Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа
Защита от быстрых нейтронов.
ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ является исследование железо-водной защиты от быстрых нейтронов и измерение величины сечения выведения для железного поглотителя.
ОСНОВНЫЕ ТОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо, что процесс захвата и поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов благодаря большому (десятки, сотни барн) сечению их взаимодействия с веществом (см. рис. 1). В связи с этим быстрые нейтроны деления должны быть предварительно замедлены.
Рис. Энергетический спектр нейтронов деления ядра
тепловыми нейтронами. Линия - спектр Уатта.
Рассмотрение кинематики упругого столкновения нейтрона с атомным ядром, находящимся первоначально в состоянии покоя, показывает, что относительная потеря энергии при таком взаимодействии равна:
где - начальная энергия нейтрона;
- величина потерянной энергии в результате столкновения;
- угол рассеяния;
- параметр (- массовое число ядра замедлителя).
Видно, что потери энергии будут максимальными при обратном рассеянии () и при :
т.е. при рассеянии на водороде нейтрон может потерять всю энергию уже в одном столкновении. Для тяжелых ядер:
и потери энергии уменьшаются с ростом
Вероятность потери энергии при неупругом рассеянии возрастает на тяжелых ядрах и с увеличением энергии нейтрона. Таким образом, защита должна иметь в своем составе водород или другое легкое вещество для замедления (выведения из группы быстрых и промежуточных) нейтронов и тяжелые элементы для замедления быстрых нейтронов через неупругое рассеяние и ослабление захватного гамма – излучения.
Точный расчет прохождения нейтронов через многокомпонентную защиту сложен, т.к. они могут захватиться или рассеяться; рассеяние может быть упругим и неупругим, изотропным и неизотропным (анизотропным), сечение зависит от энергии и материала среды и т.д. В связи с этим, для упрощения рассмотрения пользуются различными приближенными подходами, одним из которых является теория выведения быстрых нейтронов. Эта теория позволяет производить расчет сложной (например, двухслойной) защиты, основываясь на экспериментальных данных, полученных для одного материала.
В нашем случае методика сечения выведения основана на том, что в большинстве водород содержащих сред при выполнении некоторых условий влияния других вводимых в защиту материалов, ослабляющих быстрые нейтроны, например, железо, можно учесть простым экспоненциальным множителем и доза нейтронного излучения на расстоянии () от источника может быть определена из формулы:
(1)
где - доза в точке А (рис. 2) при наличии пластины из тяжелого материала толщиной ;
- доза в точке А на расстоянии от источника в легком материале при отсутствии пластины тяжело материала;
- сечение выведения;
Рис. 2 Схема измерения сечения выведения.
Метод сечения выведения предложен Р. Альбертом и Дж. Велтоном в 1950 г.
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Экспериментальная установка, которая реализует схему изображенную на рис. 2, состоит из бака с водой, набора стальных поглотителей и регистрирующего прибора типа СПУ-1 с детектором, позволяющим производить измерения в условиях полного погружения в воду. Плутоний – бериллиевый источник нейтронов типа ИБН с активностью может размещаться как в воде, так и в полиэтиленовом ограждении. Следует обратить внимание на принципиальное отличие углового распределения в схеме измерения сечения выведения (рис. 2) и в лабораторной установке. В первом случае используется мононаправленный пучок нейтронов, в нашем – изотропный. Это приводит к тому, что при изменении толщины тяжелого поглотителя будет меняться и величина пропорционально .
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
Изучить инструкции по технике безопасности при работе в лаборатории и, выполняя их требования, приступить к измерениям с разрешения преподавателя.
(2)
где - интенсивность излучения в любых единицах.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
|
X |
D |
Nфона |
N |
Nист |
|
Для нахождения коэффициента воспользуемся методом наименьших квадратов. Нам необходимо получить линейное уравнение вида:
Где коэффициент будет являться коэффициентом поглощения . Для построения уравнения воспользуемся полученными данными: точка замера (), значение .
Поскольку в нашем уравнении неизвестны два коэффициента (), то для нахождения этих коэффициентов потребуется система уравнений второго порядка следующего вида:
где коэффициенты находятся по формуле , а правые части находятся по формуле (здесь соответствует толщине, а соответствует количеству зарегистрированных частиц на координате ). Получив численные значения , и подставив их в систему мы найдем неизвестные нашей системы уравнений.
ЭЛЕМЕНТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЛИТЕРАТУРА