KONSTRUKCJA I TECHNOLOGIA

WYKONYWANIA

GAZOWYCH DETEKTORÓW NEUTRONÓW

Adam KazimierskiZdAJ

GAZOWE DETEKTORY NEUTRONÓW KLASYFIKACJA

Według rodzaju materiału detekcyjnego,

Według rodzaju wyładowania elektrycznego,

Według przeznaczenia i zastosowania, rozwiązań

konstrukcyjnych, podstawowych parametrów, itp.

Reakcje oddziaływania neutronów z materiałami detekcyjnymi:

reakcja jądrowa 10B(n,α) 7Li,

reakcja jądrowa 3He(n,p) T,

rozpraszanie sprężyste na jądrach wodoru 1H(n,p),

reakcje rozszczepienia ciężkich jąder.

Podział gazowych detektorów neutronów zewzględu na rodzaj wyładowania elektrycznego:

KOMORY

JONIZACYJNE

LICZNIKI

PROPORCJONALNE

Podział ze względu na zastosowanie, rozwiązania konstrukcyjne, podstawowe parametry:

- Impulsowe komory jonizacyjne rozszczepieniowe do monitorowania wiązki neutronów,

- Proporcjonalne liczniki z BF3 do dozymetrii neutronów,

- Proporcjonalne liczniki z He-3 do poszukiwań ropy naftowej

- Proporcjonalne liczniki wodorowe do spektrometrii neutronów,

- Proporcjonalny licznik z pokryciem polietylenowym do dozymetrii neutronów prędkich

- Prądowe komory jonizacyjne z pokryciem borowym do sterowania i zabezpieczenia reaktorów jądrowych,

LICZNIKI Z TRÓJFLUORKIEM BORU

Q1=2,78 MeV 7%

Q2=2,30 MeV 93%

Cząstka alfa (7/11)Q 1,4 MeV

Jądro litu (4/11)Q 0,84 MeV

Zasięg cząstki alfa ok..4mm

Zasięg jądra litu ok..1,5mm

Bor nat., E=0,025 MeV σ=755 barnów

LICZNIKI HELOWEQ=764 keV, proton 3/4Q 573 keV,

triton 1/4Q 191keV

Zasięg protonu = 52 mm,

Zasięg tritonu = 15 mm (w helu, w war. norm.)

Przekrój czynny σ w funkcji energii E dla neutronów w 3He

Technologie

Stosowane materiały

Obróbka chemiczna

Złącza

metal – metal

metal – szkło i metal – ceramika

Obróbka termiczno – próżniowa

Napełnianie

10BF3 – fluoroboran wapnia (CaF2.BF3)

3He – mieszanki wysokociśnieniowe, pompa Toeplera

Elementy konstrukcyjne

Katody materiał: Cu MOO. Stal 1H18N9T, Al. kształt: cylinder, kula, prostokąt, kwadrat

Anody

Druty anod mat. W, stal, NiCr ø 20-100μm

Systemy mocowania i napinania sprężyna ściskana, rozciągana, bez sprężyny

Izolator anoda – katoda mat. Szkło, kwarc, ceramika,

Zespół pompowania i odcinania

Zespół wyprowadzenia sygnału (cokół)

Rozwiązania konstrukcyjne - Zastosowania

Zastosowania przemysłowe

Mierniki stężenia kwasów Geofizyka poszukiwawcza – nafta i gaz

Do badań materiałowych

Liczniki helowe z poprzeczną anodą,Wysokość cylindra równa jego średnicy,Pełna osłona Cd - z wyjątkiem okna

Do badań reaktorowych

Materiały konstr.Al., kwarc, hel-3; øk1-5mm

Rozwiązania konstrukcyjne - Zastosowania

Do monitorów neutronów

Do spektrometrii neutronówprędkich

Do spektrometrów dyfrakcyjnych

Obróbka sygnałów wyjściowychz proporcjonalnych liczników neutronów

Analiza amplitud impulsów

Analiza amplitud impulsów i ich czasów narastania

Selekcja impulsów – koincydencja i antykoincydencja

Zliczanie impulsówPowszechne wykorzystanie: w urządzeniach przemysłowych, w dozymetrii i monitoringu, w spektrometrach dyfrakcyjnych itp

Precyzyjna kontrola zliczeń pochodzących od neutronów

Spektrometria neutronów prędkich przy użyciu kulistego licznika wodorowego

Spektrometria neutronów prędkich przy użyciu cylindrycznego licznika wodorowego wyposażonego w dodatkową elektrodę z drutów

Obróbka sygnałów wyjściowychz proporcjonalnych liczników neutronów

Liczniki pozycjoczułe

Różne rozwiązania konstrukcyjneproporcjonalnych liczników neutronów

Z helem i BF3 produkowanych w IPJ - ZdAJ

Proporcjonalne liczniki neutronównapełnione trójfluorkiem boru 10BF3

Proporcjonalne liczniki neutronównapełnione wodorem

Proporcjonalne liczniki neutronównapełnione helem- 3