Материалы и оборудование

В настоящей работе проводятся измерения параметра и длины диффузии нейтронов в неразмножающей среде, состоящей из графита и поглощающих элементов. На рис.2 приведена схема экспериментальной установки (в разрезе). Измерения проводятся на графитовой призме размером 120100180 см³, в вертикальные каналы которой введены поглощающие элементы. Последние представляют собой стальные трубы с кадмиевым наконечником. Источником нейтронов служит лабораторный плутоний–бериллиевый источник мощностью 10⁶10⁷ нейтр./с, который размещается внутри призмы под каналом, предназначенным для проведения измерений.

И

Рис. 2 Схема экспериментальной установки; 1–графитовая призма; 2–источник нейтронов; 3–поглотительный элемени; 4–кадмиевый наконечник; 5–экспериментальный канал; 6–дистанцирующие графитовые диски. (Размеры приведены в см)

змерения плотности потока нейтронов провидится с помощью торцевого нейтронного детектора, сигналы с которого регистрируются счетно–пусковой установкой 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 графитовых дисков различной толщины. Комбинируя диски, проводятся измерения в экспериментальном канале призмы, начиная с дна данного канала и заканчивая верхним торцом призмы через 2 см. На каждом расстоянии проводятся два типа измерений: "детектор без кадмиевого чехла" и "детектор с кадмиевым чехлом".

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.

2. На различных расстояниях от источника поводится 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 два экспериментальных значения: и , где и – средние значения скорости регистрации нейтронов при измерениях без кадмиевого чехла и с ним за вычетом фона, соответственно; и – погрешности определения скоростей регистрации нейтронов при измерениях без кадмиевого чехла и с ним, соответственно.

3. Для каждого расстояния определяется скорость счета, обусловленная тепловыми нейтронами: . Рассчитывается среднее значение величины и погрешность ее определения – .

4. Проводится логарифмирование всех значений N_т и определяется погрешность расчета величины lnN_т – .

Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу.

z, см	, c-1	, c-1	, c-1

5. По данным таблицы на график ln N_т = f(z) наносятся полученные значения со своими доверительными интервалами. На определенных расстояниях от источника нанесенные данные могут быть с хорошей точностью аппроксимированы прямой. Это означает, что в данной области зависимость Ф(z) имеет экспоненциальный характер. Поиск этой области производится методом наименьших квадратов.

6. Определив область экспоненциального спада Ф(z), для двух точек этого участка по соотношению (24) рассчитывается постоянная , а также погрешность ее определения.

7. По соотношению (25) рассчитывается параметр и погрешность его определения. Зная величину , вычисляется длина диффузии нейтронов в рассматриваемой среде со своей погрешностью.

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

– кратко необходимые теоретические сведения и соотношения;

– результаты теоретического расчета длины диффузии нейтронов в данной среде и экстраполированные размеры призмы, для расчета необходимо использовать данные, приведенные в нижеследующей таблице

Материал	Плотность, г/см3	Объемная доля материала в среде, отн. ед	Микроскопические сечения, б
			поглощения	рассеяния
Графит	2,00	9,9910-1	3,510-3	4,75
Сталь	7,80	8,0010-4	2,43	3,64
Кадмий	8,65	2,5510-5	2520	5,60

– результаты измерений и расчетов величин N, N_cd, N_т, а также погрешностей их определения;

– график зависимости lnN_т=f(z) и результаты определения области экспоненциального спада;

– результаты расчетов постоянных , , длины диффузии нейтронов в рассматриваемой среде, а также погрешностей их определения;

– аргументированные выводы по работе.