Образуване и затихване на улавящо гама-лъчение - Бетон при защита на ядрени инсталации
Уловените гама лъчи, генерирани в бетон, са важен източник на радиация. В някои случаи улавянето на гама лъчи е основният фактор, допринасящ за дозата зад бетонната екранировка. В секта. 3.4 дава общи разпоредби за изчисляване на потоците от улавяне на гама-лъчение при екраниране от всякакви материали. Бетоните имат специфични характеристики по отношение на пространствено-енергийното разпределение на неутроните в тях. Достатъчно количество водород и други леки елементи дава възможност да се използва техниката на извличане на напречното сечение при изчисления. Да предположим, че потокът от бързи неутрони, падащи върху бетона, се отслабва експоненциално и ниско енергийните неутрони се образуват от бързи неутрони, докато се забавят в самия бетон. За повечето бетони тези предположения се потвърждават от експерименти [7] и следователно са напълно приемливи. Ако обаче водородът в бетона е по-малък от 0,1 тегловни%, тогава дифузионната дължина на топлинните неутрони може да бъде по-голяма от дължината на релаксация на бързите неутрони. Освен това потокът от топлинни и междинни неутрони не се определя от бързи неутрони в близост до реактора, където потоците от междинни неутрони, излизащи директно от ядрото, са все още големи. При тези условия, които са типични за огнеупорни бетони, работещи при температури от 600 ° C и повече, изчисленията са сложни, тъй като е необходимо да се вземе предвид дифузията в бетона на термични неутрони, падащи върху него от термична защита.
Неутроните губят енергия, когато се разпръскват от ядрата на бетонните елементи и се улавят от тях при енергия, близка до топлинната. Разпределението на плътността на образуване на улавящите гама кванти може да се намери от данните в раздел. 3.2—3.4:
(6.4)
където Ф (Ж, Е) е междинният поток на неутрон, който може да бъде изчислен по формула (3.15); g - дебелина на защитата (текуща координата на дебелината); Σα (E) е напречното сечение за улавяне на неутроните с енергия E в бетона.
В случай, че неутронният спектър бъде намерен от многогрупови изчисления, изразът (6.4) ще бъде пренаписан като
(6.5)
където Фп (ж) е неутронният поток в енергийния диапазон на n-групата; Σ е напречното сечение на неутронната абсорбция, осреднено за енергийния диапазон на групата.
За източници на образуване на гама кванти по време на улавяне на топлинните неутрони можете да напишете:
където Ф и Σ са потокът на топлинните неутрони и напречното сечение на улавянето им в бетон.
Плътността на образуване на улавящи гама кванти в бетон може да бъде получена от изрази (3.32, 3.34), както и с помощта на данните в таблица. 6.8, съгласно формулата
(6.6)
където a (E) е добивът на улавящи гама кванти на енергия E на погълнат неутрон.
Химичният състав на бетоните, за които се изчислява стойността на а (Е), е даден в табл. 5.6. Данни от таблицата 6.8 и 5.6 са заимствани от [7], следователно трябва да се провери химическият състав на бетона, от който трябва да се проектира защита.
Таблица 6.8
Броят на захващащите гама кванти на погълнат неутрон
[7]
Енергия на гама квантите, MeV