Luận văn thạc sĩ xác định độ giàu của nhiên liệu uran nghèo và uran được làmgiàu thấp bằng phương pháp phổ gamma

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Pham Thị Nghĩa XÁC ĐỊNH ĐỘ GIÀU CỦA NHIÊN LIỆU URAN NGHÈO VÀ URAN ĐƢỢC LÀM GIÀU TÁP BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Pham Thị Nghĩa XÁC ĐỊNH ĐỘ GIÀU CỦA NHIÊN LIỆU URAN NGHÈO VÀ URAN ĐƢỢC LÀM GIÀU TÁP BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA Chuyên ngành: Vật lí hạt nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN : PGS.TS BÙI VĂN LOÁT Hà Nội - 2015 z LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Văn Lốt, thầy giáo Bộ mơn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý, Phòng Sau đại học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội cán Trung tâm Vậy lý hạt nhân - Viện Vật lý người hướng dẫn khoa học giúp đỡ, bảo tận tình cho em trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình bạn bè thường xuyên động viên, khuyến khích dành điều kiện để em hồn thành luận văn Hà nội, ngày 02 tháng 11 năm 2014 Học viên Phạm Thị Nghĩa z MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 1.1 Một số đặc trƣng Urani Nhi n i u uran đƣ c gi u v uran ngh 10 1.2.1 Quá trình làm giàu Urani 10 1.2.2.Urani nghèo 11 1.3 Các phƣơng pháp phân tích nhi n i u hạt nhân Urani 12 1.3.1 Phương pháp phân tích phá hủy mẫu 12 1.3.2 Phương pháp phân tích khơng phá hủy mẫu (NDA) 14 1.3.3 Phương pháp phổ kế gamma kỹ thuật chuẩn 15 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 17 Xác định độ gi u nhi n i u hạt nhân th ng ua t số h ạt độ đ ng vị Uran 17 Xác định t số h ạt độ ph ng the phƣơng pháp ph ga a 18 2.2.1.Phương pháp xác định hàm lượng urani sử dụng phổ kế gamma 18 2.2.2 ẫu phân tích thiết ị đo phổ gamma nhi n li u h t nhân 19 Phƣơng pháp chu n nội ác định t số h ạt độ 21 2.3.1 Phương pháp chuẩn n i hi u su t ghi xác định t s ho t đ 21 2.3.2 ác định t s ho t đ d a vào đ c trưng hi u su t ghi Detector Planar 22 2.4 t s hi u ch nh nâng cao đ xác kết qu đo 24 Hi u ch nh chồng chập xung 24 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 25 3.1 Xác định độ gi u đ ng vị tr ng nhi n i u Urani tr ng d av u gi u ca tính ch t hi u su t ghi P anar 25 3.2 Đánh giá sai số kết th c nghi m 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 z DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TÊN VIẾT TẮT HPGe - High purity Gemanium detector- Đầu dò bán dẫn gecmani siêu tinh khiết BEGe - Broad Energy Germanium detector - Đầu dò bán dẫn gecmani siêu tinh khiết dải rộng FWHM - Full Width at Half Maximum, độ rộng nửa chiều cao đỉnh, gọi độ phân giải lượng EU – Enriched Uranium, Urani làm giàu DU – Depleted Uranium, Urani nghèo Iγ - Gamma ray intensity, cường độ xạ tia gamma, gọi xác suất phát xạ ICPMS - Inductively coupled plasma mass