Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание В третьей главе

Подобный материал:

• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 378.33kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 645.65kb.
• Автореферат диссертации на соискание учёной степени, 846.35kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 267.76kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 678.39kb.
• Генезис и самоорганизация полифункциональной системы и нравственного содержания сознания, 885.44kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора юридических наук, 777.02kb.
• Социальная структура виртуальных сетевых сообществ, 64.34kb.
• Элементарные акты перемагничивания квази- двумерных магнетиков и доменных границ, 1044.76kb.
• Акинфиев Сергей Николаевич автореферат диссертации, 1335.17kb.

СОГИ

Рис. 5 Схема обеспечения единства измерений на реакторах ГНЦ НИИАР

Внутреннюю аттестацию проходят компараторы, материалы из фонда образцов и рабочие наборы ДНА. Аттестацию материалов для изготовления ДНА проводили с помощью активационного анализа совместным облучением с эталонными образцами. Массу отдельных ДНА определяли на весах типа Sartorius c погрешностью ± 1 мкг. Число ядер в делящихся детекторах контролировали по альфа - излучению, по осколкам деления, измеряемому двойной ионизационной камерой, а также сравнением с эталонами [8, 9, 10].

Разработана и реализована методика определения флюенса нейтронов по реакции ⁹³Nb(n,n’)^93mNb, в которой не требуется растворения детектора из ниобия. Разработка методики потребовала выполнения нескольких самостоятельных экспериментов по уточнению констант, по выяснению мешающих факторов.[11, 12, 13]. В итоге улучшена точность и оперативность измерений активности ДНА. Необходима эта реакция при мониторировании длительных облучений (более 3 лет).

Разработана методика вычисления трансмутационных нуклидных превращений в нейтронных полях. Математическая модель расчётов описана в работе [14]. Выбран вариант расчёта трансмутаций в отдельных точках реактора (точечная трансмутация) при постоянных нейтронно-физических параметрах облучения. В этом случае математической моделью служит линейная система обыкновенных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Приведены примеры расчётов накопления трансмутационных составляющих в исходных реакциях: ⁶³Cu(n,γ), ⁵⁸Ni(n,p) при длительных облучениях в ректоре СМ [15, 16].

В третьей главе излагаются результаты спектрометрических экспериментов по определению параметров нейтронных полей в высокопоточном реакторе СМ-2 (см. рис. 6). Первый спектрометрический эксперимент проведён в 1988 году после 10 лет интенсивной работы реактора. Были выбраны каналы: ВЭК-4, БКС-4, ВЭК-6, ВЭК-11, как характерные для каждого ряда отражателя. В каждом канале измерена скорость реакции для 14 пороговых реакций: ²³⁷Np(n, f), ¹⁰³Rh(n, n’), ¹¹⁵In(n, n’), ¹¹¹Cd(n, n’), ⁵⁸Ni(n, p), ⁵⁴Fe(n, p), ²⁰⁴Pb(n, n’), ⁴⁶Ti(n, p), ⁴⁷Ti(n, p), ⁴⁸Ti(n, p), ⁵⁶Fe(n, p), ²⁷Al(n,), ⁹³Nb(n, 2n), ⁹⁰Zr(n, 2n). В области низких энергий измерены скорости для 11 (n,γ)- реакций при облучении в экранах из Al, B, Cd: ⁶³Cu(n,γ), ¹⁹⁷Au(n, ), ⁵⁹Co(n, ), ⁵⁸Fe(n, ), ⁵⁵Mn(n, ), ⁹³Nb(n, ), ²³⁵U(n,f), ⁴⁵Sc(n, γ), ¹³⁹La(n, γ), ²³Na(n, γ), ¹¹⁵In(n, ). ДНА, облучались в кадмиевых и борных экранах. Результаты приведены в таблице 3 [17].

