РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА НЕЙТРОНОВ
РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО...
УДК 539.1
РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА НЕЙТРОНОВ
Д.В. Постоварова
Для регистрации нейтронов и высокоэнергетичных гамма-квантов деления предлагается создать новое устройство – низкофоновый спектрометрический позиционно-чувствительный детектор нейтронов, представляющий собой счетчик тепловых нейтронов, окруженный сцинтиллятором, выступающим и в роли замедлителя нейтронов. Приводятся предварительные результаты моделирования регистрации нейтронов с различными спектрами предлагаемым детектором. Ключевые слова: спектроскопический позиционно-чувствительный детектор нейтронов, математическое моделирование.
Введение В связи с возросшей террористической опасностью в последнее время в мире развиваются новые методы досмотра коммерческих грузов с целью обнаружения в них незаконно перевозимых ядерных материалов (ЯМ), которые могут быть использованы для создания самодельного ядерного взрывного устройства или в качестве компонента «грязной бомбы». Основным средством обнаружения ЯМ служат радиационные порталы, регистрирующие их собственное нейтронное или гамма-излучение. Однако собственное гамма-излучение многих ЯМ имеет низкую энергию, в значительной степени поглощается в
62 Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета
информационных технологий, механики и оптики, 2010, № 5 (69)
Д.В. Постоварова
окружающем веществе, и не всегда может быть обнаружено в присутствии природного фона гаммаизлучения. Собственное нейтронное излучение спонтанного деления ЯМ является гораздо более надежным индикатором наличия ЯМ, так как природный нейтронный фон значительно ниже, чем фон гаммаквантов. Тем не менее, природный нейтронный фон ограничивает чувствительность метода [1, 2].
Спонтанное нейтронное излучение присутствует не у всех ЯМ. В связи с этим в мире развиваются системы, основанные на активных ядерных методах [3]. В активных методах в качестве зондирующего излучения используется, как правило, нейтронное излучение, а регистрируются вторичные излучения вынужденного деления: нейтроны и гамма-кванты. При этом работающий источник зондирующего излучения создает значительный собственный фон нейтронного и гамма-излучения, затрудняющий регистрацию нейтронов и гамма-квантов деления. Поэтому одной из главных задач детектирующей системы становится способность отличать интересующие нейтроны вынужденного деления от гамма-квантов, фоновых и зондирующих нейтронов. Для этого нужно измерять энергии нейтронов и направление на их источник.
Существующие детекторы нейтронов делительного спектра основаны, как правило, на органических сцинтилляторах, или на комбинации замедлителя нейтронов с детектором тепловых нейтронов на основе 3He, 6Li, 10B или Gd. Ни один из этих детекторов не обладает одновременно достаточной степенью нейтрон/гамма разделения, способностью измерять энергетический спектр нейтронов и направление на их источник (позиционной чувствительностью).
Устройство детектора
Для регистрации нейтронов и высокоэнергетичных гамма-квантов деления предлагается создать новое устройство – низкофоновый спектрометрический позиционно-чувствительный детектор нейтронов. Детектор представляет собой комбинацию из детектора тепловых нейтронов на основе газа 3He либо стекла, допированного 6Li, и сцинтилляционного детектора, служащего одновременно замедлителем нейтронов.
Детекторы на основе 3He (или 6Li) обладают высокой эффективностью регистрации тепловых нейтронов (E
УДК 539.1
РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА НЕЙТРОНОВ
Д.В. Постоварова
Для регистрации нейтронов и высокоэнергетичных гамма-квантов деления предлагается создать новое устройство – низкофоновый спектрометрический позиционно-чувствительный детектор нейтронов, представляющий собой счетчик тепловых нейтронов, окруженный сцинтиллятором, выступающим и в роли замедлителя нейтронов. Приводятся предварительные результаты моделирования регистрации нейтронов с различными спектрами предлагаемым детектором. Ключевые слова: спектроскопический позиционно-чувствительный детектор нейтронов, математическое моделирование.
Введение В связи с возросшей террористической опасностью в последнее время в мире развиваются новые методы досмотра коммерческих грузов с целью обнаружения в них незаконно перевозимых ядерных материалов (ЯМ), которые могут быть использованы для создания самодельного ядерного взрывного устройства или в качестве компонента «грязной бомбы». Основным средством обнаружения ЯМ служат радиационные порталы, регистрирующие их собственное нейтронное или гамма-излучение. Однако собственное гамма-излучение многих ЯМ имеет низкую энергию, в значительной степени поглощается в
62 Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета
информационных технологий, механики и оптики, 2010, № 5 (69)
Д.В. Постоварова
окружающем веществе, и не всегда может быть обнаружено в присутствии природного фона гаммаизлучения. Собственное нейтронное излучение спонтанного деления ЯМ является гораздо более надежным индикатором наличия ЯМ, так как природный нейтронный фон значительно ниже, чем фон гаммаквантов. Тем не менее, природный нейтронный фон ограничивает чувствительность метода [1, 2].
Спонтанное нейтронное излучение присутствует не у всех ЯМ. В связи с этим в мире развиваются системы, основанные на активных ядерных методах [3]. В активных методах в качестве зондирующего излучения используется, как правило, нейтронное излучение, а регистрируются вторичные излучения вынужденного деления: нейтроны и гамма-кванты. При этом работающий источник зондирующего излучения создает значительный собственный фон нейтронного и гамма-излучения, затрудняющий регистрацию нейтронов и гамма-квантов деления. Поэтому одной из главных задач детектирующей системы становится способность отличать интересующие нейтроны вынужденного деления от гамма-квантов, фоновых и зондирующих нейтронов. Для этого нужно измерять энергии нейтронов и направление на их источник.
Существующие детекторы нейтронов делительного спектра основаны, как правило, на органических сцинтилляторах, или на комбинации замедлителя нейтронов с детектором тепловых нейтронов на основе 3He, 6Li, 10B или Gd. Ни один из этих детекторов не обладает одновременно достаточной степенью нейтрон/гамма разделения, способностью измерять энергетический спектр нейтронов и направление на их источник (позиционной чувствительностью).
Устройство детектора
Для регистрации нейтронов и высокоэнергетичных гамма-квантов деления предлагается создать новое устройство – низкофоновый спектрометрический позиционно-чувствительный детектор нейтронов. Детектор представляет собой комбинацию из детектора тепловых нейтронов на основе газа 3He либо стекла, допированного 6Li, и сцинтилляционного детектора, служащего одновременно замедлителем нейтронов.
Детекторы на основе 3He (или 6Li) обладают высокой эффективностью регистрации тепловых нейтронов (E