Детектор плотности потока направленного излучения нейтронов — SU 1003659 (original) (raw)
Предложенное изобретение относится к области регистрации плотности потока нейтронного излучения, а точнее к области регистрации высоких плотностей потока нейтронного излучения. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для измерений временной зависимости плотности. потока нейтронного излучения ядерных реакторов (ЯР).Известен детектор прямого заряда ЩПЗ), принцип работы которого основан на еереносе заряда Р -частиц, возникающих ври распаде активированных нейтронами ящер вещества радиатора, на сигнальный электрод.Существенными недостатками ДПЗ являются низкое временное разрешение, обусловленное постоянной распада активированного вещества радиатора, и высокая величина сигнала от у излучения в поле излучения ЯР с соотношением дозы от у-излучения и флюенсомнейтронов 2,5 10 рсм н .Известно также устоойство для регистрации нейтронов, содержащее алюминиевый коллектор и водородосодержащий радиатор с проводящим экранирующим покрытием из вещества с низким атомным номером, разделенные между собой вакуумным промежутком.Устройство работает по принципу переноса заряда протонов отдачи, возникающих в поле излучения нейтронов в веществе радиатора, на коллектор.Недостатком известной конструкции является то, что при обучении водородосодержащее вещество, разлагаясь, загаэовывает вакуумный промежуток. Вследствие этого устройство должно постоянно вакуумироваться.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является детектор плотности потока направленного излучения нейтронов, содержащий заключенный в металлическом корпусе металлический коллектор, разделенный с корпусом двумя слоями диэлектрика, один из которых выполнен из водородосодержащего материала, а другой- из материала, не содержащего атомов водорода.Детектор состоит иэ корпуса и коллектора, выполненных в виде металлических пластин, разделенных между собой двумя слоями диэлектрика, причем корпус и коллектор выполнены из ниэкоатомного металла (например, алюминия), один слой диэлектрика выполнен из водородсодержацего материала (например, полиэтилена), а другой - из материала, не содержащего ато 1 ов водорода(например, фтеропласта) с эффективным атомным номером, не превышающим атомного номера материала корпуса и коллектора.Детектор работает по принципу перено са заряда протонов отдачи в водородсодержащем диэлектрике,Существенным недостатком конструкции ДВР является накопление объемного/заряда в водородсодержащем диэлектрике10 вблизи границы раздела с неводородосодержащим веществом, возникающее вследствие переноса протонов отдачи, и во всемобъеме диэлектрика из-за ослабления потока нейтронов в веществе рассеивателя.5 Распределенный внутри водородосодержащего диэлектрика объемный зарядсоздает электрическое поле, которое наряду свысокой радиационной проводимостью диэлектрика приводит к "рассасыванию" объ 20 емного заряда, т.е, к возникновению токапроводимости диэлектрика, Ток и роводимости, складываясь с током протонов отдачи,приводит к возникновению погрешностипри измерении тока протонов отдачи и цепи25 коллектора,Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений плотности потока направленного излучениянейтронов с помощью ДВР,З 0 Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для регистрации плотности потока направленного излучения нейтронов,содержащее заключенный в металлическомкорпусе коллектор, разделенный с корпуЗ 5 сом двумя слоями диэлектрика, один из которых выполнен из водородсодержащегоматериала, а другой - из материала, не содержащего атомов водорода, водородосодержащий диэлектрик выполнен в виде двух40 пластин, разделенных проводящей экранирующей пленкой из материала с низкиматомным номером, толщиной много меньшей средневзвешенной проекции длиныпробега протоков отдачи в веществе экра 45 нирующей пленки на направление распространения нейтронов, причем толщинаводородосодержащего диэлектрика, расположенного между зкранирующей пленкой икорпусом не менее среднезвешенной дли 5 ны проекции пробега протонов отдачи нанаправление распространения нейтронов вданном диэлектрике,Такое конструктивное выполнение детектора плотности потока направленного55 излучения нейтронов обеспечивает расширение диапазона и точности измерений временной зависимости плотности потоканейтронов при сохранении простой технологии сборки детектора за счет экранировавид металла (например, алюминия) и разде ния влияния значительной части обьемного заряда, возникающего в водородосодержэщем диэлектрике вблизи границы раздела с неводородосодержащим веществом при переносе протонов отдачи в водородосодержащем диэлектрике, на величину тока проводимости в цепи коллектора, Объемный заряд, возникающий в водородосодержбщем