Способ определения концентрации делящихся веществ

Способ определения концентрации делящихся веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С Л Н И Е 4З9740

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 31.05.61 (21) 71419@26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.08.74. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 14.01.75 (51) М. Кл. G 01п 23/ОО

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэаоретвний и открытий (53) УДК 550.835(088.8) . Я%ЭФ*

Г

М. Г. Косолапов, А. Г. Хабахпашев и Э. М. Центер,, *

j - t II,". "!. " ;; ИВ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДЕЛЯЩИХСЯ

ВЕЩЕСТВ

Данное изобретение относится к способам контроля концентрации делящихся веществ и основан HB измерении запаздывающих нейтронов после облучения нейтронным потоком от малогабаритного импульсного генератора.

Известны бесконтактные способы контроля концентрации делящихся веществ по (а, п)реакции на кислороде.

С целью повышения чувствительности на

2 — 3 порядка для всех делящихся веществ и измерения в диапазоне концентраций от

0,1 — 0,2 мг/л до 1 мг/л измеряют поток запаздывающих нейтронов деления, возникающих при облучении исследуемого вещества импульсным потоком нейтронов от малогабаритного генер атор а.

Предложенный способ состоит в следующем.

В бак с раствором делящихся веществ вводится трубка генератора нейтронов и счетчик медленных нейтронов.

Генератор нейтронов создает импульсный нейтронный поток, вызывающий деление ядер.

Плотность потока запаздывающих нейтронов деления измеряется счетчиком медленных нейтронов, который включается после поглощения в растворе первичных нейтронов от генератора. При постоянной интенсивности генератора нейтронов и постоянном MBKDoскопическом сечении поглощения тепловых нейтронов в растворе скорость счета запаздывающих нейтронов будет пропорциональна концентрации делящихся веществ.

Оценку чувствительности метода запазды5 вающих нейтронов удобно проводить путем сравнения с методом (а, n)-реакции, уже проверенным в производственных условиях.

Если объем раствора достаточно велик и в нем поглощаются практически все нейтроны

10 от генератора, то среднее число запаздывающих нейтронов, возникающих в растворе в единицу времени, будет равно: (1) 15 где Х„, — макроскопическое сечение деления раствора, Z — полное макроскопическое сечение поглощения, v — число нейтронов на акт деления, P — доля запаздывающих нейтронов, I — средняя интенсивность нейтронного генератора.

Выражение (1) можно переписать следую25 щим образом:

4 Х J(nU)„„r г//г = 47г1., I3 I(nU) r dr. (2)

0 о

Так как средняя энергия запаздывающих

30 нейтронов много меньше энергии нейтронов

439740

Предмет изобретения

Составитель И. Трофимова

Техред Е. Борисова

Корректор 3. Тарасова

Редактор Л. Цветкова

Заказ 3581/16 Изд. № 1893 Тираж 651 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 от генератора (14 мэв), то плотность потока запаздывающих нейтронов будет пропорциональна плотности потоков первичных нейтронов при любом расстоянии r от источника нейтронов. Тогда из (2) следует: (nU)„„=. (nU) " " v3. (3) Для большого объема плотность потока нейтронов от (а, и)-реакции на кислороде определяется соотношением: (nU),, Е= А.С, (4) где А — плотность нейтронных источников (а, и)-реакции при единичной концентрации делящегося вещества С. Используя (3) и (4), получим: (nU)aalu у тлел v$ (5) (nU)„„A С

Для плутония, например, отношение чувствительности двух методов будет: ()з 2. 10 — 4 (nU) (л U)„„

При расчете принято, что v = 2,9;

= 4. 10 —, Хд,„= 1,8 10 — C; А = 10 — . Концентрация плутония измеряется в мг/л.

Поток первичных медленных нейтронов (nU) можно оценить следующим образом:

Ra — а — Be — источник в бесконечном объеме воды создает поток медленных нейтронов на расстоянии 4 см от источника на один быстрый нейтрон.

В эту величину следует ввести поправку на различие в средних энергиях нейтронов от источника 6,4 10 — н/см и от генератора и на наличие цилиндрической,полости диаметром

12 — 15 см. Грубая оценка показывает, что эти эффекты приведут к уменьшению потока в

2 — 3 раза. Тогда для генератора с интенсивностью 1О н/сек отношение чувствительности двух методов будет равно:

) "" — 500. (nU)à и

Со счетчиком нейтронов СНМ вЂ” 11 метод (а, и)-реакции дает 0,4 имп/MPH при концентрации плутония С = 1 мг/л. Метод запаздывающих нейтронов при такой же концентрации будет давать 200 имп/мин и, следовательно, позволит измерять и регистрировать на самопишущих приборах концентрации, начиная от 0,1 — 0,2 мг/л.

В случае измерения 112" или U" " чувствительность метода будет примерно такой же.

10 Ли нейная зависимость между, потоком запаздывающих нейтронов и содержанием делящегося вещества будет сохраняться до концентрации 1 г/л. При больших концентрациях будет наблюдаться отклонение от ли15 нейности, связанное с изменением макроскопического сечения поглощения нейтронов в растворе и процессами, размножения.

Для измерения концентрации делящихся веществ этим методом необходимо начинать

20 регистрацию запаздывающих нейтронов после поглощения первичного потока нейтронов от генератора.

Так как среднее время жизни тепловых ней25 тронов в воде равно 0,2 м сек, то через

4 м. сек первичный поток уменьшится в 5 1Ов раз и не будет превышать 1% от потока за,паздывающих нейтронов.

При частоте повторения нейтронных им30 пульсов от генератора за эффективное время регистрации запаздывающих нейтронов составит 96%. Включение нейтронного генератора и счетчика медленных нейтронов должно осуществляться схемой управления.

40 Способ определения концентрации делящихся веществ, отличающийся тем, что, с целью исключения контакта датчика с раствором и повышения чувствительности измерения концентрации в диапазоне от 0,1 —:, 45 —:0,2 мг/л до 1 г/л, измеряют поток запаздывающих нейтронов деления, возникающих при облучении исследуемого вещества импульсным потоком нейтронов.