Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯБРЕМЕН-. НОЙ ЗАВИСИМОСТИ.ПЛОТНОСТИ ПОТОМКА НЕЙТРОНОВ, заключающийся в облучении дифференциального детектора источником гамма-излучения, определении зависимости чувствительности от электрических потенциалов на электродах , определении их величины в точках, в которьк чувствительность обращается в ноль, последующем помещении детектора в исследуемое , поле и определении по показаниям дифференциального детектора потока нейтронов, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений в полях излучения длительностью менее 2-10 с путем определения поправки на показания дифd)epeнциaльнoгo детектора, в исследуемое поле дополнительно помещают гамма-чувствительный детектор, облучают детекторы, не менее двух . (Л раз, причем дифференциальный детектор регулируют так, что значение чувствительности к гамма-излучению поочередно устанавливают больше или меньше нуля, и определяют зависимости отношения сигналов обоих детекторов от времени при каждом облуче нии, по которым определяют поправку к показаниям дифференциального детеко тора.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„10970

4(51) С 01 Т 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3494349/18-25 (22) 24.09,82 (46) 30.06.85. Бюл. У 24 (72) С.В.Чукляев (53) 539.1.074.827(088.8) (56) 1. Патент США Р 3137792, кл. 250-83.1, опублик. 1965.

2. Бакулнн IO.II. и др, Вакуумная камера деления с компенсацией тока от гамма-излучения. M. Атомная

Знергия, 1983, т. 54, вып. 2, с. 123-124..

3. Бакулин 10.П. и др. Методика определения плотности потока быстрых нейтронов. вакуумными камерами деления. III Всесоюзное совещение по метрологии нейтронного измерения на реакторах и ускорителях. Тезисы докладов под ред. Чрыпы В.П. М., Госкомитет СССР по стандартам, 1982, с. 51-53 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕН-.

НОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПЛОТНОСТИ IIOTOKA

НЕЙТРОНОВ, заключающийся в облучении дифференциального детектора источником гамма-излучения, определении зависимости чувствительности от электрических потенциалов на электродах, определении их величины в точках, в которых чувствительность обращается в ноль, последующем помещении детектора в исследуемое поле и определении по показаниям дифференциального детектора потока нейтронов, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений в полях излучения длительностью менее 2.10 с путем определения поправки на показания дифференциального детектора, в исследуемое поле дополНительно помещают гамма-чувствительный детектор, облучают детекторы не менее двух . раз, причем дифференциальный детектор регулируют так, что значение чувствительности к гамма-излучению поочередно устанавливают больше или меньше нуля, и определяют зависимости отношения сигналов обоих детекторов от времени при. каждом облучении, по которым определяют поправку к показаниям дифференциального детектора.

1 1097

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, а точнее к области регистрации нейтронов. Наибслее эффективно изобретение может, быть использовано при регистрации временной зависимости плотност потока импульсного излучения нейтронов на ядерных реакторах дифференциальными детекторами с управляемой чувствительностью к гамма-излучению. 1п

Здесь под дифференциальным детектором понимается детектор с регулируемой компенсацией сигнала от гаммаизлучений.

Известен способ измерения плот- 15 ности потока нейтронов, заключающийся в том, что в зону облучения на ядерном реакторе помещают два детектора, один из которых содержит нейтроночувствительный радиатор и, следовательно, чувствителен как к нейтронам, так и к гамма-излучению, а другой, выполненный аналогичным образом, не содержит нейтроночувствительного радиатора и чувствителен в основном к гамма †излучен, измеряют сигналы в них и находят разность сигналов этих детекторов (1).

Способ осуществляется по принципу регистрации, разности сигналов гамма- 3 чувствительного детектора и детектора чувствительного к нейтронам и

rамма-квантам.

