Microsoft Word LU�N VĂN CAO H�C CH�NH S�A L�N 3 C�A HOÀNG KHOÁ K20A docx BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Thị Huy Hoàng NGHIÊN C[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Nguyễn Thị Huy Hồng NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ VẬT LÍ NEUTRON TẠI KÊNH NGANG No.1 CỦA LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Nguyễn Thị Huy Hồng NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ VẬT LÍ NEUTRON TẠI KÊNH NGANG No.1 CỦA LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử hạt nhân Mã số: 8440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Phạm Ngọc Sơn Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực hướng dẫn TS Phạm Ngọc Sơn Các số liệu, kết nêu luận văn tiến hành Trung tâm Vật lý Điện tử hạt nhân, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt Các số liệu, kết trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Nếu khơng nêu trên, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm đề tài Hà Nội, tháng năm 2022 Nguyễn Thị Huy Hồng LỜI CẢM ƠN Trong q trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn, em nhận động viên, khuyến khích tạo điều kiện giúp đỡ nhiệt tình cấp lãnh đạo, thầy cô giáo, anh chị em, bạn bè, đồng nghiệp gia đình Đặc biệt, với lịng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Ngọc Sơn tin tưởng giao đề tài tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn q Thầy, Cơ giáo, Khoa, Phịng Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tận tình giảng dạy tạo điều kiện để em hồn thành chương trình thạc sỹ Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo Viện nghiên cứu Ứng dụng Cơng nghệ Nha Trang nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi để giúp em hoàn thành khóa học Xin cảm ơn anh, chị cơng tác Trung tâm Vật lý Điện tử hạt nhân Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt trao đổi kiến thức, hỗ trợ suốt trình làm luận văn Trong trình làm luận văn khơng thể tránh khỏi hạn chế, thiếu sót, em mong góp ý dẫn quý thầy cô bạn bè để luận văn hoàn thiện Chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2022 Nguyễn Thị Huy Hoàng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt CFNB Calculation for Filtered Neutron Beams Chương trình tính tốn chùm neutron phin lọc DNRR Dalat nuclear research reactor Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt GEANT4 GEometry And Tracking Chương trình mơ hình học trình chuyển động HPGe High-purity Gemarnium detector Đầu dò bán dẫn siêu tinh khiết HPGe IAEA International Atomic Energy Agency Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế JAEA Japan Atomic Energy Agency Cơ quan lượng nguyên tử Nhật Bản JENDL-4.0 Japanes Evaluated Nuclear Data Library Thư viện số liệu hạt nhân (đã đánh giá) MCNP Monte Carlo N-Particle Transport Code Chương trình tính tốn mơ truyền dẫn xạ phương pháp Monte – Carlo NA Neutron Activation Phương pháp kích hoạt neutron NAA Neutron analysis Activation Phương pháp phân tích kích hoạt neutron MCNP5 Monte Carlo N-Particle version Chương trình tính tốn mơ truyền dẫn xạ phương pháp Monte – Carlo phiên PHITS Particle and Heavy Ion Transport code System Hệ thống