Cible de tritium liquide

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Submitted on 1 Jan 1969

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Cible de tritium liquide

M. Chemarin, L. Feuvrais, M. Gouanère, M. C. Lemaire, G. Nicolaï

To cite this version:

M. Chemarin, L. Feuvrais, M. Gouanère, M. C. Lemaire, G. Nicolaï. Cible de tritium liquide.

Revue de Physique Appliquée, Société française de physique / EDP, 1969, 4 (2), pp.236-237.

�10.1051/rphysap:0196900402023600�. �jpa-00243238�

236.

CIBLE DE TRITIUM LIQUIDE

M. CHEMARIN, ^L. FEUVRAIS, ^M. GOUANÈRE, M. C. LEMAIRE et G. NICOLAÏ,

Institut de Physique Nucléaire, Lyon.

Résumé. - On présente ^{une cible de tritium ou deutérium} liquide ^de petite dimension : 0,4 cm3 de tritium liquide, ^{soit une} perte d’énergie ^de 1,4 ^MeV pour des deutons de 27 MeV.

Abstract.

We present ^a liquid ^{tritium or deuterium} target of small size : 0.4 cm3 liquid

tritium in which 27 MeV deuterons lose 1.4 MeV.

REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUÉE ^{T03IE 4,} JUIN 1969,

Le coût du tritium et les dangers ^{de sa} manipulation exigent ^des techniques particulières ^{dans la} fabrication de cibles liquides. ^{La cible} présentée ^{est destinée à la} production ^{de neutrons} par la réaction d + ^{t -~ n} + ^4He à une énergie ^{de deutons de 27} MeV, ^{et une intensité}

de 10 nA. Les neutrons de 45 MeV sont diffusés sur une cible de CD2, ^{en vue} d’étudier la réaction n + d -+ n + d.

La quantité de tritium prévue, ^{achetée à l’état}

gazeux, ^est de 2 1 à 0,4 atmosphère ( ~ ^{2 000} curies),

dont la moitié est liquéfiée ^{dans une cellule de} 0,4 ^cm3 (épaisseur ^{2 mm, diamètre 14} mm), ^le reste assurant le contrôle de la pression résiduelle (fin. 1,2 ^et 3). ^La perte

FIG. 2.

Cryostat.

FIG. 3.

Cellule tritium liquide.

d’énergie ^{dans la} cible, pour des deutons de 27 MeV,

est de 1,4 ^{MeV. Le circuit} tritium gazeux ^est analogue

à ceux décrits dans différents articles ( fig. 1) [1].

La cible, actuellement terminée, ^mais essayée ^seu-

lement avec une quantité ^{similaire de deutérium,}

résulte d’une modification de la cible de tritium gazeux, mise au point à l’Institut de Physique ^Nucléaire d’Orsay ( fig. 2). ^Un tube central contenant le liquide réfrigérant (1 ¹ d’hydrogène liquide) permet ^la liquéfaction ^du

deutérium ou du tritium dans la cellule de 0,4 ^cm3.

Une cible de tritium liquide fonctionne à Los Alamos

(J. ^K. Seagrave) ^{sur un} principe similaire, ^{mais de} plus grande dimension : 20 cm3 de tritium liquide.

La différence avec notre cible est liée à la quantité ^de

tritium manipulée. Dans la cible de J. ^K. Seagrave,

le tritium est liquéfié ^en dehors de la cellule, par circulation du tritium gazeux dans ^un serpentin plongé

dans l’hydrogène liquide. Le tritium vient s’égoutter

dans la cellule, par ^un tube central, ^{et un tube concen-} trique permet ^le dégagement ^du liquide ^{en ébullition}

dans l’enceinte contenant le gaz.

La faible quantité de tritium manipulée ^{dans notre}

cas ne permet pas la circulation du gaz, aussi le tritium vient se liquéfier directement au contact des parois ^de

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:0196900402023600

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la cellule en cuivre en contact avec l’hydrogène liquide (fig. 3). ^{La liaison entre} la cellule et le réservoir tritium gazeux ^{est un} tube d’acier inoxydable ^{de 2 mm de}

diamètre.

