[发明专利]用于产生中子的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于产生和/或捕获中子的方法，包括以下步骤：a)使选自质子、氘核和/或氚核的核暴露于电场，以提取所述核并将如此提取的所述核朝着包含自由电子的靶(20)导向；b)例如，将所述核暴露于第一磁场的空间和/或时间梯度，以为所述核的磁矩提供预定取向；c)将所述靶暴露于第二磁场，以为所述靶的自由电子的磁矩提供预定取向；d)或使用电子供体超顺磁材料，使得这些材料的自由层的电子在由该超顺磁材料的产生的磁矩的取向所产生的优选方向上取向；e)例如，在使用超顺磁材料的情况下，不使质子束和/或靶暴露于外部磁场。可以需要一种加热设备和/或用于生成磁场的设备，以激活所述材料的超顺磁性质。

技术领域

本发明特别涉及用于产生和/或捕获中子的设备和方法。

背景技术

通过核裂变反应产生中子是已知的实践。鉴于核裂变反应所代表的风险以及高能量消耗，该技术的缺点是需要非常重要的框架。

用于产生中子的另一种技术是散裂，也就是大大加速的(大约从MeV到GeV)能量光子、能量粒子或轻核与重核和/或富中子核的相互作用。入射的能量束(质子、电子或光子)对这些核的撞击，通过裂变核或通过在方向锥中拉走多余的中子而释放出中子。像核反应一样，这种技术需要重型设备和相当大的投资才能达到例如大约10¹⁵中子/cm2.s的显著的生产水平。放射性危险较低，但产量也较低，生产寿命相对较短(一般小于2000小时)的靶的成本较高，入射粒子束(通常为质子)消耗了大量能量，这就解释了为什么这项技术成本很高。

国际申请WO 2009/052330描述了用于产生中子的方法，其包括离子束和核束的碰撞步骤。所述核与离子具有相同的自旋状态。

国际申请WO 99/05683描述了一种质子捕获电子以形成中子的电化学方法。

申请EP 2360997描述了一种用于产生中子的方法，其中，使核束和电子束碰撞。因此，有必要首先产生电子束和核束。所使用的设备因此会相对复杂、笨重且昂贵。此外，产量可能不足以产生必须在设备外部使用的足够多的中子，这会造成显著的损失。

专利申请US2014/0326711涉及一种产生热量的方法，其中，使镍和氢在密封壳体中反应。

需要降低经济和能量成本，且简化中子的产生和捕获。

发明内容

方法

因此，根据本发明的第一方面，本发明的主题是用于产生和/或捕获中子的方法，所述方法包括以下步骤：

a)使选自质子(氢核)、氘核(重氢核)和/或氚核(超重氢核)的核经受电场以提取所述核，并将适时地提取的核朝着包含自由电子的靶导向，

b)使所述核经受第一磁场的空间和/或时间梯度，以便为所述核的磁矩提供预定取向，特别是在所述核朝向所述靶加速期间，

c)使靶经受第二磁场，从而为靶的自由电子的磁矩提供预定取向。

电子的磁矩和核的磁矩可以在相同的方向上对齐。它们可以与核朝着靶的移位方向平行，以相同的方向或相反的方向平行。因此它们可以与从步骤b)中提取的核束的轴线共线。为了获得这样的对齐，所使用的磁场可以是轴向的，其轴线与核束的轴线重合。

因此，可以通过碰撞来激起中子的产生。然后，这样产生的中子可以被靶的组成核捕获，所述靶通过中子捕获诱导这些相同核的嬗变。

“自由电子”应该被理解为靶的导电层的电子，所述“自由电子”与靶的原子弱连接并且因此所述“自由电子”可以参与电的循环。包含这些自由电子的层至少可以在核束的一侧覆盖从几纳米到几微米的厚度的靶。

“磁矩”应理解为意指粒子(即核或电子)的固有磁矩。这些粒子具有电荷和磁矩。