LU102817B1 - A nuclear target, method for inducing a nuclear reaction and a device suitable for carrying out the method - Google Patents

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ANSPRUCHE LU102817
1. Kerntarget(1), das eine Masse bildet, wobeidas Kerntarget (1) mindestens einen Vorläufer (21 und/oder 22 und/oder 23) umfasst, derin der Lage ist, bei Wechselwirkung mit einem Projektilteilchen (3) eine Kernreaktion zu induzieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Kerntarget (1) umfasst: mindestens eine Öffnung (11) für den Durchgang eines Strahls von Projektilteilchen (3); und einen Hohlraum (12) in der Masse des Kerntargets (1), dersich hinterder Offnung (11) befindet, wobei der Hohlraum (12) den Vorläufer (21 und/oder 22 und/oder 23) umfasst und/odervon diesem gebildet und/oderumgebenist; und wobei das Nukleartarget (1) mindestens ein Isotop (4) umfasst, an dem das Projektilteilchen (3) elastisch gestreut wird.
2. Nukleartarget nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isotop (4), an dem das Projektilteilchen (3) elastisch gestreut wird, ist: Isotop (4), das andere Kerne als die Kerne des Vorläufers (21und/oder 22 und/oder 23) sind; oder Isotop (4), das die gleichen Kerne wie die Kerne des Vorläufers (21 und/oder 22 und/oder 23) sind, wobei das auftreffende Projektilteilchen (3) eine kinetische Energie hat, die über derSchwellenenergie für die Induktion der Kernreaktion liegt.
3. Kerntarget(1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Kerntargets (1) durch den den Hohlraum (12) umgebenden Vorläufer (22) gebildetistund/oder den Vorläufer (23) im Hohlraum (12) umfasst.
4. Nukleartarget (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nukleartarget (1) mindestens zweigleiche Vorläufer (21 und/oder 22 und/oder 23) oder verschiedene Vorläufer (21 und/oder 22 und/oder 23) umfasst, die unterschiedlich darin angeordnet sind.
5. Nukleartarget (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nukleartarget (1) aus zwei Isotopen besteht, wobeidas erste Isotop der Vorläufer (21und/oder 22 und/oder 23) istund das zweite Isotop das Isotop (4) ist, an dem das Projektilteilchen (3) elastisch gestreut wird.
6. Nukleartarget (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nukleartarget (1) ferner mit einem Lasertarget (5) ausgestattet ist, das in der Lage ist, Projektilteilchen (3) nach Wechselwirkung mit Laserstrahlung zu emittieren.
7. Nukleartarget (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (123) des Hohlraums (12) mit einer Schicht (32) des Materials versehen istund/oder der Hohlraum (12) das Material umfasst, das im Falle der Wechselwirkung eines Projektilteilchens (3) oder eines anderen Teilchens, das durch die Wechselwirkung im Hohlraum (12) erzeugt wird, sekundäre Projektilteilchen (320) emittiert.
8. Kerntarget(1) nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das LU102817 Kerntarget(1) mit einer Vielzahl von Öffnungen (11) und einer entsprechenden Anzahl von Hohlräumen (12) versehenist.
9. Nukleartarget (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nukleartarget (1) Isotope (4) enthält, die aus Kernen ausgewählt sind, deren Schwellenwert für inelastische Streuung mit den Kernen von Projektilteilchen (3) oder Vorläufern (21 und/oder 22) oder den Kernen der Produkte der Reaktionen von Projektilen mit Vorläufern (21 und/oder 22 und/oder 23) hôheristals die Energie derinteragierenden Kerne.
10. Kerntarget(1) nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (11) und/oder ein Teil des Hohlraums (12) mit Luminophor (8) und/oderSzintillator versehen ist.
11. Nukleartarget (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nukleartarget (1) aus einer Vielzahl von Segmenten (13) besteht, die so konfiguriert sind, dass die Segmente einen einzigen Materialblock bilden, wobeidie Form des Hohlraums (12) zur Unterdrückung derStreuung der Projektilteilchen (3) außerhalb eines Bereichs des Hohlraums (12) konfiguriert ist.
12. Verfahren zum Induzieren einer Kernreaktion, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Strahls von Projektilteilchen (3), derauf das Kerntarget (1) nach einemder vorhergehenden Ansprüche auftrifft; dadurch gekennzeichnet, dass derStrahl von Projektilteilchen (3) in den Hohlraum (12) des Kerntargets (1) fokussiert wird; wobei die Projektilteilchen (3) elastisch an den Kernen mindestens eines Isotops (4) innerhalb des Hohlraums (12) des Kerntargets (1) gestreut werden, bis die Projektilteilchen (3) mit dem Vorläufer (21 und/oder 22 und/oder 23) wechselwirken.
