Способ определения концентрации делящихся веществ

) Приоритет сударственный камит авета Министрав ССС па делам иэааретенийи аткрытий 53) УДК 550.835(088.8) ь ЪЪ 3 Опубликовано 15.08.74, Бюлле та опубликования описания 14.01.75 72) Авторь РгМ. Г. Косолапов, А. Г. Хабахпашев и Э. М. Центеризобретени1) Заявитель НТРАЦИ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КВЕЩЕС ХС Данное изобретение относится к способамконтроля концентрации делящихся веществи основан на измерении запаздывающих нейтронов после облучения нейтронным потокомот малогабаритного импульсного генератора.Известны бесконтактные способы контроляконцентрации делящихся веществ по (а, и)реакции на кислороде.С целью повышения чувстви2 - 3 порядка для всех делящии измерения в диапазоне конц0,1 - 0,2 мг/л до 1 мг/л измеряютдывающих нейтронов деления,при облучении исследуемого впульсным потоком нейтроновритного генератора.Предложенный способ состоит в следующем.В бак с раствором делящихсвводится трубка генератора нейтрчик медленных нейтронов.Генератор нейтронов создает импульсныйнейтронный поток, вызывающий деление ядер,Плотность потока запаздывающих нейтроновделения измеряется счетчиком медленныхнейтронов, который включается после поглощения в растворе первичных нейтронов отгенератора. При постоянной интенсивностигенератора нейтронов и постоянном макпоскопическом сечении поглощения тепловых скоросбудет ть счета запаз- пропорциональя веществ.метода запаздыпроводить путем )-реакции, уже енных условиях.точно велик и в ски все нейтроны сло запаздываюх в растворе в неитронов в дывающих на концентрОценку чу вающих ней сравнения с проверенным Если объем нем поглоща от генератора щих нейтроно единицу врем растворе нейтронов ации деля вствительн тронов уд методом в произво раствора ются пра(а, и дств доста ктиче ее чи ющи рави тельности на хся веществ 1 ентраций отпоток запазвозникающих ещества имот малогаба дел/зап - /фЕ сечение деле ческое сече гд Хдел - макроскопическое раствора,Х - полное макроскоп поглощения, - число нейтронов н Р - доля запаздывающ/ - средняя интенсивн го генератора. ражение (1) можно пер образом:акт делениях нейтронов, ть нейтронно исать след Вь 25(иИ) гЧг. (2(ийзап т Йг: 4 ГЕд Так как средняя энергия нейтронов много меньше эзапаздывающи ргии нейтроно О П ИА Н И Е ( 4 З 740ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ439740 Предмет изо бретение Составитель И. Трофимова Техред Е. БорисоваКорректор 3. Тарасова Редактор Л. Цветкова Заказ 3581/16 Изд,1893 Тираж 651 Подписное ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 от генератора (14 мэв), то плотность потока запаздывающих нейтронов будет пропорциональна плотности потоков первичных нейтронов при любом расстоянии г от источника нейтронов, Тогда из (2) следует:(и(-/)зап = (иУ)" чЗ (3) Для большого объема плотность потока нейтронов от (а, и)-реакции на кислороде определяется соотношением:(пИ)Е= А С, (4) где А - плотность нейтронных источников (а, и)-реакции при единичной концентрации делящегося вещества С. Используя (3) и (4), получим:(п/)зап 1 г дел 4 (5) (пУ)А С Для плутония, например, отношение чувствительности двух методов будет:= 4 10 - , Хдел - 1,8 10 -С; А = 10 - . Концентрация плутония измеряется в мг/л.Поток первичных медленных нейтронов (иУ) можно оценить следующим образом: Ка - а - Ве - источник в бесконечном объеме воды создает поток медленных нейтронов на расстоянии 4 см от источника на один быстрый нейтрон.В эту величину следует ввести поправку на различие в средних энергиях нейтронов от источника 6,4 "10 вн/см и от генератора и на наличие цилиндрической,полости диаметром 12 - 15 см. Грубая оценка показывает, что эти эффекты приведут к уменьшению потока в 2 - 3 раза. Тогда для генератора с интенсивностью 1 О н/сек отношение чувствительности двух методов будет равно:( (/)а иСо счетчиком нейтронов СНМ - 11 метод (а, и)-реакции дает 0,4 имп/мии при концентрации плутония С = 1 мг/л. Метод запаздывающих нейтронов при такой же концентрации будет давать 200 имп/мин и, следовательно, позволит измерять и регистрировать 5 на самопишущих приборах концентрации,начиная от 0,1 - 0,2 мг/л,В случае измерения (.12 з 5 или Раз чувствительность метода будет примерно такой же. 10 Линейная зависимость между, потоком запаздывающих нейтронов и содержанием делящегося вещества будет сохраняться до концентрации 1 г/л. При больших концентрациях будет наблюдаться отклонение от ли нейности, связанное с изменением макроскопического сечения поглощения нейтронов в растворе и процессами, размножения.Для измерения концентрации делящихсявеществ этим методом необходимо начинать 20 регистрацию запаздывающих нейтронов после поглощения первичного потока нейтронов от генератора. Так как среднее время жизни тепловых ней тронов в воде равно 0,2 м сек, то через4 м сек первичный поток уменьшится в 5 1 Ов раз и не будет превышать 1% от потока за,паздывающих нейтронов.При частоте повторения нейтронных им пульсов от генератора за эффективное времярегистрации запаздывающих нейтронов составит 96%. Включение нейтронного генератора и счетчика медленных нейтронов должно осуществляться схемой управления, 35 40 Способ определения концентрации делящихся веществ, отличающийся тем, что, с целью исключения контакта датчика с раствором и повьюшения чувствительности измерения концентрации в диапазоне от 0,1+ 45 - ;0,2 мг/л до 1 г/л, измеряют поток запаздывающих нейтронов деления, возникающих при облучении исследуемого вещества импульсным потоком нейтронов.