Ðèñ. 17.13. Универсальный счетчик нейтронных совпадений UFBR для проверки кассет топливных стержней реактора-размножителя на быстрых нейтронах. В счетчике использована новая схема AMPTEK

кадмием. Для увеличения эффективности и компенсации утечки нейтронов че- рез торцы блока детектирования на концах детектора кадмий отсутствует. На рис. 17.14 показаны нормализованные полный отклик и отклик совпадений, измеренные вдоль оси детектора с помощью источника 252Cf.

В блоке детектирования UFBR использованы 3He-счетчики диаметром 2,54 см с активной длиной 122 см и давлением газа 4 атм. Эффективность системы равна 7,2 %, время жизни нейтронов составляет 21,6 мкс. Эти параметры позволяют получить сходимость измерений 0,5 % (1σ) за 1000 с для типичных сборок быстрых реакторов. Две из этих установок проходят испытания и доработку для дальнейшего использования при контроле сборок быстрых реакторов. Первонача- льное тестирование и градуировка системы были проведены с использованием сборок испытательного реактора на быстрых нейтронах (Fast Flux Test Facility) в компании Washington Hanford Company в Ричланде, штат Вашингтон.

17.2.6 Счетчик совпадений для инвентарных измерений ISCC

Анализ инспекторами инвентарных образцов плутония значительно затруднен правилами транспортировки ядерных материалов. Для преодоления этих проблем и получения своевременных результатов, необходимы независимые измерения на местах, в том числе на заводах по переработке ядерного топлива и изготовлению плутония. Эта необходимость привела к разработке счетчика совпадений для инвентарных измерений ISCC (Inventory Sample Coincidence Counter) [12] для количественного контроля плутония в инвентарных образцах продук-

Ðèñ. 17.14. Графики нормированной чувствительности к полному поток у нейтронов и нейтронным совпадениям вдоль оси счетчика UFBR

ции. Эта система портативна, и образцы могут анализироваться в ампулах, обыч- но используемых для передачи образцов в аналитическую лабораторию. Также могут быть проанализированы таблетки и порошки. Эта установка использует ту же самую электронику, что и стандартная установка HLNCC, но обладает повышенной эффективностью и рассчитана на меньший диапазон масс плутония (от 0,1 до 500 г).

На рис. 17.15 показан блок детектирования установки ISCC. Полость детектора приспособлена для образцов, которые помещаются в держателе диаметром 5 и высотой 14 см. Диаметр полости для образца можно увеличить до 8,8 см, вынув цилиндрический полиэтиленовый вкладыш. Замедлитель из полиэтилена высокой плотности и расположение нейтронных счетчиков были выбраны таким образом, чтобы сделать установку относительно нечувствительной к водородосодержащим материалам, входящим в матрицу образца. Эффективность установки ISCC составляет 35 %, что почти в 3 раза выше, чем у установки HLNCC, и поэтому требуемое время измерения небольших проб составляет около одной девятой времени, требуемого для установки HLNCC.

Так как установка ISCC принципиально предназначена для работы с маленькими образцами, эффекты ослабления и размножения нейтронов невелики и градуировочная характеристика очень близка к прямой, описываемой формулой m = a R, где m — эффективная масса изотопа 240Pu, R — скорость счета нейтронных совпадений, a — градуировочная постоянная. Для образцов в виде растворов, таких как нитрат плутония, наблюдается некоторое количество актов деления за счет саморазмножения. В этих случаях градуировочная кривая аппроксимируется степенной функцией m = a Rb, где коэффициент b близок к единице.

цов из таблеток смешанного топлива. На рис. 17.17 показана функция отклика для отдельных таблеток. Содержание плутония в этих таблетках (отношение Pu/[PuO2 + UO2]) лежит в диапазоне от 1,4 до 21,6 %. Прямая линия дает великолепное приближение к результатам. Ввиду небольшого количества делящегося материала в этих образцах форма или плотность практически не влияют на результаты измерений. Данные для образцов из порошка PuO2 также хорошо ложатся на ту же самую градуировочную кривую, как и для таблеток.

Ðèñ. 17.17. Отклик совпадений установки ISCC для таблеток смешанного топлива

Для градуировки установки ISCC был изготовлен набор стандартных образцов раствора нитрата плутония. Объем раствора составлял от 3 до 9 мл и концентрация изменялась от 150 до 300 г/л. Для данного диапазона результаты анализа не зависят от объема, но растворы с большей массой плутония дают несколько больший (~5 %) отклик на грамм из-за саморазмножения нейтронов.

Ввиду того, что градуировочные кривые почти линейны, снижаются требования к физическим стандартам. Для привязки электроники к предварительно измеренной градуировочной кривой может быть использован градуировочный источник на основе 252Cf. Другой подход состоит в использовании стандартных образцов предприятия. Например, могут быть взяты две топливные таблетки из материала, предъявленного для инвентаризации, и тщательно измерены на установке ISCC. Затем одна из них подвергается разрушающему химическому анализу, а другая, запаянная в оболочку, используется в качестве долговременного стандартного образца. Эта процедура по сути дела то же самое, что и использование 252Cf градуировочного источника, но источник 252Cf требует меньше времени для проведения обычных градуировочных измерений, с ним легко работать вручную и транспортировать ввиду его низкой активности (~4 мкКи), что в 106 раз меньше, чем активность плутониевого стандартного образца.