mô truyền dẫn hạt ion nặng phương pháp Monte – Carlo PGNAA Prompt Neutron Analysis Phân tích kích hoạt neutron gamma tức thời Gamma-ray Activation DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Số liệu hạt nhân số nguồn chuẩn 33 Bảng 2.2 Thông tin mẫu dị Au hình dĩa 36 Bảng 2.3 Thơng tin q trình chiếu mẫu 37 Bảng 2.4 kết tham số thực nghiệm đo với dị Au chiếu khơng bọc Cd 37 Bảng 2.5 Kết tham số thực nghiệm đo với dò Au bọc Cd 38 Bảng 2.6 Thông tin mẫu Vanadium 38 Bảng 2.7 Thông tin q trình chiếu mẫu lần vị trí Z = 40 cm 39 Bảng 2.8 Thông tin q trình chiếu mẫu lần vị trí Z = 40 cm 41 Bảng 2.9 Thông tin q trình chiếu mẫu lần vị trí Z = 40 cm 42 Bảng 2.10 Thông tin trình chiếu mẫu 43 Bảng 2.11 Thơng tin q trình chiếu mẫu 44 Bảng 2.12 Kết đo suất liều xạ gamma neutron khu vực xung quanh kênh ngang số trước sau mở kênh ngang No.1 47 Bảng 3.1 Số liệu tính tốn hiệu suất ghi cho vị trí nguồn đặt sát mặt detector cách detector 5cm, 10cm 49 Bảng 3.2 Kết thông lượng neutron tâm chùm neutron vị trí Z = 80 cm) 53 Bảng 3.3 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt dọc theo trục xuyên tâm kênh ngang No.1 53 Bảng 3.4 Các tham số phổ neutron dò Au bọc Cd 54 Bảng 3.5 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt theo tiết diện ngang kênh ngang No.1 lần vị trí Z = 40 cm 55 Bảng 3.6 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt theo tiết diện ngang kênh ngang No.1 lần vị trí Z = 40 cm 56 Bảng 3.7 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt theo tiết diện ngang kênh ngang No.1 lần vị trí Z = 40 cm 58 Bảng 3.8 Kết đo phân bố thông lượng neutron theo bán kính vị trí Z=140 cm theo trục X 59 Bảng 3.9 Kết đo phân bố thơng lượng neutron theo bán kính vị trí Z 140 cm theo trục Y 59 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu đồ minh họa q trình phản ứng hạt nhân (n,g) [8] 10 Hình 1.2 Sơ đồ phân rã phát tia gamma 28Al [9] 11 Hình 1.3 Thống kê số liệu phổ lượng hạt 15 Hình 1.4 Thống kê mật độ thông lượng hạt neutron, phân bố theo hình học thiết kế kênh 16 Hình 1.5 Phân bố miền lượng neutron lò phản ứng [8] 21 Hình 2.1 Bản vẽ thiết kế hệ dẫn dòng neutron kênh ngang No.1 28 Hình 2.2 Mơ hình thiết kế hệ dẫn dịng neutron phin lọc cho kênh ngang No.1 29 Hình 2.3 Mơ hình vùng hoạt cấu trúc lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt 30 Hình 2.4 Mơ tả phân bố cơng trình xung quanh lối kênh ngang No.1 31 Hình 2.5 Hệ che chắn xạ lắp đặt bên kênh ngang No.1 32 Hình 2.6 Đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối detector HPGe GEM50p4 (mẫu đặt cm cách mặt detector) 35 Hình 2.7 Đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối detector HPGe GR7023 (mẫu đặt sát mặt detector) 35 Hình 2.8 Bố trí thí nghiệm đo đường kính hiệu dụng chùm neutron phân bố thông lượng neutron theo chiều bán kính kênh ngang No.1 39 Hình 2.9 Sơ đồ đánh số vị trí điểm đo suất liều xạ khu vực xung quanh kênh ngang No.1 46 Hình 3.1 Đường cong hiệu suất mẫu đặt sát mặt detector Gem50p4 50 Hình 3.2 Đường cong hiệu suất mẫu đặt cách mặt detector 5cm 50 Hình 3.3 Đường cong hiệu suất mẫu đặt cách mặt detector 10cm 51 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn