Файл: Альбедо нейтронов..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 112

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

угол падения нейтронов;

Ѳ и ср — полярный

и азимутальный углы

о т р а ж е н и я :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѳ =

arctg

( Р ' + ^ - ^ Р С О З Ф ) 7 '

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г2

=

2

+

L 2 +

Я 2

— 2Lp cos

у)4'.

 

 

 

 

 

Поскольку

углы

Ѳо, Ѳ представляют

функции

переменной

р,

то а (спектр источника, Ѳ0 ;

Ѳ,

ф)

т а к ж е является

подынтеграль ­

ной функцией, и сравнение ре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зультатов

эксперимента

с тео­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ретическими

 

значениями

мож ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

но

сделать,

если

известен

 

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

угловой

зависимости

 

функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

(спектр

источника,

 

0О ;

Ѳ,

ф ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( Н а п р и м е р ,

в

работе

[24]

пред­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полагалось, что альбедо не зави ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сит от угла падения Ѳ0, а зави­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

симость

от

угла

Ѳ

описывается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

законом

косинуса.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К и ш

[20]

 

определил

д л я

бе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тона

д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е

дозо-

Рис.

5.10. Геометрия

измерений

вые альбедо д л я реакторного

обратного

рассеяния нейтронов

от

спектра,

близкого

к

спектру

де­

плоских

рассеивателей

в

работах

ления. Л . А.

 

Трыков

и др . [21],

 

 

 

[24—26].

 

 

 

В. И. Кухтевич и др. [22]

прове­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ли

в условиях

барьерной

 

геометрии

измерения

д и ф ф е р е н ц и а л ь ­

ных спектральных, числовых и дозовых альбедо

д л я грунта, ж е ­

леза,

воды,

полиэтилена

и плоского

мононаправленного

источ­

ника нейтронов деления . И з м е р е н и я проводили с помощью коллимированного детектора в широком диапазоне значений углов

падения Ѳп нейтронов и углов

о т р а ж е н и я Ѳ, ф.

 

 

 

При

этом

 

исследовалась

зависимость

д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы х

спектральных,

 

числовых и дозовых

альбедо

от углов

(Ѳо;

Ѳ, ф)

и зависимость

величины

интегрального

дозового

альбедо от

угла

падения Ѳп и

толщины

о т р а ж а т е л я .

Полученные

авторами

зна­

чения дозового

альбедо

д л я

всех

исследуемых сред

находятся

в удовлетворительном

согласии

с

результатами

работы

[30] .

Н а

рис. 5.11

приводятся значения интегральных токовых до ­

зовых

альбедо,

полученных

расчетным

и

экспериментальным

путем различными авторами, д л я случая нормального падения нейтронов мононаправленного источника на плоский полубеско­

нечный

рассенватель

из

бетона.

Следует

отметить

максимум

альбедо

в области м е ж д у

3 и 4 Мэв. Этот

максимум

обусловлен

резонансным пиком

в сечении

упругого

рассеяния

кислорода .

Значения интегральных токовых дозовых альбедо точечного

мононаправленного

источника

нейтронов,

рассчитанные

М а е р -

кером и М а к е н т а л е р о м [3, 4] д л я

различных энергий

Е 0 и

углов

падения,

приведены в табл . 5.5.

 

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 5.5

 

Интегральные токовые дозовые альбедо

а д , п (£оі Ѳо) точечного

 

мононаправленного

источника быстрых

нейтронов

с энергией

Д £ 0

 

для различных углов падения Ѳ0 на плоский и полубесконечный

 

рассеиватель из бетона ( £ П о р = 0 , 2

Мэв.

Используется одноударная

 

 

тканевая доза, выраженная

в радах)

[3, 4]

 

 

 

 

 

00 ,

 

град

 

 

Д £ „ , Мэв

0

45

 

60

75

85

 

 

 

0,2

—0,75

0,229

0,267

0,337

0,411

0,502

0,75—1,5

0,314

0,375

0,431

0,509

0,591

1,5

—3,0

0,273

0,347

0,406

0,504

0,585

3,0

—4,0

0,327

0,378

0,419

0,529

0,587

4,0

—6,0

0,242

0,291

0,375

0,445

0,536

6,0

—8,0

0,204

0,255

0,279

 

 

 

В

заключение настоящего

раздела

у к а ж е м ,

что

различного

рода

эмпирические

и полуэмпирические

формулы дл я дифферен ­

 

0,45\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циальных

и

интеграль ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных

характеристик

аль­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,40

Д

 

 

 

 

 

 

 

бедо

для

разных

мате­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

риалов

приводятся

так­

 

 

 

0

л

 

 

 

 

 

 

ж е в

работах

[2,

12, 21,

^0,35

 

 

 

7

 

 

 

 

 

22,

28,

36—38].

