Xác định các thông số phổ neutron trên lò phản ứng hạt nhân đà lạt(2)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN   - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ PHỔ NEUTRON TRÊN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT SVTH: PHẠM MINH TIẾN CBHD: TS HỒ MẠNH DŨNG CN TRẦN QUANG THIỆN CBPB: TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG - TP HỒ CHÍ MINH - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN   - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ PHỔ NEUTRON TRÊN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT SVTH: PHẠM MINH TIẾN CBHD: TS HỒ MẠNH DŨNG CN TRẦN QUANG THIỆN CBPB: TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG - TP HỒ CHÍ MINH - 2015 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực khóa luận này, em nhận nhiều giúp đỡ tận tình thầy cô, anh chị bạn bè Bộ môn Vật lý Hạt nhân Em xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc đến: TS Hồ Mạnh Dũng, người thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp tài liệu truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho em hoàn thành khóa luận TS Huỳnh Trúc Phương, người thầy tận tình giúp đỡ, dành thời gian đọc góp ý chân thành cho khóa luận CN Trần Quang Thiện, Th.S Hồ văn Doanh người đàn anh tận tình giúp đỡ, cung cấp tài liệu, truyền đạt kinh nghiệm trình làm khóa luận Anh Trịnh Minh Thành cô Nguyễn Thị Sỹ truyền đạt kinh nghiệm suốt trình làm khóa luận Các anh, chị, cô, Trung Tâm Phân tích Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận Các thầy cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân giảng dạy, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm lĩnh vực hạt nhân Các bạn Bộ môn Vật lý Hạt nhân động viên, giúp đỡ Cuối cùng, xin cảm ơn ba mẹ, anh chị sinh thành, dưỡng dạy động viên, khích lệ tạo điều kiện thuận lợi cho học tập Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Phạm Minh Tiến i MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Chương 1-TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu phương pháp phân tích kích hoạt neutron 1.1.1 Nguyên lý phương pháp kích hoạt neutron 1.1.2 Phương trình kích hoạt neutron 1.1.3 Các phương pháp chuẩn hóa 1.1.4 Các thông số trường neutron lò phản ứng 1.1.5 Thông lượng neutron 1.2 Các phương pháp xác định thông số phổ neutron 10 1.2.1 Phương pháp xác định hệ số α .10 1.2.2 Phương pháp xác định hệ số f 14 1.2.3 Phương pháp xác định nhiệt độ neutron (Tn) 15 1.2.4 Phương pháp xác định thông lượng neutron nhiệt, neutron nhiệt neutron nhanh 17 1.3 Các vị trí chiếu mẫu lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt .17 1.4 Các phần mềm tính toán thông số phổ neutron 18 Chương - THỰC NGHIỆM 22 2.1 Hiệu chuẩn hệ phổ kế gamma dùng detector HPGe 22 2.1.1 Hiệu chuẩn lượng FWHM 22 2.1.2 Chuẩn hiệu suất detector 23 2.2 Chuẩn bị dò mẫu chuẩn 26 2.3 Chiếu đo mẫu 26 2.4 Xử lý phổ gamma 28 2.5 Tính thông số trường neutron 29 2.5.1 Phần mềm k0-IAEA .29 2.5.2 Phần mềm Ko-DALAT 31 2.5.3 Phần mềm Excel .31 2.5.4 Phần mềm SANDII .33 Khóa luận tốt nghiệp ii 2.6 Tiêu chuẩn đánh giá .34 Chương - KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 36 3.1 Kết tính thông số phổ neutron mâm quay 36 3.2 Kết tính thông số phổ neutron kênh 7-1 38 3.3 Kết tính thông số phổ neutron kênh 