Les essais ^au deutérium ont donné les résultats suivants : -. pendant ^la liquéfaction ^du deutérium, ^la pression ^mesurée s’établit à 25 cm de _mercure, soit ^une

température correspondante ^de 20,3 OK. Comme la

température ^de l’hydrogène liquide ^{est de} 20,3 OK, ^le

gradient ^de température ^entre l’hydrogène ^{et la cellule}

est au moins inférieur à 0,1 OK, qui ^{est la} précision ^des

mesures. Ceci permet d’envisager ^une liquéfaction

normale du tritium, ^{dont le} point triple ^{est de} 20,3 ^~K (communiqué par J. ^K. Seagrave). Afin d’éviter une

solidification dangereuse ^du tritium, ^une pressurisation

de 0 à 100 g~cm2 ^{environ est} prévue ^{sur le} cryostat ^à

hydrogène liquide, ^{élevant sa} température ^de quelques

dizaines de degrés ^K.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^NISHI (N.), ^TAKIYAMA (M.) ^{et RIU} (N.), Japan J.

Appl. Phys., 1966, 5, ^215.

DESCRIPTION D’UNE CIBLE GAZEUSE DE BORE-11 (OU BORE-10)

Y. CHANUT, ^{C. PERRIN et B.} GILOT,

Institut d’Études Nucléaires d’Alger, ^Institut des Sciences Nucléaires de Grenoble, Institut de Génie Atomique ^de

Toulouse.

Résumé. 2014 Nous décrivons une cible gazeuse de bore isotopique ; le gaz enfermé dans la boîte à cible est B2H6. ^La contamination en carbone, ^{azote et} oxygène ^{est très faible. Cette cible}

gazeuse peut aussi être utilisée en pompage différentiel.

Abstract.

We describe a gaseous target ^of isotopic ^{boron ;} the gas enclosed in the

scattering chamber is B2H6’ The contamination with carbon, nitrogen and oxygen compounds

is very slight. This gaseous target ^can be used also under differential pumping.

REVUE D~ PHYSIQUE APPLIQUÉE ^Tomt 4, JUIN 1969

Certains auteurs ont déjà ^{utilisé du diborane} B2H.

pour obtenir des cibles solides riches en bore et pauvres

en oxygène [1]. ^{Nous avons} préféré employer ^directe-

ment le diborane comme cible gazeuse dans ^un appa-

reillage décrit par ailleurs [2].

Notre méthode de préparation ^{est basée sur la}

réaction : 4(C2H5)2

OBF, + 3Li(AlH4) --+ 2B2H6

-~- ^3LiF + 3AlFg ⁺ 4 ( C2H5) 2

^{0. On} opère ^l’addi-

tion des deux produits de base dans une solution d’éther et sous atmosphère d’hydrogène, ^ceci pour éviter ^toute contamination due à l’air dans le produit ^{final. D’autre}

part, plusieurs pièges ^à neige carbonique ^condensent

les vapeurs d’éther qui ^se dégagent pendant la réaction.

Le diborane ainsi obtenu contient ^assez peu d’impuretés

du genre 12C, ^{14N ou 160} qui polluent ^{souvent les cibles}

solides et sont très gênantes pour le dépouillement ^des

résultats.

La figure ^{1 montre le} spectre ^{obtenu avec une telle} cible sur les réactions 11B(p, p) ^et 11B(p, ~x) ^à l’énergie

de résonance Ep ^{= 2,65 MeV. L’emploi} d’une cible gazeuse de diborane présente évidemment quelques ^diffi-

cultés en raison de la toxicité et de l’instabilité de B2H6.

Les problèmes ^sont différents selon l’utilisation de la

cible; ^on peut ^en effet travailler soit ^en pompage différen- tiel, ^{soit avec une} chambre isolée par ^une fenêtre mince.

La quantité ^de diborane introduite dans une chambre isolée est très faible : de l’ordre de 5 cm3, ^ce qui ^est

un avantage ^{en raison} de la toxicité du produit. ^Mais

l’instabilité chimique de la cible est alors accentuée par l’échauffement du faisceau. Le ^taux de décompo-

sition est de l’ordre de 10 % par heure pour ^une pres- sion de 5 mm de Hg ^{et un} faisceau incident de 0,05 ~,A.

Il faut donc tenir compte ^{de ce} phénomène pour les

calculs de sections efficaces.