RU2102775C1 - Устройство для регистрации потоков нейтронов - Google Patents
Устройство для регистрации потоков нейтронов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2102775C1 RU2102775C1 RU95104641A RU95104641A RU2102775C1 RU 2102775 C1 RU2102775 C1 RU 2102775C1 RU 95104641 A RU95104641 A RU 95104641A RU 95104641 A RU95104641 A RU 95104641A RU 2102775 C1 RU2102775 C1 RU 2102775C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron
- layers
- layer
- recorder
- thermal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: определение энергетического распределения направленных потоков нейтронов в диапазоне энергий от тепловых до 20 МэВ. Сущность изобретения: устройство для регистрации потоков нейтронов содержит мишень, состоящую из замедляющих нейтроны слоев, чередующихся в направлении градиента нейтронного потока со слоями регистраторов тепловых и медленных нейтронов, в качестве которых использованы газоразрядные счетчики нейтронов, расположенные равномерно в каждом слое. Каждый слой счетчиков подключен к соответствующему счетчику электрических импульсов электронного блока. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для определения энергетического распределения направленных потоков нейтронов в диапазоне энергий от тепловых до 20 МэВ.
Для регистрации и спектрометрии потока нейтронов в диапазоне энергий от тепловых до 20 МэВ известно устройство, описанное в статье Семенова В.П. Трыкова Л.А. Фадеева Ю.В. "Мультисферный спектрометр с полупроводниковым детектором тепловых нейтронов". Приборы и техника эксперимента, 1974, N 5, с. 40-43, состоящее из нескольких сфер различных диаметров, изготовленных из замедляющего быстрые нейтроны вещества, как правило полиэтилена, в центре которых помещены регистраторы тепловых и медленных нейтронов (РТМН). Регистраторы, находящиеся в сферах с различными диаметрами, имеют различную энергетическую зависимость чувствительности к нейтронному излучению - Sj(E), где j 1, 2, 3.K (K число сфер). Измерение энергетического распределения нейтронов производится следующим образом. Детекторы последовательно помещаются в точку измерения и производится K измерений. Известное устройство позволяет определить энергетическое распределение только стационарного во времени потока нейтронов, так как для определения энергетического распределения приходится проводить несколько циклов измерений.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству и принятым в качестве прототипа является счетчик нейтронов, описанный в авт. св. N 1392523, кл. G 01 T 3/00. Счетчик содержит многослойную мишень и гамма-спектрометр. Слои мишени чередуются в направлении градиента потока нейтронов, каждый из слоев состоит из комбинации замедляющего и поглощающего нейтроны веществ. При этом в поглощающем материале происходит реакция (n, γ ), мгновенное g излучение которой регистрируется гамма-спектрометром. Содержание замедляющих и поглощающих веществ в слое выбирается из условия Ldi <Lsi, где Ldi и Lsi соответственно длина диффузии тепловых нейтронов и длина замедления нейтронов в i-м слое. С помощью g спектрометра измеряется число g квантов, образованных в каждом слое, и пересчитывается в спектральные характеристики исследуемых потоков нейтронов. Наиболее универсальным решением является использование полупроводникового спектрометра с усилительным трактом и многоканальным анализатором с мини-ЭВМ. Возможно использование и сцинтилляционных спектрометров с более простыми и дешевыми устройствами анализа амплитуд электрических сигналов с детектора и дальнейшей обработки информации. Счетчик нейтронов позволяет определить энергетическое распределение нейтронных потоков в диапазоне энергий от ультрахолодных нейтронов до нескольких МэВ.
Однако известное устройство не позволяет достичь высокой эффективности регистрации вследствие геометрического фактора, поскольку гамма-спектрометром может быть зарегистрирована только малая часть g -квантов, образующихся в результате реакции (n, g ) и распространяющихся по всему телесному углу 4π К геометрическому фактору добавляется также невысокая эффективность регистрации g -спектрометра, составляющая не более 20% Кроме того, двухступенчатый метод регистрации и применение полупроводникового гама-спектрометра предполагает сложную конструкцию и высокую стоимость всей системы. Вследствие этого затруднена эксплуатация счетчика нейтронов в мобильном варианте и устройство скорее всего может быть использовано в лабораторных условиях в стационарном варианте.
Предлагаемое изобретение обладает значительно большей эффективностью регистрации нейтронов по сравнению с известным устройством. Это достигается тем, что в известном устройстве многослойная мишень одновременно является детектором нейтронов. Поглощающие слои мишени представляют собой слои регистраторов тепловых и медленных нейтронов (РТМН), чередующиеся со слоями замедлителя. В качестве РТМН используются газоразрядные счетчики нейтронов, обладающие высокой эффективностью, которые расположены равномерно в каждом поглощающем слое. Поглощение нейтронов происходит в счетчиках, причем не происходит реакция (n, g ), вследствие чего в известном устройстве исключен g -спектрометр. Каждый слой РТМН подключен к соответствующему счетчику электрических импульсов электронного блока, с помощью которых определяется число зарегистрированных в поглощающем слое нейтронов.
