Published October 1965
| Version v1
Book
The Pulsed Neutron Technique Applied to Fast Non-Multiplying Assemblies
Creators
- 1. Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA (United States)
Description
A nanosecond pulsed Van de Graaff accelerator has been used to study the behaviour of fast neutrons in non-multiplying metal assemblies. A pulsed neutron source technique has been utilized to measure fast non-elastic cross-sections for iron. The method employed is similar to that used to measure absorption cross-sections in thermal assemblies, with the exception that the fast decay times are of the order of nanoseconds rather than microseconds. Nanosecond bursts of monoenergetic neutrons are injected into various size iron assemblies. The neutron flux in these assemblies is observed to decay exponentially with a characteristic decay constant. The decay constant is composed of a sum of terms which represent neutron loss due to leakage and energy degradation. Energy degradation represents a neutron loss since a biased neutron detector is used. The removal term due to elastic and nonelastic scattering can be determined by measuring the decay constant as a function of assembly size. A theoretical development is presented for calculating the fraction that the elastic scattering contributes to the removal term, hence the non-elastic cross-section can be determined. The theoretical treatment for calculating the elastic contribution has been verified experimentally. The non-elastic cross-section for iron has been measured by this technique for primary neutron energies between 0.8 and 1.5 MeV. The pulsed source technique described above has been used to measure decay constants for lead slabs. The experiment approximates the assumptions which are generally made when solving the time-dependent Boltzmann transport equation (i.e. one-dimension, one-velocity). Decay constants have been measured for 28 in x 32 in lead slabs of 2, 4, 6 and 8-in thickness. The results, after being corrected for energy degradation and finite assembly, are compared with the approximate solutions of the Boltzmann transport equation. (author)
Abstract (French)
Les auteurs ont utilisé un accélérateur Van de Graaff à impulsions de l'ordre de la nanoseconde pour étudier le comportement de neutrons rapides dans des assemblages métalliques non multiplicateurs. Ils ont mesuré les sections efficaces non élastiques du fer pour les neutrons rapides. La méthode employée est semblable à celle qu'on utilise pour mesurer les sections efficaces d'absorption dans des assemblages à neutrons thermiques, avec cette différence que les temps de décroissance pour les neutrons rapides sont de l'ordre de la nanoseconde et non de la microseconde. Des bouffées de neutrons monoénergétiques d'une nanoseconde sont introduites dans des assemblages en fer de dimensions diverses. On remarque que dans ces assemblages le flux de neutrons décroît exponentiellement avec une constante de décroissance caractéristique. La constante de décroissance est composée d'une somme de termes qui représentent la perte de neutrons due aux fuites et à la dégradation en énergie. La dégradation en énergie représente une perte de neutrons, car un détecteur de neutrons dont les données sont entachées d'une erreur systématique est utilisé. On peut déterminer le terme correspondant à la diffusion élastique et inélastique en mesurant la constante de décroissance considérée comme une fonction des dimensions de l'assemblage. Suit un développement théorique pour le calcul de la fraction de ce terme qui est due à la diffusion élastique et, par conséquent, pour la détermination de la section efficace non élastique. Le procédé théorique de calcul de cette fraction a fait l'objet de vérifications expérimentales. Les auteurs ont mesuré la section efficace non élastique du fer par cette méthode pour des énergies de neutrons primaires comprises entre 0,8 et 1,5 MeV. La méthode de la source puisée décrite ci-dessus a été utilisée pour mesurer des constantes de décroissance pour des plaques de plomb. Les conditions de l'expérience sont approximativement conformes aux hypothèses généralement admises lorsqu'on résout l'équation de transport de Boltzmann qui est fonction du temps (c'est-à-dire une dimension, une vitesse). Les constantes de décroissance ont été mesurées pour des plaques de plomb de 70 cm x 80 cm et de 5, 10, 15 et 20 cm d'épaisseur. Après correction pour tenir compte de la dégradation en énergie et des dimensions finies de l'assemblage, les résultats sont comparés aux solutions approchées de l'équation de transport de Boltzmann. (author)Abstract (Spanish)
Los autores han empleado un acelerador Van de Graafi, que emitía ráfagas de neutrones pulsados del orden del nanosegundo, para estudiar el comportamiento de los neutrones rápidos en conjuntos de metales no multiplicadores. Emplearon esta técnica de la fuente de neutrones pulsados a fin de medir las secciones eficaces de dispersión inelástica de los neutrones rápidos en el Fe. El método empleado es análogo al utilizado para medir las secciones eficaces de absorción en conjuntos térmicos, salvo el hecho de que los tiempos de decrecimiento de los neutrones rápidos son del orden del nanosegundo más bien que del microsegundo. En estos experimentos, se inyectaron ráfagas de neutrones monoenergéticos, del orden del nanosegundo, en conjuntos de Fe de diversas dimensiones. Se observó que, en esos conjuntos, el flujo neutrónico decrece exponencialmente con una constante característica. Esta constante de decrecimiento está constituida por una suma de