(Luận án tiến sĩ) đánh giá số liệu hạt nhân trong phương pháp k0 naa đối với ba hạt nhân 110ag, 116m2in, và 183mw có tích phân cộng hưởng lớn hơn tiết diện bắt neutron nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM - ĐÁNH GIÁ SỐ LIỆU HẠT NHÂN TRONG PHƯƠNG PHÁP k0-NAA ĐỐI VỚI BA HẠT NHÂN 110 Ag, 116m2 In, VÀ 183m W CĨ TÍCH PHÂN CỘNG HƯỞNG LỚN HƠN TIẾT DIỆN BẮT NEUTRON NHIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM - ĐÁNH GIÁ SỐ LIỆU HẠT NHÂN TRONG PHƯƠNG PHÁP k0-NAA ĐỐI VỚI BA HẠT NHÂN 110 Ag, 116m2 In, VÀ 183m W CĨ TÍCH PHÂN CỘNG HƯỞNG LỚN HƠN TIẾT DIỆN BẮT NEUTRON NHIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã số: 9.44.01.06 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2023 MỤC LỤC BẢNG CHÚ THÍCH CÁC KÝ HIỆU iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU ABSTRACT Chương TỔNG QUAN 10 1.1 Tình hình nghiên cứu 10 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 10 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.2 Đối tượng nghiên cứu 18 1.3 Vấn đề tồn 20 1.4 Tóm tắt Chương 20 Chương PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON 21 2.1 Giới thiệu phương pháp phân tích kích hoạt neutron 21 2.1.1 Phương pháp luận phân tích kích hoạt neutron .21 2.1.2 Ưu điểm phương pháp NAA 22 2.1.3 Nhược điểm phương pháp NAA 23 2.1.4 Các phương pháp NAA 24 2.2 Lý thuyết phương pháp phân tích kích hoạt neutron 25 2.2.1 Quá trình kích hoạt mẫu 25 2.2.2 Quá trình phân rã 26 2.2.3 Quá trình đo mẫu 27 2.3 Phương trình kích hoạt 28 2.4 Các phương pháp chuẩn hóa NAA 29 2.4.1 Phương pháp chuẩn hóa tuyệt đối 29 2.4.2 Phương pháp chuẩn hóa tương đối 30 2.4.3 Phương pháp chuẩn đơn nguyên tố 33 i 2.4.4 Phương pháp chuẩn hóa k0 34 2.5 Giới hạn phát hiện 35 2.6 Phương pháp tính sai số 36 2.7 Độ chính xác phương pháp k0 -NAA 37 2.8 Phở neutron lị phản ứng hạt nhân 38 2.8.1 Thông lượng neutron 38 2.8.2 Neutron nhiệt 38 2.8.3 Neutron nhiệt 40 2.8.4 Neutron nhanh 40 2.9 Phản ứng hạt nhân với neutron nhiệt 41 2.9.1 Tích phân cộng hưởng I0, hệ số truyền qua cadmium FCd giá trị Q0 41 2.9.2 Các hệ số hiệu chính 43 2.9.3 Các thông số phổ neutron 44 2.10 Một số hiệu chính cần thiết 45 2.10.1 Hiệu chính hình học đo mẫu 45 2.10.2 Hiệu chính tự hấp thụ gamma 46 2.10.3 Hiệu chính trùng phùng 46 2.10.4 Hiệu chính thời gian chết 47 2.11 Tóm tắt Chương 48 Chương THỰC NGHIỆM 49 3.1 Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 49 3.2 Hệ chiếu mẫu nhanh Kênh 13-2 Cột nhiệt 51 3.3 Xác định các thông số phổ neutron Kênh 13-2 Cột nhiệt 54 3.4 Hiệu chuẩn hiệu suất hệ phổ kế gamma 57 3.5 Thực nghiệm đo mẫu Kênh 13-2 Cột nhiệt 58 3.5.1 Chuẩn bị mẫu chuẩn 58 3.5.2 Chuẩn bị lá dò 60 3.5.3 Chiếu đo lá dò 61 3.5.4 Xử lý phổ gamma phân tích hàm lượng 63 ii 3.6 Thực nghiệm sử dụng chương trình k0-IAEA 63 3.7 Xác định thực nghiệm hệ số k0,Au 66 3.8 Xác định thực nghiệm