Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Альбедо нейтронов

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.10.2023

Размер:

9.8 Mб

Скачать

☆

1 / 271 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

АЛЬБЕДО НЕЙТРОНОВ

МОСКВА АТОМИЗДАТ 1973

У Д К 621.039.58:537.531

''1 '.f

Альбедо нейтронов. M., Лтоммздат, 1973, стр. 280. (Авт. Т. Л. Г е р м о г е и о в а, В. Г. З о л о т у х и н , В. А. К л и м а и о в, В. П. M а ш к о в н ч, А. И. M н с ь-

ке в и ч, А. П. С у в о р о в.)

Вработе собраны, систематизированы и проанализи рованы имеющаяся в литературе информация п полу ченные авторами книги данные по характеристикам об

ратного рассеяния (альбедо) тепловых, промежуточных
и быстрых нейтронов,	рассмотрены методы получения
характеристик альбедо,	проанализированы основные Фи

зические закономерности формирования поля отражен ного излучения, рассмотрено явление квазиальбедо.

Большая часть полученной авторамп на ЭВМ инфор мации о дифференциальных характеристиках альбедо моионаправлепных моноэиергетпческих (заданы в виде импульсов в узких энергетических интервалах) источни ков публикуется впервые.

Приведенная в книге количественная информация может быть использована для определения поля отра

женного	нейтронного излучения				для большинства прак
тических	задач		работы	с нейтронными		источниками.
Данные, помещенные в книге, необходимы для ра
счета отраженного излучения					в задачах	дозиметрии и
защиты	от	излучений, раднаннонноіі физики					и техники
и др.
Таблиц		39,	рисунков	75,	библиография		202 назв.

А	0317—037	37—73	Атоыиздат, 1973
	034(01)—73

ПРЕДИСЛОВИЕ

При решении большого круга задач, возникающих в связи с использованием источников ионизирующих излучений в раз личных областях (физика защиты', дозиметрия, радиометрия, радиационная техника и т. д . ), необходимо учитывать обратно рассеянное (отраженное) от среды излучение.

Наибольший в к л а д в поле излучения дает отраженная радиация, когда детектор экранирован от попадания в него

нерассеянного излучения	источника.
Явление обратного	рассеяния	(альбедо)	излучений	имеет
две стороны — негативную и позитивную.
С негативной стороной этого явления мы			сталкиваемся	вся
кий раз, когда обратно	рассеянная	радиация	дает дополнитель

ный в к л а д в поле излучения и приводит к повышению уровня облучения обслуживающего персонала, к повышению уровня фонового излучения. В таких случаях необходимо принимать со ответствующие меры для подавления этого излучения.

С позитивной стороной явления мы встречаемся, когда используем закономерности обратного рассеяния излучений д л я


распознавания		параметров и		качеств о т р а ж а т е л я				в радиоизо-
топном	приборостроении.
Приведем примеры некоторых задач, где должна								быть учтена
о т р а ж е н н а я радиация			(рис.	П . 1) . Типичные траектории					рас
сеянных	частиц	или квантов		на	схемах	рис. П.1		изображены
условно	стрелками.
В к л а д отраженного			излучения		необходимо		учитывать		в за
дачах	физики	радиационной		защиты		(рис.	П . 1, а — г):		при

прогнозировании поля излучения в защитах с неоднородностями

(см.

рис. П.1,

а)

[ 1 ] ,

при

расчетах

теневых

з а щ и т

(см.

рис. П . 1, б),

при

определении

вклада в поле излучения, отра

женного от оборудования, стен, пола и

потолка

помещений

(например,

реакторного

з а л а )

(см. рис.

П . 1, е ) ,

отраженного

от окружающего

источник

воздуха

(см. рис. П . 1, г)

или от

других границ раздела сред.

Поясним

некоторые

из отмеченных

выше

примеров.

П о л е излучения

за защитой от мощного

источника

излуче

ния

(например, реактора

или

ускорителя,

см.

рис. П . 1, s)

опре-

дел я ется не только излучением, выходящим из биологической защиты и попадающим сразу в детектор, но т а к ж е в значи тельной степени радиацией, покидающей защиту установки и

Область

применение Типичные геометрии задач источникоб

излучения

а	5
а-
в

<ъ

о.

S-S-

? § tu s?

§1

Рис. ПЛ. Геометрии задач различных областей ис пользования источников ионизирующих излучении, решаемых с учетом обратно рассеянной радиации:

S — источник; D — детектор.

