ASTM E2059-20
Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов

Стандартный №

ASTM E2059-20

Дата публикации

2020

Разместил

American Society for Testing and Materials (ASTM)

Последняя версия

ASTM E2059-20

сфера применения

1.1 Эмульсии для ядерных исследований (NRE) имеют долгую и блестящую историю применения в физических науках, науках о Земле и биологических науках (1, 2)2. В физических науках эксперименты NRE привели ко многим фундаментальным открытиям в таких различных дисциплинах, как ядерная физика, физика космических лучей и физика высоких энергий. В прикладных физических науках ЯРД использовались в экспериментах по нейтронной физике как в реакторах деления, так и в термоядерных реакторах (3-6). Многочисленные нейтронные эксперименты ЯРД можно найти в других прикладных дисциплинах, таких как ядерная инженерия, мониторинг окружающей среды и медицинская физика. Учитывая широту применения NRE, существует множество учебников и справочников, в которых подробно описаны методы, используемые в методе NRE (1-4, 6). Как следствие, эта практика будет ограничена применением метода NRE для нейтронных измерений в реакторной физике и ядерной технике с особым упором на нейтронную дозиметрию в контрольных областях (см. Матрицу E706).

1.2 NRE являются пассивными детекторами и обеспечивают интегрированную во времени скорость реакции. Как следствие, NRE обеспечивает измерения флюенса без необходимости внесения зависящих от времени поправок, которые возникают в случае радиометрических (RM) дозиметров (см. Метод испытаний E1005). NRE обеспечивает постоянные записи, так что наблюдения оптической микроскопии можно проводить в любое время после облучения. При необходимости измерения NRE можно повторить в любое время для проверки сомнительных данных или получения уточненных результатов.

1.3. Поскольку измерения NRE проводятся с помощью оптических микроскопов, для экспериментов по тонкой структуре обеспечивается высокое пространственное разрешение. Признак высокого пространственного разрешения также может быть использован для определения информации об угловой анизотропии нейтронного поля in-situ (4, 5, 7). Активные детекторы не могут предоставить такие данные из-за внутренних возмущений и эффектов конечного размера (см. раздел 11).

1.4 Существование водорода в качестве основного компонента ЯРЭ позволяет обнаруживать нейтроны посредством рассеяния нейтронов на водороде, то есть хорошо известной (n,p) реакции. Измерения NRE в условиях реакторов малой мощности преимущественно основывались на этой (n,p) реакции. NRE также использовался для измерения реакций 6 Li (n,t) 4 He и 10 B (n,α) 7 Li путем включения 6 Li и 10 B в стеклянные пятнышки вблизи средней плоскости NRE (8, 9). Использование этих двух реакций не обеспечивает общих преимуществ (n,p)-реакции для нейтронной дозиметрии в условиях реакторов малой мощности (см. раздел 4). Как следствие, этот стандарт будет ограничен использованием реакции (n,p) для нейтронной дозиметрии в условиях реакторов малой мощности.

1.5 Ограничения. Метод NRE имеет четыре основных ограничения для применимости в условиях реакторов малой мощности.

1.5.1 Чувствительность к гамма-излучению. Гамма-излучение создает существенное ограничение для измерений NRE. При дозе гамма-излучения примерно 0,025 Гр NRE может затуманиться из-за электронных событий, индуцированных гамма-лучами. На этом уровне воздействия гамма-излучения треки отдачи протонов, индуцированные нейтронами, уже невозможно точно измерить. Как следствие, эксперименты NRE ограничены средами с низким энергопотреблением, например, в критических сборках и контрольных полях. Более того, применение возможно только в средах, где накопление радиоактивности, например, продуктов деления, ограничено.

1.5.2 Нижний предел энергии. При измерении длины трека для событий отдачи протона длина трека уменьшается по мере уменьшения энергии отдачи протона. Длина трека отдачи протона менее 3 мкм в NRE не может быть адекватно измерена с помощью методов оптической микроскопии. Поскольку длина трека отдачи протона уменьшается примерно до 3 мкм, становится очень трудно точно измерить длину трека. Этот предел длины трека в 3 мкм соответствует низкоэнергетическому пределу применимости в диапазоне примерно от 0,3 до 0,4 МэВ для измерений нейтрон-индуцированной отдачи протонов в NRE. 1 Эта практика находится в ведении Комитета ASTM E10 по ядерным технологиям и их применениям и является прямой ответственностью Подкомитета E10.05 по метрологии ядерного излучения. Текущая редакция утверждена 1 июля 2020 г. Опубликована в августе 2020 г. Первоначально утверждена в 2000 г. Последняя предыдущая редакция утверждена в 2015 г. как E2059 15ɛ1 . ДОИ: 10.1520/E2059-20. 2 Номера, выделенные жирным шрифтом в скобках, относятся к списку литературы в конце текста. Авторские права © ASTM International, 100 Barr Harbour Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959. США Этот международный стандарт был разработан в соответствии с международно признанными принципами стандартизации, установленными в Решении о принципах разработки международных стандартов, руководств и рекомендаций, выпущенном Комитетом Всемирной торговой организации по техническим барьерам в торговле (ТБТ).

1.5.3 Пределы высоких энергий. Из-за ограничений конечного размера измерения спектрометрии быстрых нейтронов ограничены величиной ≤15 МэВ. Предел для спектрометрии in-situ в реакторной среде составляет ≤8 МэВ.

1.5.4 Предел плотности треков. Возможность измерения длины трека отдачи протона с помощью методов оптической микроскопии зависит от плотности треков. Выше определенной плотности треков создается лабиринт или лабиринт перекрывающихся треков, что исключает использование методов оптической микроскопии. При ручном сканировании это ограничение возникает выше примерно 104 дорожек/см2, тогда как интерактивные компьютерные системы сканирования могут расширить этот предел примерно до 105 дорожек/см2. Эти пределы соответствуют флюенсам нейтронов 106–107 см–2 соответственно.

1.6 Нейтронная спектрометрия (дифференциальные измерения). Для измерений дифференциальной нейтронной спектрометрии в условиях реактора малой мощности эксперименты NRE могут проводиться в двух различных режимах. В более общем случае ЯРД облучаются на месте в среде реактора малой мощности. Этот режим экспериментов ЯРЭ называется режимом 4π, поскольку внутриместное облучение создает треки во всех направлениях (см.

3.1.1). В особых случаях, когда направление нейтронного потока известно, NRE ориентируют параллельно направлению нейтронного потока. В такой ориентации один край NRE обращен к потоку падающих нейтронов, поэтому этот режим измерения называется режимом «с конца». Сканирование треков отдачи протонов для этих двух разных режимов различно. Последующий анализ данных также различен для этих двух режимов (см.

3.1.1 и 3.

1.2).

1.7 Нейтронная дозиметрия (интегральные измерения). NRE также обеспечивает интегральную нейтронную дозиметрию за счет использования реакции (n,p) в реакторах малой мощности. Возможны два различных типа реакций дозиметрии в интегральном режиме (n,p), а именно I-интеграл (см.

3.2.1) и J-интеграл (см.

3.2.2) (10, 11). Сканирование треков отдачи протонов для этих интегральных реакций проводится в ином режиме, чем сканирование для дифференциальной нейтронной спектрометрии (см.

3.2). Анализ данных в интегральном режиме также отличается от анализа, необходимого для дифференциальной нейтронной спектрометрии (см.

3.2). В этой практике особое внимание будет уделяться интегральной нейтронной дозиметрии NRE (n,p) из-за полезности и преимуществ измерений в интегральном режиме в эталонных полях малой мощности.

1.8 Настоящий международный стандарт был разработан в соответствии с международно признанными принципами стандартизации, установленными в Решении о принципах разработки международных стандартов, руководств и рекомендаций, изданном Комитетом Всемирной торговой организации по техническим барьерам в торговле (ТБТ).

ASTM E2059-20 Ссылочный документ

• ASTM E1005 Стандартный метод испытаний для применения и анализа радиометрических мониторов для наблюдения за корпусом реактора, E 706 (IIIA)
• ASTM E706 Стандартная основная матрица стандартов наблюдения за корпусами легководных реакторов, E706(0)
• ASTM E854 Стандартный метод испытаний для применения и анализа твердотельных трековых самописцев (SSTR) для наблюдения за реакторами, E706(IIIB)
• ASTM E910 Стандартный метод испытаний для применения и анализа мониторов флюенса накопления гелия для наблюдения за корпусом реактора, E706 (IIIC)
• ASTM E944  Стандартное руководство по применению методов корректировки нейтронного спектра при наблюдении за реакторами (IIA)

ASTM E2059-20 История

• 2020 ASTM E2059-20 Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов
• 2015 ASTM E2059-15e1 Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов
• 2015 ASTM E2059-15 Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов
• 2006 ASTM E2059-06(2010) Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов
• 2006 ASTM E2059-06 Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов
• 2005 ASTM E2059-05 Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов
• 2000 ASTM E2059-00a Стандартная практика применения и анализа ядерных исследовательских эмульсий для дозиметрии быстрых нейтронов

стандарты и спецификации