spectrometry, khối phổ kế cảm ứng Plasma NDA – Non Destructive Analysis, phân tích khơng phá hủy mẫu ADC – Analog to Digital Converter, biến đổi tương tự số MCA – Multichannel Analyzer, phân tích biên độ nhiều kênh z DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Chuỗi phân rã Hình 1.2: Chuỗi phân rã Hình 2.1 Sơ đ hệ ph 238 235 U - 206Pb U - 207Pb ế gamma Hình 2.2 Đường cong hiệu suất ghi detectorHPGep planar phụ thuộc vào lượng Hình 3.1: Đ thị m tả phụ thuốc tốc độ đếm tr n đơn vị hối lượng mẫu ứng với đỉnh lượng 53,20 eV Hình 3.2: Đ thị m tả phụ thuốc tốc độ đếm tr n đơn vị hối lượng mẫu ứng với đỉnh lượng 58,57 eV Hình 3.3: Đ thị m tả phụ thuốc tốc độ đếm tr n đơn vị hối lượng mẫu ứng với đỉnh lượng 63,29 eV Hình 3.4: Ph gamma U4.46 với thời gian đo 106921 giây Hình 3.5 Đường cong hiệu suất ghi ứng với vùng lượng thấp ph gamma mẫu U4.46 H nh Ph gamma gam mẫu nhi n liệu uran nghèo đo 79932 s Hình 3.7 Đường cong hiệu suất ghi mẫu uran nghèo z DANH MỤC BẢNG BIỂU B ng 1.1: Chuỗi phân rã 238U B ng 1.2: Chuỗi phân rã 235 206 Pb U - 207Pb B ng 2.1: Các vạch ph sử dụng để xác định tỉ lệ hoạt độ B ng 3.1 ết xử lý ph U 36 với hối lượng mẫu hác B ng 3.2 Tốc độ đếm tính đơn vị khối lượng với khối lượng mẫu khác B ng 3.3 ết t nh toán hệ số vạch gamma B ng 3.4 Kết xác định hàm lượng urani mẫu U4.46 Hình 3.5 Đường cong hiệu suất ghi ứng với vùng lượng thấp ph gamma mẫu U4.46 H nh Ph gamma gam mẫu nhi n liệu uran nghèo đo 79932 s z MỞ ĐẦU Nư c ta tiến hành chu n b s v t chất nhân lực đ xây dựng nhà m y n hạt nhân Ninh Thu n Nhiên li u uran làm giàu nhiên li u cho lò phản ứng hạt nhân Đ c th sử d ng c hi u quả, an toàn nhà m y n hạt nhân tất c c iến thức liên quan t i s v t chất, c ng hoạt động lò phản ứng cần phải chu n b , lư ng bản, yếu tố người Một m c tiêu quan trọng vi c phát tri n lượng hạt nhân quốc gia vi c phát tri n công ngh nhiên li u hạt nhân, t p trung vào vi c đ nh gi c c đ c trưng nhiên li u hạt nhân, xa qu tr nh làm giàu nhiên li u Urani loại nhiên li u quan trọng lĩnh vực lượng hạt nhân C c thông tin đầy đủ loại v t li u thực cần thiết Các số li u thành phần, hàm lượng c c đồng v , tạp chất hóa học, tuổi nhiên li u, có ý nghĩa quan trọng q trình sử d ng c ng công t c quản lý, an ninh, an toàn hạt nhân Đ x c đ nh c c đ c trưng nhiên li u urani, có nhiều phương pháp khác sử d ng phân tích ph hủy mẫu, thường sử d ng khối phổ kế hấp th nguyên tử, khối phổ kế cảm ứng plasma (ICP-MS), phổ kế anpha, phương ph p hông ph hủy mẫu (NDA) chủ yếu sử d ng phổ kế gamma độ phân giải lượng cao Mỗi phương ph p có lợi m t hạn chế riêng, bổ sung lẫn Tùy thuộc vào m c đích điều ki n nghiên cứu đ c m loại Phương ph p x c đ nh c c đ c trưng v t li u hạt nhân sử d ng phổ kế gamma bán dẫn ứng d ng phổ biến, v i ưu m khơng cần phá mẫu, quy trình thực nghi m khơng