Способ измерения флюенса нейтронов Советский патент 1992 года по МПК G01T3/00 

(46) 15.06.92.Бюл. 22

(21)4400304/25

(22)31.03.Н8

(72) В.Н . Андреев и А.В. Давыдов

(53)539.1.07.8108Я.8)

(.56) Д.Юз. Нейтронные исследований на ядерных котлах. - М. Иностранная литература, 1954, с. 107.

Д.Юз. Нейтронные исследования на ядерных котлах. - М.: Иностранная литература, 1954, с. 10J-108.

(54)СПОСОБ ИЗМПРЕНИЯ ФЛЮЕНСА НЕЙТРОНОВ

(57) Изобретение относится к нейтронным измерениям и может быть использовано при длительных облучениях, например, при изготовлении радиоактивных изотопов. Цель изобретения - определение значения измеряемого флюенса, не зависящего от характера изменения величины этого флюенса или его прерывания за время измерений, при существенном упрощении измерений, снижении радиационной опасности для оператора. В способе облучают образец с известными числом ядер и сечением поглощения нейтронов и определяют приращение его массы, которая является мерой флюенса нейтронов.

Изобретение относится к ядерной ФИЧИКР, л Оолее конкретно - к физике медленных нейтронов и может быть использовано при длительных экспериментах с нейтронами, требующих определения усредненного по времени нейтронного потока, воздействующего на объект исследования, либо суммарного числа нейтронов, взаимодействуют за длительное время с объектом исследования.

Целью изобретения является определение флюенса нейтронов, не зависящего от характера изменений величины флюенса или его прерываний за время его суммирования, при существенном упрощении и процедуры измерения, снижении радиационной опасности для оператора и обеспечении неограниченного срока хранения физической ижЬори.щии, зафиксированной в облученнпм образце.

Сущность и пня поясняется нижеслпдуыц.ч мггшанием. В реэультате поглощения нейтрона происходит изменение массы ядра на величину:

Е„

& m

Ес +

Е +

гап -

(1)

(Л

Здесь mn - масса нейтрона, Есь - энергия связи нейтрона в образующемся после его поглощения ядре, Ер- энергия, уносимая при бета - распаде этого ядра, Еу - энергия гамма - лучей, испускаемых дочерним ядром после бета - распада, с - скорость свете в вакууме. Понятно, что ф-ла (1) относится к разности масс между конечным стабильным ядром, образующимся после всех процессов распада, свя- эанных с поглощением нейтрона, и исходным ядром. Если после захвата нейтрона следует целая цепочха ра- диоа стивных превращений, то величины Е р и Ef имеют соответственно , смысл суммарных потерь энергии при всех бета - распадах и всех процессах гамма - излучения. Очевидно,

СП

со

00

с&

ч го н каждом конкретном гпучае можно г хпчппей точностью определить Нг1гкомы о fvm отличается от mn (это огпнчне невелико - порядка 1%), по- г; оп -ку схемы распада практически п оч иютопоп хорошо изучены,

Пели образец пощества, содержащий Л ядер, способных поглощать нейтроны г сечением поглощения СГ, поместить и 1 тнисящий от премени t поток1 iH HipoHon итютногтьюф (t) я/см2 «с, то н единиц времени число поглощагммх IK йтронои будет равно п(О - ),

2)

зл почмое премя облучения Т окаа

W. С Я p.tllHMM

N

JntMrit - A6)Kt) (3),

rnt , - флюс-не нейтронов за время

Нугть за время облучения масса образца увеличилась на ДМ. Тогда число поглотс-нпых нейтронов можно

определить по Формуле:

IJ

ЛИ

&гл

(А)

И-1 (3) ч ( J) следует

Ф У

(5)

Ло Д п

Оценим BOTrfoAFijTo величину Ага для подобного опыта. R качестве материала облучаемого образца возьмем вещество с достаточно большим и хорошо известным сечением поглощения нейтронов, например,золото - 147, представляющее в естественных условиях ЮО-ирпцентный изотоп. Сечение поглощения тепловых нейтронов для него равно 100 барн. Если 1 г золота облучать в течение времени сут н потоке нейтронов с плотностью 5x10 J н/см . с, то прибавка массы составит примерно

ii

-S9

ДМ - -PAR umt -5-10

х 1,67. 0,о.,26-10

г.

юи.1о-П

Если взвешивать образец до и после облучения на аналитических весах с точностью , 1 мг, то точность определения полученного приращения массы составит 3,.)%. Вероятно, можно достичь н большей точности, используя образны большей массы или имекичие большее сечение поглощения нейтронов.

10

5

,

20

Т.

.

25

30

35

40

45

П

50

55

Экспериментальная процедура облучения образца несколько усложняется тем обстоятельством, что под действием интенсивного потока нейтронов и жестких гамма - квантов, образующихся при захвате нейтронов, возможен поверхностно 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 в двойную ампулу из вещества, слабо поглощающего нейтроны Образец находится во внутренней ампуле. Обе ампулы перед запайкой вместе с образцом обезгаживаются прогревом ч откачкой. Сначала отпаивают внутреннюю ампулу, после ч«;го ее взвешивают. Затем ее помещают во вторую ампулу,, которую также отпаивают под откачкой. Обмен атомами между образцом и внут- , ренней 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 в 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, можно практически полностью исключить радиационную опасность при манипулировании с образцом.

Формула изобретения

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 за время измерения и упрощения процесса измерения, снижения радиационной опасности для оператора иi

5ШН716 . 6

обеспечения неограниченного срокаляют приращение массы образца храпения физической информации, за-те-с внутренней ампулой, служащее фиксированной в облученном образце,мерой числа поглощенных нейтронов, образец помещают в двойную ампулу. из которого по известным сечению по- иэ вещества, прозрачного для нейтро- глощения нейтронов и числу поглоща- нов, облучают его в исследуемом по-кщих ядер в образце вычисляют флга- токе нейтронов, после чего опреде-енс нейтронов.