отраженной перед детектированием от стен, пола и. потолка экспериментального з а л а . Неучет отраженного излучения может существенно занизить уровень радиации и исказить ее энерге

тический	спектр.
Конкретизируем пример рис. ПА, г. Если на		этом рисунке
в качестве	источника излучения S предположить	электоонный

ускоритель с энергией 40 Мэв

со

средним

током

на

тяжелой

мишени оптимальной

толщины

100

ма,

заглубленный

на

4 м

в землю,

то

в точке

детектирования

на

поверхности

земли

на расстоянии 30 м от мишени

мощность дозы

фотонейтронов,

отраженных

от воздуха,

будет

превышать

предельно

допусти

мую величину для профессионального

облучения

примерно в

5 - 10ѳ раз

[ 2 ] .

Насколько существенным может быть в к л а д отраженной

радиации,

показывают

приведенные

на

рис.

П.2

измеренные.

0 10 20 30 z/a

Рис. П.2. Зависимость отношения плотностей потоков бы стрых нейтронов, отраженных от стенок канала, и нерас сеянного излучения точечного изотропного (Ро—а—Ве)-

псточпнка	Фотр/Фир от расстояния			вдоль	оси	канала	г,
выраженного в числе радиусов канала						а:
для каналов	радиусом	а=3,3	см (О). 5,7	см (•),	8,3	см (Д) а	за
щите из	бетона.	Вверху	справа — геометрия		эксперимента.

отношения отраженного излучения от стенок круглого цилиндри

ческого	канала	в защите Ф 0 Т р	к нерассеянному излучению
источника Ф,,р		[ 1 ] . Приведенные	данные свидетельствуют	о том,
что при	относительных расстояниях вдоль оси канала			z/a~8

плотность потока отраженного нейтронного излучения соизмери ма с плотностью потока нерассеянного излучения источника.

Одной из больших и перспективных областей применения данных о поле отраженного излучения является их использо

вание при	достаточно строгом расчете реальных реакторных
з а щ и т сложной		конструкции	(с учетом неоднородностей, обо
рудования	и т.	д . ), большой	протяженности с трехмерной гео

метрией. Современный уровень вычислительной техники не позволяет пока еще определять поле излучения сразу для всей сложной «составной системы», какой является реальная биоло гическая з а щ и т а ядерного реактора. Поэтому такие составные

системы разбиваются	на	отдельные элементы. Последние, в
свою очередь, т а к ж е	могут	быть совокупностями областей раз-

личной конфигурации и компоновки, но более простыми и в ка

кой-то степени симметричными.	Д а л е е поле	излучения	находят
для каждого такого элемента	(с помощью,	например,	двумер

ных программ) с постановкой эффективных граничных условий,

учитывающих наличие смежных				областей. Д л я определения			ин
тенсивности отраженного излучения ' необходимо знать						диффе
ренциальные характеристики альбедо различных сред для							раз
ных углов падения и отражения				излучения.
В	дозиметрии	и радиометрии		(см. рис. П . 1, д — е) отражен
ную	радиацию	необходимо	учитывать, например,		при	оценке
в к л а д а рассеянной радиации			в	показания приборов	при	прове

дении градуировочных работ с аппаратурой в ограниченных помещениях (см. рис. П . 1, д),' при расчете коллиматоров излу чения (см. рис. П . І . е ) и т. д.

Использование явлений альбедо в радиационной технике проиллюстрировано на рис. П.1 на примере двух из большого количества действующих радионзотопных приборов: толщино мера (см. рис. П . 1, ж ) и плотномера (см. рис. П . І . з ) . Исполь зование отраженного излучения в радиоизотопном приборострое нии основано на том, что характеристики обратно рассеянного излучения зависят от геометрической формы, габаритов, хими

ческого	состава, агрегатного состояния			о т р а ж а т е л я ,	взаимной
ориентации детектора и		рассеивателя	и	т. д. В а ж н ы е	преиму
щества	радионзотопных	приборов — бесконтактность			системы
определения исследуемых параметров,			независимость показаний
приборов от параметров		внешней среды.

Особое внимание исследователей к вопросам альбедо было привлечено в течение последних пятнадцати — двадцати лет.

Кнастоящему времени достаточно полно исследовано и

описано альбедо у - !

І З Л У ч е н и я -

Н а и б о л е е

полный

обзор,

систе

матизация

и анализ

расчетных

экспериментальных

исследо

ваний

о т р а ж е н и я

у-квантов

приведены

монографии

[ 3 ] .

Значительно

х у ж е

обстояло

дело с

рассеянием

нейтронов:

не х в а т а л о многих характеристик отраженного

излучения,

не

было достаточно полных обобщений выполненных

исследований

(исключение в этом отношении

представляют обзорные

разделы

в книгах

[ 1 , 4,

5 ] ) .

