Работа №10. Определение потока нейтронов из источника методом марганцевой ванны

Увеличение нейтронных измерений в стране обусловило расширение номенклатуры нейтронных источников и возросшие требования к их аттестации. Принято считать, что контролировать выход нейтронного источника (число нейтронов, испускаемых в единицу времени) следует с погрешностью, не превышающей 2 — 3 %. Хорошие результаты по измерению выхода нейтронных источников дает метод активации марганца Этот метод положены в основу эталонного комплекса измерительных средств для воспроизведения единицы потока нейтронов.

Этот метод основан на абсолютном измерении активности ⁵⁶Mn, наведенной под действием нейтронов источника, помещенного в центре бака с раствором сернокислого марганца.

Нейтроны, испускаемые источником, замедляются в воде до тепловых энергий и затем поглощаются, но не только ядрами марганца, а также ядрами водорода и серы. Поэтому поток нейтронов из источника связан с насыщенной активностью марганца следующим образом:

,

где , , — число ядер марганца, серы и водорода в 1 см³ раствора; , , — сечения захвата тепловых нейтронов соответствующих элементов.

Порядок выполнения работы

Эталонная установка состоит из бака диаметром и высотой 85 см с раствором MnSО₄ и аппаратуры для измерения наведенной активности ⁵⁶Mn.

Исследуемый источник помещается в центре бака. Процесс облучения длится не менее 17 — 18 ч. После удаления источника раствор перемешивается.

Активность раствора можно измерять с помощью погружаемого сцинтилляционного счетчика, состоящего из кристалла NaI(Tl) и фотоумножителя с предусилителем. С помощью одноканального анализатора счетчик настраивается на линию γ-излучения ⁵⁶Mn с энергией 845 кэВ. При отсутствии гамма спектрометра возможно проведение измерений по упрощенной схеме. При этом мощность поглощенной дозы в центре бака измеряется с помощью дозиметра. Связь мощности дозы гамма-излучения в центре бака с удельной активностью ⁵⁶Mn может быть получена расчетным образом.

Для определения эффективности погружаемого счетчика в бак с неактивным раствором MnSО₄ добавляется имеющий точно известную активность раствор MnSО₄, облученный источником ИБН-12. Удельная активность добавляемого раствора измеряется абсолютным методом 4πβ-счета с погрешностью 0,5 — 1 %. При градуировке счётчика следует учесть распад радионуклида за время, прошедшее с момента определения удельной активности. Фон счётчика определяется при погружении его в неактивный раствор.

Если обозначить активность эталонного раствора сульфата марганца, — скорость счета (показания счетного прибора) от счетчика, погруженного в эталонный раствор, а — аналогичная скорость счета для испытуемого раствора, то может быть рассчитано

,

где — время от извлечения источника из бака до измерения активности.

Точность измерений потока нейтронов из источника определяется в основном погрешностью градуировки погружаемого счётчика, точностью абсолютных измерений активности раствора, облученного в реакторе, а также точностью измерений сечений. По данным многих проверок среднее квадратическое отклонение результата измерений данным методом составляет 1 — 1,2 %.