3.6.3. Описание экспериментальной установки

Измерения проводятся в прямоугольной графитовой призме размером мм³ (см. рис. 3.22). В призму помещается Pu–Be источник нейтронов с выходом 5∙10⁶ н/с.

Рис. 3.22. Общий вид графитовой призмы с измерительными каналами

В призме имеется вертикальный канал, в котором установлен перемещаемый счетчик нейтронов для измерения пространственных распределений относительной плотности потока нейтронов вдоль оси z. Предусмотрены такие каналы для измерений относительной плотности потока нейтронов вдоль оси y.

Измерения в каждой точке производятся дважды: один раз счетчиком, закрытым кадмиевым фильтром, другой раз счетчиком без фильтра. Разность скоростей регистрации нейтронов в этих двух случаях пропорциональна плотности потока тепловых нейтронов.

3.6.4. Порядок выполнения измерений

Изучить инструкции по технике безопасности при работе в лаборатории и, выполняя содержащиеся в них требования, приступить к измерениям с разрешения преподавателя.

1. Измерить 3–4 раза фон счетной установки.

2. Измерить пространственное распределение относительной плот-ности потока нейтронов вдоль оси N(z).

3. Измерить тем же счетчиком, закрытым кадмиевым фильтром, распределение относительной плотности потока надкадмиевых нейтронов вдоль оси z в тех же точках, что и в п.1 N_Cd(z).

4. Убрать источник нейтронов из призмы и провести измерения по п.п. 1 и 2 в тех же точках.

5. Повторить измерение фона счетной установки.

6. Результаты ввести в табл. № 3.5.

Таблица 3.5

Пример таблицы результатов измерений

z, см	N(z), с-1	NCd(z), с-1	NT(z), см-1	lnNT(z)
0
2

3.6.5. Обработка результатов измерений

1. Определить N_т(z) – относительную величину плотности потока тепловых нейтронов в каждой точке на оси z как разность скоростей регистрации нейтронов счетчиком, закрытым кадмиевым фильтром, и счетчиком без фильтра.

2. Рассчитать погрешность определения величины относительной плотности потока тепловых нейтронов в каждой точке, где производились измерения.

3. Построить в полулогарифмическом масштабе зависимость относительной плотности потока тепловых нейтронов от расстояния до источника, то есть зависимость lnN_Т(z) = f(z). Определить по графику область экспоненциального спада.

4. Для области экспоненциального спада оценить величину коэффициента релаксации первой пространственной гармоники потока тепловых нейтронов – γ₁₁. Для этого подставить значения lnN_Т(z) и z для двух точек А и В в уравнение 3.6.8, которое для удобства можно преобразовать к виду

. (3.6.9)

После подстановки значений для двух точек уравнение 3.6.9 преобразуется к виду

. (3.6.10)

Примечание: N(z) пропорционален Ф(z).

5. Рассчитать длину диффузии тепловых нейтронов в графите по фор-муле (3.6.4) и погрешность ее определения. Экстраполированные размеры призмы в направлении осей x и y считать равными.

6. Составить отчет по работе.

3.6.6. Элементы научных исследований

1. Используя ЭВМ рассчитать методом наименьших квадратов и погрешность ее определения.

2. Экспериментальным или расчетным путем оценить погрешность вследствие конечности размеров призмы.

3. Проанализировать влияние измерительного канала и материалов детектора нейтронов на параметры диффузионного поля нейтронов.

4. Сравнить полученные результаты с известными значениями длины диффузии нейтронов в графите. Совпадение или расхождение обосновать.

5. Что изменится, если призма будет иметь форму цилиндра?

6. Провести анализ, составить программу и измерить длину диффузии в легкой воде.

3.6.7. Контрольные вопросы

1. Общая характеристика спектрального распределения тепловых нейтронов.

2. Каков физический смысл слагаемых в уравнении диффузии?

3. Физический смысл возраста, длины диффузии и качественное соотношение между ними для различных замедляющих сред?

4. Что такое экстраполированные размеры?

5. Физический смысл коэффициента релаксации пространственных гармоник потока тепловых нейтронов?

3.6.8. Список литературы

1. Лабораторный практикум "Изучение замедления и диффузии нейтронов" / Под ред. проф. В.В. Хромова. М.: МИФИ, 1982.

2. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов / Под ред. проф. Г.А. Батя. М.: Энергоатомиздат, 1982.

3. Бекурц К., Виртц К. Нейтронная физика. М.: Атомиздат, 1968.