q phức tạp,, nhiên địi hỏi k phân tích xử lý số li u phức tạp tinh tế Lu n văn v i đề tài: “X c đ nh số đ c trưng nhiên li u hạt nhân theo phương ph p phổ kế gamma” z M c tiêu lu n văn: Về m t lý thuyết t m hi u c c đ c trưng nhiên li u uran phương ph p x c đ nh độ giàu theo phương ph p phổ gamma ết hợp v i chu n nội hi u suất ghi Về thực nghi m t m hi u ưu vi t phương ph p chu n nội hi u suất ghi, p d ng đ nh gi độ giàu nhiên li u uran c độ giàu thấp ố c c lu n văn, phần m đầu, kết lu n, tài li u tham khảo ph l c, lu n văn chia thành chương sau: Chương tr nh bày tổng quan c c đ c trưng nhiên li u hạt nhân c c phương ph p phân tích urani Chương tr nh bày phương ph p thực nghi m phân tích hàm lượng urani sử d ng phổ kế gamma kết hợp v i k thu t chu n sử d ng đường cong hi u suất ghi tương đối Chương tr nh bày ết x c đ nh độ giàu mẫu nhiên li u uran làm giàu cao dựa vào đ c trưng hi u suất ghi detector Planar hông đổi v ng lượng từ eV đến suất ghi z eV phương ph p chu n nội hi u CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 1.1 Một số đặc trƣng Urani Dựa s sử d ng lượng giải phóng sau phản ứng phân hạch số đồng v n ng, qua q trình chuy n hóa thu n ph c v cho nhu cầu người Trong ngun tố hóa học, khơng phải đồng v n ng c ng c th sử d ng đ làm nhiên li u hạt nhân Có ngun tố n ng lại hơng c chế phân hạch tự ph t ngược lại, có nguyên tố có khả phân hạch tự phát giải phóng lượng lượng l n, hàm lượng tự nhiên lại thấp, dẫn đễn chi phí xử lý cao địi hỏi cơng ngh phức tạp Urani Thori hai nguyên tố phóng xạ quan tâm cách đ c bi t Hai nguyên tố loại nhiên li u quan trọng ngành công nghi p lượng hạt nhân Tuy nhiên, hi n Urani lựa chọn nhiên li u hạt nhân lý tư ng đ ph c v người Vi c tìm hi u, nghiên cứu, phân tích nguyên tố urani điều cần thiết trình sử d ng khai thác nhiên li u hạt nhân Đ c m h a học, Urani nguyên tố im loại màu x m bạc, b oxit h a hơng hí tạo thành l p màu đen thuộc nh m Actini, c số nguyên tử 92 bảng tuần hoàn, í hi u U Hi n người ta ph t hi n 23 đồng v Urani h c, phổ biến c c đồng v 238 U 235U Tất đồng v urani hơng bền c tính ph ng xạ yếu Urani tự nhiên c đồng v là: 234 U (0.0055% ); 235 U (0.720% ) 238 U ( 99 2745%) Urani c m t tự nhiên v i nồng độ thấp hoảng ,4 % đất, đ nư c Về đ c m ph ng xạ, urani phân rã ch m ph t hạt anpha Chu ỳ b n rã 238 U hoảng 47 tỉ năm 235 U tri u năm, đ n sử d ng đ x c đ nh tuổi Tr i Đất Hi n tại, ứng d ng urani dựa tính chất hạt nhân 235 U đồng v nhất, tồn tự nhiên, có khả phân hạch cách tự phát 238 U có th phân hạch nơtron nhanh, có th chuy n z CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ Lu n văn tiến hành x c đ nh độ giàu mẫu nhiên li u uran c độ giàu thấp độ giàu cao, ý hi u U 4.46 U 36 3.1 Xác định độ gi u đ ng vị tr ng nhi n i u Urani tr ng gi u ca d a v u tính ch t hi u su t ghi