ANRI ANRI АНРИ (Аппаратура и Новости Радиационных Измерений) 2075-1338 57697 10.37414/2075-1338-2023-112-1-29-46 Научные статьи Scientific article Научные статьи Calibration and Verification of a Real-Time Multi Detector Neutron Spectrometer Калибровка и поверка многодетекторного нейтронного спектрометра реального времени Дрейзин Валерий Э. Dreyzin Valeriy E. dreyzin-ve@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Логвинов Дмитрий И. Logvinov Dmitriy I.

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Гримов Александр А. Grimov Aleksandr A. Grimmer2007@yandex.ru Кузьменко Александр П. Kuz'menko Aleksandr P. Юго-Западный государственный университет Курск Россия South-West State university Kursk Russian Federation ООО «НЕОРАДТЕХ» Москва Россия LLC "NEORADTECH" Moscow Russian Federation Юго-Западный государственный университет Курск Россия South-West State university Kursk Russian Federation Юго-Западный государственный университет Курск Россия South-West State university Kursk Russian Federation Юго-Западный государственный университет Курск Россия South-West State university Kursk Russian Federation 13 03 2023 13 03 2023 1 29 46 13 03 2023 https://doza.editorum.ru/en/nauka/article/57697/view

В [1-4] рассмотрены основные проблемы создания многодетекторного нейтронного спектрометра реального времени и проведено его имитационное моделирование с целью определения оптимального состава блока детектирования такого спектрометра. В данной статье констатируется несовершенство существующего метрологического и методического обеспечения не только спектрометрических, но и радиометрических измерений произвольных нейтронных потоков. Для повышения достоверности результатов нейтронных измерений предлагается проводить поверку разрабатываемого многодетекторного нейтронного спектрометра реального времени в опорных нейтронных полях с различной и достоверно известной формой энергетических спектров. Для создания таких опорных нейтронных полей проведена разработка нейтронного испытательно-поверочного комплекса, прототипный образец которого был исследован экспериментально. Но, с учетом ограниченного разнообразия форм спектров опорных нейтронных полей, создаваемых этим комплексом, предлагается обучать нейронную сеть, встраиваемую в нейтронный спектрометр, на более обширном множестве базовых спектров, включающем помимо спектров опорных полей, создаваемых испытательно-поверочным комплексом, достоверно известные спектры нейтронных потоков, найденные в литературе. Показано, что в этом случае энергетические погрешности спектрометра при измерении нейтронных потоков с разнообразной формой спектра будут практически исключены, даже при проведении поверки спектрометра в опорных полях с более узким разнообразием форм спектров.

In [1-4], the main problems of creating a real-time multi-detector neutron spectrometer are considered and simulation modeling of such a spectrometer is carried out in order to determine the optimal composition of the detection unit of such a spectrometer. This article states the imperfection of the metrological and methodological support of not only spectrometric, but also radiometric measurements of arbitrary neutron fluxes. To increase the reliability of the results of neutron measurements, it is proposed to verify the multi-detector real-time neutron spectrometer being developed in reference neutron fields with different and reliably known shapes of energy spectra. To create such reference neutron fields, a neutron testing and verification complex was developed, the prototype of which was studied experimentally. But taking into account the limited variety of forms of the spectra of the reference neutron fields created by this complex, it is proposed to train the neural network embedded in the neutron spectrometer on a wider set of base spectra, which includes, in addition to the spectra of the reference fields created on the test and calibration complex, reliably known spectra of neutron fluxes found in the literature. It is shown that in this case the energy errors of the spectrometer when measuring neutron fluxes with a variety of spectrum shapes will be practically eliminated, even when the spectrometer is verified in reference fields with a narrower variety of spectrum shapes.

