2. Сравнение скоростей счета совпадений в зависимости от толщины водной или свинцовой защиты.

Основываясь на массивах данных (табл.32-38, см. приложение), обработанных компьютерными программами, нужно подвергнуть анализу зависимость изменения скоростей счета совпадений от толщины защиты, за которой находится источник. Из рис. 26 и 27 видно, чем больше толщина слоя защиты, тем скорость счета совпадений ниже. Теоретически, если проводить измерения без защиты, то количество дублетов и триплетов должно быть одинаковым для обоих экспериментов. В данном случае расхождение объясняются тем, что в опытах с водой и со свинцом расстояние между детекторами было неодинаковым, поэтому эксперимент проводился с разными эффективностями. Ниже приведены графики зависимостей скоростей счета совпадений нейтронов и фотонов деления различных кратностей от толщины защит, за которыми расположен источник ²⁵²Cf.

Рис. 26. Суммарная скорость счета совпадений различной кратности в зависимости от толщины водной защиты.

Рис. 27. Скорость счета всех совпадений различной кратности в зависимости от толщины свинцовой защиты.

Рис. 28. Скорость счета нейтронных совпадений в зависимости от толщины водной защиты.

Рис. 29. Скорость счета нейтронных совпадений в зависимости от толщины свинцовой защиты.

На рис. 30 и 31 приведены зависимости скоростей счета гамма совпадений различных кратностей для различных толщин защит. Слой воды незначительно ослабляет фотонное излучение, поэтому наблюдается большое количество коррелированных гамма-квантов. При самой малой толщине свинца все фотоны поглотятся, и счет совпадений сведется нулю.

Рис. 30. Скорость счета гамма совпадений в зависимости от толщины водной защиты.

Рис. 31. Скорость счета гамма совпадений в зависимости от толщины свинцовой защиты.

Рис. 32. Скорость счета g-n совпадений в зависимости от толщины водной защиты.

Рис. 33. Скорость счета g-n совпадений в зависимости от толщины свинцовой защиты.

Рис. 34. Скорость счета g-g-n и g-n-n совпадений в зависимости от толщины водной защиты.

Для свинцовой защиты невозможно построить аналогичную рис. 34 зависимость из-за поглощения гамма - кванта тяжелыми ядрами свинца. На рис. 35–36 даны зависимости скоростей счета отдельных синглетов от толщины защиты. Видно, что суммарное количество всех частиц, зарегистрированных детектором EJ 309 за водородосодержащей защитой, в основном, складывается из фотонов. Нейтронов в общем счете частиц значительно меньше. Свинец же поглотит все гамма кванты и совпадений не будет. Однако гамма - кванты, как показано на рис. 39, все равно регистрируются. Нейтрон замедлится и станет тепловым при взаимодействии с ядрами материалов, которыми наполнен детектор. Радиационный захват этой частицы приводит к испусканию фотона с энергией 2,23 МэВ. Именно этот квант включен в счет синглетов.

Рис. 35. Скорость счета отдельных синглетов в зависимости от толщины свинцовой защиты.

Рис. 36. Скорость счета отдельных синглетов в зависимости от толщины водной защиты.

3. Выводы

Третья глава содержит описание результатов проделанной работы. Данные эксперимента обработаны и представлены в удобном для анализа виде. На их основании построены следующие зависимости:

• временное распределение скорости счета совпадений различного типа;

• зависимость скорости счета совпадений различного типа от толщины защиты.

Тщательно изучив полученную информацию, сделаны определенные выводы.

В эксперименте с водной защитой коррелированные нейтроны и фотоны деления ²⁵²Cf регистрируются детектором не одновременно. Гамма-квант со скоростью света практически мгновенно долетает до сцинтиллятора. Поэтому их фиксируют в диапазоне до 5 нс. Нейтроны, взаимодействуя с ядрами атома водорода теряют энергию и регистрируются значительно позже. На графиках их можно идентифицировать во временном диапазоне от 5 нс до 20 нс. Попытка проделать измерения с меньшей эффективностью детектирующей системы, т.е с увеличением расстояния между сцинтилляторами, приведет к изменению временного диапазона регистрации нейтронных совпадений.

Во-вторых, подробное рассмотрение графиков этих зависимостей позволило сделать вывод о толщине свинца, за которой измерение скорости счета совпадений частиц деления сведется только к измерениям нейтронных совпадений. Даже самая малая толщина свинца, составленная из блоков толщиной 50 мм поглощает все гамма-кванты настолько, что все дублеты и триплеты, в которых присутствует фотон, просто не наблюдаются.

В-третьих, на основании обработанной информации провели оценку временных затрат, необходимых для проведения измерений. Они превосходят отметку 1000 секунд. Оптимизация условий, в которых проводились эксперименты, набора статистики, необходимой для получения приемлемой погрешности должно привести к уменьшению затраченного времени. Однако это изменение оно будет незначительным. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что наша установка является экспериментальной. Проделанные опыты позволяют утверждать, что измерительная система действительно справляется со своей основной задачей. Она правильно разделяет отклики от нейтронов и фотонов деления ²⁵²Cf. Для того, чтобы ее можно было использовать в промышленных масштабах необходимо оборудование способное работать с более высокими показателями быстродействия системы и загрузками измерительного тракта.

Наличие такого оборудования позволит проделывать всю совокупность измерений в рамках 1000 секунд.