Н а с т о я щ а я

книга

посвящена

проблеме

обратного

рассеяния

нейтронов.

Анализ

опубликованных

к-

1965 г. данных показал необхо

димость

проведения

исследований

по

определению

характери

стик отраженных

нейтронов.

Эти исследования проводились авторами книги с 1965 г. в

следующих

основных

направлениях: а)

расчеты методом Монте-

К а р л о

на

Э В М

альбедо

д л я

источников быстрых

нейтронов

от

воды и

ж е л е з а

(подробные данные д л я

бетона

опубликованы

работе

[6]);

б)

расчеты

методом

дискретных

ординат

на

Э В М

а л ь б е до нейтронов

всех

энергий, включая

промежуточную

об

ласть;

в) создание

полуэмпирических

моделей расчетов

(метод

«-го столкновения) .

К а к

и для

источников

у _ к в а н ' г о в

[ 3 ] ,

наиболее

целесооб

разно

было проводить

исследования

для

дифференциальных

характеристик

поля

мононаправленных

моноэнергетических

(за

даны в виде импульсов в узких энергетических

интервалах)

источников.

Поле отраженного излучения для многих

/других

задач

можно

рассчитать

из

этих

данных

при помощи

преобразова

ний [ 3 ] .

Таким образом,

целью настоящей

книги

являлись

изложение

развитых авторами методов и результатов расчетов, система


тизация и анализ имеющейся в литературе								информации .
Следует отметить, что					большая		часть полученной			авторами
информации		публикуется			в	книге	впервые. Д а н н ы е ,			приведен
ные в	книге,	ограничиваются				энергетическим диапазоном					реак
торных и изотопных источников излучения. Частично										результаты
исследований		приведены в статьях					[7 — 11] .
Книга состоит из шести					глав.
I	глава — вводная.			В	ней рассматриваются				определения и
терминология		характеристик				альбедо, процессы			взаимодействия
нейтронов с веществом				и	удобная для многих задач двухгруп-
повая	модель	формирования				поля	отраженных		нейтронов.
Во	I I главе		излагаются			наиболее распространенные и час
тично	развитые		авторами		расчетные методы			определения			х а р а к

теристик отраженных нейтронов: метод Монте - Карло, метод

дискретных ординат, диффузионное и возрастное		приближения,
метод д-го столкновения. Здесь	ж е кратко рассмотрены осо
бенности экспериментальных методов определения		характеристик
отраженных нейтронов.
I I I — V главы — основные. Они	несут читателю	качественнуи

и количественную Информацию по обратному рассеянию тепле

вых,	промежуточных	и быстрых	нейтронов	соответственно
В этих главах дается		анализ основных работ		разных	авторов
приводятся табличные		данные для характеристик альбедо.
V I	глава — заключительная . В		ней анализируются		наиболее

в а ж н ы е закономерности формирования поля отраженного из

лучения. М а т е р и а л ы этой главы вместе		с приведенной в I I I —
V главах информацией позволяют читателю решать			практиче
ские задачи альбедо нейтронов для большинства			интересных
случаев работы с нейтронными источниками.
Книга предназначена для	инженеров,	аспирантов,	студентов
и всех • научно-технических	работников,	специализирующихся

по вопросам защиты от излучений, радиационной физики, тех ники или смежных областей, связанных с использованием источ ников радиации в различных областях науки, техники и народного хозяйства.


П о л н а я	программа		расчета альбедо			быстрых		нейтронов
методом	Монте - Карло		дл я	Э В М	М-20	была		составлена
Л . Я. Гудковой,		специализированная альбедная						программа
Р О З - I I I составлена		Е. И. Панфиловой . Авторы					пользуются слу
чаем выразить им глубокую благодарность за								составление
программ и проведение расчетов.
Авторы	приносят глубокую			благодарность			всем	т о в а р и щ а м
по работе,	с которыми		о б с у ж д а л а с ь		проблема		альбедо нейтро

нов, особенно О. И. Ленпунскому, В. В. Орлову, С. Г. Цыпину,

М. Я. Кулаковскому, Д . В. П а н к р а т о в у , за иепиые		советы и
внимание к	работе.
Авторы	т а к ж е признательны А. Г. Емелниу, В. Р .	Ж и в о в у ,

И. Н. Качанову, М. Г. Кобозеву, О. Г. Петрову, В. А. Уткину за помощь в работе.

ЛИТЕРАТУРА

1.Золотухин В. Г. и др. Прохождение излучении через неоднородности в защите. Под ред. О. И. Леііпунского, В. П. Машковича. М., Атомпздат, 1968.

