Способ измерения периода полураспада нейтрона Советский патент 1982 года по МПК G01T1/30 

1

Изобретение отпоснтся к области нзмерений времени иолураспада радиоактивных веществ.

Точное знание периода полураспада нейтрона имеет фундаментальное значение 5 для развития современных представлений об атомиом ядре и ядерных силах. Измереппе этой величины является сложной 1робле.1ой в экспериментальной ядерной физике 1.10

Блн/ чайн1им техническим ренгением является способ измерения периода полураспада нейтрона, включаюншй формирование на атомном реакторе потока свободных нейтронов, регистрацию его иитепсивностн, 15 продуктов распада нейтронов и фоновой радиации 2.

Этот способ измерения периода полураспада нейтрона основан на том, что через устройство, регистрирующее протоны илн 20 электроны, которые образуются в результате распада нейтрона, непрерывно проходнт поток нейтронов, вылетающнх нз атомного реактора, и поэтому в ограниченном пространстве регистрирующего устройства 25 существует некоторая постоянная плотность нейтронного газа. Число актов распада нейтронов в этом газе пропорционально его плотностн н времени жнзни самого нейтрона. Если измерить величину нейтронного 30

потока, то по скоростн счета регнстрнрующнм устройством нродуктов распада иейтропа (протонов, электронов) определяется нскомая велнчииа - нернод полураспада нейтрона.

В измерениях необходимо определять абсолютные значения нзмсряемых величин, что является прнчииой значительных трудностей и особых требований к калибровочным измерениям.

Сущеетвующий способ измерения периода иолураеиада нейтрона нмеет существенные недостатки. 1ерез регнстрнрующие устройства проходят нейтроны всех энергий, присутствуюпдих в спектре атомного

больщой поток мереактора, п проходит

радиации. Первое щающей реакторной

абсолютной величиусложняет измерение ны потока нейтронов,

а второе ухудшает условня нроведения 1пмерений - увеличивает фон в измереннях. Продукты распада нейтрона, величииа нейтроиного потока и фон измеряются в разное время н прн разных условиях. Для связи результатов необходимы мониторные измерения, точное выполнение которых вееьма затруднено. Пейтронный ноток измеряется тонким детектором н поэтому возникают значительные трудности, связанные с определением толиишы детектора, с определеппем сечеПИЯ взаимодействия детектора с неитронами н степени его отклонения от закона -,

где V - скорость нейтронов.

В измерениях трудно определить с высокой точностью величину объема нейтронного газа, из которого отбираются продукты распада нейтронов, распределение плотности нейтронов но этому объему.

Перечисленные недостатки существенно усложняют эксперимент и спижают не только точность, но и надежность измерений периода полураспада нейтронов.

Цель изобретения - повышение точности измерения периода полураспада нейтрона.

Цель достигается тем, что в способе измерения периода полураспада нейтрона, включающем формирование на атомном реакторе потока свободных нейтронов, регистрацию его интенсивности, продуктов распада нейтронов и фоновой радиации, на атомном реакторе формируют импульсы монохроматических нейтронов, пространственный размер которых полностью укладывается в объеме устройства, детектирующего продукты распада пейтропа, осуществляют отделение регистрирующих устройств от активной зоны реактора и зап ищают их от фоновой радиации, снижают интенсивность нейтроцпых импульсов до уровня, необходимого для их регистрации детектором, с полным поглощепием падающих на iiero нейтронов, осуществляют пзмерепия всех величии одновременно п в одинаковых условиях и ио скорости счета пейтропов регистрирующим устройством определяют его период полураспада, а для калибровки нейтронный пучок по реакции захвата нейтронов в гелий-3 превращает в нротонньп пучок.

Ца фиг. 1 изображена схема эксперпмента, отражающего предлагаемый способ нз.мерения периода полураспада пейтропа: па фиг. 2 - - результаты пзмерепий, развернутые во времени.