 нейтронный спектрометр измерение метрологическое обеспечение поверка калибровка neutron spectrometer measurement metrological support verification calibration

Дрейзин В.Э., Логвинов Д.И., Гримов А.А., Кузьменко А.П. Формирование и расчет спектральных характеристик сцинтилляционных нейтронных детекторов//АНРИ. 2022. № 3(110). С. 21-31. Dreyzin V.E., Logvinov D.I., Grimov A.A., Kuz'menko A.P. Formirovanie i raschet spektral'nyh harakteristik scintillyacionnyh neytronnyh detektorov//ANRI. 2022. № 3(110). S. 21-31. Дрейзин В.Э., Логвинов Д.И., Гримов А.А., Кузьменко А.П. Восстановление абсолютных значений спектральных составляющих в многодетекторном нейтронном спектрометре//АНРИ. 2022. № 3(110). С. 32-36. Dreyzin V.E., Logvinov D.I., Grimov A.A., Kuz'menko A.P. Vosstanovlenie absolyutnyh znacheniy spektral'nyh sostavlyayuschih v mnogodetektornom neytronnom spektrometre//ANRI. 2022. № 3(110). S. 32-36. Дрейзин В.Э., Логвинов Д.И., Гримов А.А., Кузьменко А.П. Исследование и подавление чувствительности нейтронных сцинтилляционных детекторов к гамма-излучению//АНРИ. 2022. № 4(111). С. 22-32. Dreyzin V.E., Logvinov D.I., Grimov A.A., Kuz'menko A.P. Issledovanie i podavlenie chuvstvitel'nosti neytronnyh scintillyacionnyh detektorov k gamma-izlucheniyu//ANRI. 2022. № 4(111). S. 22-32. Дрейзин В.Э., Логвинов Д.И., Гримов А.А., Кузьменко А.П. Моделирование и оптимизация состава детекторов в многодетекторном нейтронном спектрометре реального времени//АНРИ. 2022. № 4(111). С. 33-43. Dreyzin V.E., Logvinov D.I., Grimov A.A., Kuz'menko A.P. Modelirovanie i optimizaciya sostava detektorov v mnogodetektornom neytronnom spektrometre real'nogo vremeni//ANRI. 2022. № 4(111). S. 33-43. ГОСТ 8.031-82 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения потока и плотности потока нейтронов. GOST 8.031-82 GSI. Gosudarstvennyy pervichnyy etalon i gosudarstvennaya poverochnaya shema dlya sredstv izmereniya potoka i plotnosti potoka neytronov. ГЭТ 51-2017. Государственный первичный эталон единиц плотности потока нейтронов и флюенса нейтронов для ядерно-физических установок. GET 51-2017. Gosudarstvennyy pervichnyy etalon edinic plotnosti potoka neytronov i flyuensa neytronov dlya yaderno-fizicheskih ustanovok. ГЭТ 117-2010. Государственный первичный эталон (ГПЭ) единиц мощности поглощенной дозы и мощности эквивалента дозы нейтронного излучения. GET 117-2010. Gosudarstvennyy pervichnyy etalon (GPE) edinic moschnosti pogloschennoy dozy i moschnosti ekvivalenta dozy neytronnogo izlucheniya. ГОСТ 8.521-84 ГСИ. Установки поверочные нейтронного излучения. Методика поверки. GOST 8.521-84 GSI. Ustanovki poverochnye neytronnogo izlucheniya. Metodika poverki. ГОСТ 8.355-79 ГСИ. Радиометры нейтронов. Методы и средства поверки. GOST 8.355-79 GSI. Radiometry neytronov. Metody i sredstva poverki. Агупов В.А., Баляева Р.Р., Копейкина Е.С., Меняйло Н.П. Унифицированная методика аттестации типовых эталонных установок нейтронного излучения//АНРИ. 2013. № 1(72). С. 21-27. Agupov V.A., Balyaeva R.R., Kopeykina E.S., Menyaylo N.P. Unificirovannaya metodika attestacii tipovyh etalonnyh ustanovok neytronnogo izlucheniya//ANRI. 2013. № 1(72). S. 21-27. Масляев П.Ф. Формирование полей нейтронов от радионуклидных источников нейтронов//АНРИ. 2012. № 4(71). С. 32-38. Maslyaev P.F. Formirovanie poley neytronov ot radionuklidnyh istochnikov neytronov//ANRI. 2012. № 4(71). S. 32-38. Масляев П.