3.7.3. Экспериментальное определение возраста нейтроно в Pu–Be источника в графите

3.7.3.1. Описание экспериментальной установки

Графит является тяжелым замедлителем (A>>1). Пространственное распределение замедленных нейтронов и значение их возраста, рассчитанные по модели непрерывного замедления, должны хорошо согласовываться с измеренными распределениями и вычисленным по ним возрастам нейтронов.

Экспериментальная установка представляет собой призму размером 1200×1200×1800 мм³ (рис. 3.22).

Pu–Be источник нейтронов (МэВ) установлен на вертикальной оси призмы; над источником нейтронов расположен экспериментальный канал, в который вводится графитовый стержень с прорезями. Возможно использование и горизонтального экспери-ментального канала. В графитовом стержне с прорезями на заданных расстояниях от источника нейтронов располагаются детекторы нейтронов – индиевые фольги.

3.7.3.2. Порядок выполнения измерений

Изучить инструкцию по технике безопасности при работе в лаборатории и, выполняя указанные в ней требования, приступить к измерениям.

1. Исходя из свойств активируемой фольги и времени, отведенного на выполнение работы, выбрать время облучения t_обл, время высвечивания t_выс и время счета продуктов распада облученных фольг t_сч. Результаты выбора согласовать с преподавателем.

2. Измерить 3–4 раза фон счетной установки.

3. Поместить индиевые фольги в кадмиевом фильтре в прорези графитового цилиндра и поместить его в экспериментальную установку, начать активацию детекторов.

4. По истечении времени t_обл извлечь фольгу из призмы и поместить ее в счетную установку. Между моментами извлечения фольги из призмы и включением счетной установки должно пройти время t_выс.

5. Сосчитать за время t_сч число актов регистрации продуктов распада облученной фольги. Полученное число пропорционально активности фольги, т.е. , где ε – эффективность установки.

6. Процедуры по п. 3–5 повторить для всех фольг, активированных на разных расстояниях r. Полученные результаты занести в табл. 3.6.

7. По окончании измерений с фольгами повторить измерения фона счетной установки.

Примечание: величины временных интервалов t_обл , t_выс и t_сч должны выбираться для всех фольг одинаковыми. В противном случае нужно повторить экспериментально или ввести поправки, приводящие результаты измерений к принятым в эксперименте временам облучения, высвечивания и счета.

Таблица 3.6

Результаты измерений

r, см	N(r), с-1	N0(r), с-1	N0(r)·r2, с-1·см2	N0(r)·r4, с-1·см4	ln[N0(r)·r2]

3.7.3.3. Обработка результатов измерений

1. Рассчитать средний за время t_сч фон счетной установки и погрешность его измерений: N_ф ± σ_Nф.

2. Определить относительную активность (величину, пропор-циональную активность) фольг, облученных на разных расстояниях от источника нейтронов, учитывая средний фон счетной установки: .

3. Построить график функции N(r), нанести на нем погрешности и в их пределах провести усредненную, сглаженную зависимость N₀(r).

4. Рассчитать значения N₀(r)·r² и N₀(r)·r⁴, используя усредненные значения относительной активности фольг со сглаженной зависимости N₀(r).

5. Построить график функции ln[N₀(r)·r²] и определить на нем линейный участок – область, где пространственное распределение нейтронов описывается законом первых соударений (3.7.10). Опре-делить r₀ как абсциссу начала линейного участка.

6. Используя ЭВМ, численно (при невозможности графически) проинтегрировать зависимость N₀(r)·r² и N₀(r)·r⁴ в пределах от 0 до r. Определить константы С и λ.

7. Рассчитать возраст нейтронов Pu–Be источника до энергии резонанса индия (E_рез=1,46 эВ) по формуле 3.7.11.

8. Рассчитать среднеквадратичную погрешность определения возраста нейтронов, учитывая погрешности определения интегралов и, а также константС и λ.

9. Оценить по формуле 3.7.14 величину возраста нейтронов в графите от E_рез до E_гр. В расчете использовать следующие значения параметров: E_рез=1,26 эВ; E_гр=0,086 эВ; σ_s =2,2·10^–24 см², ρ_c=1,65·10³ кг/м³.

10. Рассчитать τ(E₀, E_гр) по формуле 3.7.16. Рассчитать погрешность определения τ(E₀, E_гр), полагая, что среднеквадратичная погрешность величин в п. 9 (констант) равна единице последнего знака.

11. Составить отчет о выполненной работе.