kết đo phân bố thông lượng neutron dọc theo trục xuyên tâm kênh ngang No.1 54 Hình 3.5 Phân bố thơng lượng neutron theo tiết diện ngang trục X trục Y (Z= 40 cm) 55 Hình 3.6 Kết đo đường kính hiệu dụng chùm neutron phân bố thơng lượng neutron theo chiều bán kính vị trí Z = 40 cm 55 Hình 3.7 Phân bố thơng lượng neutron theo bán kính vị trí Z = 140 cm theo trục X 58 Hình 3.8 Phân bố thơng lượng neutron theo bán kính vị trí Z = 140 cm theo trục Y 58 Hình 3.9 Kết đo đường kính hiệu dụng chùm neutron phân bố thơng lượng neutron theo chiều bán kính vị trí Z = 140 cm 59 MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở NGỒI NƯỚC 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC .8 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.3.1 Phương pháp kích hoạt neutron 1.3.1.1 Giới thiệu 1.3.1.2 Cơ sở vật lí .10 1.3.2 Phương pháp tính tốn sử dụng chương trình ENJOY2016 12 1.4 MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG MONTE – CARLO 14 1.5 CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG PHITS 15 1.6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHIN LỌC NEUTRON 16 1.7 MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ NEUTRON 19 1.7.1 Neutron 19 1.7.2 Nguồn neutron từ lò phản ứng hạt nhân 20 1.8 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÔNG LƯỢNG NEUTRON 21 1.8.1 Quy ước Hogdahl .22 1.8.2 Phươg trình tốc độ phản ứng (n,g ) 23 50 y = 1.19x5 - 16.687x4 + 92.898x3 - 256.84x2 + 352.2x - 192.1 R² = 0.9987 Hiệu suất ghi (Log(Eff) -0.6 -0.7 -0.8 Series1 -0.9 Poly (Series1) -1 -1.1 -1.2 -1.3 -1.4 -1.5 1.5 2.5 3.5 Năng lượng gamma (Log E (kEV)) Hình 3.1 Đường cong hiệu suất mẫu đặt sát mặt detector Gem50p4 y = 1.878373x5 - 25.703940x4 + 139.803781x3 - 378.013169x2 + 507.708520x - 272.218720 R² = 0.998967 Hiệu suất ghi (Log(Eff) -1 -1.2 -1.4 Thuc nghiem Khop BPTT -1.6 -1.8 -2 -2.2 -2.4 1.5 2.5 3.5 Năng lượng gamma (Log E (kEV)) Hình 3.2 Đường cong hiệu suất mẫu đặt cách mặt detector 5cm 51 -1.5 y = 2.0378x5 - 30.147x4 + 174.87x3 - 498.39x2 + 698.61x - 387.36 R² = 0.9798 Hiệu suất ghi (Log(Eff) -1.7 Thực nghiệm Khớp BPTT -1.9 -2.1 -2.3 -2.5 -2.7 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 Năng lượng gamma (Log E (kEV)) Hình 3.3 Đường cong hiệu suất mẫu đặt cách mặt detector 10cm Sau khớp giá trị hiệu suất ghi mức lượng khác khoảng cách khác ta thu hàm hiệu suất theo lượng sau: Vị trí đặt nguồn Sát mặt Hàm sau khớp ( y= log; x= logE) y = 1,19x5 -16,687x4 +92,898x3 – 256,84x2 + 352,2x – 192.1 5cm y = 1,878373x5 – 25,703940x4 + 139,803781x3 – 378,013169x2 + 507,708520x – 272,218720 10cm y = 2,0378x5 – 30,147x4 + 174,87x3 – 498,39x2 + 698,61x – 387,36 R2 0,9987 0,9989 0,9798 Nhận xét: Từ giá trị R2 thể đường cong hiệu suất vị trí đặt nguồn cách detector khác trạng thái khớp hàm tương ứng tốt khoảng cách khảo sát Để giảm thiểu sai số ảnh hưởng hiệu ứng hình học mẫu hiệu ứng trùng phùng tổng ( true coincidence 52 summing), luận văn này, hàm hiệu suất ghi tương ứng vị trí 5cm chọn để tiến hành đo thực nghiệm phân bố thông lượng kênh ngang No.1 Số liệu hiệu suất ghi detector tăng dần khoảng giá trị từ keV đến 136 keV, sau có xu hướng giảm dần theo lượng