Устройство для измерения плотности потока нейтронного излучения

 

союз совг: го их социалистических

f í:ïèbëèê х (5l)5 G 01 Т 3/00 госудюственный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2956843/25 (22) 11.07.80 (46) 30.09.92. Бюл. N 36 (72) Ю.П. Бакулин и С.В. Чукляев (53) 539.1.074.9 (088.8) (56) Дмитриев А,Б. и др. Вакуумные камеры деления для регистрации нейтронов. Атомная энергия, 1979, т. 47, вып. 2. с. 108.

Столярова Е,Л. Нейтронные спектра.метры и их применение в прикладных задачах. М., Ат. ° 1969, с. 54, Авторское свидетельство СССР по заявке

М 2661025, кл. G 01 Т 3/00, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ПОТОКА НЕЙТРОН КОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее металлический корпус и установленный в нем плоский коллектор, отделенный от корпуса с одной .стороны слоем водородсодержащего диэлектрика. а с другой стороны — слоем диэИзобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для регистрации высоких плотностей потока нейтронного излучения радиационных установок с ядерным реактором, и может быть использованодля вредных измерений плотностей потока нейтронного излучения, создаваемых одновременно двумя источниками.

Известно устройство для регистрации плотности потока нейтронного излучения типа вакуумной камеры деления (ВКД). Устройство работает по принципу регистрации тока вторичных электронов эмиссии, образующихся под действием осколков деления, Ж 897018 А1 лектрика, не содержащего водород и имеющего атомный номер. не превышающий атомного номера материала корпуса-и коллектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности потока нейтронного излучения путем компенсации гамма-излучения, в корпусе установлен параллельно первому второй коллектор, примыкающий к водородеадержащему диэлектрику и отделенный от корпуса дополнительным слоем диэлектрика, не содержащего водород и имеющего атомный номер, не превышающий атомного номера материала корпуса и, коллекторов, при этом водородсодержащий диэлектрик имеет толщину не.более величины средней проекции длины пробега комптоновских электронов в этом диэлектрике на направление распространения излучения.

le возникающих при делении материала депо- Д зита в поле нейтронного излучения. Qj

При одновременном воздействии нейтронних излучений двух иСточников устрой- кчкк ство регистрирует суммарную плотность потока в данной точке поля. В связи с этим; определение вклада плотности потока ней- . в тронного излучения каждого иэ источников . в полную сводится к измерению плотностей потока в точках поля, в которых вклад в, показания детекторов каждого из источников значительно превышает вклад другого, и дальнейшему пересчету плотности патока для исследуемой точки поля. Точность таких измерений невысока и зависит от правильности определения, ослабления нейтронна897018

30

50

ro излучения на пути распространения от источника до исследуемой точки поля.

Известен также полупроводниковый детектор (ППД) с водородсодержащим радиатором, работающий по принципу регистрации тока носителей заряда, . образованных при поглощении протонов отдачи радиатора, чувствительной областью.

Возможность регистрации вклада плотности потока нейтронного излучения одного из источников в полную плотность потока при соответствующем расположении детектора относительно источников излучения хотя и существует, но обладает рядом существенных недостатков; уменьшающих точность измерений и ограничивающих применение ППД, а именно: вклад в сигнал от гамма-излучения в полный сигнал детектора при ориентации последнего относительно источника излучения таким образом, при котором достигается максимальная величина чувствительности к нейтронам в конкретных условиях на ядерных реакторах не менее 10% для ППД типа ДКП-Н и ДКПОа Е/ а х с оптимальной шириной чувствительной области (30 — 40) Мкм и «е менее (30 — 50) для ППД типа СППД, имеющих ширину чувствительной области (700-300) :мкм. Очевидно, что чувствительность ППД к

) -излучению практически не зависит от угла падения. излучения, Ориентация ППД с водородсодержащим радиатором таким образом, чтобы чувствительность к нейтронам одного из источников излучения редуцировалась к бесконечной малой величине по сравнению с чувствительностью к нейтронам другого источника, приведет к суммированию сигналов от у -.излучения обоих источников, что эквивалентно увеличению.чувствительности к у -излучению, т. е. сни" жению точности измерения плотности потока нейтронного излучения одного из источников на фоне излучения другого; детектор ППД обладает сравнительна низкой радиационной стойкостью к излучеиию: ППД-рКП-П иДКПО-dE/dx (10 .10 4) н. ом; СППД (1014 — 1015) и. осм что значительно затрудняет использование в конкретных условиях РУЯР

Наиболее близким к заявленному па технической сущности является устройства для измерения плотности потока нейтронного .излучения, содержащее металлический корпус и установленный в нем плоский коллектор, отделенный от корпуса с одной стороны слоем водородсодержащега диэлектрика, а с другой стороны — слоем диэлектрика, не содержащего водород и имеющего атомный номер, не превышающий атомного номера материала корпуса и коллектора.

Устройство работает по принципу переноса заряда 7 протонов отдачи в водородсодержащем диэлектрике. Чувствительность устройства к нейтронному излучению зависит от угла падения излучения на детектор; где 2) о .=- const; ф — угол падения излучения на детектор.