На фиг. 1 представлен общий вид мишени (детектора нейтронов) при значении m 5 (m количество слоев РТМН). Мишень содержит поглощающие нейтроны слои 1, представляющие собой слои РТМН. В качестве регистраторов используются газоразрядные счетчики, наполненные гелием. Слои РТМН разделены слоями замедлителя 2, выполненного из органического материала. Используемые РТМН малочувствительны к заряженным частицам и гамма-квантам, в результате чего для измерений в смешанных полях излучения с плотностью потока протонов ниже 10 протон/кв.см•с и гамма-квантов спектра деления до 50 раз нет необходимости использования охранного сцинтиллятора, поэтому замедлитель 2 выполнен из несцинтиллирующего органического материала (полиэтилена). Расстояние между слоями РТМН выбрано не более 1,5 длины диффузии тепловых нейтронов в замедлителе.
На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства для регистрации потоков нейтронов. Каждый из слоев РТМН 1 мишени 3 подключен к соответствующему счетчику импульсов 4 электронного блока 5.
Работает устройство следующим образом
нейтроны, попадая в мишень, замедляются в полиэтилене 2 и, после достижения тепловой энергии, регистрируются в слое РТМН 1. Далее сигналы с каждого слоя РТМН фиксируются соответствующими счетчиками импульсов 4 электронного блока 5. Для каждой энергии нейтронов, падающих на детектор, существует глубина в слое замедлителя, равная длине замедления нейтронов той энергии, на которой эффективность их регистрации РТМН максимальна. При выборе расстояния между слоями регистраторов в более 1,5 длины диффузии будет происходить значительная потеря нейтронов вследствие поглощения их в реакциях захвата с ядрами замедлителя. Общая величина слоя замедлителя 2 должна быть больше, чем длина замедления группы нейтронов с максимальной энергией в исследуемом спектре. В полученном детекторе каждый слой обладает собственной функцией отклика в зависимости от энергии падающего излучения Sm(E). Число импульсов, регистрируемое любым слоем m в детекторе:
или в виде аппроксимации материала:
Решение этого матричного уравнения относительно φi есть плотность потока нейтронов в интервале энергий i.
нейтроны, попадая в мишень, замедляются в полиэтилене 2 и, после достижения тепловой энергии, регистрируются в слое РТМН 1. Далее сигналы с каждого слоя РТМН фиксируются соответствующими счетчиками импульсов 4 электронного блока 5. Для каждой энергии нейтронов, падающих на детектор, существует глубина в слое замедлителя, равная длине замедления нейтронов той энергии, на которой эффективность их регистрации РТМН максимальна. При выборе расстояния между слоями регистраторов в более 1,5 длины диффузии будет происходить значительная потеря нейтронов вследствие поглощения их в реакциях захвата с ядрами замедлителя. Общая величина слоя замедлителя 2 должна быть больше, чем длина замедления группы нейтронов с максимальной энергией в исследуемом спектре. В полученном детекторе каждый слой обладает собственной функцией отклика в зависимости от энергии падающего излучения Sm(E). Число импульсов, регистрируемое любым слоем m в детекторе:
или в виде аппроксимации материала:
Решение этого матричного уравнения относительно φi есть плотность потока нейтронов в интервале энергий i.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определить энергетическое распределение направленных потоков нейтронов и по сравнению с прототипом обладает значительно большей эффективностью регистрации нейтронов и значительно большей чувствительностью, полученной в результате возможности регистрации практически всех нейтронов, падающих на детектор непосредственно в слоях РТМН и благодаря высокой эффективности самих РТМН (газоразрядных счетчиков, наполненных He), близкой 100% Кроме того, конструкция предлагаемого устройства значительно проще и дешевле конструкции прототипа, т.к. устройство построено из простых и дешевых составляющих элементов, в результате чего не требуются специальные условия эксплуатации и существует возможность использования предлагаемого устройства в мобильном варианте.
