Файл: Уриг, Р. Статистические методы в физике ядерных реакторов.pdf

Измерения на сборке «Jezebel» были ограничены подкрити­ ческим состоянием, так как нейтроны спонтанного деления 239 Ри затрудняли регистрацию нейтронов цепной реакции. Однако кривая зависимости величины росси-альфа от числа одинаковых плуто­ ниевых дисков (которые непосредственно определяют реактив­ ность), подобная изображенной на рис. 11.3, может быть экстрапо­ лирована к критичности на запаздывающих и мгновенных нейтро­ нах, и, следовательно, для этих условий определена масса урана.

Измерения росси-альфа в системах на тепловых нейтронах.

Как указано в предыдущих разделах, метод росси-альфа применим в системах на тепловых нейтронах. В методике, описанной в § 3.3,

Рис. 11.3. Зависимость росси-альфа от реак­ тивности, полученная на реакто­ ре «Godiva» [3].

произвольный импульс от детектора запускает таймер импульсного генератора, который открывает каналы многоканального времен­ ного анализатора, и последующие импульсы (исключая пусковой) регистрируются анализатором. По окончании цикла анализатор ожидает ближайший импульс для пуска нового цикла.

Схема, использованная в экспериментах Бабала [8], описана в работе [13] и показана на рис. 11.4. Эта схема позволяет опреде­ лять корреляцию между запускающим импульсом от одного детек­ тора и импульсами, непосредственно следующими от другого детек­ тора. Специальная управляющая схема работает от стандартного многоканального анализатора времени пролета. Переключатель

выбирает детектор, который выдает импульсы для запуска ана­ лизатора, а переключатель 5 3 — детектор, импульсы которого ана­ лизируются. Импульс, запускающий анализатор, открывал его пер­ вый канал, и задерживался на 2,5 мксек. Импульс с выхода схемы задержки закрывает первый канал и запускает импульсный гене­ ратор, открывающий каналы анализатора, ширина которых может быть выбрана от 17 до 200 мксек. Схема задержки останавливает счетчик по истечении времени, соответствующего обычно 100 кана­ лам, и запускает схему задержки т2, которая выдает импульс на

318

Результаты измерений на реакторе NORA, где пусковые и кор­ релированные импульсы поступали от одного детектора, располо­ женного в центре активной зоны, показаны на рис. 11.5. Когда пусковые импульсы поступали от детектора, находящегося в центре активной зоны, а коррелированные импульсы — от детектора, рас­ положенного на краю топливной области, результаты были хуже, чем полученные для одного детектора. Однако результаты улучша­ лись, когда запускающий детектор помещался в положение с мень­ шей эффективностью, а детектор, выдающий коррелированные

Рис. 11.4. Схема для измерений росси-альфа [13].

импульсы, располагался в центре активной зоны. Из этих экспери­ ментов был сделан вывод, что отношение сигнал/шум улучшается при уменьшении эффективности запускающего детектора.

В работе [14] предложен метод «прерывания» последовательно­ сти импульсов, поступающих на пусковой канал, путем использо­ вания внешнего периодического сигнала,-который не связан с им­ пульсами детектора. Этот метод позволяет оставлять детектор в по­ ложении высокой эффективности и в то же время обеспечивать лю­ бую требуемую эффективность. В работе [15] проведена серия из трех экспериментов, заключающихся в 20-минутной записи им­ пульсов на магнитной ленте. При использовании обычного времен­ ного анализа экспоненциальный спад обнаружить не удалось. Лишь применив метод прерывания с коротким временем пропуска­ ния, получили заметный экспоненциальный член. Хотя большая часть запускающих импульсов в этом методе теряется, оставшаяся часть эффективно используется. В работе [15] описано экспери­ ментальное оборудование, которое позволяет измерять полную корреляционную функцию и получить четкий экспоненциальный член плюс фон с коэффициентами, данными Орндоффом [3].

319

Итак, корректное отношение сигнал/фон, данное Орндоффом, можно получить в том случае, если аппаратура действительно изме­ ряет полную корреляцию последовательности импульсов детектора. Однако обычный временной анализатор в действительности изме­ ряет корреляционную функцию между запускающими импульсами и следующей за ними последовательностью коррелированных им-

Рис. 11.5. Данные для определения росси-альфа, накопленные с помощью детектора 1 , приводимого в действие детектором 1 .

(Уровень воды — 65,0 см, критический уровень воды — 77,3 см, ширина канала анализатора — 5 мксек, реактор NORA [13]). Измеренное значение ао = = 64,2 сек~', вычисленные значения из графика а = 1003 сек~', а\ = 459 сек-'.

пульсов. Если чувствительность детектора.или скорость счета высо­ ка, некоторые импульсы будут просчитываться, что неблагоприятно влияет на отношение сигнал/фон и может привести к неудовлетво­ рительным результатам.

Измерения отношения дисперсии к среднему (метод Фейнмана).

320

где

~9l " v ? ( l - M 2 •

Это соотношение справедливо для счетных интервалов порядка 0,1 сек, так как рассматриваются только мгновенные нейтроны. Более того, при выводе этого соотношения предполагалось, что корреляция между различными измеряемыми величинами с в дан­ ном интервале Т отсутствует. Пал и др. [17] полагали, что время вы­ держки между интервалами должно быть > 3 сек. Однако Бабала [8] утверждает, что эффект корреляции пренебрежимо мал даже для

веденные в работе [13], для реактора NORA, на основании которых можно вычислить величины а и А. Подобные зависимости величин а и А были получены при других значениях реактивности. Эти резуль­ таты показаны на рис. 11.7, где реактивность выражена как отно­ шение критического уровня воды к действительному уровню (h j h ).

из которого может быть вычислена эффективность детектора е, если другие коэффициенты известны или могут быть измерены независимо. Затем абсолютная скорость делений может быть опре­ делена из скорости счета импульсов как

переключателя открывает вход 10, так что импульс от таймера пере­ дает сигнал в счетчик 10. Это означает, что 10 импульсов поступили в течение этого временного интервала. Переключатель возвра­ щается в исходное положение, и анализатор плотности вероятности открыт для нового цикла. В конце опыта для одного значения Т вероятность р (Т) получается непосредственно делением числа от­ счетов в счетчике г, Nt на число отсчетов в счетчике интервала вре­ мени Nr:

Характеристики анализатора контролируются импульсным счет­ чиком-монитором, так как равенство

322