Недостатком этого способа является низкая точностьрегистрации плотности 35 потока нейтронов, обусловленная различием в чувствительностях к гам-, ма-излучению этих детекторов, возникающим из-за наличия радиатора в одном из них. Более того, чуствитель-40 ности этих детекторов по-разному зависят от энергии и угла падения гамма-излучения на детекторы, что также является источником погрешности регистрации нейтронов. 45

Известен другой способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов, заключающийся в том, что в зону облучения на ядерном реакторе помещают дифференциальный 50 детектор нейтронов, например вакуумную камеру деления с компенсацией тока от гамма-излучения, и измеряют сигнал в нем, при этом величины влияющих на чувствительность к гамма-55 излучению факторов (электрических потенциалов на электродах детектора) устанавливают такими, что токи от

079 гамма-излучения, возникающие в чувствительных элементах детектора, вычитаются в цепи сигнального электрод. Г2).

Этот способ предполагает использование дифференциального детектора нейтронов, содержащего два чувствительных элемента с общим сигнальным электродом. При этом один из элементов содержит нейтроночувствительный редиатор, эффект от которого регистрируется при вычитании электрических токов элементов в цепи сигнального электрода.

Недостатком этого способа является низкая точность регистрации плотности потока нейтронов, обусловленная различием, из-за наличия радиатора в одном из элементов детектора, их чувствительности к гамма-излучению при установлении одинаковых влияющих на чувствительность факторов.

Наиболее близким по технической сущности к данному техническому

Ю решению является способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов, заключающийся в облучении дифференциального детектора источником гамма-излучения Со, определении

60 зависимости чувствительности от электрических потенциалов на электродах, определении их величин в точках, в которых чувствительность к гамма-излучению обращается в ноль, последующем помещении детектора в исследуемое поле и определении по показаниям дифференциального детектора плотности . Со потока нейтронов.

Недостатком этого способа является низкая точность регистрации временной зависимости плотности. потока импульсного излучения нейтронов длительностью (на половине максимального значения) менее 2 10 с. Погрешность возникает на заднем фронте импульса излучения в результате того, что чувствительные элементы дифференциального детектора имеют различные зависимости от энергии и угла падения гамма-квантов (вследствие наличия нейтроночувствительного радиатора в одном из них) и изменения во времени энергетического и углового распределений гамма-квантов на заднем фронте импульса излучения, которое обусловлено вкладом в гамма-излучение реакции деления гамма-излучения, возникающего в результате

3 1097079 4 реакций (H М g ), (tI $ ) при замед" компенсации на задн ленин нейтронов до тепловых энергий са излучения, в веществе, окружающем активную зонУ На фиг. 1 изобр конструкций и защит, а также гамма- симости плотностей излучения продуктов деления вещества 5 и тепловых нейтроно активной зоны со сравнимым с посто- создаваемой гамма-и янной времени убывания заднего мени; на фиг. 2 — r фронта импульса излучения периодом сигналов дифференци полураспада. нейтронов при разли

Другим недостатком этого способа 10 влияющих на чувстви является отсутствие возможности оп- излучению факторов ределения погрешности регистрации тельного детектора плотности потока нейтронов, возни- фиг. 3 — график зав

- кающей вследствие неточности компен- сигналов гамма-чувс сации сигнала от гамма-излучения на 15 тора и дифференциал ядерном реакторе. нейтронов от времен

Целью изобретения является увели- Прежде чем рассм чение точности измерения временной осуществления спосо зависимости плотности потока неитроимпульсное излучени нов длительностью менее 2.10> 20 на половине высоты имеет на заднем фро путем определения поправки на пока"

Ф энергетические и уг зание дифференциального детектора.