Planar Dựa vào đ c trưng detector mỏng Planar dải lượng (20÷100keV) hi u suất ghi gần hơng thay đổi nên ta có: ε(E1) = ε(E2) (3.1) V i E1 E2 tương ứng lượng tia gamma c lượng dải lượng từ eV Trong v ng lượng 53,20 keV, 238U c vạch 63,29 eV 234Th 234 U c vạch cân ph ng xạ v i v i 238 U 235 U c vạch gamma 58,57 eV 231Th cân v i 235U Lu n văn dựa vào vạch đ x c đ nh t số hoạt độ 234 U/235U 238 U/235U Tuy nhiên hông sử d ng phương ph p chu n nội hi u suất ghi đ x c đ nh t số hoạt độ, mà dựa vào bi u thức (3 1), cần phải hi u chỉnh tự hấp th mẫu Đ hi u chỉnh tự hấp th mẫu, tiến hành đo phổ gamma mẫu nhiên li u U 36 v i hối lượng đo h c Sử d ng phần mềm Gamma Vision đ xử lý phổ trên, ết thu di n tích c c đỉnh 53,2 eV d ng đ x c đ nh hoạt độ c c đồng v 234 U, eV; 63,29 eV 58,57 238 U 235 U tương ứng tính t số hoạt độ ch ng Trong bảng đưa c c đ c trưng hối lượng mẫu, thời gian đo phổ di n tích vạch c c phổ tương ứng ng 3.1 Kết xử lý phổ U 36 v i hối lượng mẫu h c Khối lượng 0,52g 2,33g 5,55g 10,49g Thời gian đo 254513s 181110s 172751s 261156s Đỉnh 53,2 eV 67526±722 111768±860 251594± 1210 395471 ± 1618 Đỉnh 58,57 eV 9898 ± 529 18124 ± 863 41926±1101 64465±1771 mẫu 25 z Đỉnh 63,29 eV 82319± 652 52016±1029 119802±1550 194209 ± 2416 Trong bảng đưa ết x c đ nh tốc độ đếm tính đơn v khối lượng, K(m) ph thuộc vào hối lượng đo m ng 3.2 Tốc độ đếm tính đơn v khối lượng v i khối lượng mẫu khác M Eᵧ1 = 53,2keV Eᵧ2 = 58,57keV Eᵧ3 = 63,29keV 0,52g 0,510 ± 0,005 0,075 ± 0,004 0,214 ± 0,005 2,33g 0,342 ± 0,003 0,0525 ± 0,0025 0,151 ± 0,003 5,55g 0,262 ± 0,0013 0,0437 ± 0,0011 0,125 ± 0,002 10,49g 0,144 ± 0,002 0,0235 ± 0,0007 0,071 ± 0,001 Từ số li u bảng sử d ng phần mềm Origin vẽ đồ th mô tả ph thuộc K(m) vào hối lượng đo Đồ th c dạng: K (m)  K o  e am am (3.2) 26 z 0,55 Model NewFunctio n4 (User) 0,50 Ko Equation 0,45 y0*(1-exp(-( a*m)))/(a*m ) Reduced C 121,23508 hi-Sqr 0,40 Adj R-Squa 0,35 A A y0 a 0,94436 Value Standard Er 0,5220 0,05273 0,3026 0,05623 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 10 12 m H nh 3.1 iệu chỉnh tự hấp thụ mẫu xạ gamma lượng 53,2 keV 27 z A NewFunction4 (User) Fit of Sheet1 A 0,08 Model New Function4 ( User) Equation y0*(1-exp(-(a*m )))/(a*m) Reduced Chi-Sq r 0,07 11,33438 Adj R-Square 0,92315 Value Standard Error A y0 0,08115 0,01177 A a 0,29684 0,0666 K1 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 10 12 m H nh 3.2 iệu chỉnh tự hấp thụ mẫu xạ gamma lượng 58,57 keV 28 z A NewFunction4 (User) Fit of Sheet1 A 0,24 0,22 Model New Function4 ( User) Equation y0*(1-exp(-(a*m )))/(a*m) Reduced Chi-Sq r 0,20 27,17784 Adj R-Square 0,95187 Value 0,18 Standard Error A y0 0,22138 0,02219 A a 0,27279 0,04488 E3 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 10 12 m H nh 3.3 iệu chỉnh tự hấp thụ mẫu xạ gamma lượng 63,29 