Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика

• Название: Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика
• Дата: 22.04.2022
• Размер: 5.76 Mb.
• Имя файла: Total-3-6-new-bolshoy.docx
• Тип: Учебное пособие; #490571
• страница: 26 из 45

Глава 7

ЗАЩИТА ОТ НЕЙТРОНОВ
МЕТОДЫ РАСЧЕТА
Содержание

1. 
   Характеристики источников нейтронов.
   
2. 
   Метод длин релаксации.
   
3. 
   Сечение выведения..
   
4. 
   Коэффициент накопления подпороговых нейтронов.
   
5. 
   Вторичное гамма-излучение в защите.
   
6. 
   Альбедо (Коэффициент отражения)
   

7.1 Характеристики источников нейтронов

1) Радионуклидные источники нейтронов.
Радионуклидные источники нейтронов построены на реакциях (, n) и (, n), а также на спонтанном делении. Пример реакции (, n):



Это реакция, по которой был открыт нейтрон. Ве дает наибольший выход нейтронов. Кроме него используют B, F, Li.

В качестве -излучателей используют ²²⁶Ra, ²¹⁰Po, ²³⁹Pu.

Типичные характеристики источников следующие:

Ra – Be 1.510⁷ н/с на 1 г Ra в равновесии с П.Р. = 5 МэВ

Po – Be 2.510⁶ н/с на 1 Ku ²¹⁰Po (223 мкг) = 4 МэВ

Pu – Be 8.510⁴ н/с на 1 г Pu = 4 МэВ

При облучении гамма-квантами на некоторых ядрах возможна реакция с излучением нейтрона - (γ,n).

Реакция является пороговой и начинается с определенной энергии гамма-квантов. Бериллий и дейтерий имеют пороги 1.665 и 2.227МэВ. Это означает, что для них энергия связи в ядре минимальна. Для остальных элементов энергия связи более 6МэВ/нуклон.

Реакции записываются следующим образом.





Третий тип радионуклидного источника нейтронов - спонтанное деление. Наиболее значимые в этом смысле радионуклиды - плутоний, кюрий, калифорний. В таблице 7.1 приведены характеристики наиболее интересных радионуклидов.

Таблица 7.1 - Характеристики спонтанного деления некоторых нуклидов.

	Т1/2, лет	Выход, н/(мгс)
236Pu	2.85	26
238Pu	89.4	2.2
240Pu	6600	1.1
242Pu	3.8105	1.7
242Cm	163 дня	1.7104
244Cm	18.4	0.9104
252Cf	2.6	2.7109

2) Источники нейтронов на основе ускорителей.
В этих источниках используются реакции, возникающие при столкновениях одних заряженных частиц с другими.

Наиболее часто используемые реакции:

(3.3 МэВ)

(17.6 МэВ)

В первой реакции необходимо ускорение ионов дейтерия до 1 МэВ, во второй до 15кэВ. Эта реакция с тритием используется в нейтронных генераторах. Это специальные устройства для получения нейтронных импульсов. В импульсе продолжительностью 1мкс излучается 10⁷ нейтронов. Частота следования импульсов 0.1 МГц. Нейтронные генераторы применяются в научных исследованиях, а также в геологоразведке, для определения влажности почв и т.д.
3) Источники нейтронов деления ядер.
Через поверхность активной зоны энергетического реактора проходит 10¹⁷-10¹⁸ н/с.

Спектр (распределение по энергиям) нейтронов деления дается следующим выражением:



Графически это выглядит так (рис.7.1). Максимум в спектре достигается при энергии 0.6-0.8 МэВ, а средняя по спектру энергия 2 МэВ.




Рисунок 7.1 - Спектр нейтронов деления
4) Ядерный и термоядерный взрывы.
Ядерный взрыв дает интегральный выход нейтронов 2*10²³ н на 1 кт тротилового эквивалента.

При термоядерном взрыве выход примерно в 10 раз выше на тот же эквивалент. Время взрыва составляет 1 мкс.