Цель достигается тем, что по способу измерения временной зависи- . вРеменных зависимос мости плотности потока нейтронов, 25 потока быстрых и те . заключающемуся в облучении дифферен (кривые 1,2 соо к ивые 1 2 соответ свидетельствуют о т циального детектора источником вале времени от 2 ° 1 гамма-излучения, определении зависимости чувствительности от электри- гамма злуч " э ческих потенциалов на электродах, определении их величин в точках, в которых чувствительность обращается в при замедлении нейт ноль, последующем помещении детектора энергий в веществе, в исследуемое поле и определении по активную зону конст показаниям дифференциального детек- 35

Действительно, срав тора плотности потока нейтронов, в зависимости 1 с вре исследуемое .поле дополнительно поме- . мостью .мощности дозь щают гамма-чувствительный детектор, чения 3, зарегистри облучают детекторы яе менее двух pas ной камерой с эмитт причем дифференциальный детектор 40 ющей стали, показыв регулируют так, что.значение чувстви-. шение компонент пол тельности к гамма»излучению поочев пользу гамма-иэлу

Рейно устанавливают больше и меньше :IIQJIb У нуля, и определяют -зависимости отно- .тельно, оче ид очевидно, ч шения сигналов обоих детекторов от 45 энергетич эне гетические расп квантов также измен времени при кжкдом обучении, по . которым определяют поправку .к показаСпособ осуществл киям дифференциального детектора. образом акой способ. измерения временной 50 зависимости плотности потока нейтро- . нов позволяет увеличить точность в .импульсных полях излучения длитель.ностью менее 2 10 с за счет введения в величину факторов, влияющих 55 на чувствительность к гамма-излучению дифференциального детектора, поправки, учитывающей смещение точки полной ем фронте импульажен график завипотока быстрых в и мощности дозы злучением, от врерафик зависимости ального детектора чных величинахтельность к гаммаи гамма-чувствиот ВреМеНН> на исимости отношений твительного детекьного детектора и. атривать пример ба отметим, что е с длительностью порядка 10 с нте нестационарные ловые распределеНесовпадение тей плотности пловых нейтронов ственно на фиг. 1) ом что в инте 0 сдо710 с испускаемое активреактора, дает ие, возникающее (h, II g ), (И,,g) роков до тепловых окружакщем рукций и защит. нение временной менной зависи1 гамма-иэлурованной вакуумером из нержавеает, что соотноя увеличивается чения. Следовато угловое и ределения гаммаяется во времени. яется следующим

Дифференциальный детектор нейтронов типа вакуумной камеры деления (ВКД) с радиатором U облучают сначала в поле гамма-излучения изотопного источника Со и измеряют 6О зависимость чувствительности от потенциала U на электроде секции, -Ф не содержащей нейтроночувствительного радиатора, при потенциале

0 -100 В на электроде секции, снаб1097079 женной нейтроночувствительным ради-, атором.

Находят величину потенциала

+U + 750 В, при котором чувствительность обращается в ноль. 3

Затем этот детектор помещают сов. местно с детектором гамма-излучения типа детектора с диэлектрическим рассеивателем (ДДР), выполненным практически не чувствительным к

Hpéòðoíàè, в поле излучения ядерного реактора.

Облучают детекторы совместно четырьмя импульсами гамма-нейтронного излучения длительностью 1 О с и 15 измеряют зависимости сигналов этих детекторов от времени, при этом величину потенциала - U в ВКД сохраняют равной -100 В, а величину потенциала +U регулируют так, чтобы 20 величина чувствительности к гаммаиэлучению устанавливалась меньше и больше ноля. На фиг. 2 кривые

4. 5, 6, 7 соответствуют зависимости

ВКД при Б 800, 500, 700, 600 В, 25 а кривая 8 — зависимости сигнала ДПР от времени.

Сигнал дифференциального детектора 3„ (t) можно связать с составляющими поля излучения соотношением ЗО где g,,Р„ — плотность потока нейтронов и мощность дозы ЗЗ гамма-излучения соответственно; — время;

k>.,kIt — чувствительности к нейтронам и гамма-иэлу-" чению соответственно.

Находят зависимость отношения сигнала гамма-чувствительного детектора ЛЛР к сигналу нейтроночувствительного детектора ВКД от времени при каждом 4$ облучении (кривые 9, 10, 11 и 12 на фиг. 3 соответствуют отношениям сигналов при потенциалах У = +800, 500, 700, 600 В), по которым опреде ляют поправку к величине потенциала 5О при каждом последующем облучении. .При этом считают при потенциалах U = +800, 700, 600 В К у О, так как при этих потенциалах существуют моменты времени t = 5; 8; 10; 5 ° 10 с,$5 в которых 3„ (+ ) = О, а следовательно, при +U = 500 В K g > О.

Таким образом выделяют интервал напряжений на электроде ЬКД вокруг точки полной компенсации сигнала от гамма-излучения на ядерном реакторе.

По графикам на фиг. 3 определяют зависимости от времени значения поправки на показания дифференциального детектора 3, обусловленной гамма-излучением, по формуле

ФЦ =+6905 а ", (1 0 =+ 500

".(о

4ц где q g — зависи мости от времени отношений сигналов ДДР и ВКД при чувствительности последней к гамма-излучению меньше и больше нуля соответственно.

Таким образом, при потенциалах на электродах ВКД U = -100 В и

+500 В U +600 В погрешность измерения временной зависимости плотности потока импульсного излучения нейтронов составляет не более 25% до момента времени 1 = 5"10 с и

57 до момента времени 4 = 4 10 с.

-4

Пр едложе нный с пос об из мере ния временной зависимости плотности потока нейтронов по сравнению с наилучшими аналогичными способами (см,прототип) позволяет увеличить точность в импульсных полях на 5-103 за счет компенсации сигнала детектора от гамма-излучения на ядерном реакторе.

Действительно, величина погрешности, обусловленной гамма-излучением, зависит от точки компенсации сигнала от гамма-излучения в конкретных условиях измерения, т.е. от точности определения величин влияющих факторов, при которых kg = О, В описании прототипа величины этих факторов для ядерного реактора определяются на изотопном источнике гамма-квантов

Со. Однако это приводит к погрешности, которая может достигать 10Х.

Погрешность возникает вследствие различий в распределениях гамма,квантов по энергиям и градиентов поля излучения на этих источниках.

Осуществление регистрации сигнала детектора нейтронов предлагаемым способом позволяет скомпенсировать сигнал от гамма-излучения на

6

В

7 1097079 ядерном реакторе в месте размещения детектора и тем самым уменьшить в погрешность определения временной р зависимости плотности потока нейтро- д нов. 5 н b

Х

2 с, 70

8

Выполнение способа описанным

ыше образом позволяет также расшиить временной интервал измерений о величины, равной пяти длительостям импульса.

l097079

t,ñ

tPvz. Г

1097079

Составитель С. Чукляев

Редактор О. Юркова Техред М.Пароцай Корректор А. Тяско

Заказ 4510/4

Тираж 748

Подписное

Ъ

3 ь

x+ f0 ф

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов Способ измерения временной зависимости плотности потока нейтронов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике, а именно к устройствам для регистрации нейтронов

Изобретение относится к регистрации нейтронного излучения

Изобретение относится к технической физике, точнее - к области регистрации нейтронов

Изобретение относится к детекторам быстрых нейтронов и может быть использовано, например, для реализации метода регистрации скрытых взрывчатых веществ и наркотиков

Изобретение относится к области технической физики, а точнее - к области регистрации нейтронов

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучения и может быть использовано в детекторах нейтронов прямого заряда

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в сборках детекторов системы внутриреакторного контроля, используемых для контроля за состоянием активной зоны ядерных реакторов, преимущественно в реакторах с водой под давлением и в кипящих реакторах

Изобретение относится к определению характеристики ионизационной камеры деления

Изобретение относится к области измерений ядерного излучения и предназначено для измерения и определения доз нейтронного излучения

Изобретение относится к области дозиметрии быстрых и тепловых нейтронов и гамма-излучения и предназначено для использования в комплексах и системах радиационного контроля
Наверх