Читать онлайн «Нейтронные измерения»

1 АКАДЕМИЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ С. Г. Кондратенко НЕЙТРОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ Учебное пособие Москва 2008  2 УДК 539. 1. 074 Кондратенко С. Г. Нейтронные измерения: Учеб. пособие. — М. : АСМС, 2008. Приведены сведения о взаимодействии нейтронного излучения с веществом. Рассмотрены методы и средства нейтронных изме- рений. Значительное внимание уделено также методам и сред- ствам метрологического обеспечения измерений в области ра- диометрии и дозиметрии нейтронного излучения. Учебное пособие предназначено для повышающих квалифика- цию в АСМС специалистов государственных метрологических служб и метрологических служб юридических лиц (специализа- ция «Поверка и калибровка средств измерений ионизирующих излучений»). Пособие подготовлено на кафедре «Физико-технические и радио- электронные измерения» АСМС профессором С. Г. Кондратенко. © АСМС, 2008  3 ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ 1. 1. Основные свойства нейтронов Нейтрон — нейтральная ядерная частица, нуклон. Из всей со- вокупности ядер только одно не содержит нейтронов — ядро во- дорода. He состоит из одного нейтрона и двух протонов. В 3 остальных ядрах число нейтронов в ядре или равно числу прото- нов или больше. Масса нейтрона 1,00867 а. е. м. 1 = 939,6 МэВ. Это несколько больше массы протона, равной 1,00783 а. е. м. (для справки: масса электрона 5,5·10 а. е. м. ). –4 В свободном состоянии нейтроны вне ядра не существуют. Од- нако в результате различных искусственных ядерных реакций нейтроны могут находиться вне ядер. Нейтрон n вне ядра не- устойчив и распадается с испусканием бета-частицы e и анти- нейтрино ~ν с периодом полураспада T = 11,7 мин: 1/2 п → р + е + ~ν , где р — протон. Нейтроны взаимодействуют практически только с ядрами ве- щества. При прохождении нейтронов через вещество между ними и ядрами могут возникнуть различные виды взаимодействий, в результате которых происходят те или иные ядерные реакции. Вероятность возникновения различных ядерных реакций неоди- накова. Для характеристики вероятности нейтронной ядерной ре- акции вводится понятие «эффективное поперечное сечение». Предположим, что однородный пучок нейтронов падает на площадку в 1 см , расположенную перпендикулярно потоку. 2 На площадке мишени расположены ядра вещества толщиной 1 а. е. м. — атомная единица массы (1/12 массы атома углерода-12)  4 в один слой. Число ядер в 1 см равно n. Пусть за единицу време- 2 ни на площадку в 1 см падает Ф нейтронов, а число взаимодей- 2 ствий нейтронов с ядрами за это время составило R. Тогда среднее число процессов, приходящееся на одно ядро и один нейтрон, R σ= . (1) Фn σ представляет собой ядерное поперечное сечение данной ре- акции, которое называется микроскопическим поперечным сече- нием.