- •1° Источники нейтронов
- •2° Методы регистрации нейтронов
- •3° Измерение сечений и скоростей реакций
- •4° Измерение нейтронно-физических характеристик критических сборок и реактора.
- •Глава 1. Источники нейтронов.
- •1. Тяжеловодный реактор в Шатильоне (Франция).
- •III Методы регистрации нейтронов.
- •1. Метод ядер отдачи
- •2. Ядерные реакции с образованием лёгких заряженных частиц.
- •3. Камеры деления
- •4. Активационный метод
- •5. Некоторые устройства для регистрации заряженных частиц и γ-квантов
- •6. Пропорциональные водородсодержащие счётчики для регистрации быстрых и промежуточных нейтронов.
- •7. Сцинтилляционные детекторы с органическими кристаллами для регистрации быстрых нейтронов.
- •8. Полупроводниковые детекторы для регистрации нейтронов.
- •9. Детекторы, основанные на замедлении нейтронов.
- •Глава III. Измерение сечений и скоростей ядерных реакций
7. Сцинтилляционные детекторы с органическими кристаллами для регистрации быстрых нейтронов.
Кристаллы: антрацен С14Н10, стильбен C14H12. . Благодаря такой повышенной плотности возрастает эффективность регистрации. Происходит упругое рассеяние на С и Н и неупругое на С. Возникают ядра отдачи и протоны.
|
|
где – число нейтронов, попадающих на детектор в единицу времени, – вероятность провзаимодействовать в детекторе, – полное число взаимодействий, – уменьшение потока нейтронов за счёт рассеяния.
В первом приближении рассеянием на углероде можно пренебречь!
При рассеянии нейтрона на протоне энергия может быть любой от 0 до En. По спектру Ep можно судить о En.
|
Если продифференцировать протонный спектр по энергии, то можно определить спектр нейтронов, попавших в детектор. |
Пусть на детектор попадают моноэнергетичные нейтроны. Тогда:
– вероятность провзаимодействовать, - вероятность попасть в dEp.
|
– вероятность провзаимодействовать, - вероятность попасть в dEp. Тогда число n c En, попавших на детектор |
8. Полупроводниковые детекторы для регистрации нейтронов.
Преимущества: твёрдое вещество – высокая плотность, => высокая эффективность регистрации образующихся частиц и γ. Хорошее энергетическое разрешение. Чувствительный объём покрывается слоем конвертора ( ).
Импульс, регистрируемый детектором, связан с En. Чувствительный слой имеет толщину несколько микрон, => в нём регистрируются заряженные частицы, образованные нейтронами, и практически не регистрируются электроны от сопутствующих γ => от γ малый шум.
Эффективность регистрации быстрых нейтронов 1%, тепловых нейтронов 10%.
9. Детекторы, основанные на замедлении нейтронов.
|
=> |
Глубинное распределение тепловых нейтронов (моноэнергетический поток Е0) |
Используют парафин или полиэтиленовый блок, в котором нейтроны замедляются до тепловой энергии, после чего регистрируются.
Разумно использовать детектор, который будет регистрировать нейтроны по всей длине замедлителя. В таком случае, эффективность регистрации не будет зависеть от начальной энергии нейтронов.
Так как максимум потока , то положение эффективного центра детектора так же зависит от неё.
Определение положения эффективного центра детектора
|
r – расстояние от источника до торца детектора |
Скорость счёта:
– эффективность регистрации, F – число нейтронов, испущенных в единицу времени. Делают так: измеряют N при разных r, затем:
функция r. Строят прямую линию и определяют а
Положение a зависит от En |
|
||||||
E0, МэВ |
0,1 |
0,5 |
1 |
2 |
5 |
14 |
|
а, см |
1,5 |
2,5 |
3 |
4 |
6,5 |
12 |
Чтобы чувствительность детектора не зависела от направления движения нейтронов, замедлитель делают в форме шара, в центре которого помещают детектор. Для повышения эффективности регистрации для промежуточных нейтронов → замедлитель малого диаметра.