Материалы и оборудование

Н

Рис. 1 Схема экспериментальной установки: 1 – полиэтиленовый отражатель; 2 – основание установки; 3 – полая труба; 4 – источник нейтронов; 5 – дистанцирующие полки.

а рис. 1 приведена схема экспериментальной установки. Она представляет собой полую стальную трубу длиной 60 см, установленную одним концом на отражающий материал – полиэтилен. Другой конец трубы граничит с воздухом. Равноудаленно от концов трубы размещается источник нейтронов – лабораторный плутоний-бериллиевый источник мощностью 10⁶–10⁷ нейтр./с. Таким образом, внутри установки можно выделить две области: область I – "нейтронный источник–отражатель"; область II – "нейтронный источник–воздух". В каждой области расположены дистанцирующие полки с шагом 4 см.

Измерения проводятся путем регистрации количества нейтронов с помощью детектора нейтронов в зависимости от расстояния до источника. Причем проводятся два типа измерений: «детектор без кадмиевого чехла» для регистрации суммарного нейтронного потока; «детектор в кадмиевом чехле» для измерения потоков нейтронов надтепловой энергии. Сигналы с детектора поступают на счетно-пусковой установку СПУ-1-1М. Данная установка определяет полное (с учетом эффективности детектора) количество нейтронов за выбранный промежуток времени измерений. Таким образом, имеется возможность расчета скорости регистрации нейтронов в точке измерения, которая прямо пропорциональна плотности потока нейтронов. Размещение детектора на различных расстояниях от источника производится с помощью дистанцирующих полок.

Порядок выполнения работы и обработка результатов

1. Измеряется фоновая скорость счета. Измерения проводятся 5 7 раз, затем исключаются наибольшее и наименьшее значение измеренного фона, а по оставшимся значениям определяется среднее значение фоновой скорости счета и погрешность его определения. После этого преподавателем производится размещение источника нейтронов в экспериментальной установке.

2. С помощью дистанцирующих полок и детектора производится измерение скорости регистрации нейтронов в областях I и II на различных расстояниях от источника. Причем на каждом расстоянии проводится два типа измерений: "детектор без кадмиевого чехла" и "детектор с кадмиевым чехлом". Измерения каждого типа проводятся аналогично измерению фоновой скорости счета. В результате для каждого расстояния получаем экспериментальные значения: N – скорость счета в случае детектора без кадмиевого чехла, и N_cd – скорость счета в случае детектора c кадмиевым чехлом. Определяются погрешности полученных результатов: и , соответственно.

3. Из полученных результатов исключается фон.

4. Для каждого расстояния определяется скорость счета, обусловленная тепловыми нейтронами, как разность количества нейтронов, измеренного детектором без кадмиевого чехла, и количества нейтронов, измеренного детектором в кадмиевом чехле: N_т = N – N_cd. Рассчитывается среднее значение погрешность ее определения – .

5. Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу.

Область	Расстояние от источника, см	№ измерения	N, c-1	Ncd, c-1
Область I (источник – отражатель)	0	1
		2
		3
		. . .
	4
	. . .
Область II (источник – воздух)	0	1
		2
		3
		. . .
	4
	. . .

6. Полученные значения скоростей счета, обусловленные тепловыми (N_т) и надтепловыми (N_cd) нейтронами, пропорциональны плотности потоков нейтронов этих энергий. Таким образом, по экспериментальным данным для каждой области строятся зависимости потоков тепловых и надтепловых нейтронов от расстояний до источника.

7. Производится интегрирование полученных экспериментальных зависимостей и определяется среднее по линейному размеру каждой области значение потоков надтепловых и тепловых нейтронов:

, (2)

где R – линейный размер области. Определяется погрешность нахождения средних значений.

8. Составляется отчет о работе, который должен включать следующее:

– кратко необходимые теоретические сведения и соотношения;

– результаты измерений величин потоков тепловых и надтепловых нейтронов, полученных с помощью детектора, размещенного в различных областях установки на различных расстояниях от источника, с кадмиевым чехлом и без него, а также результаты определения погрешности полученных экспериментальных данных;

– графики зависимостей потоков тепловых и надтепловых нейтронов от расстояния до источника для обеих областей;

– результаты расчетов средних значений потоков надтепловых и тепловых нейтронов в областях I и II и погрешностей их определения;

– аргументированные выводы по работе.