Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Введение. Ядерные реакции, используемые для детектирования нейтронов условно можно разделить на две группы:
Ядерные реакции, используемые для детектирования нейтронов условно можно разделить на две группы: 1. Реакции (n,p), (n,α), (n,f) и др., при протекании которых возникают заряженные частицы; 2. Реакции (n,γ), (n,2n), (n,n’), (n,f) и др., в которых возникают радиоактивные ядра, а детектируемые заряженные частицы и гамма кванты испускаются при распаде этих ядер. В соответствии с выбранной для детектирования нейтронов ядерной реакцией можно классифицировать средства для измерений в нейтронных полях: 1. Средства для оперативного контроля изменений параметров нейтронного поля во времени (нейтронные счетчики, ионизационные камеры). Как правило, такие детекторы имеют значительные объёмы и массы конструкционных материалов, вследствие чего велико возмущение, вносимое ими в нейтронное поле. 2. Средства для измерений пространственных изменений локальных параметров нейтронного поля с помощью помещаемых в нейтронное поле образцов. Как правило, вносимые в нейтронное поле образцы имеют незначительные объёмы и массы, вследствие чего возмущение, вносимое ими в нейтронное поле, невелико и может быть учтено (см. стр. 53). Исследования нейтронных полей с помощью помещаемых в них образцов получили обобщенное название активационного метода детектирования нейтронов. Энергетические зависимости сечений ядерных реакций активации разнообразны: - сечение изменяется по закону 1/ v (v- скорость нейтрона); - сечение мало всюду, кроме узкого интервала, где его величина резко увеличивается на несколько порядков (резонанс); - сечение равно нулю, пока энергия нейтронов не увеличивается до некоторого порогового значения; Измерив активность (числа распадов в единицу времени) облученных в нейтронном поле образцов, отличающихся чувствительностью к нейтронам в разных энергетических диапазонах, можно сделать оценки энергетического распределения плотности потока (спектра) нейтронов, облучавших образец [16]. Основные достоинства активационного метода детектирования нейтронов состоят в следующем: - образцы подходящих форм и размеров могут быть помещены внутрь реактора; - образцы не чувствительны к другим видам излучения реактора; - образцы в меньшей степени, чем другие нейтронные детекторы, возмущают своим присутствием нейтронное поле. Процедура измерений с образцами включает несколько обязательных этапов: - облучение образца в экспериментальной установке; - извлечение образца из установки и транспортировку в измерительную лабораторию (и, если необходимо, высвечивание - ожидание распада короткоживущих продуктов реакции); - регистрацию продуктов распада радиоактивных ядер в образце; - обработку результатов измерения (определение активности насыщения и других представляющих интерес параметров, внесение поправок на возмущение нейтронного поля). Основные понятия и соотношения Активация - процесс образования радиоактивных атомов в результате поглощения нейтронов в образце. Скорость реакции активацииR - число радиоактивных ядер, образующихся за 1 секунду в образце помещенном в поле тепловых нейтронов: . (3.1) где: S act (Е)=γσact(Е) - макроскопическое сечение реакции активации; σаct(Е) - микросечение реакции активации; γ - плотность ядер в образце; К1 - поправка на возмущение нейтронного поля образцом (см. также стр. 52); Ф(Е,Т) -дифференциальное энергетическое распределение плотности потока тепловых нейтронов (спектр Максвелла); Т – температура нейтронов в спектре Максвелла; V – объем облучаемого образца; N0 = γV - число атомов в образце. Скорость реакции (3.1) можно переписать тождественным образом: , (3.2) где: - усредненное по спектру плотности потока нейтронов микросечение реакции активации; - интегральная плотность потока нейтронов; n - плотность нейтронов; - средняя скорость нейтронов; - усредненное по спектру плотности потока нейтронов макросечение реакции активации. Соотношение (3.2) выражает скорость реакции R через интегральную плотность потока нейтронов Ф и усреднённое по спектру плотности потока нейтронов микросечение . Оно может быть использовано для определения интегральной плотности потока нейтронов Ф(Т). Усреднённое по спектру плотности потока нейтронов сечение может быть выражено через σact(v0) – сечение реакции активации при наиболее вероятной скорости нейтронов v0 = 2200 м/с в спектре Максвелла при Т=293,6 К: . (3.3b) Наряду с накапливанием в образце радиоактивных атомов происходит их распад. Изменение числа радиоактивных атомов в образце описывается уравнением: , (3.4) где: N(t) – число образовавшихся в образце радиоактивных атомов; l = ln(2) / Т1/2 - постоянная распада образовавшихся атомов; l N(t) - скорость распада накопившихся в образце атомов. Интегрируя уравнение (3.4) c нулевыми начальными условиями можно получить выражение для числа радиоактивных атомов, накопившихся в образце за время облучения t: . (3.5) Активность образца А(t0,t) равна отношению числа самопроизвольных распадов радиоактивных ядер dN(t) в образце за малый интервал времени dt к этому интервалу времени: . (3.6) В системе СИ единица активности – Беккерель (Бк). 1 Бк равен одному ядерному превращению за 1 с. Ранее широко использовалась другая единица активности – Кюри (Кu). 1 Кu равен 3.7*1010 ядерных превращений за 1 с. Активность образца в момент окончания облучения to: . (3.6a) Если время облучения t >> 1/l, то А(t) приближается к асимптотическому значению AS , (3.7)
называемому активность насыщения. Активность насыщения обычно используют для представления и сопоставления результатов измерений активности образцов. Если сравнить (3.2) и (3.6), то можно заключить, что в состоянии насыщения скорость образования радиоактивных ядер равна скорости их распада. Практически, состояние насыщения достигается через (5 - 6) Т1/2. С учетом (3.7) выражение (3.6а) принимает вид: . (3.8) Между моментом окончания облучения образца и началом измерения его активности проходит некоторое время, называемое временем высвечивания tв, в течение которого часть радиоактивных атомов распадается. Активность образца на момент начала измерений равна . (3.9) Зарегистрированное за время измерений tи число продуктов распада радиоактивных ядер в образце выражается соотношением . (3.10) где: ; w - абсолютная интенсивность (выход) регистрируемого излучения на 1 распад; К1 - поправка на возмущение нейтронного поля образцом; КС - поправка на поглощение детектируемого излучения образцом (см. (3.13)); К2 – поправка, учитывающая потери информации в электронном тракте (см. стр. 21); К3 - коэффициент, учитывающий накапливание и распад нестабильных ядер в радиаторе; e - эффективность регистрирующего устройства. Выражение (3.10) позволяет вычислить AS и Ф, если известны все использованные в нем параметры: , (3.11) , (3.12) где N 0 – число ядер в образце. Приведенные формулы позволяет выявить характерные особенности метода: - накапливание радиоактивных ядер ограничено величиной активности насыщения, более 99% которой достигается за время 5 Т1/2; - половину информации о накопившихся ядрах можно получить за время измерений равное Т1/2 и более 99% за время 5 Т1/2. Существуют задачи, для решения которых требуется определение абсолютной активности образцов, например, для определения абсолютной величины интегральной плотности потока нейтронов. При решении других задач достаточно проследить за относительными изменениями потока в пространстве или во времени. Date: 2015-07-01; view: 536; Нарушение авторских прав |