Способ измерения флюенса нейтронов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 Т 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ l нэ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) 15.06.92.Бюл. В 22 (21) 4400304/25 (22) 3 1.03,88 (72) В.M. Андреев и А.В. Давыдов (53) 539. 1.07.8(088,8) (56) Д.10э. Нейтронные исследованнА на ядерных котлах. — М.: Иностранная литература, 1954, с. 107.

Д,Юз. Нейтронные исследования на ядерных котлах. — М.: Иностранная литература, 1954, с, 103-108. (54) СПОСОБ ИЗИГ1 ВШИ ФЛИЕНСА HEATРОНОВ (57) Изобретение относится к нейтронным измерениям и может быть нспольИзобретение относится к ядерной физике, а более конкретно — к физике медленных нейтролов н может быть использовано при длительных экспериментах с нейтронами, требующих определения усредненного по времени нейтронного потока, воздействующего на обьект исследования, либо суммарного числа нейтронов, взаимодействующих эа длительное время с объектом исследования.

Целью изобретения является определение флюенса нейтронов, не зависящего от характера изменений величины флюенса или его прерываний эа время его суммирования, прн существенном упрощении и процедуры измерения, снижении радиационной опасности для оператора и обеспечении неограниченного срока хранения физической инфпрчпцнн, эафнкснрованной в облученном образце.

Сущность <.«. прете пни поясняется ннжесл лук:щ ы»пи вянем. В реэульта, SU„„1538716 А1 зовано прн длительньм облучениях, например, при изготовлении радиоактивных изотопов. Цель изобретения— определение значения нэмеряемого флюенса, не зависящего от характера изменения величины этого флюенса нлн его прерывания за время нэмере" ний, прн существенном упрощении измерений, снижении радиационной опасности для оператора. В способе облучают образец с нэвестнымн числом ядер и сечением поглощения нейтронов и определяют приращение его массы, которая является мерой флюенса нейтронов. те поглощения нейтрона происходит мененне массы ядра на величину:

Eñâ Ep Eg

6 а н (1) Здесь m „ — масса нейтрона, E энергия связи нейтрона в образующемся после его поглощения ядре, Е А - энергия, уносимая прн бета — распаде это- (Д го ядра, Е - энергия гамма - лучей, ©ф испускаемых дочерним ядром после бета — распада, с — скорость света в вакууме. Понятно, что ф-ла (1) относится к разности масс между конечным стабильным ядром, образующимся после всех процессов распада, связанных с поглощением нейтрона, и нсходньм ядром. Если после захвата нейтрона следует целая цепочка ра- ай диоактнвных превращений, то велнчнны Е в н Ет нмеют соответственно . смысл суммарных потерь энергии при всех бета — распадах и всех процессах гамма - излучения. Очевидно, 1538716 чт1 и клял..-< к<1<<кретнс<м гл гчан мож с1 i ко<< < 1< 1< тo IIIoc TI.I

l<Л Е I«

tj: 1 и(t ) dl = Лб <1 (й.) dt=AG Ð; (3), <

< где 1 ; — фпюсне нейтронов за время Т. !!усть зл время облучения масса обрIýlt;I увсппчнсплсь нл pÌ. Тогда ч<. 1<1 п<1гз<о«<еппt»lx нейтронов можно

i < l l!! < Д» I < l l T I и с«Ь <1Р мУЛ е . (4) !

I 3) и (? <.»ледуеr

hM

Л<з,Ь "I (5) В

Оценим ве.лм»к ую величину Ьш для подобного с<пыта, В качестве материала облучаем<1го пбрлэцл возьмем вещество с достаточно больп1им и хороШО ИЗВЕС<НЫМ СЕЧЕНИЕМ ПОГЛОЩЕНИЯ нейтронов, например, золото — 197, предстанляющее собой в естественных условиях 100 †процентн изотоп. Сечение поглощения тепловых нейтронон для него равно 100 блрн. Если 1 r золота облучать в течение времени

T=-!00 гут н потоке нейтронов с плотностью 5к10" н/см с, то прибавка массы сос .лвит примерно

<з 22 -21

ЬМ =- Р AC amt = 5 10 5,0 10 ° 10 11

1,67 10 . 0,864 10 =4,26 10 г, Если взвешивать образец до и после облучения нл аналитических весах с точностью .-0,1 мг, то точность определения полученного приращения массы сс1ставит - 3,37. Веро- ятно, можно по T I÷ü и большей точности, Hcttoltl зуя образцы большей массы или пмекя«11«б«1ПЬШЕЕ СЕЧЕНИЕ поглощения пейтр пов в< .", 11 1«т»1пс<п:<орс1шс> изучены.

I:слн обрл-<с ц вещества, содержаlItIIiI Л IIII< р, i пс гоб пь!x поглощать нейтроны г сс" I;I

1 < и ip<»ln!I ппот1<пс.тьк<ф (t? н/см2 с, то в еди<п1цР времеви число поглощаet

Формула из обре те ния

5

ЭксПериментальнля процедура облучения образца несколько усложняется тем обстоятельством, что под действием интенсивного потока нейтронов и жестких гамма — квантон об1 раэующихся при захвате нейтронов, возможен поверхностньв1 обмен атомами растворенных в веществе газов и самих веществ образца и окружающих его деталей. Такой обмен может привести к искажению приращения массы образца, обусловленного лишь поглощением нейтронов. Чтобы избежать этого, образец надо поместить н двойную ампулу из вещества, слабо поглощающего нейтроны. Образец находится во ннутренней ампуле. Обе ампулы перед эапайкой вместе с образцом обеэгаживаются прогревом ч откачкой.

Сначала отпивают внутреннюю ампулу, после чего ее вэвешинают. Затем ее помещают во вторую ампулу,. которую также отпаивают под откачкой, Обмен атомами между образцом и внутренней ампулой не вызывает изменения их общей массы. Внешняя ампула делается близкой по размерам к внутренней ампуле. При одинаковых материалах и размерах обеих ампул обмен атомами между ними не меняет массы внутренней ампулы. Проделанный опыт показал, что при облучении в потоке тепловых нейтронов двух вложенных одна н другую кварцевых ампул при-ращение массы внутренней ампулы может быть сделано меньшим 0,1 мг.

Поскольку второе взвешивание внутренней ампулы с образцом можно выполнять через сколь угодно большое время после окончания облучения, мойно практически полностью исключить радиационную опасность при манипулировании с образцом.

Способ измерения флюенса нейтронов, основанный на облучении нейтронами образца с известным сечением

) поглощения нейтронов данного спектра, отличающийся тем, что, с целью определения значения измеряемого флюенса, не зависящего от характера изменения величины этого флюенса или его прерывания эа время измерения и упро<11ения процесса измерения, снижен<<я радиационной опасности для оператора н<

Составитель С.Кондратенко

Редактор С.Кондрахина Техред И.Дидык Корректор Э.Лончакова

Заказ 2810 Тирах 218 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.укгород, ул. Гагарина, 10!

5 обеспечения неограниченного срока хранения физической информации, эа" фихсированной в облученном образце, образец помещают в двойную ампулу .иэ вещества, прозрачного для нейтронов облучают его в исследуемом потоке нейтронов, после чего опреде1538716 6 ляют приращение массы образца swlecте с внутренней ампулой, служащее мерой числа логяощенн1х нейтронов, из которого по иэвестаум сечению поглощения нейтронов и числу поглоща" кщих ядер в образце вычисляют флюенс нейтронов.