hệ số Q0 68 3.9 Tóm tắt Chương 69 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 70 4.1 Kết thông số phổ neutron vị trí chiếu mẫu Kênh 13-2 Cột nhiệt 70 4.2 Kết hiệu chuẩn hiệu suất ghi đầu dò GMX-4076 71 4.3 Kết xác định hệ số k0 73 4.4 Ước lượng sai số phép đo hệ số k0 76 4.5 Kết xác định hệ số Q0 77 4.6 Ước lượng sai số phép đo hệ số Q0 79 4.7 Kết xác định hàm lượng nguyên tố sử dụng hệ số k0,Au .80 4.8 Tóm tắt Chương 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 98 iii BẢNG CHÚ THÍCH CÁC KÝ HIỆU Kí hiệu Chú thích Thơng lượng neutron th Thơng lượng neutron nhiệt e Thông lượng neutron nhiệt f Thông lượng neutron nhanh f fF Tỉ số thông lượng neutron nhiệt thông lượng neutron nhiệt Tỉ số thông lượng neutron nhiệt thông lượng neutron nhanh Hệ số biểu diễn độ lệch phân bố phổ neutron nhiệt khỏi quy luật 1/E Tn Nhiệt độ neutron T1/2 Chu kỳ bán rã đồng vị quan tâm n.cm-2.s-1 Đơn vị thông lượng: số neutron centimet vuông giây A0 Hoạt độ tạo thành thời điểm kết thúc chiếu Atd Hoạt độ thời gian rã N0 Số nguyên tử hạt nhân bia có mặt mẫu Hằng số phân rã ti Khoảng thời gian kích hoạt mẫu td Khoảng thời gian phân rã tm Khoảng thời gian đo mẫu S Hệ số bão hòa Độ phổ biến hay độ giàu đồng vị γ Xác suất phát tia gamma M Khối lượng nguyên tử NA Hằng số Avogadro iv σ0 r Tiết diện bắt neutron vận tốc 2200 m.s-1 Tiết diện trung bình phở neutron phân hạch I0 Tích phân cộng hưởng ECd Năng lượng cắt (ngưỡng) cadmium (0,55 eV) Er Năng lượng cộng hưởng hiệu dụng (đối với vùng neutron cộng hưởng) Gth Hệ số hiệu chính tự che chắn neutron nhiệt Gr Hệ số hiệu chính tự che chắn neutron cộng hưởng Ge Hệ số hiệu chính tự che chắn neutron nhiệt Asp Hoạt độ riêng εp Hiệu suất ghi đầu dị Np Số đếm đỉnh lượng tồn phần g (Tn ) Hệ số Westcott ứng với nhiệt độ neutron Tn w Khối lượng nguyên tố quan tâm FCd Hệ số truyền qua cadmium RCd Tỉ số cadmium v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt DSPEC Pro Digital Signal Processingbased gamma-ray spectrometer Hệ phổ kế gamma xử lý tín hiệu kỹ thuật số DT Dead-Time Thời gian chết HDPE High Density Polyethylene Vật liệu nhựa mật độ cao HPGe High Purity Germanium Gecmani siêu tinh khiết International Atomic Cơ quan Năng lượng nguyên tử IAEA Energy Agency quốc tế Inductively Coupled Quang phổ nguồn plasma cảm Plasma Mass Spectrometry ứng cao tần kết nối khối phổ Neutron Activation Analysis based k-zero method Phân tích kích hoạt neutron theo phương pháp k-zero k0-DALAT Software Phần mềm k0-DALAT k0-IAEA k0-IAEA Software Phần mềm k0-IAEA LTC Live-Time-Clock Đồng hồ đo thời gian sống LOD Limit of Detection Giới hạn phát hiện DRR Dalat Research Reactor Lò phản ứng nghiên cứu Đà Lạt Neutron Activation Phân tích kích hoạt neutron ICP-MS k0-NAA k0-DALAT NAA Analysis NIST National Institute of Viện quốc gia chuẩn công Standards and Technology nghệ vi