términos que representan la pérdida de neutrones debidos al escape y a la degradación energética. Esta última representa una pérdida de neutrones toda vez que se emplea un detector neutrónico polarizado. El término de eliminación correspondiente a la dispersión elástica e inelástica puede determinarse midiendo la constante de decrecimiento en función de las dimensiones del conjunto de que se trate. Los autores exponen un procedimiento teórico que permite calcular la medida en que la dispersión elástica contribuye al término de eliminación, con lo que puede calcularse subsiguientemente la sección eficaz de dispersión inelástica. El procedimiento teórico se ha comprobado experimentalmente para calcular la contribución de la dispersión elástica. Empleando esta técnica, se ha medido la sección eficaz de dispersión inelástica correspondiente al Fe, para energías de los neutrones primarios comprendidas entre 0,8-y 1,5 MeV. Esta técnica de empleo de una fuente de neutrones pulsados se ha utilizado también para medir las constantes de decrecimiento en placas de Pb. Las condiciones de experimentación se aproximan a los supuestos que suelen formularse cuando se resuelve la ecuación de transporte de Boltzmann en función del tiempo (es decir, una sola dimensión y una sola velocidad). Los autores han medido las constantes de decrecimiento en placas de plomo de 71 x 81 cm. con espesores de 5, 10, 15 y 20 cm, y comparan los resultados alcanzados, una vez corregidos para tener en cuenta la degradación energética y el conjunto finito,con las soluciones aproximadas de la ecuación de transporte de Boltzmann. (author)Abstract (Russian)
Uskoritel' Van-de-Graafa s nanosekundnymi impul'sami ispol'zovali dlja izuchenija povedenija bystryh nejtronov v nerazmnozhajushhih metallicheskih sborkah. Dlja izmerenija sechenij neuprugogo rassejanija zheleza na bystryh nejtronah primenili metod impul'snogo istochnika nejtronov, analogichnyj metodu, primenjaemomu dlja izmerenija sechenij pogloshhenija v teplovyh sborkah, za iskljucheniem togo, chto vremja bystrogo spada izmerjaetsja nano-, a ne mikrosekundami. Nanosekundnye impul'sy monojenergeticheskih nejtronov inzhektirujutsja v zheleznye sborki razlichnyh razmerov. Otmecheno, chto potok nejtronov v jetih sborkah spadaet jeksponencial'no s harakteristicheskoj postojannoj spada. Postojannaja spada sostoit iz summy chlenov, kotorye predstavljajut soboj poterju nejtronov vsledstvie utechki i poteri jenergii, poterja jenergii predstavljaet so''oj poterju nejtronov, poskol'ku ispol'zuetsja porogovyj nejtronnyj detektor. Chlen utechki za schet uprugogo i neuprugogo rassejanija mozhno opredelit' putem izmerenija postojannoj spada v zavisimosti ot razmera sborki. Predstavlen teoreticheskij vyvod dlja rascheta doli uprugogo rassejanija v chlene utechki i, sledovatel'no, mozhno opredelit' sechenie neuprugogo rassejanija. Teoreticheskaja traktovka dlja rascheta vklada uprugogo rassejanija proverena jeksperimental'nym putem. Sechenie neuprugogo rassejanija zheleza izmereno s pomoshh'ju jetogo metoda dlja pervichnoj jenergii nejtronov v diapazone 0,8 —1,5 Mjev. Vysheopisannyj metod impul'snogo istochnika nejtronov byl ispol'zovan dlja. izmere nija postojannoj spada v otnoshenii svincovyh plastin. Jeksperimental'nye dannye primerno soglasujutsja s predpolozhenijami, kotorye obychno delajut pri reshenii bol'cmanovskogo uravnenija perenosa s vremennoj zavisimost'ju (t.e. odnomernoe, odnoskorostnoe). Postojannye spada izmereny dlja svincovyh plastin razmerom 28x32 djujma i tolshhinoj 2; 4; b i 8 djujmov. Posle vnesenija popravki na poterju jenergii i konechnye razmery sborki rezul'taty sravnivajutsja s priblizitel'nymi reshenijami bol'cmanovskogo uravnenija perenosa. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- Application de la Méthode des Neutrons Pulsés aux Assemblages Non Multiplicateurs a Neutrons Rapides; Primenenie metoda impul'snykh nejtronov pri izuchenii povedeniya bystrykh nejtronov v nerazmnozhayushchikh sborkakh; Aplicacion de la Tecnica de los Neutrones Pulsados a Conjuntos Rapidos de Materiales No Multiplicadores
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Pulsed Neutron Research. Vol. II. Proceedings of the Symposium on Pulsed Neutron Research
- Imprint Pagination
- 934 p.
- Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 511-525
- ISSN
- 0074-1884
Conference
- Title
- Symposium on Pulsed Neutron Research
- Dates
- 10-14 May 1965
- Place
- Karlsruhe (Germany)
INIS
- Country of Publication
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- INIS RN
- 44078827
- Subject category
- S73: NUCLEAR PHYSICS AND RADIATION PHYSICS; S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- ABSORPTION; BOLTZMANN EQUATION; COMPARATIVE EVALUATIONS; CROSS SECTIONS; DECAY; ELASTIC SCATTERING; ENERGY LOSSES; FAST NEUTRONS; IRON; LEAD; MATHEMATICAL SOLUTIONS; MEV RANGE; NEUTRON DETECTORS; NEUTRON FLUX; NEUTRON SOURCES; PULSED NEUTRON TECHNIQUES; TIME DEPENDENCE; VAN DE GRAAFF ACCELERATORS
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; BARYONS; DIFFERENTIAL EQUATIONS; ELECTROSTATIC ACCELERATORS; ELEMENTARY PARTICLES; ELEMENTS; ENERGY RANGE; EQUATIONS; EVALUATION; FERMIONS; HADRONS; INTEGRO-DIFFERENTIAL EQUATIONS; KINETIC EQUATIONS; LOSSES; MEASURING INSTRUMENTS; METALS; NEUTRONS; NUCLEONS; PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS; PARTICLE SOURCES; RADIATION DETECTORS; RADIATION FLUX; RADIATION SOURCES; SCATTERING; SORPTION; TRANSITION ELEMENTS
Optional Information
- Notes
- 9 refs., 9 figs., 4 tabs. Imprint:In two volumes
- Secondary number(s)
- IAEA-SM--62/74