Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Основы экспериментальных методов ядерной физики" -> 180

Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. , Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики — М.: Атомиздат , 1977. — 528 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviexperementalnihmetodovyader1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 174 175 176 177 178 179 < 180 > 181 182 183 184 185 186 .. 232 >> Следующая


403- то кадмиевое отношение позволяет сразу получить отношение соответствующих потоков нейтронов:

R- 1=Ф(Е<Е0)/Ф(Е>Е0), (13.8)

где

E0 оо

Ф (Е < E0) = f Ф (E) dE; Ф (Е > E0) = f Ф (E) dE. (13.9)

О Eo

Очень часто в подобных измерениях применяют детекторы, эффективность которых обратно пропорциональна скорости нейтронов V (характерным примером таких детекторов являются камеры и счетчики с 10B или 3He, а также фольги некоторых материалов со слабо выраженной резонансной структурой сечений). Такую зависимость можно выразить соотношением

е (E) = єт (Vl/V) = єт (EJEy'2, (13.10)

где индекс «т» относится к так называемым тепловым нейтронам, причем вместо энергии Et можно использовать среднюю энергию тепловых нейтронов, равную 0,025 эв. Предположим, что измерения проводятся с нейтронами, выходящими из активной зоны графитового реактора. В этом случае спектр замедляющихся нейтронов с E > E0 = 0,4 эв можно выразить соотношением

Ф (E) = OJE (13.11)

(так называемый спектр Ферми), где Фи зависит только от общего числа замедляющихся нейтронов и не зависит от их энергии. Ее физический смысл становится более ясным, если записать

йФ = Ф (E)dE = ФudE/E = Фud (In [?/?„]) = ФUdu,

откуда Фи = dФZdu—¦ поток на единицу летаргии и = In (EZE0), т. е. поток нейтронов с энергиями от 1 до 2,7 эв или от 100 до 270 эв и т. д. Используя соотношения (13.10) и (13.11) и принятые выше значения E1, = 0,025 эв и E0 = 0,4 эв, получаем

oo

[ є (E) Ф (E) dE = 2eT Фи (EtZE0)1^2-Et Фи/2 (13.12)

E0

Второй интеграл в формуле (13.7) можно представить в виде

Eo

f є (?)Ф (E)dE = єтФт, (13,13)

о

если нейтроны с ECE0 объединить в одну группу тепловых нейтронов. Подставляя выражения (13.12) и (13.13) в (13.7), находим

R — 1 = 2ФТ/ФЦ. (13.14)

Таким образом, измеренное детектором «1/и» кадмиевое отношение позволяет найти отношение потока тепловых нейтронов

404- к потоку «надкадмиевых» нейтронов на единицу летаргии [при условии выполнения соотношения (13.11)]. Следует отметить, что в этом случае кадмиевое отношение не зависит от абсолютной величины сечения, а значит, и от вещества выбранного детектора.

Если о характере спектра «надкадмиевых» нейтронов совсем ничего не известно или ясно, что соотношение (13.11) заведомо не выполняется, то измерение кадмиевого отношения позволяет сделать лишь приблизительные заключения о распределении нейтронов по энергиям. Так, если в месте расположения детектора окажется, что R = 1, то можно утверждать, что тепловых нейтронов здесь практически нет, а если R 1, то, наоборот основной вклад в поток вносят тепловые нейтроны. Приведем примеры кадмиевых отношений, измеренных детекторами «1/и»: для сильнопоглоща-ющих сред (уран, железо) Rx. 1; в активной зоне графитового реактора 10-=-30, а в тепловой колонне графитового реактора R может принимать значения до 10 ООО.

Помимо фильтров из кадмия очень часто используются фильтры из бора. Сечение поглощения нейтронов нуклидом 10 В в очень широком диапазоне энергий (от долей электронвольта вплоть до нескольких десятков килоэлектронвольт) подчиняется практически точно закону I/o, что можно выразить формулой

ов = 1г/Е1'2. (13.15)

Если измерять E в электронвольтах, а®в в барнах, то k = 610,3. Очевидно, что борный фильтр не в состоянии подобно кадмию отсечь одну группу нейтронов и пропустить другую, зато применение таких фильтров позволяет оценить некоторую среднюю энергию нейтронов в исследуемом пучке.

Предположим вначале, что все нейтроны имеют одну и ту же энергию E0, которую и надо определить. В этом случае скорость счета установленного в пучке тонкого детектора будет определяться соотношением г,"

а0 = єд (E0)SO0, (13.16)

где Ф0 — плотность потока нейтронов; ед (E0) — эффективность детектора к нейтронам данной энергии; 5 — его площадь. Если теперь пучок нейтронов перекрыть борным фильтром с числом ядер в 1 см3 п0 и толщиной X, то поток нейтронов на детектор упадет, вместе с ним уменьшится и скорость счета детектора, которая станет равной

а = єд (?0)5Ф0 ехр [-H0Oq (?0)х]. (13.17)

Из соотношений (13.15), (13.16) и (13.17) можно получить

E0 = IKn0Xlln (а0/а)?. (13.18)

Таким образом, в случае монохроматических нейтронов определение их энергии методом борного фильтра осуществляется

405- очень просто. Погрешность этого метода можно оценить по формулам, аналогичным формулам гл. 10 для у-квантов.

Если же нейтроны в пучке обладают непрерывным спектром, то вместо соотношений (13.16) и (13.17) приходится применять более общие соотношения (13.1) и (13.2). В таких случаях обычно проводят несколько измерений с фильтрами различной толщины. Разбивая спектр пучка на ряд энергетических групп, скорость счета детектора при измерениях Z-M фильтром толщиной Xi можно представить соотношением

Oj = SSe (E3) ф (Ej) ехр [ - п0 a (Ej) Xi ] AEj. (13.19) /

Если число фильтров п равно числу энергетических групп, то из полученной системы п линейных уравнений можно найти п неизвестных величин Ф (Ej), которые и определяют спектр пучка. Особенно хорошие результаты этот метод дает при определении плавных спектров, например спектров нейтронов в тепловых ядерных реакторах.
Предыдущая << 1 .. 174 175 176 177 178 179 < 180 > 181 182 183 184 185 186 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed