pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2017-8-1-23-31pimi-284Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsВЛИЯНИЕ РАССЕЯННОГО НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРОЧНОЙ УСТАНОВКИ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ УПН-АТ140INFLUENCE OF SCATTERED NEUTRON RADIATION ON METROLOGICAL CHARACTERISTICS OF АТ140 NEUTRON CALIBRATION FACILITYКомарД. И.KomarD. I.

Адрес для переписки: Комар Д.И. – НПУП «АТОМТЕХ», ул. Гикало, 5, г. Минск 220005, Беларусь    e-mail: damiankomar@yandex.ru

Address for correspondence: Komar D. – SPE «АТОМТЕХ», Gikalo str. 5 , Minsk 220005, Belarus    e-mail: damiankomar@yandex.ru

damiankomar@yandex.ruКутеньС. А.KutsenS. A.

Institute of Nuclear Problems

АТОМТЕХБеларусьАТОМТЕХBelarusИнститут ядерных проблем Белорусского государственного университетаБеларусьBelarusian State UniversityBelarus201728022017812331Copyright © Комар Д.И., Кутень С.А., 20172017Комар Д.И., Кутень С.А.Komar D.I., Kutsen S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/284

В метрологическом обеспечении средств измерений нейтронного излучения в качестве эталонов широкое распространение получили установки с коллимированным полем излучения, создаваемым радионуклидными источниками нейтронов. Целью данной работы являлось исследование влияния рассеянного нейтронного излучения на такие метрологические характеристики поверочной установки нейтронного излучения УПН-АТ140, как плотность потока и амбиентный эквивалент мощности дозы с использованием метода Монте-Карло.

При калибровке испытуемый прибор помещают в нейтронное поле с известной плотностью потока или амбиентным эквивалентом мощности дозы. Пучок нейтронов от радионуклидного источника быстрых нейтронов может быть сформирован в различных геометриях. В контейнере-коллиматоре установки поверочной нейтронного излучения УПН-АТ140 устанавливаются специальные вставки, отвечающие геометрии быстрых и геометрии тепловых нейтронов. Из-за наличия рассеянного излучения необходимо вносить поправки на рассеянную компоненту, обусловленную рассеянием нейтронов в воздухе и стенами помещения. Измерение характеристик нейтронного поля установки могут быть проведены в ограниченном числе точек, а в остальных точках используется модельный метод.

Контейнер-коллиматор установки со вставкой для геометрии тепловых нейтронов формирует пучок от радионуклидного источника нейтронов со значительной составляющей нейтронов тепловых энергий. Из полученной зависимости полного потока нейтронов от расстояния до источника нейтронов видно, что за счет рассеянного в коллиматоре излучения нарушается закон обратных квадратов. Вклад рассеянного стенами помещения излучения в полный поток нейтронов увеличивается при удалении от источника нейтронов и значительно влияет на характеристики поля нейтронов. При открытом источнике в геометрии теневого конуса, спектр нейтронов имеет ярко выраженную тепловую компоненту, обусловленную рассеянием от стен.

Рассмотрены основные типы геометрий для формирования поля эталонного нейтронного излучения с использованием радионуклидных источников. Разработана Монте-Карло модель 238Pu-Be-источника нейтронов и контейнера-коллиматора установки УПН-АТ140. Показано, что наиболее существенным фактором, влияющим на энергетическое распределение нейтронов, является вклад излучения, рассеянного в помещении, где расположена установка. Это приводит к значительному изменению спектра нейтронного излучения при удалении от источника. При проектировании помещения и размещения в нем установки необходимо учитывать требования к качеству излучения. 

Today facilities with collimated radiation field are widely used as reference in metrological support of devices for neutron radiation measurement. Neutron fields formed by radionuclide neutron sources. The aim of this research was to study characteristics of experimentally realized neutron fields geometries on АТ140 Neutron Calibration Facility using Monte Carlo method.

For calibration, we put a device into neutron field with known flux density or ambient equivalent dose rate. We can form neutron beam from radionuclide fast-neutron source in different geometries. In containercollimator of АТ140 Neutron Calibration Facility we can install special inserts to gather fast-neutron geometry or thermal-neutron geometry. We need to consider neutron scattering from air and room’s walls. We can conduct measurements of neutron field characteristics in several points and get the other using Monte Carlo method.

Thermal neutron collimator forms a beam from radionuclide source with a significant amount of neutrons with thermal energies. From found relationship between full neutron flux and distance to neutron source we see that inverse square law is violated. Scattered radiation contribution into total flux increases when we are moving away from neutron source and significantly influences neutron fields characteristics. While source is exposed in shadow-cone geometry neutron specter has pronounced thermal component from wall scattering.

In this work, we examined main geometry types used to acquire reference neutron radiation using radionuclide sources. We developed Monte Carlo model for 238Pu-Be neutron source and АТ140 Neutron Calibration Facility’s container-collimator. We have shown the most significant neutron energy distribution factor to be scattered radiation from room’s walls. It leads to significant changes of neutron radiation specter at a distance from the source. When planning location, and installing the facility we should consider radiation quality requirements. 

Монте-Карло моделированиерадионуклидный источник нейтроновполе нейтронного излученияколлиматорметод теневого конусаMonte Carlo simulationradionuclide neutron sourcefields of neutron radiationcollimatorshadow cone methodReferencesEisenhauer, C.M. Calibration Techniques for Neutron Personal Dosymetry / C.M. Eisenhauer, J.B. Hunt, R.B. Schwartz // Radiation Protection Dosimetry. – 1985. – Vol. 10, iss. 1–4. – P. 43–57.Eisenhauer C.M., Hunt J.B., Schwartz R.B. Calibration Techniques for Neutron Personal Dosymetry. Radiation Protection Dosimetry, 1985, vol. 10, iss. 1–4, pp. 138–147. doi: 10.1093/oxfordjournals.rpd.a079410Vega-Carrillo, H.R. Spectrometry and dosimetry of a neutron source / H.R. Vega-Carillo, E. ManzanaresAcuna, V.M. Hernandez-Davila // Radiation Effects and Defects in Solids. – 2009. – Vol. 164, iss. 4. – P. 218–223.Vega-Carillo H. R., Manzanares-Acuna E., Hernandez-Davila V. M. Spectrometry and dosimetry of a neutron source. Radiation Effects and Defects in Solids, 2009, vol. 164, iss. 4, pp. 218-223. doi: 10.1080/10420150802271522Vega-Carillo, H.R. Study of room-return neutrons. / H.R. Vega-Carillo, E. Manzanares-Acuna, M.P. Iniguez. // Radiation Measurements. – 2007. – Vol. 42, iss. 3. – P. 413–419.Vega-Carillo H.R., Manzanares-Acuna E., Iniguez M.P. Study of room-return neutrons. Radiation Measurements, 2007, vol. 42, iss. 3, pp. 413–419. doi: 10.1016/j.radmeas.2007.01.036McCall, R.C. Room scattered neutrons / R.C. McCall, P.H. McGinley, K.E. Huffman // Medical Physics. – 1999. – Vol. 26, iss. 2. – P. 205–207.McCall R.C., McGinley P.H., Huffman K.E. Room scattered neutrons. Medical Physics, 1999, vol. 26, iss. 2, pp. 205–207. doi: 10.1118/1.598505Gallego, E. Characterictics of the Neutron Field of the Facility at DIN-UPM / E. Gallego, A. Lorente // Radiation Protection Dosimetry. – 2004. – Vol. 110, iss. 1–4. – P. 73–79.Gallego E., Lorente A. Characterictics of the Neutron Field of the Facility at DIN-UPM. Radiation Protection Dosimetry, 2004, vol. 110, iss. 1–4, pp. 73– 79. doi: 10.1093/rpd/nch199Eisenhauer, C.M. Effect of Air Scatter on Calibration of Instruments for Detecting Neutrons / C.M. Eisenhauer, R.B. Schwartz, R.C. McCall // Radiation Protection Dosimetry. – 1987. – Vol. 19, iss. 2. – P. 77–84.Eisenhauer C.M., Schwartz R.B., McCall R.C. Effect of Air Scatter on Calibration of Instruments for Detecting Neutrons. Radiation Protection Dosimetry, 1987, vol. 19, iss. 2, pp. 77–84. doi: 10.1093/oxfordjournals.rpd.a079923Hunt, J.B. The Сalibration of Neutron Sensetive Spherical Devices / J.B. Hunt // Radiation Protection Dosimetry. – 1984. – Vol. 8, iss. 4. – P. 239–251.Hunt J.B. The Сalibration of Neutron Sensetive Spherical Devices. Radiation Protection Dosimetry, 1984, vol. 8, iss. 4, pp. 239–251. doi: 10.1093/oxfordjournals.rpd.a083078Briesmeister, J.F. MCNP-A General Monte Carlo N-Paticle Transport Code, Version 4В. LA-12625-M./ J.F. Briesmeister; ed. Los Alamos National Laboratory. – Los Alamos, 1997, 736 с.Briestmeister J.F. ed. MCNP-A general Monte Carlo N-particle transport code, Version 4A. Report LA-12625-M, Los Alamos, NM: Los Alamos National Laboratory,1994, 736 pp.Kim, S.I. Review of neutron scattering correction for the calibration of neutron survey meters using the shadow-cone metod / S.I. Kim, B.H. Kim, J.L. Kim // Nuclear Engineering and Technology. – 2015. – Vol. 47, iss. 7. – P. 939–944.Kim S.I., Kim B.H., Kim J.L. Review of neutron scattering correction for the calibration of neutron survey meters using the shadow-cone metod. Nuclear Engineering and Technology, 2015, vol. 47, iss. 7, pp. 939–944. doi: 10.1016/j.net.2015.07.005Eisenhauer, C.M. Review of Scattering Corrections for Calibration of Neutron Instruments / C.M. Eisenhauer // Radiation Protection Dosimetry. – 1989. – Vol. 28, iss. 4. – P. 253–262.Eisenhauer C.M. Review of Scattering Corrections for Calibration of Neutron Instruments. Radiation Protection Dosimetry, 1989, vol. 28, iss. 4, pp. 253–262. doi: 10.1093/oxfordjournals.rpd.a080514Vega-Carillo, H.R. Low energy neutrons from a 239PuBe isotopic neutron source inserted in moderating media / H.R. Vega-Carillo, C.T. Muhech // Revista Mexicana de Fisica. – 2002. – Vol. 48, iss. 5. – P. 405–412.Vega-Carillo H.R., Muhech C.T. Low energy neutrons from a 239PuBe isotopic neutron source inserted in moderating media. Revista Mexicana de Fisica, 2002, vol. 48, iss. 5, pp. 405–412.Faghihi, F. Neutrons Flux Distributions of the Pu-Be Source and its Simulation by the MCNP-4B Code / F. Faghihi, S. Mehdizadeh, K. Hadad // International Journal of Modern Physics. – 2006. – Vol. 15, iss. 3. – P. 737–745.Faghihi F., Mehdizadeh S., Hadad K. Neutrons Flux Distributions of the Pu-Be Source and its Simulation by the MCNP-4B Code. International Journal of Modern Physics, 2006, vol. 15, iss. 3, pp. 737–745. doi: 10.1142/S0218301306004545.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.