МЕТОД СЕЧЕНИЙ ВЫВЕДЕНИЯ В РАСЧЕТЕ ЗАЩИТЫ ОТ НЕЙТРОНОВ

Строгое решение задачи расчета защиты от нейтронов возможно лишь с помощью решения уравнений переноса нейтронов. Процессы взаимодействия нейтронов с веществом достаточно сложны, и перенос нейтронов обычно моделируется математически методом статистических испытаний с помощью специального программного обеспечения ЭВМ. Однако возможны и приближенные оценки защиты от нейтронов. К таким упрощенным методам расчета защиты относится метод сечений выведения.

Метод сечений выведения был разработан для расчета дозы быстрых нейтронов в водородсодержащей среде, перед которой помещен слой (или слои) тяжелых материалов. Простейший пример применения концепции сечения выведения показан на рис. 2.4.

В соответствии с обозначениями рис. 2.4, можно записать

, (2.6)

где - мощность поглощенной дозы быстрых нейтронов, обусловленной нейтронами источника с энергией Е0 в точке детектирования Д, Зв/с;

q(E0) - выход быстрых нейтронов с энергией Ео из источника, нейтр./с;

L - длина релаксации нейтронов в слое водородсодержащей защиты толщиной (z - t), см-1;

f1(E0), f2(E0) - поправочные эмпирические коэффициенты, учитывающие нарушение экспоненциального закона ослабления за счет изменения спектрального состава нейтронов в защите для слоя тяжелого материала (f1(E0)) и для водородсодержащего (f2(E0)) ;

z - расстояние от источника нейтронов до детектора, см;

Sвыв - макроскопическое сечение выведения нейтронов для тяжелого материала, см-1;

d - коэффициент, связывающий плотность потока быстрых нейтронов с энергией Е0, рожденных в источнике, с поглощенной дозой на больших глубинах в водородсодержащем поглотителе.

В случае источника нейтронов деления f1(E0) » 1 и f2(E0) » 1, тогда вместо (2.6) можно записать:

, (2.7)

где - мощность поглощенной дозы быстрых нейтронов в чистом водородсодержащем материале толщиной (z - t) в отсутствие тяжелого материала. Из формулы (2.7) можно представить физический смысл сечения выведения.

Физический смысл сечения выведения состоит в том, что процессы взаимодействия нейтронов с ядрами тяжелых элементов, помещенных в водородсодержащую среду (неупругое рассеяние, сопровождающееся большим сбросом энергии, и упругое рассеяние, кроме рассеяния нейтронов на малые углы), рассматриваются как поглощение нейтронов. Такое представление прохождения нейтронов через защиту вполне справедливо, т.к. из-за большого сечения последующего взаимодействия нейтронов с водородом и увеличением сечения с уменьшением энергии нейтронов маловероятно, чтобы нейтрон, рассеянный в слое тяжелого элемента, мог пройти через водородсодержащую среду до детектора. Таким образом, сечение выведения имеет уже не формальный, а некоторый конкретный физический смысл.

Методика сечения выведения основана на том, что в большинстве водородсодержащих сред при выполнении определенных условий (накладываемых на толщину водородсодержащей среды) влияние других вводимых в защиту материалов можно учесть множителем типа , где Sвыв - сечение выведения, t - толщина вводимого материала.

Расстояние (z - t) (рис. 2.4) заполнено водородсодержащим ма­териалом. Для использования концепции сечения выведения в расче­тах необходимо, чтобы это расстояние было не менее некоторого ми­нимального – Rmin, физический смысл которого заключается в следующем: оно характеризует собой то минимальное расстояние, начиная с которого детектор перестает чувствовать изменяющее спектраль­ное распределение нейтронов действие пластины. Другими словами, Rmin есть расстояние от пластины, начиная с которого в области энергий нейтронов, больших пороговой энергии детектора, спектр нейтронов формируется только водородсодержащей средой. Обычно Rmin для источника нейтронов деления составляет 2 - 3 длины релаксации (20 – 30 см в воде).

Из формулы (2.7) можно определить численное значение се­чения выведения

, (2.8)

т.е при экспериментальном определении Sвыв гетерогенной среды необходимо измерить поглощенную дозу быстрых нейтронов в водородсодер­жащей среде в отсутствие слоя тяжелого вещества, а потом повторить измерения, установив перед водо­родсодержащей защитой слой материала, для которого определяется Sвыв.

На достаточно больших расстояниях измерение доз или мощностей доз затруднено вследствие малой чувствительности дозиметров, хотя сечение выведения и предполагает, что измеряются именно дозы или мощности дозы. Поэтому о величинах мощностей доз быстрых нейтронов судят по измерениям плотностей потоков тепловых нейтронов j(z – t) и j(z, t), регистрируемых в этих же точках.

Основанием для этого является тот факт, что при толщине водородсодержащей защиты, большей Rmin, устанавливается практически равновесное спектральное распределение нейтронов и, следовательно, постоянный дозовый состав нейтронов.

Поэтому плотность потока тепловых нейтронов будет пропорциональна мощности поглощенной дозы быстрых нейтронов. В этом случае вместо (2.8) имеем:

. (2.9)








Дата добавления: 2014-12-02; просмотров: 2528;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.004 сек.