 

Особо

 

 

Д

0

 

 

 

 

 

следует

отметить

 

рабо ­

 

 

b

 

 

 

 

 

 

^0,30

 

 

V

 

 

 

 

 

ты [2, 36—38],

в

которых

 

 

 

 

 

 

 

 

дифференциальные

 

аль­

 

 

Г j

 

I:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бедо

нейтронов

 

описы­

 

0£5 "1

 

 

i.

 

 

 

 

ваются

с

использовани­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ем

 

двухкомпонентной

 

0,20

 

 

 

 

 

 

 

 

модели

Чилтона

 

и

др .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

[39, 40].

 

 

 

 

 

 

 

0,15

 

 

 

 

 

 

 

0

 

Весьма

 

перспектив­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V"Q~

 

2,5

5,0

7,5

10,0

Е0,Мэ6

ным

методом

 

расчета

Рис. 5.11. Зависимость

интегрального

дозо-

поля

обратного

 

рассея­

вого альбедо (доза в радах, токовые зна­

ния

быстрых

нейтронов

чения) от энергии нейтронов источника £ о

является

так

н а з ы в а е м ы й

для

нормального

падения

тонкого

луча

метод п-го

столкнове­

быстрых

нейтронов

на

полубесконечный

ния,

предложенный

в

 

 

рассеиватель

из

бетона:

 

 

 

[3,

4);

Д — [30]

(получено

по расчетам ра­

работе

[38] (см.

 

раздел

боты

[8]); О — [ 3 7 ] (получено

по

расчетам

работы

2.6).

Этот

метод

по­

[8]): #—124]

(Ро — а —

ВІ-источник; • — (261 ( P o ­

зволяет

определять

дл я

et — Be)-источник; V

—[251

 

(Po — а — ВеЬнсточ -

ник. Значения

а л ь б е д о

для (Ро — а — В ) - и (Ро —

плоского

 

мононаправлен ­

а ВеЬисточкиков

условно

приписаны

средним

 

энергиям

этих

источников,

соответственно

равным

ного

источника

быстрых

 

 

 

 

2.6

и 4.0

Мэв.

 

 

нейтронов

с

энергиями

вплоть до

10—14 Мэв

спектральные

альбедо

(дифференциаль ­

ные и интегральные) в условиях барьерной и полубесконечной геометрий практически дл я всех з а щ и т н ы х сред, включая водо­ род и среды с большим атомным весом.

190,


5.2. О С Н О В Н А Я КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ИНФОРМАЦИЯ

ОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ АЛЬБЕДО МОНОНАПРАВЛЕННЫХ

ИСТОЧНИКОВ ОТ ПОЛУБЕСКОНЕЧНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ

В настоящем р а з д е л е приводятся д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е спек­ тральные, числовые и дозовые альбедо мононаправленных ис­

точников нейтронов с энергиями,

л е ж а щ и м и в узких

энергетиче­

ских интервалах 0 в д и а п а з о н е

значений

энергий

от

0,2

до

14 Мэв, для плоских полубескоиечиых

рассеивателей

из

воды,

ж е л е з а и бетона. Д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е

альбедо

рассчитывали

ме­

тодом М о н т е - К а р л о на быстродействующих ЭВМ . Расчеты дл я

воды и ж е л е з а

были выполнены Л . Я. Гудковой,

В. Г. Золоту ­

хиным,

В. П. М а ш к о в и ч е м

и А. И. Миськевичем

[ 1 , 2 ] , дл я бе­

т о н а — М а е р к е р о м

и М а к е н т а л е р о м [3, 4 ] . Д л я полноты

инфор ­

мации приводятся

т а к ж е д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е числовые

альбедо,

рассчитанные Бергером и Купером [5] дл я воды

( £ п о р = 0,5

эв).

Б о л ь ш а я

часть

приводимой

информации публикуется

в

книге

впервые.

 

 

 

 

 

 

 

В табл . 5.6

представлены характеристики этих

исследований.

