测定中子束直径在3日水平通道提起的核反应堆

文摘

中子束直径(NBD)是一个非常重要的参数在实验研究核的核反应堆。准确测定NBD是最好的方法,使一个最优样本大小正确,减少数据分析错误。识别NBD,我们可以使用一些方法:通过蒙特卡罗仿真方法,中子成像,中子活化分析。在这个报告中,我们决定NBD提起第三水平通道的激活金箔的核反应堆。结果表明该方法更快速、正确的结果,并为另一个实验中实验材料可以重用。

关键字

中子活化分析,中子束直径、第三水平渠道提起核反应堆,中子成像。

介绍

中子特性起到了重要作用,开发、测试和应用的材料在过去的70年里。NBD测定在核研究反应堆(NRR)是必要的,建立屏蔽系统,样品,样品的位置。正确的NBD减少实验结果错误,会选择更好的核材料屏蔽。通常情况下,三种方法确定了NBD如下:

——中子成像(中子射线照相法);

——模拟;

——激活。

传统的实验方法确定了NBD中子信道的核反应堆中子照相(NR)。第一次成功的实验中子照相后,于1935年进行了中子的发现,Kallmann和库恩使用一个小型中子反应堆[1,2]。由于这种方法,NBD能找到中子束的形状由这部电影但是约定的照片。中子束的清晰度取决于电影的质量,激活时间…。这是方法的主要限制。

为模拟方法,原则,我们可以计算和模拟过滤中子,通道的任意中子NBD路径核反应堆的3,4]。然而,计算和实验结果之间的比较是更差的结果。因此,该方法在做真正的实验前做好准备,所以它不可能取代经验方法。通常情况下,核反应堆的水平通道,中子束的建设指南配置,还有相应的调整,必须真正的实验。

最近,安装指导和中子束聚焦后,实验方法通常用于激活金箔决心。通常,箔激活两种方式如下(5,6]:

——使用激活非常小的黄金薄片,把周围的中子束的位置。黄金箔被激活后,测量延迟伽马从小箔我们能找到NBD;

——使用激活更多的黄金线,安排一个网格。完成激活后,将黄金字符串,延迟测量伽马从小型黄金分数我们可以找到NBD。

然而,该方法的两种方法的局限性被延迟伽马测量几次,很容易错误的黄金薄片的位置。直径的误差中子强烈取决于黄金比例的大小。

在这篇文章中,我们活化箔是相同的材料(本研究使用金色的衬托,^197年非盟)和中子活化位置相同的结果。这个实验是建立在3^{理查德·道金斯}医嘱的水平通道。金箔是较小的直径比NBD比NBD,另一个是更大的直径。因此,在这种方法中,小箔将激活整个和大型箔不会激活它。

提起核反应堆(医嘱NRR,基于TRIGA马克二世设计。它有4个^th水平辐照和热中子通量(n.cm渠道²授予了¹):

+切向梁港3号:1.4×10⁶(n, 2γ)

+径向梁端口4号:1.8×10⁷(PGNAA无损检测…)

+径向梁端口2号:1.2×10⁷(PGNAA)

+径向梁端口1号:不使用(图1)。

切向梁港3号(第三水平)DRN运输设计中子热中子,仪器使用伽马伽马的巧合谱仪是安装。

先前的研究,NBD第三中子医嘱确定中子照相的渠道。在图2,NBD清晰度不是很明显,边界模糊,所以NBD是虚假的价值。

理论

中子活化分析,入射中子通量来样品被确定为以下函数(7]:

(1)

在净光电峰净面积;tm是计算时间在第二(s);一个是原子质量;是饱和的因素;tc辐照时间(年代);衰减时间的因素;td是衰减时间(年代);因子数倍;m是活化样品的重量(克);我₀是γ强度(伽马分支比,%);θ是同位素丰度;εγ光电γ谱仪在峰值效率能源;σ是热截面(仓库);NA是阿伏伽德罗常数的数字,)。

在核反应,^197年非盟箔激活中子,形成^198年盟,然后-β衰变,^198年Hg生产。^198年Hg de-excite伽马射线发射。在这个实验中,伽马射线被选411.8 keV有趣的分支(因为411.8 keV伽马射线近100%比例)。图3显示衰变图^198年非盟(8]。

因为整个过滤中子是相同的材料的地方,和中子通量相同的值在同一横截面上,所以在水平距离的NBD中子通量的值相同。图4一描述相对中子通量取决于NBD值。

实验和讨论

实验描述

实验建立在3^{理查德·道金斯}医嘱的通道。图4 b显示,3理查德·道金斯医嘱的通道结构配置。

3^{理查德·道金斯}水平渠道系统包括钢空心圆柱体外直径203毫米,和3150毫米的长度。在汽缸内,硅水晶气缸是过滤中子,中子热化;水是控制中子通量(打开和关闭中子束);paraffin-B、锂、镉是中子准直器;混凝土、铅屏蔽。