Claims (1)
- Устройство для регистрации потоков нейтронов, содержащее мишень, состоящую из замедляющих и поглощающих нейтроны слоев, чередующихся в направлении градиента нейтронного потока, и электронный блок, состоящий из счетчиков электрических импульсов, отличающееся тем, что поглощающие нейтроны слои представляют собой слои регистраторов тепловых и медленных нейтронов, в качестве которых применены газоразрядные счетчики нейтронов, расположенные равномерно в каждом поглощающем слое, причем каждый слой подключен к соответствующему счетчику электрических импульсов электронного блока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95104641A RU2102775C1 (ru) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Устройство для регистрации потоков нейтронов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95104641A RU2102775C1 (ru) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Устройство для регистрации потоков нейтронов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95104641A RU95104641A (ru) | 1996-12-27 |
RU2102775C1 true RU2102775C1 (ru) | 1998-01-20 |
Family
ID=20166181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95104641A RU2102775C1 (ru) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Устройство для регистрации потоков нейтронов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2102775C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002021112A3 (en) * | 2000-09-06 | 2003-01-16 | Battelle Memorial Institute | Method to measure hydrogen-bearing constituent in a material using neutron spectroscopy |
CN104937671A (zh) * | 2012-11-23 | 2015-09-23 | 彼得·泰莱基 | 用于中子活化方法的组合减速剂/靶 |
RU2615709C1 (ru) * | 2016-01-11 | 2017-04-07 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Устройство для измерения плотности потока нейтронов ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от гамма-квантов и высокоэнергетичных космических электронов и протонов |
RU2676952C1 (ru) * | 2016-09-13 | 2019-01-11 | Тсинхуа Юниверсити | Устройство обнаружения медленных нейтронов |
-
1995
- 1995-03-29 RU RU95104641A patent/RU2102775C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Семенов В.П. и др. Приборы и техника эксперимента. 1974, N 5, с. 40 - 43. 2. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002021112A3 (en) * | 2000-09-06 | 2003-01-16 | Battelle Memorial Institute | Method to measure hydrogen-bearing constituent in a material using neutron spectroscopy |
CN104937671A (zh) * | 2012-11-23 | 2015-09-23 | 彼得·泰莱基 | 用于中子活化方法的组合减速剂/靶 |
US10706982B2 (en) | 2012-11-23 | 2020-07-07 | Péter Teleki | Combined moderator/target for neutron activation process |
RU2615709C1 (ru) * | 2016-01-11 | 2017-04-07 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Устройство для измерения плотности потока нейтронов ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от гамма-квантов и высокоэнергетичных космических электронов и протонов |
RU2676952C1 (ru) * | 2016-09-13 | 2019-01-11 | Тсинхуа Юниверсити | Устройство обнаружения медленных нейтронов |
US10732306B2 (en) * | 2016-09-13 | 2020-08-04 | Nuctech Company Limited | Slow neutron detection device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95104641A (ru) | 1996-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7288771B2 (en) | Fiber optic thermal/fast neutron and gamma ray scintillation detector | |
US7582880B2 (en) | Neutron detector using lithiated glass-scintillating particle composite | |
Kim et al. | Nuclear data production facility based on the electron linac | |
EP1989573B1 (en) | Solid state neutron detector | |
Lyoussi et al. | Transuranic waste detection by photon interrogation and on-line delayed neutron counting | |
RU2102775C1 (ru) | Устройство для регистрации потоков нейтронов | |
RU2189057C2 (ru) | Сцинтилляционный детектор нейтронного и гамма-излучения | |
Yamamoto et al. | Characteristics of BGO scintillator for use in neutron capture cross section measurements | |
Taiuti et al. | Measurement of the response of long plastic scintillator bars for the large angle electromagnetic shower calorimeter for CLAS | |
RU2158011C2 (ru) | Детектор для регистрации нейтронов и гамма-излучения | |
JPH08285949A (ja) | 放射線検出装置 | |
RU2361238C1 (ru) | Способ регистрации антинейтрино от атомных реакторов | |
RU2143711C1 (ru) | Детектор для регистрации ионизирующих излучений | |
Kim et al. | Measurement of neutron total cross-section of Dy at Pohang Neutron Facility | |
RU2222818C1 (ru) | Устройство для детектирования и спектрометрии нейтронов | |
Balygin et al. | An experimental setup for studying spectra of β particles emitted by mixtures of 235 U and 239 Pu thermal neutron fission products | |
RU2347241C1 (ru) | Детектор для регистрации ионизирующих излучений | |
Nichol et al. | A versatile tangential irradiation facility | |
Rennhofer et al. | Neutron flux from a 14‐MeV neutron generator with tungsten filter for research in NDA methods for nuclear safeguards and security | |
RU2130653C1 (ru) | Способ определения ядерно-физических параметров и элементного состава сборки, содержащей делящееся вещество | |
Korun et al. | Measurement of the ambient neutron background with a high-resolution {gamma}-ray spectrometer | |
RU2231809C2 (ru) | Детектор нейтронного и гамма-излучений | |
CA3208900A1 (en) | Neutron counting by delayed capture-gamma detection (dcd) | |
Jensen et al. | High-efficiency fast-neutron detectors | |
Young et al. | Lightweight neutron detector.[Patent application] |