Таблица 3

Интегральная плотность потока нейтронов, см^-2·с^-1

Параметр	ВЭК-4 (канал 4)	БКС-4 (канал 11)	ВЭК-6 (канал 19)	ВЭК-11 (канал 21)
Ф ГР	3,431014(2,0)*	2,941014(2,0)	7,401013(2,0)	6,891013(2,0)
Ф Т	2,701014(2,0)	2,701014(2,0)	7,061013(2,0)	6,631013(2,0)
ФНТ	4,031013(4,0)	1,231013(4,0)	1,741012(4,0)	1,561012(5,0)
Ф(0,1 МэВ)	5,791014(9,0)	9,071013(6,0)	9,681012(6,0)	7,531012(6,0)
Ф(0,5 МэВ)	3,381014(5,0)	4,851013(3,0)	4,731012(3,0)	4,031012(3,0)
Ф(1,0 МэВ)	2,021014(2,0)	2,661013(3,0)	2,601012(3,0)	2,411012(3,0)
Ф(3,0 МэВ)	4,001013(5,0)	5,291012(3,0)	5,511011(2,0)	5,511011(2,0)
Ф(020 МэВ)	1,561015(5,0)	5,491014(5,0)	1,041014(5,0)	9,431013(5,0)

*В скобках приведена погрешность измерения в процентах.





Полученная информация по плотностям потока использована для прогнозирования режимов облучений и для расчётного обоснования нейтронно-физических характеристик (НФХ) будущей реконструкции реактора.

По данным измерений проведено восстановление дифференциальных спектров, затем расчёт эффективных сечений и мониторных коэффициентов.

Второй спектрометрический эксперимент осуществлён после большой реконструкции реактора 1991-1992 года с заменой активной зоны, отражателя и установкой второго страховочного корпуса. Схема реактора показана на рис 6. Решалась задача детального исследования с последующей метрологической аттестацией всей совокупности рабочих нейтронных полей реактора, используемых для материаловедческих исследований, включая активную зону и центральную нейтронную ловушку (ЦБТМ - центральный блок трансурановых мишеней).

Были выбраны нейтронные поля в каналах 4, 11, 19, 21 с заполнением воздухом и водой. Для активной зоны выбраны ячейки 44, 93 и для ЦБТМ с бериллием ячейки 2, 8, 21.

Состав наборов ДНА, методики облучений в каналах реактора были отработаны при спектрометрии в 1988 году. Добавлена облучательная оснастка для каналов и ячеек, заполненных водой. Спектрометрия нейтронов начата с облучения наборов ДНА в каналах с воздушным заполнением. Затем облучение проводили в каналах с водой. Неопределённость определения скорости реакций не превысила 3%.

Для оценки соотношения между тепловыми нейтронами и надтепловыми используют известный параметр - кадмиевое отношение. Оно равно отношению R_Al/R_Cd- скорости реакции ДНА в экране из алюминия к скорости этой реакции в кадмиевом экране. В таблице 4 оно приведёно для каналов с воздухом и водой (в скобках). Небольшие поправки в скорости реакций на различия спектров в каналах не учтены. Не вводились поправки на различия в конструктивном исполнении каналов

Таблица 4

Значения кадмиевых отношений

Детектор	Кадмиевое отношение, RAl/RCd
	Канал 4	Канал 11	Канал 19	Канал 21
197Au(n, )	1,3 (2,5)	2 (3,2)	2,23 (4,8)	2,9 (5,4)
59Co(n, )	3,6 (12,4)	9,3 (18)	11,5 (32)	17,5 (37,5)
115In(n, )	1,3 (2,4)	2 (3)	2,2 (4,4)	2,9 (5,1)
63Cu(n, )	6,5 (24)	16,5 (40)	21,6 (68)	33,7 (80)
58Fe(n, )	6,3 (22)	15,4 (35)	20 (60)	30 (80)
55Mn(n, )	6,8 (24)	16,7 (38)	21,6 (65)	32,7 (80)
93Nb(n, )	1,9 (4,3)	3,1 (6,7)	4,0 (11)	5,5 (13,8)
235U(n, f)	14 (51)	36 (78)	46 (132)	70 (160)
239Pu(n, f)	22 (68)	49 (100)	61 (162)	90 (195)
1/V(n, )	15 (53)	38 (77)	47 (129)	72 (155)