Геометрия расчетов и обозначения углов показаны на рис. 1.4. Поскольку зависимость альбедо от энергии нейтронов источни­ ка Е0 носит нерегулярный характер, обусловленный видом сече­

ний взаимодействия

нейтронов

с я д р а м и

рассеивателя, энергия

нейтронов источника

з а д а в а л а с ь

а в т о р а м и работ

[1—4] в узких

энергетических

интервалах Д£о = £ о м а к с

— £ о м н н ,

где £ о м а к с

и

^"мин м а к с и м а л ь н ы е и минимальные

значения

энергии

ней­

тронов источника

соответственно. Энергетическое

распределение

нейтронов внутри группы было принято равномерным . Это обес­

печивало

получение информации,

усредненной

по

флуктуации

в сечениях взаимодействия нейтронов.

 

 

 

 

 

 

 

Выбор

интервалов А£о Для о т р а ж а т е л е й

из

воды .и ж е л е з а

соответствовал

энергетическим д и а п а з о н а м

групповых

констант,

принятым

в работе

[35] . Д л я перехода

от плотности

потока ней­

тронов к

мощности эквивалентной дозы в бэрах

использовали

коэффициенты

работы [31] . В к а ж д о м

в а р и а н т е

задачи

в ра­

ботах

[ 1 , 2 ] рассчитывалось

от 2000 до 4000

нейтронных

исто­

рий.

При

этом

использовали

разновидность

метода

М о н т е - К а р ­

л о — метод локального вычисления

потока

[41, 42] — и

констан­

ты, приведенные в

р а б о т а х [43, 44] . П о р о г о в а я

граница

детек­

тирования

низкоэнергетической

группы

п р и н и м а л а с ь

 

равной

д л я воды

£ п о р = 1

кэв и дл я

ж е л е з а £ п о р = 1 0 0 кэв.

Н е з а в и с и м о

от энергии

нейтронов источника энергетический спектр отражен ­

ных нейтронов

разбивали на

16 энергетических

интервалов ши-

 

А £ ° м а к с

к а ж д ы й *.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

риной

—^-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* Исключение составляет низкоэнергетнческая группа нейтронов, ширина

191


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

5.6

Характеристики исследований дифференциальных альбедо от плоских полубесконечных рассеивателей из воды,

железа и бетона

 

 

 

 

 

Полярные

Азимутальные

Групповые интервалы энер­

Пороговая

 

 

Материал

Энергия нейтронов источ­

Угол падения

энергия детек­

Литература

отражателя

ника Д £ 0 , Мэв

Ѳ„,

град

углы отраже­

углы отраже­

гии отраженных нейтронов

тирования

 

 

 

 

 

ния Ѳ,

град

ния ф,

 

град

Д£,

Мэв

Епор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вода

0,4—0,8;

0,8—1,4;

0; 45; 60;

0;

30;

45;

0; 45; 90;

£ ом а кс

1

кэв

 

[1]

 

1.4— 2,5;

2,5^4,0;

75;

85

60;

75;

85

135;

 

180

16

 

 

 

 

 

4,0—5,0;

5,0—6,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.5— 8,5;

8,5—10,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,5—12;

12—14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вода

0,3; 1,0;

3,0; 6,0;

0; 45; 60;

0;

26;

37;

 

 

 

Ео

0,5

эв

 

[5]

 

9,0;

14,0

75;

90

44,5;

53;

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60;

66,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72,5;

78,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84,5;

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Железо

0,4—0,8;

0,8—1,4;

0; 45; 60;

0;

30;

45;

0; 45;

90;

•^оиакс

100 кэв

 

[2]

 

1.4— 2,5;

2,5—4,0;

75;

85

60;

75;

85

135;

 

180

16

 

 

 

 

 

4,0—5,0;

5,0—6,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.5— 8,5;

8,5—10,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бетон*

0,2—0,75;

0,75—1,5;

0; 45; 60;

19;

34;

44;

15; 45; 75;

0,2—0,4;

0,4—0,6;

200 кэв

 

[3, 4]

 

1,5—3,0;

3,0—4,0;

75;

85

60;

74;

87

105;

135;

0,6—0,8;

0,8—1,0;

 

 

 

 

 

4,0—6,0;

6,0—8,0

 

 

 

 

 

 

165

1,0—1,5;

1,5—2,0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,0—3,0;

3,0—4,0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,0—6,0;

6,0—8,0

 

 

 

 

» Обозначения углов, использованных в расчетах Маеркера и Макенталера для бетона [ 3 , 4], изменены нами в соответствии с принятымш в настоящей работе.