Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчет защиты с помощью длины релаксации
Для нейтронов, выходящих широким пучком из активной зоны реактора, работающего на тепловых нейтронах, в расчетах защиты часто используют метод длин релаксации. Этот метод можно эффективно применять и для оценки защиты от точечных лабораторных источников нейтронов с непрерывным спектром. Метод длин релаксации используется для оценки плотности потока нейтронов конкретной энергетической группы за защитой, чаще всего однородной. Сущность метода длин релаксации заключается в том, что пространственное распределение плотности потока нейтронов в защите в заданном энергетическом интервале можно приближенно представить экспоненциальной зависимостью
где j0 - плотность потока нейтронов без защиты; L - параметр, называемый длиной релаксации нейтронов в среде. Длина релаксации, в общем случае, зависит от энергетического спектра нейтронов источника, толщины материала защиты d, компоновки и геометрии защиты, диапазона энергии детектируемых нейтронов и т.д. Поскольку сечения взаимодействия нейтронов с веществом уменьшаются с увеличением энергии, длина релаксации с увеличением энергии нейтронов источника должна, вообще, возрастать. На рисунке 11.1 представлена зависимость длины релаксации для дозы быстрых нейтронов (> 0,33 МэВ) в воде от энергии моноэнергетического точечного источника. Зависимость длины релаксации от средней энергии нейтронов измеряемой группы более сложная. При исходном непрерывном спектре нейтронов, например, спектре деления, для водородсодержащих веществ – воды, парафина, полиэтилена – длина релаксации быстрых нейтронов всегда больше, чем медленных. Это объясняется тем, что процессы взаимодействия с водородом упругие, сечение захвата нейтронов водородом пропорционально , и более медленные нейтроны быстрее «выбывают» из потока. Для тяжелых сред, например, для свинца, наоборот, длина релаксации для нейтронов больших энергий (> 5 МэВ) меньше, чем для энергий ~ 1 МэВ. Это можно объяснить быстрым уходом нейтронов из высокоэнергетических групп в более низкоэнергетические за счет неупругого рассеяния.
Для большинства сред длина релаксации любой группы быстрых нейтронов, по крайней мере, не уменьшается с толщиной защиты, а для водородсодержащих даже значительно (до 20 %) возрастает. Это можно объяснить тем, что самые быстрые нейтроны испытывают первое взаимодействие в среднем на большей глубине, а самые медленные из спектра поглощаются в близлежащих к источнику слоях. Спектр на глубине становится более «жестким», средняя энергия спектра возрастает, возрастает и длина релаксации. Следует отметить также увеличение длины релаксации для групп так называемых «подпороговых» нейтронов у элементов со средним атомным номером (например, железа). Попав в эту группу, нейтроны не могут уже «сбросить» энергию за счет неупругого рассеяния, и в то же время потери энергии в упругих процессах еще незначительны. Такие нейтроны как-бы «накапливаются» в защите, могут проникать на большие расстояния и длина релаксации для них будет велика. Уменьшения длины релаксации в этом случае можно достичь введением в материал легких, лучше водородсодержащих, веществ. На рисунке 11.2 показана зависимость длины релаксации в железоводной смеси подпороговых (тепловых и промежуточных) и быстрых нейтронов в зависимости от концентрации железа (объема). Таблица 11.1 Длина релаксации L нейтронов реактора или нейтронов деления для различных материалов[57], г/см2 [3]
В большинстве случаев длина релаксации L не зависит от толщины защиты лишь в определенном диапазоне изменения d. Поэтому длина релаксации определяется для отдельных участков защиты, в пределах которых ослабление нейтронов может быть описано экспоненциальной зависимостью (11.4) с постоянным значением L. В таких случаях плотность потока нейтронов j(d) моноэнергетического точечного изотропного источника мощностью q за защитой толщиной d, когда источник и детектор находятся с разных сторон защиты вплотную к ней, может быть оценена из соотношения
где f – коэффициент, характеризующий отклонение от экспо-ненциальной формы кривой ослабления нейтронов данного источника (Pu-Be, Pu-B, нейтроны 14 МэВ D - T -реакции и т.д.) на начальных расстояниях (2 – 3) L от источника; Li – длина релаксации нейтронов на участке D di; D di – толщина защиты i -го участка, для которого L принята равной Li; m – число участков, на которые разделена защита по толщине. Значения длин релаксации нейтронов спектра деления представлены в табл. 11.1. Значения f для некоторых материалов представлены в табл. 11.2, для источников нейтронов деления значение f» 1.
Таблица 11.2 Значения коэффициентов f, характеризующих отклонение от экспоненциальной формы кривой ослабления на начальных расстояниях (2 - 3) L от источника, для потоков нейтронов с энергией ε n > 1,5 МэВ [3]
интервалы 0 - 30, 30 - 60, 60 - 100 см, в пределах которых можно приближённо полагать зависимость линейной (т.е. L = const) и проводить расчёты по формуле (11.5). Для защит, представляющих собой гомогенную смесь тяжелых и легких веществ, длина релаксации L рассчитывается из соотношения
где L л, L т – длины релаксации для легкого и тяжелого компо-нентов соответственно; с л, с т – относительные объемные кон-центрации легкого и тяжелого компонентов соответственно (с л + с т = 1,0). Под легкими веществами обычно подразумевают воду, парафин, полиэтилен, другую органику, а под тяжелыми – железо, сталь, свинец. Анализ функций ослабления плотностей потоков нейтронов в водородсодержащих средах в сравнении с ослаблением нейтронов в водороде при одинаковых концентрациях водорода (аналогично рис. 11.3) показывает, что тяжёлые элементы можно рассматривать как добавку к водороду, переводящую нейтроны из области быстрых нейтронов в область энергий e < e0, где e0 – нижняя граница области быстрых нейтронов. Вероятность выхода нейтронов в область e < e0 характеризуется параметром, называемым сечением выведения для гомогенных сред (микроскопическим σвыв или макроскопическим ∑выв). Тогда функцию ослабления плотности потока быстрых нейтронов в таких средах можно записать в виде
где φН(r, e > e0) – значение плотности потока быстрых нейтро-нов в водороде при концентрации ядер водорода, равной концентрации в данном веществе; ∑выв – макроскопическое сечение выведения для тяжелых атомов; r – расстояние от источника. Для любого водородсодержащего вещества использование эмпирического параметра – сечения выведения – обеспечивает удовлетворительное для практических целей описание функции ослабления плотности потока. Водород, по существу, выполняет роль «стандартного» вещества, относительно которого влияние других элементов учитывается введением экспоненциального множителя . В таблице 11.3 представлены диапазоны значений функции ослабления плотности потоков быстрых (e0 >1 МэВ) нейтронов источника спектра деления в водороде по данным различных авторов. Для нейтронов деления длина релаксации при e n > 3 МэВ в чистой среде, не содержащей водорода, практически равна длине релаксации, рассчитанной на основании сечения выведения:
Преимущество использования сечения выведения для расчетов ослабления быстрых нейтронов в веществе по сравнению с длиной релаксации состоит в том, что значения длин релаксации должны определяться для каждого вещества в целом, для различных расстояний и энергетических диапазонов, а макроскопическое сечение выведения оценивается по значениям микроскопических сечений и объемных концентраций отдельных элементов простым суммированием. Таблица 11.3 Коэффициент ослабления нейтронов водородом для различных толщин поглотителя
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-20; просмотров: 150; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.119.105.239 (0.012 с.) |