптимизации формы зоны облучения, разработал алгоритм облучения, позволяющий повысить производительность установки, принимал участие в исследованиях нейтронно-физических характеристик зоны облучения, а также в сооружении автоматизированной установки НТЛ на реакторе ИРТ-Т ТПУ.
Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на: VII, VIII, IX Международных конференциях по ядерной и радиационной физике (Алматы, 2009-2013 гг.), VIII Международной конференции по физико-техническим проблемам получения и использования пучков заряженных частиц, нейтронов, плазмы и электромагнитного излучения (Томск, 2009 г.), III, IV Российских научно-технических конференциях по физико¬
техническим проблемам получения и использования пучков заряженных частиц, нейтронов, плазмы и электромагнитного излучения (Томск, 2009-2010 гг.), V Международной научно-практической конференции по физико-техническим проблемам атомной энергетики и промышленности (Томск, 2010 г.), XIX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных Современная техника и технологии, International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (Tomsk, 2014).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, включая 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 патент на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения. Она изложена на 149 страницах, содержит 35 рисунков, 20 таблиц, 1 приложение и список цитируемой литературы из 100 наименований.
Автор выражает благодарность за подготовку данной работы своему научному руководителю, профессору В.П. Кривобокову, заведующему лабораторией №33 Варлачеву В.А. за консультации по теме, а также сотрудникам реактора ИРТ-Т, помогавшим проводить измерения нейтронных полей аппарата
Основные результаты и выводы проделанной работы.
1. Создана и внедрена в эксплуатацию для НТЛ кремния автоматизированная установка на базе горизонтального экспериментального канала ГЭК-4 на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т, которая позволяет проводить легирование слитков кремния диаметром до 130 мм и длиной до 750 мм.
2. Исследованы замедляющие способности различных материалов. В качестве замедлителя выбран бериллий, так как он имеет наиболее оптимальные параметры для формирования поля тепловых нейтронов в бассейновом реакторе ИРТ-Т. Это в свою очередь позволило оптимизировать существующую зону облучения для легирования слитков кремния больших размеров.
3. Измерены нейтронно-физические характеристики поля в горизонтальном экспериментальном канале ГЭК-4. Сформирована зона облучения для легирования кремния. Получены следующие характеристики нейтронного поля: доля тепловых нейтронов в спектре - 73%, спектральный коэффициент - 106, эффективная температура тепловых нейтронов - 3370 К, максимальная плотность потока тепловых нейтронов - 1,5-1013 см-2-с-1, средняя (по зоне сканирования длиной 180 см) плотность потока тепловых нейтронов - 4,1-1012 см-2-с-1. Полученные результаты легли в основу методики проектирования автоматизированной установки для нейтронного трансмутационного легирования кремния на реакторе ИРТ-Т.
4. Для контроля флюенса нейтронов разработана система мониторирования на основе ионизационных камер типа КтВ-4. Пять из них располагаются непосредственно над экспериментальным каналом и контролируют распределение плотности потока тепловых нейтронов в нём. Ещё две таких же установлены в глубине бериллиевой сборки и откалиброваны на среднее значение плотности потока нейтронов с той же энергией.
5. Разработана конструкция биологической защиты. Расчётным путём показано, что для установки НТЛ кремния при мощности реактора 6 МВт достаточно защиты из тяжёлого бетона толщиной 75 см. Это позволило снизить дозовые нагрузки на работающий в зале персонал до допустимых значений.
6. Разработан алгоритм облучения, при котором возвратно¬поступательно перемещают не один, а два контейнера. По мере выхода из рабочей части зоны одного из них на его место поступает второй, т.е. зона облучения всегда заполнена кремнием. Этот алгоритм позволяет удвоить производительность установки.
7. Результаты испытаний показали, что обработанный материал не уступает мировым стандартам качества. Производительность установки НТЛ составляет 10 т в год на номинал 100 Ом-см.
На установке постоянно выполняются хоздоговоры и контракты по легированию слитков кремния для Российских и зарубежных компаний.
1. Создана и внедрена в эксплуатацию для НТЛ кремния автоматизированная установка на базе горизонтального экспериментального канала ГЭК-4 на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т, которая позволяет проводить легирование слитков кремния диаметром до 130 мм и длиной до 750 мм.
2. Исследованы замедляющие способности различных материалов. В качестве замедлителя выбран бериллий, так как он имеет наиболее оптимальные параметры для формирования поля тепловых нейтронов в бассейновом реакторе ИРТ-Т. Это в свою очередь позволило оптимизировать существующую зону облучения для легирования слитков кремния больших размеров.
3. Измерены нейтронно-физические характеристики поля в горизонтальном экспериментальном канале ГЭК-4. Сформирована зона облучения для легирования кремния. Получены следующие характеристики нейтронного поля: доля тепловых нейтронов в спектре - 73%, спектральный коэффициент - 106, эффективная температура тепловых нейтронов - 3370 К, максимальная плотность потока тепловых нейтронов - 1,5-1013 см-2-с-1, средняя (по зоне сканирования длиной 180 см) плотность потока тепловых нейтронов - 4,1-1012 см-2-с-1. Полученные результаты легли в основу методики проектирования автоматизированной установки для нейтронного трансмутационного легирования кремния на реакторе ИРТ-Т.
4. Для контроля флюенса нейтронов разработана система мониторирования на основе ионизационных камер типа КтВ-4. Пять из них располагаются непосредственно над экспериментальным каналом и контролируют распределение плотности потока тепловых нейтронов в нём. Ещё две таких же установлены в глубине бериллиевой сборки и откалиброваны на среднее значение плотности потока нейтронов с той же энергией.
5. Разработана конструкция биологической защиты. Расчётным путём показано, что для установки НТЛ кремния при мощности реактора 6 МВт достаточно защиты из тяжёлого бетона толщиной 75 см. Это позволило снизить дозовые нагрузки на работающий в зале персонал до допустимых значений.
6. Разработан алгоритм облучения, при котором возвратно¬поступательно перемещают не один, а два контейнера. По мере выхода из рабочей части зоны одного из них на его место поступает второй, т.е. зона облучения всегда заполнена кремнием. Этот алгоритм позволяет удвоить производительность установки.
7. Результаты испытаний показали, что обработанный материал не уступает мировым стандартам качества. Производительность установки НТЛ составляет 10 т в год на номинал 100 Ом-см.
На установке постоянно выполняются хоздоговоры и контракты по легированию слитков кремния для Российских и зарубежных компаний.