Для реакций ⁵⁸Fe(n,), ⁹³Nb(n,), ⁵⁹Co(n,), которые применяют при нейтронно-дозиметрическом сопровождении экспериментов, кадмиевое отношение даёт возможность оценки флюенса тепловых нейтронов.

Для получения спектров нейтронов определены активационные интегралы тех же реакций, что и в эксперименте 1988 года. На рис.7 показаны дифференциальные спектры нейтронов в представлении [f(Е)·Е, lgЕ] в интервале энергии нейтронов 0,5 эВ - 20 МэВ для воздушного заполнения каналов. Аналогичные спектры для каналов с водой показаны на рис 8. Спектры нормированы на единицу по интегральному потоку нейтронов с энергией более 3 МэВ.

Р
ис. 7. Спектры нейтронов в каналах с воздушном заполнении:

-канал 4;  - канал 11; -канал 19; x-канал 21.

Различие спектров обусловлено разной толщиной бериллия на пути нейтронов.


Рис. 8. Спектры нейтронов в каналах при водяном заполнении:

- канал 4; ●- канал 11; - канал 19; x- канал 21.

В каналах с водой спектры почти совпадают (влияние бериллия как замедлителя уменьшается), за исключением спектра в ближайшем к активной зоне канале 4.

Плотность потока нейтронов для разных интервалов энергий приведена в таблице 5 для каналов с воздухом, а в таблице 6 для каналов с водой. Данные соответствуют мощности реактора 90 МВт.

Таблица 5

Плотность потока нейтронов в каналах (воздух), см^-2 с^-1

Параметр	4	11	19	21
Ф ГР	4,621014 (3)	2,981014 (3)	1,041014 (3)	8,161013 (3)
Ф Т	3,581014(4)	2,671014(3)	9,471013(3)	7,671013(3)
ФНТ	4,731013(4)	1,381013(3)	4,041012(4)	2,121012(3)
Ф(0,1 МэВ)	7,051014(8)	8,791013(7)	1,661013(8)	8,171012(8)
Ф(0,5 МэВ)	3,931014(5)	4,731013(5)	8,801012(6)	4,201012(6)
Ф(1,0 МэВ)	2,321014(4)	2,721013(5)	5,091012(3)	2,401012(3)
Ф(3,0 МэВ)	4,821013(3)	5,481012(3)	1,031012(2)	4,811011(3)
Ф(020 МэВ)	1,991015 (6)	5,501014 (9)	1,631014 (7)	1,121014 (9)

Примечание. В скобках приведена неопределённость измерений в процентах.

Таблица 6

Плотность потока нейтронов в каналах (вода), см^-2 с^-1

Параметр	канал 4	канал 11	канал 19	канал 21
Ф ГР	1,131015(4)	3,281014(3)	9,481013(3)	6,001013(3)
Ф Т	1,041015(3)	3,081014(3)	9,131013(3)	5,811013(3)
ФНТ	3,911013(3)	8,231012(3)	1,441012(3)	7,701011(3)
Ф(0,1 МэВ)	4,701014(16)	4,091013(12)	5,471012(14)	2,931012(16)
Ф(0,5 МэВ)	2,481014(16)	2,581013(10)	3,441012(12)	1,861012(15)
Ф(1,0 МэВ)	1,431014(10)	1,651013(7)	2,271012(8)	1,251012(10)
Ф(3,0 МэВ)	3,131013(3)	3,571012(3)	5,401011(4)	2,931011(5)
Ф(020 МэВ)	2,161015(11)	4,471014(7)	1,141014(12)	7,051013(15)