13. Verfahren zur Induktion einer Kernreaktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektilteilchen (3) durch einen lasergetriebenen Beschleuniger erzeugt werden.
14. Verfahren zur Herstellung von Radioisotopen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Verfahren zum Induzieren einer Kernreaktion nach Anspruch 12 oder 13 umfasst, wobei das Projektilteilchen (3) aus der Gruppe p, d, n ausgewählt ist und der Vorläufer (21und/oder 22 und/oder 23) aus der Gruppe 2H, 3H, 10B und/oder 11B oder NatB, 99Mo, 186W, 185Re, 187Re odereiner natürlichen Mischung von NatRe ausgewählt ist, wobeidie Kombination von Projektilteilchen (3) und Vorläufern (21und/oder 22 und/oder 23) vorzugsweise so ausgewählt ist, daß sie Kernreaktionen von 11B(p, n)11C, 98Mo(p,n)99mTc, 186W(p,n)186Re, oder 2H(d,n)3He a 2H(d,n+p)2H zur Neutronenproduktion, gefolgt von 98Mo(n,y)99mTc, 185Re(n, y)186Re , 187Re(n, y)188Re Reaktionen.
15. Verfahren zur Nuklearabfalltransmutation, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Verfahren zur Herstellung von Radioisotopen nach Anspruch 12 oder 13 umfasst, wobei das Projektilteilchen (3) aus der Gruppe ausgewähltist, die aus p, d, n besteht, und der Vorläufer (21 und/oder 22 und/oder 23) aus nuklearen Abfallprodukten ausgewählt ist, wobei die Kombination von
Projektilteilchen (3) und Vorläufern (21und/oder 22 und/oder 23) vorzugsweise so ausgewählt ist, dass LU102817 die folgenden nuklearen 233U(p, Spaltung), 235U(p,Spaltung), 239Pu(p,Spaltung) und insbesondere 233U(n,Spaltung), 235U(n,Spaltung), 239Pu(n,Spaltung), oder 60Co(n,y)61Co, und wobeibei der Neutronenspaltung bei Wechselwirkung mit der Vorstufe (21und/oder22 und/oder 23) auch deren Erzeugung erfolgt, insbesondere in 2H(d,n)3He und/oder 2H(d,n+p)2H, oderin 2H(d,p)3H-Reaktionen und anschließender 2H(t,n)4He-Reaktion, oderdirekt in der Reaktion 3H(d,n)4He, wenn 3H als Vorläufer (21 und/oder 22 und/oder 23) verwendet wird.
16. Verfahren zum Induzieren einer exothermen Kernreaktion, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Verfahren zum Induzieren einer Kernreaktion nach Anspruch 12 oder 13 umfasst, wobei die Kernreaktionen ausgewählt sind aus der Gruppe: 3He(d,p)4He, 6Li(d,a)4He, 7Li(p,a)4He, 10B(p,a)7Be, 11B(p,2a)4He, 15N(p,a)12C, 6Li(p,3He)4He gefolgt von den Nebenreaktionen 6Li(3He,2a) 1H und 3He(3He,2p)4He, 3H(d,n)4He, 2H(t,n)4He, 2H(n,y)3H, 6Li(n,3He)4He, 10B(n,a)7Li, 7Be(n,p)7Li, 13C(n,y)14C, 14N(n,p)14C, 170(n,a) 14C, 21Ne(n,a)180, 22Na(n,p)22Ne oder 37Ar(n,a)34S.
17. Verfahren zur Rückgewinnung von Wärme aus einerexothermen Kernreaktion, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 umfasst, wobei die Wärme (9) zu einem Wärmetauscher (91) geleitet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Lasertarget (5) emittierten Projektilteilchen (3) nacheinander in den Hohlraum (12) des Kerntargets (1) einfallen, und zwar nach Gewicht und/oder Masse-Ladungs-Verhältnis der Projektilteilchen (3).
19. Vorrichtung, die zur Herstellung von Radioisotopen geeignet ist, wobei die Vorrichtung eine Quelle von Projektilteilchen (3) umfasst, die so einstellbarist, dass die Projektilteilchen (3) auf den Hohlraum (12) eines Kerntargets (1) fallen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kerntarget (1) das Kerntarget (1) nach einem der Ansprüche 1-11ist.
20. Vorrichtung zur Herstellung von Radioisotopen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Lasertarget (5) umfasst, das in der Lage ist, Projektilteilchen (3) zu emittieren, nachdemes von einem Laserpuls (52) getroffen wurde, wobei das Lasertarget (5) vor der Öffnung (11) des Kerntargets (1) angeordnet ist, so dass die emittierten Projektilteilchen (3) in den Hohlraum (12) des Kerntargets (1) fallen.
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