Ф. Учет влияющих факторов при поверке установок с радионуклидными источниками нейтронного излучения//АНРИ. 2016. № 2(85). С. 2-9. Maslyaev P.F. Uchet vliyayuschih faktorov pri poverke ustanovok s radionuklidnymi istochnikami neytronnogo izlucheniya//ANRI. 2016. № 2(85). S. 2-9. Compendium of neutron spectra and detector responses for radiation protection purposes; Technical report series no. 403. Supplement to Technical Reports Series no. 318, IAEA, Vienna, 2001. Compendium of neutron spectra and detector responses for radiation protection purposes; Technical report series no. 403. Supplement to Technical Reports Series no. 318, IAEA, Vienna, 2001. Севастьянов В.Д. Моделирующие опорные поля нейтронов для метрологического обеспечения нейтронных измерений на ядерно-физических установках РФ. Под редакцией д.т.н., профессора Донченко С.И. Монография. Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2015. Sevast'yanov V.D. Modeliruyuschie opornye polya neytronov dlya metrologicheskogo obespecheniya neytronnyh izmereniy na yaderno-fizicheskih ustanovkah RF. Pod redakciey d.t.n., professora Donchenko S.I. Monografiya. Mendeleevo: FGUP «VNIIFTRI», 2015. Дрейзин В.Э., Логвинов Д.И., Гримов А.А. Создание опорных нейтронных полей для калибровки нейтронных спектрометров//АНРИ. 2013. № 4(75). С. 8-13. Dreyzin V.E., Logvinov D.I., Grimov A.A. Sozdanie opornyh neytronnyh poley dlya kalibrovki neytronnyh spektrometrov//ANRI. 2013. № 4(75). S. 8-13. Брискман Б.А., Генералова В.В., Крамер-Агеев Е.А. и др. Внутриреакторная дозиметрия: практическое руководство. М.: Энергоатомиздат, 1985. 200 с. Briskman B.A., Generalova V.V., Kramer-Ageev E.A. i dr. Vnutrireaktornaya dozimetriya: prakticheskoe rukovodstvo. M.: Energoatomizdat, 1985. 200 s. F.D. Brooks, H. Klein, «Neutron spectrometry - historical review and present status», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 476, pp. 1-11, 2002. F.D. Brooks, H. Klein, «Neutron spectrometry - historical review and present status», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 476, pp. 1-11, 2002. Брегадзе Ю.И., Степанов Э.К., Ярына В.П. Прикладная метрология ионизирующих излучений. М.: Энергоатомиздат, 1990. 264 с. Bregadze Yu.I., Stepanov E.K., Yaryna V.P. Prikladnaya metrologiya ioniziruyuschih izlucheniy. M.: Energoatomizdat, 1990. 264 s. R.L. Bramblett, R.I. Ewing, T.W. Bonner. «A new type of Neutron spectrometer». Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, North-Holland publishing Co, no. 9, pp. 1-12, 1960. R.L. Bramblett, R.I. Ewing, T.W. Bonner. «A new type of Neutron spectrometer». Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, North-Holland publishing Co, no. 9, pp. 1-12, 1960. D.J. Thomas, A.V. Alevra, «Bonner sphere spectrometers - a critical review», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A 476, pp. 12-20, 2002. D.J. Thomas, A.V. Alevra, «Bonner sphere spectrometers - a critical review», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A 476, pp. 12-20, 2002. Санников А.В., Пелешко В.Н., Савицкая Е.Н., Купцов С.И., Сухарев М.М. Многошаровый спектрометр нейтронов на основе серийного прибора РСУ-01//АНРИ. № 1(56), 2009. С. 62-69. Sannikov A.V., Peleshko V.N., Savickaya E.N., Kupcov S.I., Suharev M.M. Mnogosharovyy spektrometr neytronov na osnove seriynogo pribora RSU-01//ANRI. № 1(56), 2009. S. 62-69. S. Itoh, T. Tsunoda, «Neutron Spectra Unfolding with Maximum Entropy and Maximum Likelihood», Journal of Nuclear Science and Technology, no. 26(9), pp. 833-843, 1989. S. Itoh, T. Tsunoda, «Neutron Spectra Unfolding with Maximum Entropy and Maximum Likelihood», Journal of Nuclear Science and Technology, no. 26(9), pp. 833-843, 1989. ISO-8529-1:2001, «Reference neutron radiations - Part1: Characteristics and methods of production». ISO-8529-1:2001, «Reference neutron radiations - Part1: Characteristics and methods of production».