keV H nh vẽ đến 3 đồ th mô tả ph thuốc tốc độ đếm đơn v lượng mẫu ứng v i c c đỉnh lượng 53,2 hối eV; 63,29 eV 58,57 eV H số a K0 tương ứng v i lượng C c gi tr K tốc độ đếm hi u chỉnh tương ứng v i đỉnh lượng trên, thu từ đồ th đưa bảng 3 Trong bảng 3 c ng đưa gi tr n r ứng v i lượng 53,2 eV; 63,29 eV 58,57 eV tương ứng Từ số li u x c đ nh x c đ nh t số hoạt độ 234 U/235U (2 2) thu độ giàu mẫu U 36 là: 29 z 238 U/235U Thay vào công thức ng 3.3 ết t nh toán hệ số vạch gamma Eᵧ (keV) Ko n/Br 53,2 0,522 424,39 58,57 0,0812 17,56 63,29 0,2214 5,984 Từ gi tr thực nghi m bảng 3 tính t số hoạt độ c c đồng v sau: n / Br53,2 A234  53,2  24,14 A235 n58,57 / Br58,57 A238 n63,27 / Br63,27   0,34 A235 n58,57 / Br58,57 Thay c c gi tr t số hoạt độ 234 U/235U vào công thức (2 2) ết thu sau: q235  Theo gi tr 100%  31,3% A( U ) A( 238U )  0,0003479 235  6,43 235 A( U ) A( U ) 234 huyến c o IAEA độ giàu mẫu U 36 36% Kết x c đ nh độ giàu theo phương ph p tr nh bày sai l ch so v i gi tr chu n 13% C sai h c l n gi tr thu v i gi tr chu n vi c x c đ nh h số K0 mắc phải sai số l n Đ x c đ nh gi tr K0 x c cần phải xây dựng đồ th mô tả suy giảm tốc độ đếm vào hối lượng mẫu đo nhiều m thực nghi m Trên thực tế, yêu cầu hông th thực hi n V v y, thực nghi m độ giàu thường x c đ nh theo phương ph p chu n nội hi u suất ghi 3.2 Xác định độ gi u nhi n i u uran đƣ c gi u th p Mẫu U 4.46 dạng viên nhiên li u hạt nhân làm giàu, dạng hình tr , đường kính 8cm, cao 8cm, bọc b i b i l p hợp kim Mẫu U 4.4 đo phổ kế gamma tinh th mỏng HPGe planar, nguyên tố chọn làm chu n nội c ng 235 U, c c đỉnh chọn đ xây dựng đường cong 30 z hi u suất ghi dựa phổ thu Hình 3.4 phổ gamma đ c trưng mẫu U 4 đo thời gian 106.921 giây Sử d ng phần mềm phân tích phổ Gamma Víion phân tích phổ U 4 C c đỉnh gamma lựa chọn đ tính hàm lượng 234 U 238U 120,9 keV 258,23 keV c sai số thống ê l n nhỏ 1% Các kết xử lý phổ đưa bảng 3.4 Trong bảng c ng đưa ết xử lý x c đ nh tốc độ đếm t số tốc độ đếm h số phân nh nh c c đỉnh tương ứng Từ c c số li u bảng sử d ng phần mềm Origin vẽ đường cong chu n nội hi u suất ghi c c đỉnh gamma 235 U Các số li u kh p hàm đa thức b c v i phần mềm phân tích số li u Origin , kết ta c đường cong hi u suất ghi tương đối ứng v i thí nghi m đo mẫu U4.46 bi u diễn hình 3.4 Hình 3.4 Ph gamma mẫu chu n nhi n liệu U4.46 với thời gian đo 106.921 giây 31 z B ng 3.4 Bảng số liệu kết xử lý mẫu U4.46 E(keV) Số đếm,N Sai số,N Br(%) Br n/Br (n/Br) 120.9 29460 1290 0,034 0,005 777,678 35,614 143,76 543751 1567 10,96 0,14 44,527 0,586 163,33 289605 1440 5,08 0,06 51,165 0,656 185,71 3636042 2502 57,2 0,8 57,051 0,799 205,31 336658 1202 5,01 0,07 60,309 0,870 258,227 17703 305 0,076 0,0024 209,057 10,584 C Polynomial Fit of Sheet1 C y = Intercept + B 1*x^1 + B2*x^2 62 Equation 60 Instrumental Weight 0,0176 