Description
Uran-Isotope (235U und 238U) spalten sich nicht spontan mit einer signifikanten Rate – im Gegensatz zu den geradzahligen Plutonium-Isotopen. Aus diesem Grund verwenden Uranproben eine externe Neutronenabfragequelle, um die Spaltung in der Probe zu induzieren. Dies wird als aktive Probe bezeichnet.
Der Zähler JCC-51 basiert auf einer Technologie des Los Alamos National Laboratory und wird für aktive Neutronenmessungen an Elementen wie UO2-Massenproben, Uranmetallen zur Anreicherung, UAl-Legierungsabfällen, LWR-Brennstoffpellets und 238UTh-Brennstoffen verwendet. Neutronenquellen Americium-Lithium (AmLi)-Neutronenquellen (eine im oberen und eine im unteren Verschluss) induzieren die Spaltung in der Uranprobe, und die Koinzidenz-Neutronen werden gezählt. Wenn die AmLi-Quellen entfernt werden, kann der Zähler zur Analyse von Plutonium im passiven Modus betrieben werden.
Zweiundvierzig 3He-Röhrchen sind in das Polyethylen hoher Dichte eingebettet, das die Proben-Well umgibt. Sie sind in zwei konzentrischen Ringen angeordnet, um die Effizienz zu maximieren. Die Röhrchen sind in sechs Gruppen zu je sieben unterteilt, und jede Gruppe ist miteinander verdrahtet und mit einer JAB-01-Verstärker-/Diskriminator-Platine verbunden. Die sechs JAB-01-Platinen sind in einer abgedichteten Anschlussdose montiert. Die LED-Anzeigen sind außen an der Anschlussdose angebracht, um den ordnungsgemäßen Betrieb der einzelnen JAB-01-Kanäle anzuzeigen.
Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Zähler JCC-51 und dem Neutronenkoinzidenzanalysator JSR-12™ umfassen +5 V und HV. Die Signale werden in einem logischen OR-Operator kombiniert.
Die Höhe der Proben-Wells kann vergrößert werden, indem eine oder beide der Polyethylen-Scheiben im oberen und unteren Verschluss entfernt werden. Durch die Vergrößerung der Proben-Wells erhöht sich die absolute Effizienz, da die Enden der 3He-Röhrchen weniger abgeschirmt sind. Die Präzision verringert sich jedoch, da der zufällige Hintergrund der AmLi-Quelle erhöht wird.
Eine Cadmiumhülle ist um die Außenseite des Zählers gewickelt, um den Hintergrund zu reduzieren und die Strahlenbelastung des Personals zu reduzieren.
Der Zähler kann in zwei aktiven Modi betrieben werden: im thermischen Modus und im schnellen Modus. Der thermische Modus wird für Materialien mit geringer Anreicherung, wie UO2-Pellets, U3O8-Pulver und Schrott mit geringem Gehalt (< 50 g 235U), Materialien mit hoher Anreicherung, einschließlich 235UTh und 233UTh (HTGR-Brennstoffe), sowie Proben mit großen Mengen wasserstoffhaltiger Materialien wie Schrott mit Plastikbeuteln, Uranylnitrat (wenige g/L bis wenige hundert g/L) und Plutoniumlösungen (wenige g/l bis wenige hundert g/l) verwendet. Der schnelle Modus wird für Uranmetall mit hoher Anreicherung verwendet.
Für den thermischen Modus werden die Cadmiumhülle im Inneren und das Cadmium in den Endstopfen entfernt.
Für die Analyse großer Proben (wie Brennstäbe oder Platten) wird der Zähler auf die Seite gedreht, die Endstopfen werden entfernt und ein MTR-Einsatz (JWI-11) wird in den Zähler eingesetzt. Der Wagen wird zur horizontalen Lagerung des Zählers verwendet.
Auf dem Wagen kann der Zähler von einer Person bewegt werden.
Zwei AmLi-Neutronenquellen (JNS-01), der Neutronenkoinzidenzanalysator JSR-12, ein Computer und eine Analysesoftware sind für die Neutronenkoinzidenzzählung erforderlich, jedoch nicht im Lieferumfang des Zählers JCC-51 enthalten.