Роторы 1-4 имеют криволинейные ni,eли, синхронно вращаются во взвешенном состоянии в магнитном ноле п формируют на атомном реакторе монохроматические пейтронпые импульсы 5, размер которых мепьще устройства 6, детектирующего продукты распада нейтрона. Цосле диафрагмы 7 нейтронные импульсы поступают в neiiтронпый счетчик 8, которым измеряются их интенсивность. Диафрагма уменьшает эту интенсивность до уровня, при котором измерение черным пейтропным счетчнком осуществляется без просчетов. Неподвижные коллиматоры 9 умепьщают фоп реакторной радиации. Для калибровочных измерений объем с гелием-3 помеп1ают нл пути пейтропных импульсов в детектирующем устройстве 6. В нредлагаемом способе измерение числа распадов пейтропов Nр,

числа нейтронов N п фоновой радиации

1 осуществляется одновременно, в одинаковых условиях и результаты развертываются во времени /. При таком представлении даппых имеется возможность видеть те из )1их, которые необходимо взять для расчета периода иолураспада пейтропа и избежать ошибок, связапных е неполной регистрацией продуктов распада в отдельные моменты времени (наклонные участки в графике N-P, фиг. 2).

Предлагаемый способ измерения периода полураспада нейтрона дает возможность измерить эту величину наиболее прямым способом, т. е. с напменьшим количеством поправок и дополнптельпых контрольных измерений.

В предлагаемом способе все величипы (интепспвиость нейтронов, число их распадов, фоп) меряются одновременно и в одинаковых условиях. Отпадает пеобходимость в моииторных измерениях. Измерительная аппаратура защппдепа от мещающей реакторной радиации и отделена от активной зопы реактора.

В предлагаемом способе измерений не требуется определять объем нейтроппого 1гучка, из которого извлекаются продукты распада пейтропа для их регистрации, и пе требуется определять распределеппе нейтронов в этом объеме.

В предлагаемом способе измерений иптенспвпость пейтронов определяется поглоП1аюп.1, детектором п этим устраняются все трудности, связа1П1ые с 1еобходимостью знать толщрщу дегектора, сечепие eio взаимодействия с пейтропами, степень отклонения этого сечепия от закона -.

В предлагаемом способе измерений используются возможности метода по времепн пролета и это является его большим преимуществом и обеспечивает ему иерспективу да.тьпейшсго развития. Влагодаря -ггому методу резул1 таты измерепий развернуты во времени и поэтому просматривается весь ход экспери.мепта. что заметно улучп1ает, i; частпосчИ, возможпос1ь его контроля.

В предлагаемом способе измерений для калибровки измереппн используются пе сложные протоппые nynjKH плп сс-псточпикп, которые пе вполне пдептичпы протоппому пз,:1учепию, а используются те же пейтропные п.мпульсы, которые с помоп1,ыо реакции захвата пейтропов в гелий-3 эффективпо переводятся в протоппые импульсы.

Как указывалось, все необходимые даппые для расчета периода полураспада пейтрппа пзмеряются одповремеппо п поэтому в Л1ПП1Ю с пзмереппя: ;п удобпо пспользовать ЭВМ со Bce.viii вытекающими из этого вы1-одамп. Иснользовапне больших возможпостей предлагаемого способа измереНИИ становится тем глубже, чем на более мощном реакторе проводятся измерения.

Формула изобретения

1. Способ измерения периода иолурасиада иейтроиа, включаюидий формирование на атомном реакторе потока свободных нейтронов, регистрацию его интенсивности, продуктов распада нейтронов и фоновой радиации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, на атомном реакторе формируют импульс1з1 монохроматических нейтронов, пространственный размер которых полностью укладывается в объеме устройства, детектирующего продукты распада нейтрона, осуществляют отделение регистрирующих устройств

от активной зоны реактора и защищают их от фоновой радиации, снижают интенсивность нейтронных импульсов до уровня, необходимого для их регистрации детектором

с полным иогло1цеиием падающих нейтронов, осуи1,ествляют измерение всех величин одновременно и в одинаковых условиях.

2. Сиособ ио и. 1, отличающийся тем, что, с целью калибровки, нейтронный

пучок превращают в протонный пучок по реакции захвата нейтронов в гелии-3.

Источники информации, прииятые во внимание при экспертизе

1. А. Н. Snell et al, Phys Rev 74, 1217. 1948.

2. Сосновский Л. Н. и др. Ж ЭТФ: 1012, 1959 (прототип).

la