Файл: Альбедо нейтронов..pdf

фекта не д о л ж н о превышать 20%.

Другие причины наблюдае ­

мого расхождения могут

л е ж а т ь в неидентичности использован­

ных в работах [10, 15] данных по выходам у-тізлучения

при

за­

хвате, минимальной энергии у-излучения, рассматриваемой

при

расчетах, и

композициях

бетонных

рассеивателей.

Особенно

важно,

что

композиция

бетонного

барьера,

исследованного

Маеркером и М а к е н т а л е р о м , имела

большее

содержание

желе ­

за вблизи поверхности, чем полностью гомогенизированная

си­

стема,

принятая в расчетах Вэллса .

Аналогичная з а д а ч а , но для плоских мононаправленных ис­

точников нейтронов промежуточных

энергий с помощью

метода

лером [16] . К в а з и а л ь б е д о типа

нейтрон—•у-квант изучалось в

их работе как часть обширных

исследований обратного рассея­

Определение квазиальбедо вторичного у-излучения

прово­

дилось исходя

из

рассчитанного

методом

М о н т е - К а р л о

про­

странственного

распределения

плотности

захвата

промежуточ ­

ных

и тепловых

нейтронов в бетоне для отдельных

энергетиче­

ских

групп источника нейтронов. З а м е т и м , что

за

тепловые

при­

нимались

все нейтроны, замедлившиеся

ниже

0,5

эв,

и

расчет

диффузии

этих

нейтронов проводился в

односкоростиом

при­

ближении . Распределения плотности захватов

рассматривались

как

источники

у-излучения при вычислении

по

программе

[24]

токового

дозового

углового распределения

у-излучения,

выходя­

щ е г о

из рассеивателя . Полученные значения авторам

работы

[16]

удалось описать с помощью эмпирических

формул,

пред­

ставленных в табл . 3.10. Отличие

от единицы последнего

сомно­

ж и т е л я в

скобках

в в ы р а ж е н и я х для дифференциального

дозо­

вого

квазиальбедо

типа нейтрон — у-квант

характеризует

в к л а д

в эту величину радиационных захватов нейтронов, имеющих

ме­

сто при надтепловых энергиях

нейтронов. Эмпирические

форму­

токовых величин к в а з и а л ь б е д о с погрешностью

± 1 5 %

для

диф ­

ференциальных х а р а к т е р и с т и к и с погрешностью

± 1 0 %

для

ин­

При использовании

этих данных следует иметь

в

виду, что,

по мнению авторов работы [16], выход вторичного

у-излучения,

по-видимому, несколько

завышен . Авторы у к а з ы в а ю т

несколько

б л и ж е н ия со значениями сечений, соответствующими

тепловой

энергии (0,025 эв), ко всем нейтронам,

з а м е д л и в ш и м с я

ниже

0,5 эв, привело к большему захвату подкадмиевых

нейтронов,

чем это имеет место в среднем. Во-вторых,

почти все з а х в а т ы

нейтронов

при надкадмиевых энергиях

были обусловлены ре­

зонансом

на кальции. В то ж е время существование

этого

резо­

нанса было установлено неокончательно

[25]. И, в-третьих,

спект­

ры захватного у-излучения, использованные при расчетах,

были

взяты из работы [26], в которой в некоторых

случаях

значения

можно ожидать, что полученные в работе [16] значения

квазиаль ­

бедо

захватного

у-излучения могут

быть завышены в

1,5

или

2

раза .

Единственное

экспериментальное

исследование

проблемы

квазиальбедо вторичного у-пзлучення выполнено И. В.

Горяче­

вым,

Ю . И. Колеватовым и В. И. Кухтевичем [27]. Авторы

изу­

чили

энергетические и дозовые потоковые характеристики

ква-

речные размеры рассеивателей и

угловая расходимость

пучка

позволяли считать геометрию задачи, соответствующую

измере­

ниям

с плоским

мононаправленным

источником нейтронов.

ѵ

В

качестве

детектора у-излучения использовался

однокри-

цией

нейтронов по времени высвечивания [28]. Он был собран

на фотоумножителе типа ФЭУ-13

с кристаллом стильбена

раз ­

мером

40X40 мм. Эффективный

порог регистрации

у-квантов

составлял около 250 кэв при коэффициенте дискриминации

ней­

тронов

2 - 10 _ 3 .

