Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Из табл. 13.1 видно, что применение резонансных индикаторов ограничивается областью энергий от 1 эв до нескольких килоэлек-
50
о ZU Cl
0
to
ft Q
1 -Q
§ "О є
а
з; Є
( ч\ Без In /
п / Л '»А N V, її In 0,02 г/см . In 0,1 г/см 2 Z
I I11 И і \ I \ \ \
/ іі I! I' Г I I \ і Nv
0,1
1 10 100 Энергия нейтронов, эв
1000
Рис. 13.3. «Выедание» нейтронов индиевыми фильтрами различной толщины (все изображенные на рисунке спектры нейтронов получены после кадмиевого фильтра толщиной 0,76 мм)
Таблица 13.1 Параметры некоторых резонансных индикаторов
Исходный I нзотоп Содержание в естественной смеси, % Период полураспада возникающей активности Сечение активации тепловыми нейтронами, барн. Параметры основного резонанса ?рез' э" I о„, барн
14 54,1 мин 157 1,456 39 800
^87Au 100 2,704 суток 99,8 4,906 37 000
MeW 24,41 24,0 ч 38 18,84 119 000
49Co 100 5,26 лет 37,2 132,0 8 920
55Mn 100 2,59 ч 13,3 337 3 390
63Cu 69,09 12,88 ч 4,3 577 1 440
23Na 100 15,05 ч 0,534 2950 560
409- тронвольт. Их широко используют для оценки энергетических спектров нейтронов в активных зонах и в других частях ядерных реакторов, а также в больших блоках различных веществ. Во всех подобных случаях ничтожные габариты, изотропная чувствительность и некоторые другие качества делают резонансные индикаторы весьма ценным, а иногда и единственно возможным средством исследований. Конечно, с помощью резонансных индикаторов трудно рассчитывать на получение детальной информации об энергетическом спектре нейтронов с выявлением какой-либо тонкой структуры (пиков, провалов и т. п.) Однако общий характер спектра можно определить достаточно точно, что иллюстрируется сравнением приведенных на рис. 13.4 результатов измерений с рассчитанными.
Метод пороговых индикаторов. По многим характеристикам этот метод весьма напоминает предыдущий. Суть его сводится к следующему.
Энергетическая зависимость сечений эндотермических ядерных реакций характеризуется, как известно, тем, что при энергиях падающих частиц ниже некоторой пороговой энергии Enор сечение реакции строго равно нулю, а выше этой энергии сечение сначала резко возрастает, а потом в некотором интервале энергий остается почти постоянным (рис. 13.5). Поэтому если в результате подобной реакции возникают радиоактивные ядра, то после достижения насыщения начальная скорость счета бета-счетчика от извлеченного из исследуемого потока нейтронов индикатора определится соотношением
OO
a= j о (E) Ф (E) dE/K. р'
^nop
Для «идеального» порогового индикатора
0 = 0 при E < Eaol 0 = O0 = const при E > Enol
10s IO4 En,э5
Рис. 13.4. Спектр нейтронов в графитовой призме: точками показаны результаты измерений методом резонансных фильтров; сплошной линией— спектр, рассчитанный в так называемом Яз-приближенни; пунктир — спектр Ферми
(13.27)
(13.28)
410- ^пунктирная линия на рис. 13.5), соотношение (13.27) переходит в следующее выражение:
oo
a = O0 j Ф (E) dE[К. (13.29)
^nop
Измерения с двумя такими индикаторами, имеющими различные пороговые энергии ?<>>Р И ?пор, позволяют найти средний поток нейтронов в интервале (?пор, ?щ>р), так как
¦"-пор
(I1K1IOU)-O2KiIOtf)= j ф (E) dE, (13.30)
Fn)
спор
откуда
^ії^ГЬпг (-^n1--^)- ^13-31)
пор nnn V uO uO /
Если толщины индикаторов подобрать с таким расчетом, чтобы отношения Klo0 для них были одинаковыми, то в этом случае величина Ф оказывается пропорциональной разности скоростей счета детекторов ?-частиц:
Е%)-Ci1-Ci2. (13.32)
Для реальных пороговых индикаторов соотношения (13.29) —¦ (13.31), естественно, не выполняются. Однако хотя в этом случае разности скоростей счета не пропорциональны потокам нейтронов ji соответствующих энергетических интервалах, они все же как-Го зависят от относительных значений этих потоков, поэтому, Имея набор таких индикаторов, можно сделать довольно полезные Заключения об общих свойствах спектра нейтронов.
Для проведения измерений описанным методом используются пороговые (п, р) -,(«, а)-,(п, f)-,(n, 2л)-реакции и некоторые другие. Характерные параметры некоторых подобных реакций приведены в табл. 13.2. Как видно, метод пороговых индикаторов (в отличие от метода резонансных индикаторов) может применяться для оценок спектров нейтронов в области энергий порядка нескольких мегаэлектронвольт. Другой особенностью метода является то, что выполнение требования радиоактивности конечного ядра необязательно, так как (п, р)-,(п, /)-реакции можно обнаружить регистрацией заряженных частиц—продуктов реакции — с помощью ионизационных камер или счетчиков. Особенно широко применяются ионизационные камеры со слоями 232Th, 238U, 237Np, в которых регистрируются осколки деления. В отличие от активационных по-
Рис. 13.5. Зависимость сечения типичной пороговой реакции 32S (п, р)32P от энергии нейтронов
411- Таблица 13.2
Параметры некоторых пороговых индикаторов
Используемая реакция Содержание исходного изотопа в естественной смесн, % Пороговая энергия, Afao Период полураспада возникающей активности O0, барн