Nguyên nhân tia gamma có lượng thấp phát từ nguồn phải trải qua nhiều trình tương tác với mơi trường với vật liệu bên ngồi khơng khí, lớp vỏ nhơm bảo vệ lớp Inactive-Ge Ở vùng lượng cao, photon có lượng lớn có tính xun sâu lớn Khi lượng lớn xác suất tia gamma khỏi vùng nhạy detector cao, nghĩa xác suất ghi nhận detector thấp làm cho hiệu suất ghi giảm lượng tăng lên cao Khi khoảng cách từ nguồn đến detector thay đổi hiệu suất ghi thay đổi hình học đo thay đổi, hiệu suất ghi tất đỉnh lượng giảm khoảng cách nguồn detector tăng lên Khi nguồn đặt xa detector góc khối thu nhận xạ detector giảm, tia gamma trình đến vùng nhạy detector trải qua nhiều tương tác với môi trường xung quanh Đó ngun nhân làm cho hiệu suất ghi detector giảm mẫu đặt xa detector Với đường cong hiệu suất xây dựng, nội suy hiệu suất ghi cho giá trị lượng khác mà thực nghiệm khơng thể ghi nhận điều kiện khơng có nguồn chuẩn tương ứng Từ kết đo phổ gamma nguồn chuẩn biết hoạt độ lượng đặc trưng, bảng số liệu tương ứng hiệu suất ghi điểm lượng khác xác định Trên sở bảng số liệu này, hàm phân bố đường cong hiệu suất tuyệt đối theo lượng xác định phương pháp bình phương tối thiểu Sau vẽ đồ thị, dựa vào phương trình đồ thị ta xác định hiệu suất ghi e điểm lượng khoảng lượng quan tâm hàm phân bố có dạng sau: log e = ao+ a1 Log E + … + a5.(logE)5 53 3.2 KẾT QUẢ ĐO PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON DỌC THEO TRỤC XUYÊN TÂM CỦA CHÙM NEUTRON TẠI KÊNH NGANG No.1 Bảng 3.2 Kết thông lượng neutron tâm chùm neutron vị trí Z = 80 cm Thơng số Tính tốn thực nghiệm Thơng lượng nhiệt (𝑛/𝑐𝑚 /𝑠) (2,54±0.05) 10T Thông lượng nhiệt (𝑛/𝑐𝑚M /𝑠) (1,27 ± 0.05) 10K Tỷ số Cd 120,93 Tỷ số f 2005,71 M Bảng 3.3 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt dọc theo trục xuyên tâm kênh ngang No.1 Khảo sát trục Z Vị trí khảo sát (cm) 𝜙]^ (𝑛/𝑐𝑚M /𝑠) Sai số (%) 7,70 E+06 7,0 40 4,04 E+06 7,0 80 2,54 E+06 7,0 120 1,81 E+06 7,0 160 1,10 E+06 7,0 200 1,06 E+06 7,0 Nhận xét: Thông lượng kênh ngang No.1 ứng với cấu hình phin lọc (6 cm Bismuth 15 cm Sapphire) đạt thông lượng neutron nhiệt 2,54 10A 𝑛/𝑐𝑚) /𝑠 với hệ số cadmi 𝑅\Z =120,93 tỉ số neutron nhiệt neutron nhiệt f = Φth/Φepi , 𝑓 = 2005,71 Đây kênh neutron nhiệt, phù hợp tốt cho thực nghiệm đo đạc tiết diện phản ứng bắt neutron nhiệt, đo đạc, phân tích hàm lượng nguyên tố phương pháp kích hoạt PGNAA Ngồi ra, với cấp thơng lượng neutron phù hợp để thiết lập thí nghiệm đo đạc phản ứng hạt nhân phục vụ nghiên cứu đào tạo Kết đo đạc tính tốn báo cáo góp phần cung cấp thơng tin tham số vật lí neutron như: thơng lượng neutron, tỉ số Cadmi tỉ số neutron nhiệt/ neutron nhiệt chùm neutron Các tham số cần thiết cho nghiên cứu khoa học ứng dụng triển khai kênh ngang No.1 Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 54 Bảng 3.4 Các tham số phổ neutron dị Au bọc Cd Kí hiệu mẫu Vị trí chiếu mẫu (mm) Hoạt độ dị bọc cd AGH,O (Bq) Tốc độ phản ứng dò bọc cd R G,PQ (m sU_ ) H-2 800 1,41 10M 1,05 10K Tích phân cộng hưởng 𝐼R (𝑐𝑚M ) 1550 Thông lượng neutron nhiệt ϕIJ (𝑛/𝑐𝑚M /𝑠) Thông lượng neutron nhiệt𝜙S (𝑛/𝑐𝑚M /𝑠) 2,63 10L 1,27 10K Thông lượng neutron nhiệt n/cm²/s) Kết đo phân bố thông lượng neutron dọc theo trục xuyên tâm KS1 8.0E+06 7.0E+06 Số liệu thực nghiệm 6.0E+06 Số liệu tính tốn 5.0E+06 4.0E+06 3.0E+06 2.0E+06 1.0E+06 0.0E+00 50 100 150 200 Khoảng cách từ cửa kênh số đến vị trí đặt mẫu ( cm) Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn kết đo phân bố thông lượng neutron dọc theo trục xuyên tâm kênh ngang No.1 Nhận xét: Kết đo phân bố neutron dọc theo trục xuyên tâm kênh ngang No.1 cho thấy rằng: thông lượng neutron nhiệt hàm theo khoảng cách trục Z, vị trí cửa kênh (z = cm) thơng lượng đo 7,70 10A 𝑛/𝑐𝑚) /𝑠 ; vị trí khoảng cách 40cm, 80cm, 120cm, 160cm tính từ vị trí cửa kênh thơng lượng suy giảm, kết tính tốn thực nghiệm có chênh lệch không đáng kể phạm vi sai khác sai số thống kê, có phù hợp tốt hình dạng đường cong thực nghiệm đường cong mô thông lượng neutron nhiệt theo khoảng cách trục Z Điều chứng tỏ, kết thực nghiệm kết mơ hồn tồn đáng tin cậy, đánh giá dòng neutron nhiệt kênh ngang No.1 có chất lượng tốt, 6 thơng lượng neutron nhiệt đạt từ 1,06.10 n/cm /s đến 7,70.10 n/cm /s, có độ 55 đồng phạm vi sai số bán kính chùm neutron, thông số quan trọng việc đánh giá thiết lập khả ứng dụng dòng neutron kênh ngang No.1 lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 3.3 KẾT QUẢ ĐO PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON THEO BÁN KÍNH TẠI VỊ TRÍ Z=40 CM CỦA CHÙM NEUTRON TẠI KÊNH NGANG No.1 Bảng 3.5 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt theo tiết diện ngang kênh ngang No.1 lần vị trí Z = 40 cm Vị trí khảo sát (cm) Khảo sát trục X 𝜙]R]`a (𝑛/𝑐𝑚M /𝑠) Sai số (%) 𝜙]R]`a (𝑛/𝑐𝑚M /𝑠) Sai số (%) -3,5 4,73.104 5,49 3,74.104 6,53 -3,0 9,42.10 4,23 9,93.10 4,26 -2,5 7,84.10 2,71 2,01.10 3,53 -2,0 2,45.10 2,60 1,19.10 2,50 -1,5 6,05.10 2,56 5,57.10 2,57 -1,0 6,36.106 2,55 6,14.106 2,57 -0,5 6,11.10 2,54 6,29.10 2,58 0,0 5,73.10 2,54 5,73.10 2,54 0,5 5,86.10 2,54 6,22.10 2,50 1,0 5,41.10 2,54 6,20.10 2,57 1,5 3,39.10 2,55 6,11.10 2,50 2,0 2,26.10 3,33 3,11.10 2,63 2,5 1,10.105 4,02 3,53.105 2,50 3,0 4,90.10 5,27 1,47.10 3,90 3,5 2,59.10 6,38 5,49.10 5,17 6 6 6 4 Khảo sát trục Y 6 6 6 Bảng 3.6 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt theo tiết diện ngang kênh ngang No.1 lần vị trí Z = 40 cm Vị trí khảo sát (cm) Khảo sát trục X Sai số ϕIbIcd (%) (n/cmM /s) -3,0 -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 3,21.105 6,20.106 5,73.106 6,57.106 6,39.106 4,23 2,71 2,60 2,56 2,55 Vị trí khảo sát (cm) -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 Khảo sát trục X Sai số ϕIbIcd (%) (n/cmM /s) 6,20.106 6,33.106 5,75.106 4,91.106 2,57.106 2,54 2,54 2,54 2,54 2,55 56 Bảng 3.7 Kết xác định phân bố thông lượng neutron nhiệt theo tiết diện ngang kênh ngang No.1 lần vị trí Z = 40 cm Thơng lượng neutron nhiệt n/cm²/s Vị trí khảo sát (cm) Khảo sát trục X 𝜙]R]`a (𝑛/𝑐𝑚M /𝑠) Sai số (%) -2,5 1,36.10 2,71 -2,0 7,37.10 2,60 -1,5 5,75.106 2,56 -1,0 6,35.10 2,55 -0,5 5,87.10 2,54 0,0 6,26.10 2,54 0,5 6,27.10 2,54 1,0 6,06.10 2,54 1,5 5,26.10 2,55 2,0 1,17.10 3,33 2,5 3,60.10 4,02 6 6 6 6 7.00E+06 6.00E+06 5.00E+06 4.00E+06 3.00E+06 2.00E+06 1.00E+06 0.00E+00 -4 -3 -2 -1 Theo trục X (cm) Theo trục Y (cm) Hình 3.5 Phân bố