Одной из самых существенных проблем в области обеспечения единства измерений дозиметрических величин в полях нейтронного излучения, является проблема определения энергетической зависимости чувствительности соответствующих средств измерений. Т.к. различные нейтронные дозиметры имеют разную энергетическую зависимость чувствительности, необходимо знать спектр нейтронов, а точнее среднюю энергию спектра. В условиях испытаний средств измерений и их поверки наибольшее применение нашли: источник c периодом полураспада 87 лет на основе реакции (α,n) и источник спонтанного деления, такие как 
, из-за большого периода полураспада и выхода нейтронов.
Для обеспечения единства измерений также необходимо знать среднюю энергию не только от источников нейтронов помещенных в открытую геометрию, но и от источников с использованием различных формирователей. Формирователи позволяют изменить среднюю энергию спектра нейтронов (см. таблица 1).
Таблица 1.
Значения средних энергий спектров нейтронов с различными формирователями
|
Средняя энергия <E>, МэВ |
|||||
| Формирователь | «открытая» | «коллимированная» | D2O | Полиэтилен | Железо |
| Cf-252 | 2,15 | 1,89 | 1,42 | 0,84 | 1,03 |
| PuBe | 4,50 | 4,25 | 2,86 | 1,77 | 1,70 |
В качестве средства измерения использовался измерительный блок со сферами Боннера. Измерительный блок представляет собой сцинтилляционный счетчик c кристаллом LiI цилиндрической формы размером 8х8 мм. Сферы Боннера подбираются таким образом, чтобы они имели различную чувствительность от энергии. На рисунке 1 представлена энергетическая зависимость чувствительности для сфер Боннера разного диаметра.
Рисунок 1. Зависимость чувствительности измерителя со сферами Боннера разных диаметров от энергии нейтронов
Как видно из рисунка 1 в области энергий выше 8 МэВ кривые чувствительности сфер Боннера практически параллельны, что ведет к увеличению систематической погрешности при решении системы уравнений (1)
Не смотря на то, что шаровые замедлители изготавливаются из одного материала (полиэтилен), каждая сфера имеет небольшое отличие при измерении скорости счета рисунок 2 и 3.
Рисунок 2. Скорости счета измерительного блока для замедлителей на расстоянии 60 см от источника
Рисунок 3. Скорости счета измерительного блока для замедлителей на расстоянии 60 см от PuBe источника
Следовательно, для восстановления спектра нейтронов необходимо знать две вещи: зависимость чувствительности сфер Боннера от энергии и скорость счета для каждого шара. Спектр нейтронного излучения рассчитываются с помощью программы MCNP5 (Monte Carlo N-Particle Transport Code). При этом в качестве входных спектров использовались спектры и радионуклидных источников, рекомендуемые МОС (ISO 8529-1.2006). За рубежом ведется жесткий контроль над , поэтому они используют источники. Среднюю энергию спектров источников можно считать одинаковыми. Данные спектры представлены для PuBe источника нейтронов на рисунках 4-7.
Рисунок 4. Спектры нейтронов от PuBe источника помещенного в контейнер-коллиматор
Рисунок 5. Спектры нейтронов от PuBe источника помещенного в сферу, заполненную тяжелой водой
Рисунок 6. Спектры нейтронов от PuBe источника помещенного в контейнер-коллиматор с формирователем из железа
Рисунок 7. Спектры нейтронов от PuBe источника помещенного в контейнер-коллиматор с формирователем из полиэтилена
Выводы:
- Рассмотрены случаи восстановления спектров нейтронного излучения с помощью открытой и закрытой геометрии.
- Представлена зависимость чувствительности измерителя со сферами Боннера разных диаметров от энергии нейтронов.
- Представлены спектры нейтронов от PuBe источника помещенного поочередно: в контейнер – коллиматор, в сферу, заполненную тяжелой водой, помещенного в контейнер-коллиматор с формирователем из железа, в контейнер-коллиматор с формирователем из полиэтилена.
- Приведены значения средних энергий спектров нейтронов с различными формирователями.
Список литературы:
- ISO 8529-1, Reference neutron radiations – Part 1.2.3;
- Масляев П.Ф. Формирование полей нейтронов от радионуклидных источников нейтронов: журнал «АНРИ» №4(71) стр. 32-38 2012.[schema type=»book» name=»ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛЕЙ НЕЙТРОНОВ ОТ РАДИОНУКЛИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ НЕЙТРОНОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ДОЗИМЕТРИИ» description=»Описан алгоритм восстановления спектра нейтронов с использованием нейтронных спектрометров со сцинтилляционным блоком детектирования помещенного в шаровой замедлитель. Приведены усредненные энергии спектров от различных радионуклидных источников полученные при использовании различных формирователей.» author=»Федоров Сергей Григорьевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-11″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]