рассеивателе, расположенном между катодом и экранирующей пленкой,вблизи границы раздела с неводородосодержащим веществом экранирующей пленки при переносе протонов отдачи в сторону коллектора в значительной степени компенсируется зарядом протонов отдачи, перенесенных из водородосодержащего диэлектрика, расположенного между экранирующей пленкой и корпусом, через экранирующую пленку в водородосодержащий диэлеткрик, расположенный между коллектором и экранирующей пленкой. На чертеже приведен пример конкретного выполнения устройства, его общий Детектор плотности потока направленного излучения нейтронов состоит из коллектора 1 и проводящей экранирующей пленки 2, выполненных из низкоатомного ленных между собой и металлическим корпусом 3 тремя слоями диэлектрика,причем диэлектрик 4, расположенный между экранирующей пленкой 2 и корпусом 3, и диэлектрик. 5, расположенный между зкранирующей пленкой 2 и коллектором 1. выполнены из водородосодержащего материала (например, полиэтилена), а диэлектрик 6, разделяющий коллектор 1 и корпус 3, - иэ материала, не содержащего атомов водорода, с эффективным атомным номером, не превосходящим атомного номера материала корпуса, коллектора и зкранирующей пленки (например; фторопласта).Устройство работает следующим образом. При облучении нейтронами со стороны водородосодержащего диэлектрика 4 происходит перенос заряда протонов отдачи на коллектор в водородосодержащих диэлектриках 4, 5. Перенос заряда между корпусом 3 и экранируащей пленкой 2 в водородосодержащем диэлектрике 4, а также изменяющийся объемный заряд диэлектрика 4 не 35 40 45 50 создают электрического тока в цепи коллектора 1, Ток в цепи коллектора обусловлен направленным движением протонов; возникающим в водородосодержащем диэлектрике 5. и протонов, возникших в диэлектрике 4 и перенесенных через экранирующую пленку 2 в диэлектрик 5. В этой связи толщина экранирующей пленки 2 должна быть меньше средневзвешенной проекции длины свободного пробега протонов отдачи в .материале пленки, например, для распределения нейтронов по энергиям на ЯР и алюминиевой пленки. Толщина ее должна быть меньше 10мм.Толщина водородосодержащего диэлектрика 4 выбирается по менее средневзвешенной проекции пробега протонов отдачи на направление распространения нейтронов (для полиэтилена и распределения нейтронов по энергиям на ЯР эта величина равна 0,1 - 0,4 мм),Толщина диэлектрика 5 выбирается из соображений электрической емкости детектора, чувствительности у -квантам и т,п.Объемный заряд, возникающий в водородосодержащем диэлектрике 5 вблизи границы раздела с экранирующей пленкой 2 вследствие переноса протонов на коллектор, компенсируется в значительной степени (степень компенсации зависит от толщины экранирующей пленки 2) переносом протонов отдачи из диэлектрика 4 через зкранирующую пленку 2.Предложенное устройство для регист.- рации плотности потока направленного излучения нейтронов по сравнению с наилучшим образцами аналогичного оборудования позволяет, сохранив сравнительно простую технологию изготовления детектора, увеличить точность измерений временной зависимости плотности потока нейтронов в 3-5 раз.Выполнение устройства для регистрации плотности потока направленного излучения нейтронов описанным выше образом обеспечивает удовлетворительную точность показаний детектора вблизи активной зоны ЯР во временном интервале, соответствующем 95 флюенса нейтронов,(56) Абрамов А.И. Основы экспериментальных методов ядерной физики. Ы., Атомиз- дат, 1977, с,507.Авторское свидетельство СССР ФсЬ 713293, кл, 6 01 Т 3 /00, 1979,1003659 СоставительТехред М Моргентал дактор О,Колос Рректор С. Ю Тираж НПО "Поиск" Роспатента 3035, Москва, Ж, Раушская наб каз 32 писное ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина роизводствв Формуле изобретенияДЕТЕКТОР ПЛОТНОСТИ ПОТОКА НАПРАВЛЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНОВ, содержащий заключенный в металлическом корпусе металлический коллектор, разделенный с корпусом двумя слоями диэлектрика, один иэ которых выполнен иэ водородсодержащего материала, а другой - из . материала, не ыЮржащего атомов водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точно. сти измерений плотности потока направленного излучения нейтронов, водородсодержащий диэлектрик выполнен в виде двух пластин, разделенных проводящей экранирующей пленкой из материала с низким атомным номером, толщиной, 5 много меньшей средневзвешенной проекции длины пробега протонов отдачи в веществе акра нирующей пленки на направление распространения нейтронов, причем толщина водородсодержащего диэ лвктрика, расположенного мвжду экранирующей пленкой и корпусом, не менее средневзвешенной длины проекции пробега протонов отдачи на направление распространения нейтронов в данном диэлектрике.