1.2. Detectoare de neutroni
1.2.1. Detectarea neutronilor
Detectoarele de neutroni sunt instrumente pentru detectarea neutronilor. Pentru ca o particulă să fie înregistrată, aceasta trebuie să interacționeze cu materialul detectorului.Interacțiunea cu materialul detectorcel mai adesea se reduce la procesul de ionizare - desprinderea electronilor de la unii atomi ai materialului detector - în urma căruia aceștia dobândesc o sarcină electrică. Fie ionizarea în sine este înregistrată, fie fenomenele asociate cu ea - emisia de lumină.
Trecând printr-o substanță, particula se ciocnește cu atomii acestei substanțe. Numărul de ciocniri depinde în principal de sarcina electrică și viteza particulei. Masa particulei și natura substanței în sine joacă doar un rol secundar. Cu fiecare coliziune, există o anumită șansă ca atomul să piardă un electron și să devină un ion încărcat pozitiv. Prin urmare, o particulă care se mișcă în materie lasă în urmă o urmă de electroni și ioni pozitivi. Acest proces se numeșteionizare.
Ca toate particulele neutre,neutroniipot fi detectați numai de particulelesecundarîncărcate, pe care le produc pe măsură ce trec prin materie sau ca rezultat al altor procese secundare care produc radiații ionizante. Particulele secundare trebuie generate cu energii care pot provoca ionizare detectate în mod fiabil de dispozitive sensibile la efectele ionizării. Particulele încărcate secundare pot fi:
– protoni rezultați în urma ciocnirilor cu nucleele de hidrogen;
– particulele pot apărea din dezintegrarea nucleară produsă de neutroni, similar particulelor alfa din reacție
;
- cu emisie radioactivă de nuclee care devin radioactive ca urmare a captării neutronilor.
Neutronii lenți care se ciocnesc cu un nucleu de hidrogen nu formează protoni capabili să provoace ionizare detectabilă, iar neutronii rapizi adesea nu au o secțiune transversală de captare suficient de mare pentru a induce activitate măsurabilă în nucleele țintă.
Aplicarea principiilor de bază ale detectării a dat naștere la o varietate de dispozitive pentru detectarea neutronilor termici:
– metoda de activare a foliei;
– camere de ionizare și contoare;
O clasă separată de detectoare a fost dezvoltată pentru detectarea neutronilor cu energii intermediare și rapide.
Camerele de ionizare (IC) și camerele de fisiune sunt, de regulă, destul de mari și foarte sensibile la radiația neutronică. Prin urmare, ele sunt plasate în afara zonei active și în afara reflectorului. În interiorul miezului, pentru a măsura câmpurile de neutroni, se folosesc detectoare de activare (când sunt măsurate la niveluri de putere scăzute în timpul pornirii fizice) și senzori de încărcare directă (DCS), care sunt de dimensiuni mici și suficient de sensibili pentru a măsura câmpurile de neutroni atunci când reactorul este funcționează la un nivel de putere nominală.
Pentru măsurători relative (fără referire la puterea reactorului) ale distribuției densității fluxului de neutroni termici, se folosește uneori fir de cupru (de exemplu, în reactorul VK-50 când funcționează la niveluri de putere de până la 200 MW). Dacă este introdus „rapid” în canalele de măsurare situate de-a lungul înălțimii zonei active, iradiat pentru un timp specificat (10–30 min) și îndepărtat rapid din reactor, atunci după o anumită expunere (zi) poate fi tăiat , activitatea pieselor obtinute poate fi masurata si se obtine forma distributiei densitatii fluxului de neutroni termici. În loc de tăiere, firul poate fi trecut printr-un colimator IR și se poate obține o distribuție foarte detaliată a acestei funcții.