13-2 39 3.4 Kết tính thông số phổ neutron kênh Cột nhiệt 40 3.5 Kết phân tích phương pháp k0-NAA dùng thông số neutron cho số mẫu chuẩn 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 50 Khóa luận tốt nghiệp iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Số liệu hạt nhân dùng để tính hệ số anpha [6] 12 Bảng 1.2: Số liệu hạt nhân dùng để tính số thay đổi phổ r() Tn / T0 [6] 15 Bảng 1.3: Số liệu hạt nhân dùng để tính nhiệt độ neutron Tn [6] .16 Bảng 2.1: Giá trị hàm fit đường chuẩn lượng FWHM tính bới GENIE-2K 23 Bảng 2.2: Giá trị hiệu suất ε p 152Eu vị trí đo so với mặt đầu dò 24 Bảng 2.3: Các hệ số đường cong hiệu xuất tương ứng với vị trí đo 25 Bảng 2.4: Các chế độ chiếu – rã – đo cho dò mẫu chuẩn 28 Bảng 2.5: Số liệu hạt nhân dùng để tính thông số phổ phương pháp “ba dò chiếu trần Excel 32 Bảng 3.1: Kết tính thông số phổ neutron Mâm quay phần mềm k0IAEA, Ko-DALAT, Excel, SANDII 36 Bảng 3.2: Kết tính thông số phổ kênh 7-1 k0-IAEA, Excel, SANDII .38 Bảng 3.3: Kết tính thông số phổ kênh 13-2 k0-IAEA, Excel, SANDII 39 Bảng 3.4: Kết tính thông số phổ kênh Cột nhiệt k0-IAEA, Excel, SANDII 40 Bảng 3.5: Kết phân tích mẫu chuẩn SRM – NIST 1633b phần mềm K0IAEA, ko-DALAT, Excel 42 Bảng 3.6: Kết phân tích mẫu chuẩn NIES-Sargasso kênh 7-1 phần mềm K0-IAEA, Excel .43 Bảng 3.7: Kết phân tích mẫu chuẩn SRM 2711a (Montana Soil II) kênh 132 phần mềm K0-IAEA, Excel 44 Bảng 3.8: Kết phân tích mẫu chuẩn SRM 2711a (Montana Soil II) kênh Cột nhiệt phần mềm K0-IAEA, Excel 45 Khóa luận tốt nghiệp iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ phản ứng hạt nhân với neutron Hình 1.2: Đồ thị biểu diễn thông lượng neutron lò phản ứng hạt nhân .10 Hình 1.3: Vị trí kênh chiếu mẫu 18 Hình 1.4: Tổng quan phần mềm k0-IAEA 19 Hình 1.5: Cửa sổ thực đơn hệ chương trình Ko-DALAT 20 Hình 2.1: Chuẩn lượng cho hệ phổ kế gamma, dùng phần mềm GENIE-2K .23 Hình 2.2: Đường cong hiệu suất đỉnh lượng toàn phần detector HPGe vị trí đo 25 Hình 2.3: Lá dò mẫu chuẩn sau đóng gói 26 Quá trình chuẩn bị dò mẫu chuẩn tiến hành phòng xử lý mẫu INAA, Trung tâm phân tích, Viện nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt .26 Hình 2.4: Khai báo thông số phổ neutron vào chương trình k0-IAEA 29 Hình 2.5: Giá trị hệ số đường cong hiệu suất vị trí 137,8mm .30 Hình 2.6: Các thông tin liên quan đến việc chuẩn bị mẫu 30 Hình 2.7: Kết phân tích phổ 31 Hình 2.8: Bảng tính thông số phổ neutron Excel .32 Hình 2.9: Hệ số anpha tính phương pháp đồ thị 33 Hình 2.10: File input chương trình SANDII 34 Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Phương pháp phân tích kích hoạt neutron (Neutron Activation Analysis-NAA) kỹ thuật vật lý hạt nhân dùng để phân tích định tính định lượng nguyên tố với độ xác cao áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học địa chất, khảo cổ, nông - y - sinh học, nông nghiệp, môi trường, v.v… Ngày nay, có nhiều phương pháp phân tích nguyên tố hóa lý như: ICP-MS, AAS, v.v Tuy nhiên phương pháp phân tích nguyên tố NAA có nhiều ưu điểm số trường hợp, NAA phương pháp phân tích (VD: xác định tạp chất vật liệu bán dẫn) Hơn nữa, NAA có độ nhạy độ xác cao Phương pháp NAA phân tích đa nguyên tố nhiều dạng mẫu khác dựa vào biến đổi hạt nhân bền thành hạt nhân phóng xạ cách đặt mẫu vào trường neutron Các hạt nhân