1. Измеряется фоновая скорость счета. Измерения проводятся 5 7 раз, затем исключаются наибольшее и наименьшее значение измеренного фона, а по оставшимся значениям определяется среднее значение фоновой скорости счета и погрешность его определения. После этого преподавателем производится размещение источника нейтронов в экспериментальной установке.
2. С помощью дистанцирующих полок и детектора производится измерение скорости регистрации нейтронов в областях I и II на различных расстояниях от источника. Причем на каждом расстоянии проводится два типа измерений: "детектор без кадмиевого чехла" и "детектор с кадмиевым чехлом". Измерения каждого типа проводятся аналогично измерению фоновой скорости счета. В результате для каждого расстояния получаем экспериментальные значения: N – скорость счета в случае детектора без кадмиевого чехла, и Ncd – скорость счета в случае детектора c кадмиевым чехлом. Определяются погрешности полученных результатов: и , соответственно.
3. Из полученных результатов исключается фон.
4. Для каждого расстояния определяется скорость счета, обусловленная тепловыми нейтронами, как разность количества нейтронов, измеренного детектором без кадмиевого чехла, и количества нейтронов, измеренного детектором в кадмиевом чехле: Nт = N – Ncd. Рассчитывается среднее значение погрешность ее определения – .
5. Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу.
Область | Расстояние от источника, см | № измерения | N, c-1 | Ncd, c-1 | |||
Область I (источник – отражатель) | 0 | ||||||
... | |||||||
... | |||||||
Область II (источник – воздух) | 0 | ||||||
... | |||||||
... |
6. Полученные значения скоростей счета, обусловленные тепловыми (Nт) и надтепловыми (Ncd) нейтронами, пропорциональны плотности потоков нейтронов этих энергий. Таким образом, по экспериментальным данным для каждой области строятся зависимости потоков тепловых и надтепловых нейтронов от расстояний до источника.
7. Производится интегрирование полученных экспериментальных зависимостей и определяется среднее по линейному размеру каждой области значение потоков надтепловых и тепловых нейтронов:
, (2)
где R – линейный размер области. Определяется погрешность нахождения средних значений.
8. Составляется отчет о работе, который должен включать следующее:
– кратко необходимые теоретические сведения и соотношения;
– результаты измерений величин потоков тепловых и надтепловых нейтронов, полученных с помощью детектора, размещенного в различных областях установки на различных расстояниях от источника, с кадмиевым чехлом и без него, а также результаты определения погрешности полученных экспериментальных данных;
– графики зависимостей потоков тепловых и надтепловых нейтронов от расстояния до источника для обеих областей;
– результаты расчетов средних значений потоков надтепловых и тепловых нейтронов в областях I и II и погрешностей их определения;
– аргументированные выводы по работе.
Литература
1. Бартоломей Г.Г., Бать Г.А. и др. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
2. Герасимов В.В., Монахов А.С. Материалы ядерной техники. – М.: Атомиздат, 1973.
3. Смиренский О.В. Физика и расчет ядерных реакторов: Учебное пособие.– Томск: Изд-во ТПУ, 1997.
Контрольные вопросы и задания
1. Нейтронные потоки в реакторах без отражателя.
2. Влияние отражателя на распределения нейтронных потоков в ядерном реакторе.
3. Почему в центре активной зоны ядерного реактора без отражателя плотность потока нейтронов выше, чем на периферии?
4. Определение и физический смысл коэффициента неравномерности.
5. Коэффициенты неравномерности потоков нейтронов реакторов различной формы.
6. Основные способы выравнивания нейтронных потоков в ядерном реакторе.
7. Физические принципы "работы" отражателя.
8. Гомогенный ядерный реактор с отражателем в одногрупповом и двухгрупповом приближениях.
9. В каком ядерном реакторе, с отражателем или без него, критические размеры меньше и почему?
10. Поставить задачу о гомогенном ядерном реакторе с отражателем в одногрупповом приближении (математическая и физическая постановка).
11. Определение понятия "эффективная добавка за счет отражателя", ее единицы измерения.
12. От чего зависит величина эффективной добавки за счет отражателя для толстых и тонких отражателей.
13. Почему аналитические решения не могут быть получены для ядерного реактора, окруженного со всех сторон отражателем?
14.Чем объясняется всплеск в распределении потока тепловых нейтронов в отражателе?
15. На каком расстоянии от активной зоны он примерно расположен?
16. Основные принципы расчета ядерного реактора, окруженного со всех сторон отражателем.
17. Условие критичности гомогенного ядерного реактора с отражателем в форме бесконечной пластины в одногрупповом приближении.
18. Условие критичности гомогенного ядерного реактора с отражателем в форме сферы в одногрупповом приближении.
19. Условие критичности гомогенного цилиндрического ядерного реактора с боковым отражателем в одногрупповом приближении.
20. Условие критичности гомогенного цилиндрического ядерного реактора с торцевым отражателем в одногрупповом приближении.
21. Условие критичности гомогенного ядерного реактора в форме параллелепипеда с боковым отражателем в одногрупповом приближении.