Чувствительность к у -излучению, обусловленная нарушением электронного равновесия на границе металл-диэлектрик и сигнальном кабеле, практически не зависит от угла падения излучения на детектор и составляет величину (10 15) — 10 м) Кл р 1 см, что обуславливает вклад в сигнал от нейтронного излучения 5% при ориентации устройства, соответствующей максимуму чувствительности к нейтронам, Основным недостатком этого устройства является низкая точность измерения плотности нейтронного потока источника излучения из-за мешающего воздействия гамма-излучения, Целью изобретения является повышение точности измерения плотности потока нейтронного излучения путем компенсации гамма-излучения.

Согласно настоящему изобретению указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения плотности потока нейтронного излучения, содер>кащем металлический корпус и установленный в нем плоский коллектор, отделенный от корпуса с одной стороны слоем водородсодержащего диэлектрика, а с другой стороны — слоем диэлектрика, не содержащего водород и имеющего атомный номер, не превышающий атомного номера материала корпуса и коллектора, в корпусе установлен параллельно первому второй коллектор, примыкающий к водородсодержащему диэлектрику и отделенный от корпуса дополнительным слоем диэлектрика, не содержащего водород и имеющего атомный номер, не превышающий атомный номер материала корпуса и коллекторов, при этом водородсодержащий диэлектрик имеет толщину не более величины средней проекции длины пробега комптоновских электронов в этом диэлектрике на направление распространения излучения.

Пример практической реализации такого устройства показан на чертеже.

897018

Устроиство для измерения плотности лектора на направление распространения потока нейтронного излучения содержит иэлучения,итолщинаводородсодержащего металлический корпус 1, плоские коллекто- диэлектрика несколько превышает средры 2, которые отделены друг от друга водо- нюю проекцию пробегов комптоновских родсодержащим диэлектриком 3, а от 5 электроновв веществе.водородсодержащекорпуса — диэлектриком, не содержащим го диэлектрика, заряд на обоих коллекторах водород и имеющим атомный номер, не обусловлен главным образом зарядом, инпревышающий атомного номера корпуса и дицируемым объемным распределением за- . коллекторов. ряда Q, и оказывается одного знака.

Материалом корпуса и коллекторов мо- 10 Если при этом толщина водородсодержет служит, например, алюминий. В качест- жащего диэлектрика меньше средней прове водородсодержащего диэлектрика екции длины- пробега комптоновских может использоваться полиэтилен. а в каче- электронов в водородсодержащем дизлектстве диэлектрика, fi8 содержащего водород рике на направление распространения из— фторо пласт. 15 лучения, то распределение заряда Q no

Толщину корпуса делают больше, чем объему водородсодержащего диэлектрика средний пробег комптоновских электронов становится равномерным с хорошей точнов материале корпуса алюминий. HB практи- стью. Следовательно, заряд, индуцируемый ке — корпус должен иметь толщину стенки на каждый из электродов; будет одной и той

= 2 мм, а толщина водородсожержащего 20 же величины, азтоозначэет. чтоподдейстдиэлектрика в случае регистрации нейтро- вием гамма-излучения разность потенцианов деления при средней энергии гамма- лов на коллекторах не будет. меняться, квантов деления, равной 1,2 Мэв, должна Минимальная толщина водородсодербыть не более 1,5 мм, с тем, чтобы толщина жащегодиэлектрика ограничена в основном этого диэлектрика не превышала величину 25 его изоляционными свойствами. например . средней проекции длины пробега компто-. для полиэтилена высокого давления эта веновских электронов в этом диэлектрике на личина составляет 10 мм. . направление распространения излучения. С целью компенсации токов от у -излуПри облучении устройства единичным чения обоих источников в устройстве для . флюенсом гамма-квантов заряд, возникаю- 30 измерения плотности нейтронного. потощий на коллекторах вследствие переноса ка и в передающих кабелях измеряется комптоновских электронов, складывается разность потенциалов коллектора кажиз заряда, переносимого комптоновскими дой пары. электронами на коллектор, заряда, индуци- Плотность. нейтронного. потока опреруемого зарядом, адсорбированным в нево- 35 деляют, как сумму показаний, зарегистдородсодержащем диэлектрике, рированных измерителями,на каждой из прилежащем к коллектору, и заряда, инду- коллекторов 2 устройства. цируемого распределенным зарядом G, воз- Измерение плотности потока нейтникающим в водородсодержащем ронного излучения с помощью этого уст- . диэлектрике. 40 ройства позволяет увеличить точность

При условии, что толщина коллектора и измерений за счет компенсации незэвиневодородсодержащего диэлектрика много сящих От ориентации устройства токов от меньше средней проекции длины пробега у -излучения. комптоновских электронов в веществе кол897018

Составитель

Текред М;Моргентал

Редактор Е.Гири нская

Корректор H,Ðåañêàí

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 4055 Тираж Подписное. . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР

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