thơng lượng neutron theo tiết diện ngang trục X trục Y (Z= 40 cm) 57 Thông lượng neutron nhiệt n/cm²/s 7.00E+06 Số liệu mô Số liệu thực nghiệm 6.00E+06 5.00E+06 4.00E+06 3.00E+06 2.00E+06 1.00E+06 0.00E+00 -4 -2 Bán kính chùm tia neutron (cm) Hình 3.6 Kết đo đường kính hiệu dụng chùm neutron phân bố thông lượng neutron theo chiều bán kính vị trí Z = 40 cm Nhận xét: Từ việc so sánh kết mô kết thực nghiệm khảo sát đặc trưng phân bố thơng lượng dịng neutron phin lọc kênh ngang No.1, cho thấy dòng neutron phin lọc kênh ngang No.1 có thơng lượng phân bố đồng tốt tiết diện ngang dòng neutron chuẩn trực phạm vi bán kính 1,5 cm ( đường kính cm) vị trí cách cửa kênh 40 cm Trong vịng bán kính 1,5 cm thông lượng neutron nhiệt phân bố đồng với độ lệch chuẩn 1,71% Phân bố thơng lượng neutron có suy giảm theo quy luật 1/d2 dọc theo trục dòng neutron Nguyên nhân suy giảm nhận định đo phần neutron bị tán xạ hấp thụ truyền qua môi trường khơng khí hệ dẫn dịng neutron, suy giảm theo bình phương khoảng cách từ tâm phản ứng Đối chiếu với kết mô phỏng, cho thấy có phù hợp tốt hình dạng đường cong thực nghiệm đường cong mô thông lượng neutron nhiệt phạm vi sai số chấp nhận Điều chứng tỏ, kết thực nghiệm kết mơ hồn tồn tin cậy tốt 58 3.4 KẾT QUẢ ĐO PHÂN BỐ THƠNG LƯỢNG NEUTRON THEO BÁN KÍNH TẠI VỊ TRÍ Z = 140 cm CỦA KÊNH NGANG No.1 THEO TRỤC X Bảng 3.8 Kết đo phân bố thông lượng neutron theo bán kính vị trí Z=140 cm theo trục X Vị trí khảo sát (cm) 6,0 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Khảo sát trục X Sai số 𝜙]R]`a M (%) (𝑛/𝑐𝑚 /𝑠) 5,91.10 6,12 1,38.105 4,44 3,36.105 3,43 7,81.10 2,89 1,20.106 2,78 1,75.106 2,71 2,07.10 2,67 2,38.106 2,65 2,47.106 2,70 2,46.10 2,70 Vị trí khảo sát (cm) 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0 -3,5 -4,0 -5,0 Khảo sát trục X Sai số 𝜙]R]`a M (%) (𝑛/𝑐𝑚 /𝑠) 2,46.10 2,70 2,42.106 3,11 2,47.106 2,65 2,40.10 2,65 1,99.106 2,74 1,37.106 2,76 1,04.10 2,84 6,32.105 3,02 3,29.105 3,44 1,02.10 4,94 2,51.104 8,09 Thông lượng neutron nhiệt n/cm²/s 3.00E+06 2.50E+06 2.00E+06 1.50E+06 1.00E+06 5.00E+05 0.00E+00 -8 -6 -4 -2 Mẫu V đo theo bán kính theo trục X vị trí Z140 Hình 3.7 Phân bố thơng lượng neutron theo bán kính vị trí Z = 140 cm theo trục X 59 3.5 KẾT QUẢ ĐO PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON THEO BÁN KÍNH TẠI VỊ TRÍ Z =140 CM CỦA KÊNH NGANG No.1, THEO TRỤC Y Bảng 3.9 Kết đo phân bố thơng lượng neutron theo bán kính vị trí Z 140 cm theo trục Y Vị trí khảo sát (cm) 6,0 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Khảo sát trục Y Sai số 𝜙]R]`a M (%) (𝑛/𝑐𝑚 /𝑠) 4,51.10 6,12 4,56.104 7,86 1,45.105 7,84 4,28.10 4,84 8,39.105 3,48 1,21.106 3,04 1,72.10 3,32 2,07.106 2,78 2,26.106 2,73 2,46.106 2,72 2,43.10 2,70 2,42.106 2,73 Vị trí khảo sát (cm) -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0 -3,5 -4,0 -4,5 -5,0 -5,5 -6,0 Khảo sát trục Y Sai số 𝜙]R]`a M (%) (𝑛/𝑐𝑚 /𝑠) 2,46.10 2,70 2,43.106 2,70 2,29.106 2,72 2,09.10 2,70 1,58.106 2,71 1,28.106 2,70 8,42.10 2,72 6,34.105 2,74 2,31.105 2,80 6,80.104 2,90 3,51.10 3,04 2,91.104 3,20 Thông lượng neutron nhiệt n/cm²/s 2.70E+06 2.20E+06 1.70E+06 1.20E+06 Series1 7.00E+05 2.00E+05 -3.00E+05 -8 -6 -4 -2 Hình 3.8 Phân bố thơng lượng neutron theo bán kính vị trí Z = 140 cm theo trục Y 60 Số liệu mô Số liệu thực nghiệm 2.50E+06 2.00E+06 1.50E+06 1.00E+06 5.00E+05 -7 -5 -3 0.00E+00 -1 Hình 3.9 Kết đo đường kính hiệu dụng chùm neutron phân bố thơng lượng neutron theo chiều bán kính vị trí Z = 140 cm Nhận xét: Tương tự thí nghiệm vị trí Z = 40 cm, chúng tơi tiến hành khảo sát tính tốn phân bố thơng lượng dịng neutron phin lọc Z = 140 cm (140 cm cách vị trí kênh ngang No.1), kết thu được biểu diễn Hình 3.9, từ đồ thị biểu diễn ta thấy dòng neutron phin lọc vị trí có thơng lượng phân bố tương đối đồng tiết diện ngang có chu vi bán kính 1,5 cm (cách cửa kênh 140 cm) Trong vịng bán kính 1,5 cm thơng lượng neutron nhiệt phân bố đồng với độ lệch chuẩn 1,41% Phân bố thơng lượng neutron có suy giảm tuyến tính dọc theo trục dịng neutron So sánh với kết mơ phỏng, cho thấy hình dạng đường cong thực nghiệm đường cong mô thơng lượng neutron có phù hợp cao vùng bán kính 1,5cm chùm neutron Khi ngồi vùng bán kính lớn từ 1,5 cm đến 5,0 cm có khác biệt số liệu tính tốn mơ số liệu đo thực nghiệm Có thể giải thích khác biệt có ảnh hưởng neutron tán xạ từ khối che chắn chùm (beam stop) đặt gần vị trí Z= 140 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * KẾT LUẬN Luận văn thực đầu đủ, hoàn thành nội dung mục tiêu đặt trong đề cương nghiên cứu Các nội dung kết thực hồn thành khn khổ luận văn bao gồm nội dung kết sau: - Nghiên cứu tìm hiểu tổng quan phương pháp kích hoạt neutron; phương pháp tính tốn phân bố phổ lượng neutron kỹ thuật phin lọc neutron; phương pháp đo thực nghiệm thông lượng neutron Phương pháp chuẩn hóa hiệu suất ghi hệ phổ kế gamma đa kênh dùng detector HPGe - Tham gia thực nghiệm đo phổ neutron kênh ngang No.1 - Đã tiến hành xử lý số liệu thực nghiệm tính tốn xác định thơng số đặc trưng phân bố phổ neutron nhiệt, neutron nhiệt tỷ số Cd cấu hình phin lọc 15 cm đơn tinh thể Sapphire cm đơn tinh thể Bismuth - Xác định bán kính hiệu dụng chùm neutron phương pháp kích hoạt định tâm vị trí chiếu mẫu (Z= 40, 80, 120, 160 200 cm) - Đo phân bố thông lượng neutron theo tiết diện ngang dọc theo trục tâm chùm hạt neutron - Đo suất liều xạ vị trí khác bên ngồi hệ che chắn bảo vệ xạ kênh ngang No.1 Từ kết thu rút số kết luận: - Phương pháp kích hoạt neutron lựa chọn phù hợp toán nghiên cứu đo thực nghiệm thông lượng neutron nhiệt - Những kết thu cho thấy có phù hợp tốt kết đo thực nghiệm kết mô phạm vị sai số thống kê Qua trình thực luận văn tốt nghiệp này, Học Viên thực nâng cao kỹ kinh nghiệm quy báu công tác nghiên cứu khoa 62 học vật lí hạt nhân thực nghiệm Đã tiếp cận với hệ phổ kế đo xử lý số liệu phổ xạ gamma đại chuyên dụng * KIẾN NGHỊ Do điều kiện thời gian hạn chế nên luận văn chưa thể nghiên cứu sâu đề tài Vì qua luận luận văn này, đề xuất hướng phát triển đề tài sau: Nghiên cứu xác định phổ lượng neutron phương pháp kết hợp nhiều lớp làm chậm neutron Polyethylene dùng ống đếm tỷ lệ He-3 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO B Dodd, 1999, Current status of the world's research reactors, GORR 7: Proceedings of the 7th meeting of the International Group