159182. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gyorsneutronos aktivációs analízisre termikus reaktorokban
7 159182 8 effektust különféle elektronikus áramkörökké] jelentősen csökkenthetjük [4]. A bc és y c értekék csökkentésére két megoldást ad az eljárás. Egyrészt a reaktor besugárzó csatornái közül olyat kell kiválasztani, ahol az intenzív gyorsneutron fluxus mellett viszonylag kis termikus fluxus van. Ez a helyzet a zóna .közvetlen közelében, esetleg a fűtőelemek között. Másrészt a gyorsneutronos besugárzásra használt csőposta hordozótestébe olyan boros árnyékolást kell beépíteni, ami a termikus fluxust és részben az epitermikus fluxust csökkenti. A bór hatáskeresztmetszet-energia függvénye l/v lefutású, így alkalmazása célszerű az epitermikus tartomány csökkentésére is. Itt nem részletezett számítások és mérésék szeriint 0,5 g/am2 vastagságú boros árnyékolás alkalmazásával a termikus fluxus teljesen eliminálható, míg az egységnyi log energiaintervallumra eső 0 r epitermikus fluxus közel 1 nagyságrenddel csökkenthető. Maxwell eloszlású termikus és l/E eloszlású epitermikus fluxust feltételezve a fluxusgyengítést a neutroinenergia függvényében, különböző boros tokvastagságnál a 2. ábra mutatja, ahol az x tengely a neutronenergiát eV-ban, az y tengely az egységnyi logaritmikus energaaintervallumra eső neutronfluxust tünteti fel önkényesen választott egységekiben, melynek dimenziója nN S 7i Az ábrán az f görbe 0,6 mm cm2 • sec • zllog • E Cd, a g görbe 0,i6 mm Cd + 0,1 g/cm2 B, a h görbe 0,6 mm Cd + 0,2 g/'om2 B, az i görbe 0,6 mm Od + 0,5 g/cm2 B árnyékolással mért fluxuseloszlást mutat a neutronenergia függvényében. A két csőposta különböző fluxuseloszlású pontokban történt elhelyezésének, valamint a boros tok alkalmazásának együttes hatása nemcsak egyszerűen összegződik, mivel a bór csökkentő hatása imár eleve egy gyorsneutronokban feldúsult neutronfluxusra hat, és a bór 1/Y E-vel arányos befogása az N'(E) as sh !(2E)e_fi eloszlású 10 20 25 30 35 40 hasadási spektrum lassú és apiterimikus neutronjait jobban kiszűri, mint a reflektor közelében levő Ni(E) c« -vei arányos spektrum E lassú és epitermikus neutronjait. Ez az újszerű, nem csupán összegződést jelentő hatás jól láthat az 1. ábrán, ahol a kísérletileg mért adatokból a (6) képlet alapján számított érzékenységek láthatók. Az ábrán példaképipen a 100 mg wolframban minimálisan kimutatható szilícium mennyiségét tüntettük fel a minta alumíniumtartalmának függvényében. (A súlyok /jg-ban értendők.) Az x tengely az alumínium-, az y tengely a minimálisan kimutatható szilíciumtartalmat mutatja. Az a jelű görbe a hagyományos, egy besugárzó hellyel és kadmium segítségével elérihető érzékenységet, a b jelű a két különböző fluxuseloszlású helyen felállított besugárzó hellyel, a c jelű pedig egy besugárzó hellyel és borral elérihető érzékenységet jelenti. A d görbe a két hatás egyszerű összegződését (a gyengítő hatások összesző rzódását), míg az e jelű görbe a kísérletileg tapasztalt tényleges javulást .mutatja. A KFKI kísérleti atomreaktorához az eljárás alapján -megépített, gyorsneutronos aktivációs analitikai besugárzásokra alkalmas csőposták reaktoron belüli elrendezését, valamint az alkalmazott hordozótest és a beépített boros árnyékolás szerkezeti felépítését a 3. és 4. ábra mutatja. A 3. ábra jelölései: 11 a fűtőelem, 12 a berilliumrúd, 13 a szaibályzórúd, 14 a besugárzó hely gyorsneutronos aktiválásra, 15 [besugárzó hely lassúneutronos aktiválásra. A 4. ábrán 16 a hordozótest külső része, 17 a hordozótest belső része, 18 a hordozótest belső részének fedele, 19 a Od-tok, 20 a Cd-tok fedele, 21 a hordozótest belső része boros árnyékolás esetén, 22 a boros tok és 23 a boros tok fedele. Az I. táblázatban összefoglaltuk a hagyományos csőpostában és a találmány szerinti eljárás céljára kifejlesztett csőpostáiban elérihető fluxusviszonyokat. I. táblázat Régi csőposta fluxusviszonyai [n/cm2 • sec] Az eljárás során alkalmazott lassúneutronos csőposta [n/cm2 -sec] Az eljárás során alkalmazott gyorsneutronos csőposta B-tok nélkül B-tokkal n/cm2 -sec] [n/cm2 • sec] 0th 0epi 0 gyors 3,9í2 -1013 2,05 -ilO12 3,,3'8-1012 3,0 -1013 7,12 -1011 8,06-l'O11 3,0 -1013 2,37-1012 2,91-1012 2,97-1011 :2,i91-ao12 Példaként eljárásunk alkalmazását wolfram alapanyagok Al- és Si-tartalmának meghatározásával mutatjuk be. A közel 100 mg súlyú W-spirálokat bónos árnyékolással és anélkül besugároztuk a megfelelő .esőpostáiban, és a keletkezett 2 ^Al-izotóp 1,78 MeV-os gamma-sugárzását 3 X 3" NaJ(Tl) detektorral és egycsatornás analizátorral mértük úgy, hogy az ismételt 60 65 méréséket a lebomlási göribe vizsgálatához a sokcsatornás analizátor „imultiscaler" üzemmódjában, tároltuk. Az alumínium- és szilíciumtartalmat a (4) egyenletből és a mért értékék hibáját az (5) egyenletből számítottuk. Mivel rendszerint nagymennyiségű mintát kellett analizálnunk, a számításokhoz programot készítettünk az ICT 1905 számológépünkhöz. Az adott 4