2.Булатов Б. П. и др. В сб.: Вопросы дозиметрии и защиты от излучении. Под ред. Л. Р. Кимеля. Вып. 5. М., Атомпздат, 1966, стр. 5.

3.	Булатов	Б. П. и др. Альбедо			гамма-излучения. М., Атомпздат, 1968.
4.	Руководство		по радиационной		защите для инженеров. Т. 1. Сокр.		перев.
	с англ. Под		ред. Д. Л. Вродера н др. М., Атомпздат,			1972.
5.	Гусев Н. Г. н др. Защита			от	ионизирующих излучений. Т. 1. Физические
	основы	защиты от излучении.			Под ред. Н. Г. Гусева. М., Атомпздат,		1969.
6.	Maerker	R.,	Muckenthaler	F.	US AEC Rep. ORNL-3822	(1965).
7.	Гудкова	Л. Я. и др. «Атомная			энергия», 22, 122 (1967).
8.	Гудкова	Л. Я. и др. «Атомная			энергия», 25, 222 (1968).

9.Емелин А. Г. п др. В сб.: Вопросы дозиметрии и защиты от излученийПод ред. Л. Р. Кимеля. Вып. 9. М., Атомпздат, 1969, стр. 7.

10.Золотухин В. Г. и др. В сб.: Проблемы защиты от проникающих излуче нии реакторных установок. Т. 2. Мелекесс, СЭВ, 1969, стр. 179,

11, Гермогенова Т, А. и др. Там же. Т. 4, стр, 35,

Г Л А В А I

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Н а с т о я щ а я			глава является			вводной		в	книгу.	Ц е л ь	этой
главы — однозначно				сформулировать			основные понятия и				опре
деления, связанные с обратным рассеянием нейтронов											(см.
разделы 1.1,		1.2),		кратко	описать		закономерности			процессов
взаимодействия			нейтронов		с веществом			(см.	раздел	1.3).
Особое внимание обращено на понятия токовых и потоковых
характеристик поля излучения, широко используемых в											проб
леме	альбедо.
Определения			дифференциальных				и интегральных			характери
стик	альбедо	рассмотрены			применительно			к	мононаправленным
источникам,		так	как	другие	виды	источников			по угловому		рас

пределению излучения могут быть получены при помощи

преобразований [ 1 ] . Этим	объясняется особое внимание, кото
рое в расчетных работах	было уделено мононаправленным

источникам: именно для этого вида источников имеется в лите

ратуре наибольшая		информация .
Особое	место	в проблеме альбедо	занимает н а ш е д ш а я
широкое	использование двухгрупповая		(по угловому распре

делению излучения) модель формирования поля отраженного излучения. Этой модели посвящен раздел 1.4 главы.

1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ	ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ
В наиболее общем	виде под полем излучения понимается

временное пространственно-энергетическое угловое распределе

ние излучения в рассматриваемой среде.
Т а к как	в з а д а ч а х	альбедо в	настоящей	работе рассматри
ваются стационарные явления, то временные					зависимости в
наших з а д а ч а х из рассмотрения исключены.
Полное	представление о поле		нейтронов	в	пространстве,
в том числе и о поле обратно рассеянного				излучения, можно
получить, если у к а з а т ь		сколько нейтронов *,		с	какой энергией

* Аналогичные определения можно сформулировать для квантов или ча стиц других видов.

1 / 271 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ

#
22.10.202311.7 Mб6Алферов, С. А. Динамика зерноуборочного комбайна.pdf
#
23.10.20238.65 Mб30Алферова З.В. Теория алгоритмов учеб. пособие.pdf
#
20.10.20238.54 Mб19Алферова, З. В. Математическое обеспечение экономических расчетов с использованием теории графов.pdf
#
29.10.20232.9 Mб14Алферьевская О.Л. Контактный нагрев.pdf
#
29.10.2023976.17 Кб11Алыбаев Б. Хранение сельскохозяйственных машин.pdf
#
21.10.20239.8 Mб10Альбедо нейтронов..pdf
#
27.10.202322.03 Mб21Альбов М.Н. Рудничная геология.pdf
#
29.10.20232.04 Mб12Альбов С.В. Минеральные источники.pdf
#
19.10.20235.17 Mб6Альман, П. А. Автоматизированные системы управления в химической и нефтехимической промышленности [учеб. пособие].pdf
#
29.10.20233.34 Mб16Альперович С.З. Памятка монтажника железобетонных конструкций.pdf
#
23.10.202320.13 Mб11Альперт, Я. Л. Волны и искусственные тела в приземной плазме.pdf