On Research Reactors, San Carlos de Bariloche (Argentina), pp 26-29 IAEA, 1996, Trends and techniques in neutron beam reasearch for medium and low flux reseach reactors, IAEA-TECDOC-974, Report of a consultants meeting held in Mumbai, India, pp 16-19 Th Brückel, 2012, Applications of Neutron Scattering - an Overview, Key Technologies, 39, JCNS, RWTH Aachen, University of Münster, pp 789978 K.K Mishra, A.I Hawari, and V.H Gillette, 2006, Design and Performance of a Thermal Neutron Imaging Facility at the North Carolina State University PULSTAR Reactor, IEEE Transactions on Nuclear Science, 53(6), pp 3904-3911 Danyal J.Turkoglu, 2012, Design Construction and Characterization of an External Neutron Beam Facility at The Ohio State University Nuclear Reactor Laboratory, Graduate program in Nuclear Engineering The Ohio State University Helmuth Böck, Yuj Hasegawa, Erwin Jericha, Georg Steinhauser and Mario Villa, 2013, The Past and the Future of the TRIGA Reactor in Vienna, Journal of Energy and Power Engineering 7, pp 654-660 D Alloni, M Prata, A Salvini, A Ottolenghi, 2015, Neutron flux characterisation of the Pavia TRIGA Mark II research reactor for radiobiological and microdosimetric applications, Radiation Protection Dosimetry, Volume 166, Issue 1-4, pp 261–265 Michael D Glascock, 2003, An overview of neutron activation analysis, University of Missouri Research Reactor https://www.researchgate.net/publication/228643668 https://www.geneseo.edu/nuclear/neutron-capture (2022) (MURR) 64 10 D.F.R.Mildner, G.P.Lamaze, 1998, Neutron transmission of single-crystal sapphire, Journal of Applied Crystallography, 31, pp 835-840 11 R.Born, D.Hohlwein, J.R.Schneider, K.Kakurai, 1976, Characterization of a sapphire single crystal for the use as filter in thermal neutron scattering, Nuclear Nuclear Instruments and Methods A, 262, pp 359-365 12 Robert M.Brugger, 1976, A Single Crystal Silicon Thermal Neutron Filter, Nuclear Instruments and Methods, 135, pp 289-291 13 M.Adib, M.Kilany, N.Habib and M.Fathallah, 2003, Neutron transmission of Single-Crystal Sapphire Filters, 4th Conference on Nuclear and Particle Physic, Fayouni, Egypt, pp 11-15 14 R.E.MacFarlane and A.C.Kahler, 2010, Methods for Processing ENDF/BVII with NJOY, Nuclear Data Sheets, 111(12), pp 2739-2890 15 X-5 Monte Carlo Team, 2000, MCNP–A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version - Vol I: Overview and Theory, Los Alamos National Laboratory report LA-UR-03-1987 16 S Agostinelli, et al., 2003, Geant4—a simulation toolkit, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 506(3), pp 250-303 17 T Sato, Y Iwamoto, S Hashimoto, T Ogawa, T Furuta, S.I Abe, T Kai, P.E Tsai, H.N Ratliff, N Matsuda, H Iwase, N Shigyo, L Sihver and K Niita, Features of Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) version 3.02, Journal Nuclear Science Technol, 55, pp 684-690 18 Phạm Ngọc Sơn, et al., 2021, Nghiên cứu phát triển thiết bị khai thác dòng nơtron nhiệt kênh ngang số lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, Báo cáo tổng kết Chương trình KC.05/16-20, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, pp 90-87