Спектрометрия нейтронов. 1. Грубые методы оценки энергетических распределений нейтронов

• Название: 1. Грубые методы оценки энергетических распределений нейтронов
• Дата: 02.01.2020
• Размер: 1.53 Mb.
• Имя файла: Спектрометрия нейтронов.docx
• Тип: Документы; #102642
• страница: 5 из 9

Рис. 1.3. «Выедание» нейтронов индиевыми фильтрами различной толщины (все изображенные на рисунке спектры нейтронов получены после кадмиевого фильтра толщиной 0,76 мм)

Их широко используют для оценки энергетических спектров нейтронов в активных зонах и в других частях ядерных реакторов, а также в больших блоках различных веществ. Во всех подобных случаях ничтожные габариты, изотропная чувствительность н некоторые другие качества делают резонансные индикаторы весьма ценным, а иногда и единственно возможным средством исследований.
1.3. Метод пороговых индикаторов.
Суть метода сводится к следующему. Энергетическая зависимость сечений эндотермических ядерных реакций характеризуется, как известно, тем, что при энергиях падающих частиц ниже некоторой пороговой энергии Е_пор сечение реакции строго равно нулю, а выше этой энергии сечение сначала резко возрастает, а потом в некотором интервале энергий остается почти постоянным (рис. 1.4).



Рисунок 1.4 – Зависимость сечения типичной пороговой реакции ³²S(n,p)³²Р от энергии нейтронов

Поэтому если в результате подобной реакции возникают радиоактивные ядра, то после достижения насыщения начальная скорость счета бета-счетчика от извлеченного из исследуемого потока нейтронов индикатора определится соотношением

(1.27)

Для «идеального» порогового индикатора

(1.28)

(пунктирная линия на рис. 1.4), соотношение (1.27) переходит в следующее

(1.29)

­Измерения с двумя такими индикаторами, имеющими различные пороговые энергии E⁽¹⁾_пор­­ и E⁽²⁾_пор, позволяют найти средний поток нейтронов в интервале (E⁽¹⁾_пор­­, E⁽²⁾_пор), так как

(1.30)

откуда

(1.31)

­Если толщины индикаторов подобрать с таким расчетом, чтобы отношения К/σ_о для них были одинаковыми, то в этом случае величина Ф оказывается пропорциональной разности скоростей счета детекторов ­.частиц:

(1.32)

­Для реальных пороговых индикаторов соотношения (1.29) – (1.31), естественно, не выполняются. Однако хотя в этом случае разности скоростей счета не пропорциональны потокам нейтронов соответствующих энергетических интервалах, они все же как-то зависят от относительных значений этих потоков, поэтому, имея набор таких индикаторов, можно сделать довольно полезные заключения об общих свойствах спектра нейтронов.

Для проведения измерений описанным методом используются пороговые (n, р) -, (n, α)-, (n, f)-­, (n, 2n)- реакции и некоторые другие.

Как видно, метод пороговых индикаторов (в отличие от метода резонансных индикаторов) может применяться для оценок спектров нейтронов в области энергий порядка нескольких мегаэлектронвольт. Другой особенностью метода является то, что выполнение требования радиоактивности конечного ядра необязательно, так как (п, р)-, (п, f)­-реакции можно обнаружить регистрацией заряженных частиц ­ продуктов реакции ­ с помощью ионизационных камер или счетчиков. Особенно широко применяются ионизационные камеры со слоями ²³²Th, ²³⁸U, ²³⁷Np, в которых регистрируются осколки деления. В отличие от активационных пороговых индикаторов ионизационные камеры позволяют получать информацию непосредственно в момент облучения нейтронами и, кроме того, их можно применять для измерений в условиях изменяющихся во времени потоков нейтронов, когда использование активационных детекторов наталкивается на существенные трудности.