Источником нейтронов служил

исследовательский

реактор

Спектр падающих на барьеры нейтронов в области

энергий

выше

0,15

Мэв

измерялся

сцинтилляционный

нейтронным

спектрометром [29], а в области ниже

0,15

Мэв—активацион-

ными

детекторами

(золото, индий, марганец,

вольфрам,

натрий,

медь,

х л о р ) .

Качественный

состав, излучения

реактора

формировался с

помощью

свинцового фильтра .

Соотношение

потоков

у-квантов

и- нейтронов

в п а д а ю щ е м

на о т р а ж а т е л ь пучке

оказалось

рав ­

ным

1 :6

соответственно.

Пр и

необходимости

отделения

тепло­

вой части

спектра

нейтронов

пучок блокировался

кадмиевым

фильтром толщиной 1 мм.

Спектральное распределение нейтронов,

п а д а в ш и х

на

пло­

ские

защитные барьеры, показано на рис. 3.11. В

этом

спектре

64%

полной

плотности потока

нейтронов приходится

на

долю

нейтронов с энергией, большей 0,1 Мэв.

П о д к а д м и е в ы е

нейтро­

ны составляют

( 5 , 0 ± 0 , 6 ) % .

Кроме того, на

рисунке

показан

спектр сопутствующего у-излучения.

Методика эксперимента

состояла в

измерении квазиальбед -

ного захватного

^-излучения

и у-излучения,

обусловленного не-

Рис. 3.11. Спектральное распределение нейтронов

(/) и

у-излучения (2),

выходящих

из

экспериментального

канала

реактора

нулевой мощности,

по работе И. В. Го­

рячева

и др. Спектры нормированы

на единичный

поток

нейтронов

[27].

первичным

- у и з л У ч е н и е

м

с последующим

вычитанием

фона.

П о п р а в к а

на рассеянное

из

о т р а ж а т е л я

первичное

• у " и з л У ч е н и е

оценивалась на основании данных работы [30].

В качестве примера

на

рис. 3.12

представлены

результаты

измерений

спектральных

распределений

квазиальбедного

вто­

ричного -у-излучения, выходящего из

бетона,

свинца, ж е л е з а и

тронов

с я д р а м и среды, характерно

проявление

моноэнергети­

ческих

пиков.

На

рис. 3.13, а, б

показана зависимость потоковых интег­

ральных числового

и дозового

квазиальбедо типа нейтрон —

Y-квант

от

толщины

о т р а ж а т е л я

d

д л я

исследованного

спектра

нейтронов. Зачерненными

з н а к а м и

на

рисунке

обозначены

ре­

зультаты, полученные

при блокировке

пучка нейтронов

реактора

кадмиевым

фильтром.

Это

позволяло

авторам

оценить в к л а д

медленных

нейтронов

в к в а з и а л ь б е д о

вторичного у-излучения.

К а к видно, д л я воды

такой

в к л а д несуществен. Значительно

бо-

лее высоким этот в к л а д оказался для других

веществ.

Так, в

железе примерно 55% мощности экспозиционной дозы

вторич­

ного Y-излучения генерируется за счет з а х в а т а

тепловых

нейтро­

нов; в бетоне эта доля составляет примерно

30%, в титане —

около 60%.

Рис. 3.12. Спектральное

распределение квазиальбедиого

вторичного

у-излучения, выходящего из бетона

(а), свинца (б), железа

(е) и

титана (г),

при нормальном

падении пучка

нейтронов

на

поверх­

ность

отражателей.

Зависимость потоковых интегральных числового и дозового

квазиальбедо

вторичного

Y " H 3 J i y 4

e H H J l о т

толщины

о т р а ж а т е л я

может быть описана с погрешностью не х у ж е 10—15%

про­

стым

эмпирическим в ы р а ж е н и е м

вида

ЛУ, (d) =

(d =

оо) (1 -

е-»*),

(3.26)

где Ъ — эмпирический

параметр,

зависящий от состава

от­

р а ж а т е л я .

*

При вычислении числового квазиаЛьбедо значение

А"' 4

(d=

= оо)

составляет 30,6-10- 2

квант/нейтрон

д л я воды, 22,5-10~2

д л я