nguyên tố mẫu bắt neutron để trở thành đồng vị phóng xạ, sau phát xạ gamma đặc trưng, dựa vào phổ gamma thu ta định tính định lượng nguyên tố diện mẫu phân tích Trong phương pháp chuẩn hóa k-zero NAA, việc xác định thông số phổ neutron yếu tố quan trọng, với việc hiệu chuẩn hiệu suất ghi detector hai trình thực nghiệm phải tiến hành trước xử lý số liệu Hiện nay, phòng thí nghiệm NAA Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt sử dụng hai phần mềm k0-IAEA Ko-DALAT, hai phần mềm sử dụng hai phương pháp tính khác để tính thông số phổ neutron phương giải tích Holistic k0IAEA phương pháp lặp Newton Raphson Ko-DALAT Vì vậy, đề tài đặt nhằm áp dụng phương pháp xác định thông số phổ neutron hai phần mềm k0-IAEA Ko-DALAT sử dụng phòng thí nghiệm NAA Khóa luận tốt nghiệp Viện nguyên cứu hạt nhân Đà Lạt Hơn nữa, phương pháp lặp mà chương trình Ko-DALAT sử dụng phương pháp tính số minh họa phần mềm Excel Ngoài ra, kết xác định thông lượng neutron hai phương pháp so sánh với kết dùng chương trình SANDII chương trình Trung tâm lò phản ứng sử dụng để tính phổ neutron Cấu trúc khóa luận trình bày với hai phần mở đầu kết luận với ba chương chính, đó: Chương - Tổng quan: Trình bày tổng quan phương pháp kích hoạt neutron, phương pháp chuẩn hóa trình bày phương pháp xác định thông số phổ neutron Chương - Thực nghiệm: Trình bày hiệu chuẩn hệ phổ kế gamma, bước tiến hành thực nghiệm bước tính thông số phổ neutron phần mềm k0IAEA, Ko-DALAT, Excel SANDII Chương - Kết bình luận: Trình bày kết tính thông số phổ neutron Mâm quay, kênh 7-1, kênh 13-2, Cột nhiệt kết phân tích hàm lượng mẫu chuẩn thông số phổ neutron xác định Khóa luận tốt nghiệp Chương 1-TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Trong chương trình bày khái quát phương pháp kích hoạt neutron, phương pháp chuẩn hóa dùng phân tích kích hoạt neutron, phương pháp tính thông số phổ neutron, giới thiệu hệ chiếu neutron số phần mềm dùng khóa luận 1.1 Giới thiệu phương pháp phân tích kích hoạt neutron Phân tích kích hoạt neutron (NAA – Neutron Activation Analysis) đời áp dụng Von Hevesy Hilde Levi từ năm 1936 Cho đến phân tích kích hoạt phương pháp phân tích hàm lượng nguyên tố mẫu xác tiện lợi so với phép phân tích khác Từ 1938 đến 1940, người ta phân tích kích hoạt hạt mang điện như: proton(p), alpha(  ), deuteron(d),… Với phát triển lò phản ứng hạt nhân cho phép tạo neutron có thông lượng lên đến 1012 – 1015 n.cm-2.s-1 phân tích kích hoạt neutron xem kĩ thuật phân tích thông dụng với độ tin cậy cao so với phương pháp phân tích khác Ngày nay, với pháp triển khoa học kĩ thuật, phương pháp kích hoạt neutron ngày hoàn thiện phân tích nguyên tố đạt mức ppb (10-9 g/g) chiếu xạ lò phản ứng có thông lượng neutron lớn, giúp cho việc phân tích có kết tin cậy xác [3] 1.1.1 Nguyên lý phương pháp kích hoạt neutron Cơ sở NAA phản ứng (n,) hạt nhân X (hạt nhân bia) hấp thụ neutron tạo hạt nhân phóng xạ với số nguyên tử Z có khối lượng nguyên tử A tăng lên đơn vị phát tia gamma đặc trưng, trình biểu diễn phản ứng [4]: A Z X  01 n  ( AZ1 X)*  AZ1 X   với: A : Số khối nguyên tố bia; Z : Số hiệu nguyên tử hạt nhân bia; Khóa luận tốt nghiệp 37 gần Tuy nhiên giá trị f tính phần mềm SANDII có 1,62 thấp nhiều so với giá trị f tính từ ba phần mềm khoảng 21 