Работа 3.1. Определение интегральной плотности потока тепловых нейтронов активационным методом

Цель работы - знакомство с активационным методом измерения абсолютной активности насыщения облученных образцов с помощью сцинтилляционного спектрометра энергий гамма квантов и определение интегральной плотности потока тепловых нейтронов в графитовой призме.

Введение

В задачу настоящей работы входит измерение активности индиевого образца, облученного в потоке тепловых нейтронов. Такие образцы часто используют для исследований нейтронных полей. Ниже показана схема активации ¹¹⁵ In (n, ) тепловыми нейтронами и распада образовавшихся радиоактивных атомов.

^116m1In

T_1/2 = 2,18 сек

,  T_1/2 = 54,15 мин

¹¹⁵ In (n, ) ^116m2In

,  T_1/2 = 42,3 сек

¹¹⁶In

В таблице 3.1.1 приведены данные о продуктах реакций захвата нейтронов в ¹¹⁵ In.

Задание. Определение интегральной плотности потока тепловых нейтронов в графитовой призме

Для определения интегральной плотности потока тепловых нейтронов используем образец из индия. Предполагаем, что плотность потока эпитепловых нейтронов исчезающе мала.

Облучение образца длится 30 - 60 мин, после чего образец извлекают и переносят на предварительно откалиброванный сцинтилляционный гамма-спектрометр (см. стр. 23). Измерить пики полного поглощения в аппаратурном амплитудном спектре облученного детектора.. Используя программу TIP (см. стр. 60) рассчитать для всех измеренных пиков поправленную на возмущение поля тепловых нейтронов активность насыщения образца массой 1 грамм в состоянии насыщения.

Свойства реакции ¹¹⁵ In(n, γ) Tаблица 3.1.1

Ядерная реакция	Микросечение, барн, при v = 2200 м/с		Нуклид продукт	Т 1/2	Энергия, кэВ, (выход, %)
	Акти-вации	Погло-щения			Бета частицы	Гамма кванты
115 In (n, ), g(293K)=1,012	162,3±0,7	202±2	116м2In	54,15 мин	1000(52) 870(37) 600(10)	1293,5(84,4) 1097,3(56,2) 416,9(29,2)

Теперь для каждого измеренного пика полного поглощения по формуле (3.11) можно определить интегральную плотность потока тепловых нейтронов (и её погрешность):

(3.1.1)

где: - усредненное по спектру плотности потока нейтронов (3.3b) микросечение активации индия тепловыми нейтронами;

N = N_A/115 - число ядер в образце ¹¹⁵In массой в 1 г;

N_A - число Авогадро.

Объяснить полученные результаты.

Порядок выполнения работы

1. Установить индиевый образец в Al чехле на облучение. Записать в журнал время начала облучения., номер и массу образца.

2. Измерить генераторный пик в отсутствие источника гамма квантов. Результаты измерений занести в таблицу Ф3.1.1.

3. Произвести калибровку спектрометра с источниками из комплекта ОСГИ. Использовать ²⁴¹Am, ²²Na, ¹³⁷CS, ⁶⁰Co. Результаты измерений занести в таблицу Ф3.1.2.

4. С помощью программы EFF рассчитать эффективность для каждого измеренного в процессе калибровки пика полного поглощения. Результаты измерений также занести в таблицу Ф3.1.2

5. По истечении 30-40 минут после начала облучения перенести образец из установки на спектрометр. В журнал записать время окончания облучения образца в Al чехле.

6. Установить на облучение индиевый образец в Cd чехле. Записать в журнал время начала облучения., номер и массу образца.

7. Подготовить программу ACP к измерениям спектра в течение 5 минут. По завершению очередной минуты запустить спектрометр на измерения спектра. Записать в журнал время начала измерений образца.

8. Обработать все пики полного поглощения и генераторный пик в измеренном спектре индия. Результаты занести в таблицу Ф3.1.3.

9. С помощью программы LINE по данным таблицы Ф3.1.2 рассчитать градуировочную зависимость спектрометра и определить энергию пиков в спектре образца. Результаты занести в таблицу Ф3.1.3

10. С помощью программы DVLPEFF рассчитать эффективность при энергии пиков полного поглощения в спектре образца. Результаты занести в таблицу Ф3.1.3.

11. По истечении 30-40 минут после начала облучения образца в Cd фильтре перенести его из установки на спектрометр. В журнал записать время окончания облучения образца в Al чехле.

12. Повторить пп. 6 - 9 с индиевым образцом, активированным в Cd чехле.

13. С помощью программы TIP рассчитать активность насыщения образцов для каждого пика. Результаты занести в таблицу Ф3.1.3.

14. Используя формулу (3.1.1) сделать расчет Ф и его погрешности по результатам измерений каждого пика в спектрах образцов. Результаты занести в таблицу Ф3.1.3.

15. Подготовить отчет по выполненной работе. Прокомментировать результаты определения интегральной плотности потока нейтронов Ф.

Генераторный пик без источника.. Таблица Ф3.1.1

Параметр	Генераторный пик	Генераторный пик	Генераторный пик
Время изм., с
Площадь SГ0	+-	+-	+-
Центр	+-	+-	+-
ПШПВ	+-	+-	+-

Калибровка спектрометра Таблица Ф3.1.2

Нуклид	22Na1	22Na2	60Co1	60Co1	241Am	137Cs
Еγ, кэВ	511	1274,5	1173,2	1332,5	59,54	661,7
tизм, с
Т1/2, лет	2,602		5,271		432,1	30,17
А0, Бк
t0, лет
W, отн. ед..	0,9044	0,9994	0,9989	0,9998	35,75	0,8508
SГ	±		±		±	±
Площадь S	±	±	±	±	±	±
Центр, к	±	±	±	±	±	±
ПШПВ, к	±	±	±	±	±	±
ε(Еγ), отн.ед.	±	±	±	±	±	±

Параметры градуировочной зависимости Е = А + В * К

А = + - ; В = + - ;

Измерения индиевых образцов (5 мин) Таблица Ф3.1.3

	В Al чехле
Начало облучения
Конец облучения
Начало измерений
Еγпасп, кэВ	416,9	1097,3	1293,5
Еγкалиб, кэВ
W, отн. ед..	0,9044	0,9994	0,9989
SГ	±
Площадь S	±	±	±
Центр, к	±	±	±
ПШПВ, к	±	±	±
ε (Еγ), отн.ед.	±	±
AS, Бк/г	±	±	±
Ф, н/(см2.с)	±	±	±