Residual Sum of Squares 0,99982 Adj R-Square 58 56 Value Standard Error C Intercept C B1 -52,51843 0,96746 3,41148 0,04008 C B2 -0,00203 1,15939E-4 n/Br 54 52 50 48 46 44 42 140 150 160 170 180 190 200 210 E(keV) Hình 3.5 Đường cong hiệu suất ghi ứng với vùng lượng thấp ph gamma mẫu U4.46 Hàm kh p hi u suất ghi: f(E) =-52,5237+0,96752 E-0,00203 E 32 z V i tiêu chu n kh p : R-Square = 0,9982 đ E lượng xạ gamma Nội suy giá tr : f(120,9)=34,775 f(258,227)=61,943 Áp d ng bi u thức: n120,9 A( 234U )   22,363 235 A( U ) f (120,9).Br120,9 n258, 227 A( 238U )   3,375 235 A( U ) f (258,227).Br258, 227 Hàm lượng 235U mẫu : q235  100%  4,40% A( U ) A( 238U )  0,0003479 235  6,43 235 A( U ) A( U ) 234 Độ giàu mẫu U4 46 theo huyến c o 4,46 % Sai h c gi tr lu n văn gi tr chu n c 1,34 %, nằm phạm vi sai số Điều chứng tỏ, x c đ nh độ giàu theo phương ph p chu n nội hi u suất ghi cho ết x c X c đ nh độ giàu Uran nghèo Lu n văn tiến hành x c d nh độ giàu nhiên li u uran nghèo Trên H nh dạng phổ gamma gam nhiêu li u uran nghèo, đo thời gian 73932s 33 z H nh Ph gamma gam mẫu nhi n liệu uran nghèo đo 79932 s Sử d ng phần mềm Gammavision x c đ nh di n tích đỉnh từ đố x c đ nh tốc độ đếm c c đỉnh quan tâm Kết đưa bảng số 3 B ng 3.3 Các đỉnh gamma sử dụng ph mẫu bột, vùng 100 ÷ 300 keV Năng lượng Hi u su t ghi Cường đ tia γ (%) T c đ đếm / giây 120,9 0,0342 ± 0,0050 0,006 ± 0,002 18,014 ± 1,875 143,76 10,96 ± 0,140 0,206 ± 0,003 1,879 ± 0,034 163,33 5,08 ± 0,06 0,133 ± 0,003 2,620 ± 0,054 185,715 57,2 ± 0,80 2,024 ± 0,005 3,540 ± 0,050 205,311 5,01 ± 0,07 0,203 ± 0,003 4,042 ± 0,080 258,227 0,0764 ± 0,0024 0,172 ± 0,003 225,04 ± 7,26 275,129 0,052 ± 0,005 0,003 ± 0,0001 5,046 ± 0,530 (keV) tương đ i Sử d ng c c đỉnh 143,76 keV, 163,33 keV, 185,715 keV, 205,311 keV 275,129 keV 235U ch u ph t đ xây dựng đường cong hi u suất ghi 34 z Sử d ng Origin 8.5 kh p đường cong hi u suất ghi, kết bi u diễn hình 3.7 So dem (/s/I ) So lieu thuc nghiem Ham khop 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Nang luong tia gamma, E(keV) Hình 3.7 Đường cong hiệu suất ghi mẫu uran nghèo Đ thị c dạng f(E) = -0,0001308×E2 + 0,08204×E – 7,1417 V i h số h p R2 = 0,997 Gi tr hàm số lượng 12 ,9 eV 234U c gi tr : f(12 ,9) = ,865 đỉnh 258,227 eV d ng đ tính hoạt độ 238U f(258,227) = 5,3213 Từ c c số li u bảng x c đ nh t số hoạt độ 234 U/235U= ,82 238U/235U = 42,29 Thay c c t số vào công thứ (2 4) thu độ giàu mẫu nhiên li u (0,36 ± 0,022)% Theo gi tr huyến c o độ giàu nhiên li u nghiên cứu ,37% Kết lu n n thu sai h c v i gi tr huyến c o 2,7% Đã tiến hành x c đ nh độ giàu nhiên li u uran làm giàu thấp mẫu nhiên li u uran nghèo, theo phương ph p chu n nội hi u suất 35 z ghi Trong phạm vi sai số nhỏ 3%, ết thu lu n văn ph hợp v i số li u huy n c o V i vi c d ng lượng từ eV đến eV đ phân