样例激活一个相同的地方是4厘米距离结束的中子准直器外,对面。样品完全激活,腐烂后,使用γHPGe探测器光谱仪、1.9 keV应用解决方案,相对效率为70% (1332 keV),计数率少10 cps背景。

两个激活黄金箔是由俄罗斯,^197年盟,99.99%的浓缩,0.05毫米厚度。小箔是1/4英寸(0.635厘米)直径,和0.0078克,另一个箔是1英寸(2.540厘米)直径,分别和0.651克。

两个激活黄金薄片放置同心,直角和相同位置的中子束第三水平的医嘱通道。图5显示相对NBD和衬托。

结果和讨论

正确计算辐照时间(tc)是减少中子散射箔。箔是辐照、延迟和测量γ光谱分别用适当的时间。在γ谱,正如上面分析的,我们只关心411.8 keV伽马射线。最小化方法中的错误,我们收集计数411.8 keV峰值超过15000项,所以411.8 keV峰的统计误差< 1%。随后的中子通量公式(1)两种不同的黄金薄片上显示表1。

表1:一些信息的黄金薄片在公式(1)和一些参数结果。

结果,小直径箔激活整个样本,所以φth的值由公式(1)计算正确,另一方面,大型箔直径没有激活,所以φth由公式(1)计算不正确中子通量。中子通量计算依赖越少的超重体重箔没有激活。

通过计算和减少超重,我们有正确的样品重量激活,在那之后,我们计算精度NBD。

回报率计算公式(1),从理论上讲,如果样品直径不是直到平等(更小的)比NBD然后公式(1)以准确的中子通量,并总是给真正的中子通量(中子通量是常数)。否则,公式(1)给了错误的中子通量。同样的材料衬托,中子通量是由公式(1)计算依赖m是大规模样本,这是半径的函数示例如下:

(2)

半径r, d,ρ,厚度和密度分别为样本。

现在,有趣的大型箔,成像两个同心圆圈部分设计的大型箔(内圈)质量m1,哪一个,内圈的直径等于NBD,和其他(环形)质量m2是超重的质量,所以大铝箔的质量m = m1 + m2。在这个研究中,m = m1 + m2 = 0.4651 (g)。图6显示成像示例。

从公式(1),我们有:

(3)

在哪里

如果φc显然是准确的中子通量,那么φc必须等于m1高于价值分析。公式(3)除以

(4)

m1和m2的系统方程如下:

(5)

的价值也收集到的中子通量小箔,。在这个实验结果,表1,。

表1:一些信息的黄金薄片在公式(1)和一些参数结果。

申请公式(5),m1 = m - m2 = 0.3603的值(g),使用公式(2),我们有最终结果的内圆直径d = 1.968厘米,NBD也准确。

NBD误差是由传统的错误3参数错误:热中子截面黄金错误,探测器效率误差411.8 keV高峰,统计计数错误。

所以,当减少金箔的超重,这不是激活这个计算方法,准确NBD (cm) d = 1.968±3.32%。

结论

由于中子活化分析,NBD第三水平医嘱渠道被确认。该方法简化和完全确定中子束的直径。该方法克服了其他先前实验方法的局限性是相同的激活方法。

该方法的另一个好处是金箔可能再次使用或不止一次。重用激活黄金非常简化计算,所以该方法实验材料中重用。

这个方法的错误直到尽可能减少了计算时间,照射时间和衰减时间调整。

确认

作者要感谢领导提起核研究所支持和帮助在这个研究。

引用

1. 卡拉曼研究h。1947。
2. 国际原子能机构。数据库提示从缓慢的中子俘获伽马射线的元素分析,2007年奥地利。国际原子能机构。
3. Nascimentoa F, et al .过滤中子束的优化校准过热液滴探测器的零售物价指数过热液滴探测器在零售物价指数,在物理学研究中的核仪器及方法a . 2007; 580:282 - 285。
4. Ivan L和Laszlo k .蒙特卡罗粒子运输方法:中子和光子计算。2000。
5. 穆萨Y等al.Determination径向和轴向中子通量分布的辐照NIRR-1渠道使用箔活化技术。《核能。2012;50:50-55。
6. Sogbadji遏制,et al。中子通量测定和光谱辐照网站形成因素的加纳的微型中子源反应堆(mnsr)赔偿损失后多余的Reactivty激活方法。世界核科学和技术杂志。2011;1:50-56。
7. 国际原子能机构。利用中子活化分析研究反应堆。国际原子能机构,国际原子能机构- tecdoc - 1215维也纳。2001。
8. 是毫米,et al。表放射性核素。Edite par le BIPM法国。2010。