Метрологическое обеспечение нейтронных измерений на высокопоточных исследовательских реакторах

• Автор: Бойцов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.11.15, 05.11.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Димитровград
• Количество страниц: 76 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. КОНТРОЛИРУЕМЫЕ НЕЙТРОННЫЕ ПОЛЯ В СИСТЕМЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕАКТОРНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
1.1. Структура метрологического обеспечения ней-
тронных измерений на реакторах НИИ АР
1.2. Подход к организации КНП
1.3. Методы и техника измерений
Глава 2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ ВНУТРИРЕАКТОРНЫХ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Средства измерения наведенной активности.
2.1.1. Измерительные установки и их обеспечение
2.1.2. Исследование чувствительности тракта ППД
2.1.3. Исследование влияния загрузки на аппаратур-
ный спектр ППД
2.2. Способ оперативного контроля и сборка ДОКС
2.2.1. Обоснование способа
2.2.2. ДОКС и техника измерений
2.2.3. Экспериментальное исследование ДОКС
2.3. Нейтронно-активационные средства измерений
2.3.1. Типовой спектрометрический набор нейтронно -
- активационных детекторов
2.3.2. Исследование среднего сечения реакции 50 У-89(п,2п)У-88 для спектра деления и-235
Глава 3. КОНТРОЛИРУЕМЫЕ НЕЙТРОННЫЕ ПОЛЯ ВГНЦ НИИ АР
3.1. Опорное поле калифорния
3.2. Реакторные нейтронные поля.
3.2.1. Исследовательские реакторы института
3.2.2. Спектры контролируемых нейтронных полей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Специфика реакторного материаловедения , как области радиационного материаловедения, определяется рабочими условиями эксплуатации реакторных материалов - интенсивным облучением и большими флюенсами нейтронов Очевидно, что для исследования и испытания реакторных материалов необходимо применять нейтронные поля еще большей интенсивности, позволяющие не только воспроизводить рабочие условия , но и обеспечивать возможность ускоренных экспериментов. Обеспечивает эти условия группа уникальных исследовательских реакторов НИИАР : СМ-3 , РБТ-6 , РБТ-10 , МИР, БОР, в нейтронных полях которых выполняются большинство экспериментальных исследований реакторных материалов в нашей стране.
Особую актуальность в последние годы приобрели направления, связанные с обеспечением безопасности эксплуатации ядерно - физических установок (ЯФУ), повышение их эффективности и экономичности . Основу реакторного материаловедения составляет изучение поведения различных материалов при воздействии ионизирующим излучением . Наибольшее влияние при облучении материалов в реакторах оказывает нейтронное излучение.
Следует отметить три основных эффекта, влияющих на состояние материалов и возникающих как результат воздействия нейтронного облучения .
* Во - первых , это накопление дефектов за счет выбивания атомов из кристаллической решетки в процессе упругого и неупругого взаимодействия с нейтронами ( повреждаемость ), которая измеряется в единицах смещений на атом (СНА). Такое взаимодействие идет с нейтронами , имеющими энергию выше энергии связи атомов в кристаллической решетке .
‘•‘Интенсивное облучение характеризуется интегральной плотностью потока нейгронов с энергией выше 3 МэВ при значениях более 10п нейтр./см2с ; большие флюенсы - значениями более 1015 нейтр./см2.
• Во - вторых , процессы газовыделения при реакциях п,р; п,а ;п,б; п,Т и т.п. Сечения этих реакций, как правило, имеют пороговый характер и взаимодействие происходит с быстрыми нейтронами .
• В третьих, процессы появления в материалах новых элементов в результате , прежде всего п,у реакций и последующем р - распаде продуктов (трансмутационные процессы или радиационное легирование ).
В настоящее время при оценке повреждаемости принято характеризовать облучения по величине флюенса нейтронов с энергией больше 0.5 МэВ для конструкционных материалов и больше 0.1 МэВ для графита .
Качество материаловедческого эксперимента напрямую зависит от знания характеристик нейтронного поля , которые используют при планировании эксперимента , облучении изделий и трактовке получаемых результатов . Международная оценка требуемой точности нейтронных характеристик [1] составляет 20-30% для спектра нейтронов и 7-25 % для флюенса нейтронов . В 70 - 80 годы основным способом получения информации о нейтронных характеристиках в материаловедческих экспериментах были расчетные или расчетно - экспериментальные методы . Оценить качество расчетных результатов и фактическую их погрешность стало возможным после создания опорных полей (высокоточные экспериментально аттестованные поля на реакторах с системой поддержания и мониторирования). Сравнение расчетных спектров с аттестованными в трех типовых точках реактора СМ-2 показали различие от десятков процентов до нескольких раз . Оценить влияние таких отклонений на результат материаловедческого эксперимента позволяет расчет СНА (числа смещений на атом ) - параметра , характеризующего радиационный эффект в облучаемых материалах . Различие значений СНА , определенных для расчетного [2] и аттестованного спектра составили около 20% для поля ВЭК-4 , около 70 % в БКС-4 и около 90 % в ВЭК-6 для широкой

Экспериментально исследовались факторы , влияющие на параметр тн .
- способ формирования импульса ;
- влияние регистрирующей аппаратуры ;
- энергия гамма - квантов .
1. Измерения проводились при различном способе формирования входного сигнала ( режим с дифференцированием импульса или без ) . Как и следовало ожидать ,параметр ти в режиме дифференцирования ( короткий импульс ) оказался на порядок меньше , чем в режиме без дифференцирования .
2. Заменялись блоки регистрирующей аппаратуры на однотипные и аналогичные. В этом случае разброс значений параметра т„ не превышал 30%.
3. Исследовалась зависимость параметра тн от энергаи гамма-квантов. Измерялись площади ПИП от Мп-54 ( 835 кэВ ) при подгрузке тракта Ся-137 ( 662 кэВ) и Со-60 ( 1137 и 1332 кэВ ),а также переоблученные нейтронно -активационные детекторы из А1. При этом регистрировались гамма-кванты М%-П ( 844 и 1014 кэВ) и Ка-24 ( 1368 и 2754 кэВ ). Разброс параметра т„ составил 1 - 2 % , что входит в погрешность измерения параметра т„ .
На рис.2.4. показаны экспериментальные точки поправки Кц в зависимости от полной загрузки тракта в регламеншрованном режиме формирования импульса и фиксированном составе регистрирующей аппаратуры измерительного комплекса . Данные обрабатывались методом наименьших квадратов с весами, обратными площадям ППП . Экспериментальное значение параметра
т„ = (1.9 0.13)х10 '5 с/имп.
Этот параметр индивидуален для каждой измерительной установки и должен являться предметом метрологического исследования при ее аттестации , если в назначении и применении установки оговорена работа при повышенной загрузке . В противном случае должна регламентироваться максимальная загрузка.