tích, đ chọn vạch gamma 258,84 eV x c đ nh hoạt độ 238 Uđ 238 U c c vạch chọn nằm xa x c đỉnh h c, hông c chồng ch p hông cần t ch đỉnh công tr nh 3.3 Đánh giá sai số kết th c nghi m Sai số kết thực nghi m bao gồm sai số ngẫu nhiên sai số h thống Vi c giảm thi u sai số thường cách tiến hành phép đo nhiều lần theo c c điều ki n thời gian h c nhau, tăng thời gian đo, tăng hối lượng mẫu đảm bảo thống kê số đếm, giảm thời gian chết, chu n hi u suất ghi xác cho h đo,… Trong qu tr nh xử lý số li u, c c đỉnh gamma lựa chọn đỉnh có số li u thống kê tốt, không b can nhiễu b i c c đỉnh gamma khác, hi u chỉnh hi u ứng cộng đỉnh, sử d ng cơng c tốn học bổ trợ vi c kh p đỉnh t ch đỉnh ch p giúp giảm phần đ ng sai số số đếm di n tích đỉnh Vi c x c đ nh sai số kết thực nghi m sử d ng hàm truyền sai số: F   F   i  ai n   ai2  Các sai số đ nh gi bao gồm: Thống kê số đếm c c đỉnh gamma, sai số trình nội suy ngoại suy qua hàm hi u suất ghi f(E), sai số số li u hạt nhân chu ỳ bán rã, h số phân nhánh xạ gamma, hi u ứng cộng đỉnh, sai số h c,… Tuy nhiên v i vi c d ng lượng từ eV đến tích, đ chọn vạch gamma 258,84 eV 238 eV đ phân 238 U đ x c đ nh hoạt độ U c c vạch chọn nằm xa x c đỉnh h c, hông c chồng ch p hông cần t ch đỉnh công tr nh 36 z KẾT LUẬN  Về m t lý thuyết đề tài tiến hành nghiên cứu tổng quan c c đ c trưng nhiên li u Urani phương ph p x c đ nh ch ng: Nghiên cứu h i qu t nhiên li u hạt nhân v t li u Urani Đã - h c thành phần đồng v đ thành phần phổ gamma ph t từ c c nhiên li u Urani tự nhiên, Urani chưa sử d ng qua sử d ng Cơ s vi c nh n di n x c đ nh hoạt độ c c đồng v ph ng xạ - nhiên li u dựa vào phổ gamma c c nhiên li u ph t  Về m t thực nghi m đề tài tr nh bày c c ết nghiên cứu thực nghi m x c đ nh độ giàu nhiên li u uran theo phương ph p: Phương ph p sử d ng đ c trưng hi u suất ghi detector Planar hông thay đổi hoảng lượng từ eV đến eV phương ph p chu n nội hi u suất ghi Đã tiến hành x c đ nh độ giàu nhiên li u uran làm giàu thấp mẫu nhiên li u uran nghèo, theo phương ph p chu n nội hi u suất ghi Trong phạm vi sai số nhỏ 3%, ết thu lu n văn ph hợp v i số li u huy n c o V i vi c d ng lượng từ eV đến đ chọn vạch gamma 258,84 eV 238 eV đ phân tích, U đ x c đ nh hoạt độ 238 U c c vạch chọn nằm xa x c đỉnh h c, hông c chồng ch p hông cần t ch đỉnh công tr nh 12 Phương ph p sử d ng đ c trưng hi u suất ghi detector Planar hông thay đổi hoảng lượng từ eV đến eV phương ph p chu n nội hi u suất ghi Phương ph p sử d ng v ng planar detector cần phải tiến hành đo nhiều phổ gammar c ng mẫu v i hối lượng h c tiến hành hi u chỉnh hấp th c c tia mẫu Tuy nhiên phương ph p cho ết sai h c v i số li u chu n 13% Trên thực tế th phương ph p hông sử d ng 37 z TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài li u tiếng Vi t Nguyễn Văn Đỗ, “Phương pháp phân t ch hạt nhân”, NX [1] Đại học Quốc Gia Hà Nội - 2005 PGS TS Ngô Quang Huy, Cơ s v t lý hạt nhân – NXB Khoa học K [2] thu t Hà Nội (2006) i Văn Lo t, “Địa vật lý hạt nhân”, NX Khoa học K thu t, Hà Nội - [3] 2009 TS Cao Đ nh Thanh, Nhiên li u hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự [4] nhiên, ĐHQGHN T p giảng nhiên li u hạt nhân- Lưu hành nội Tài li u tiếng Anh A Luca, “Experimental Determination of the Uranium Enrichment Ratio”, [5] Rom Journ Phys, Vol 53, No 1-2, P35 -39, Bucharest, 2008 [6] B.V.Loat, L.T.Anh, Ng.V.Quan, Ng.C.Tam,“The measurement of uranium enrichment by using X - rays and gamma rays below 100keV”, VNU Journal of Science, Mathematics- Physics,Vol 28, No (2012) 77-8 [7] Bui Van Loat, Nguyen Van Quan, Le Tuan An, Nguyen Van Bay, Nguyen Cong Tam, “Enrichment determination of low – enriched uranium material by gamma spectroscopic method ”, to be published [8] C.T Nguyen, J Zsigrai, “Gamma-spectrometric uranium age-dating using intrisic efficiency calibration”, Nucl Instr And Meth B 243 (2006) 187 [9] Delynn Clark, “U235:A gamma ray analysis code for uranium isotopic determination”, Lawrence Livermore National Laboratory, 1996 [10] Haluk YÜcel, “The applicability of MGA method for depleted and natural uranium isotopic analysis in the presence of actinides”, Applied Radiation and Isotopies 65 (2007) 1269-1280 [11] H Yucel, H.Dikmen, “Uranium enrichment measurements using the intensity ratios of self- fluresence X-ray-92* keV gamma ray in UXKα spectral region”, Talanta 78 (2009) pp 410-417 38 z [12] Kwang – June park, Junee- Sik Ju, “Determination of burn up and Pu U ratio of P Spent fuel by gamma –Ray Spectrometry” Nuclear Engineering and Technology, Vol 41 No 10, December 2009, T 1307-1314 [13] M.H Nassef, W.EL Mowafi, and M.S.EL Tahawy, “Non destructive assay for 235U determination in reference material of uranium oxide”, Journal of Nuclear and Radiation Physics, Vol.4 No.2, 2009, pp 65-73 [14] Thomas E Sampson, Thomas A Kelley,Duc T Vo “Application Guide to gamma Ray isotopic analysis using the FRAM sofltware” Los Alamos National Laboratory, Repeort LA-14018 (September 2003) 39 z ... TỰ NHIÊN - Pham Thị Nghĩa XÁC ĐỊNH ĐỘ GIÀU CỦA NHIÊN LIỆU URAN NGHÈO VÀ URAN ĐƢỢC LÀM GIÀU TÁP BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA Chuyên ngành: Vật lí hạt nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC... nh độ giàu Uran nghèo Lu n văn tiến hành x c d nh độ giàu nhiên li u uran nghèo Trên H nh dạng phổ gamma gam nhiêu li u uran nghèo, đo thời gian 73932s 33 z H nh Ph gamma gam mẫu nhi n liệu uran. .. CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ Lu n văn tiến hành x c đ nh độ giàu mẫu nhiên li u uran c độ giàu thấp độ giàu cao, ý hi u U 4.46 U 36 3.1 Xác định độ gi u đ ng vị tr ng nhi n i u Urani tr ng gi u