lần Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính từ k0-IAEA so với Excel có giá trị gần nhau, chênh lệch 1,2% Giá trị thông lượng nhiệt tính Ko-DALAT cao giá trị thông lượng nhiệt tính k0-IAEA 7,6% Nhìn chung, giá trị thông lượng nhiệt tính k0-IAEA, Ko-DALAT, Excel xấp xỉ Tuy nhiên giá trị thông lượng neutron nhiệt tính SANDII có 1,7x1012 (n.cm-2.s-1) thấp 1,58 lần so với giá trị thông lượng neutron nhiệt tính Ko-DALAT Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA Excel cho giá trị gần chênh lệch 1,8%, giá trị thông lượng neutron nhiệt tính phần mềm Ko-DALAT cao giá trị thông lượng neutron nhiệt tính k0IAEA 17% Tất giá trị thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA, KoDALAT, Excel thấp nhiều so với giá trị thông lượng neutron nhiệt tính SANDII khoảng 13 lần Giá trị thông lượng neutron nhanh tính phần mềm Ko-DALAT Excel gần nhau, chênh lệch 5,8% Giá trị thông lượng neutron nhanh tính k0IAEA cao giá trị thông lượng neutron nhanh tính Ko-DALAT 41%, độ chênh lệch cao Giá trị thông lượng neutron nhanh tính SANDII cao giá trị thông lượng tính ko-DALAT lần Nhiệt độ neutron tính k0-IAEA nhiệt độ neutron tính Excel gần nhau, chênh lệch khoảng 1,5% Nhìn chung, giá trị thông số phổ neutron mâm quay tính từ koIAEA, Ko-DALAT Excel cho giá trị tương đối trùng Ngoại trừ phần mềm SANDII cho kết không phù hợp với phần mềm lại Khóa luận tốt nghiệp 38 3.2 Kết tính thông số phổ neutron kênh 7-1 Bảng 3.2: Kết tính thông số phổ kênh 7-1 k0-IAEA, Excel, SANDII Thông số α f  th( x 1012 n/cm2/s)  e( x 1011 n/cm2/s)  f( x 1012 n/cm2/s) Tn(oK) K0-IAEA  Tb -0,035 0,015 8,9 1,4 Kết thực nghiệm Excel  N Tb N -0,055 0,027 10 11,5 0,9 10 SANDII  Tb N x X 2,0 0,1 4,20 0,49 15 4,30 0,39 10 4,30 0,20 4,70 0,68 3,80 0,39 10 21,4 1,13 4,52 0,66 3,33 0,61 1,97 0,11 343,3 27,9 305,4 7,2 x X “Tb” giá trị trung bình; “  ” độ lệch chuẩn; “N” số lần tính Kết tính thông số phổ neutron vị trí chiếu mẫu kênh 7-1 hệ số lệch phổ anpha ) , tỉ số thông lượng neutron nhiệt neutron nhiệt (f), thông lượng neutron nhiệt (  th ), thông lượng neutron nhiệt (  e ), thông lượng neutron nhanh (  f ) nhiệt độ neutron (Tn) trình bày bảng 3.2 Các thông số phổ xác định lần chạy lò 12/2014 3/2015 lò công suất 500kW Giá trị anpha tính phần mềm k0-IAEA cho giá trị khác biệt với giá trị anpha tính Excel, chênh lệch 36% Tỉ số thông lượng neutron nhiệt neutron nhiệt tính k0-IAEA thấp tỉ số thông lượng neutron tính Excel 23,6%, chênh lệch cao Tỉ số f tính ko-IAEA cao tỉ số f tính SANDII 4,4 lần Thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA, Excel, SANDII cho giá trị gần Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA so với Excel chênh lệch 2,3% Còn giá trị Excel SANDII trùng Thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA cao thông lượng neutron nhiệt tính Excel 23,6% Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính SANDII cao giá trị tính k0-IAEA 4,5 lần Khóa luận tốt nghiệp 39 Thông lượng neutron nhanh tính k0-IAEA cao thông lượng neutron tính Excel 35,7% Giá trị thông lượng neutron nhanh tính Excel cao SANDII 1,69 lần Nhiệt độ neutron tính k0-IAEA cao nhiệt độ neutron tính Excel 12,4% 3.3 Kết tính thông số phổ neutron kênh 13-2 Bảng 3.3: Kết tính thông số phổ kênh 13-2 k0-IAEA, Excel, SANDII Thông số α f  th( x 1012 n/cm2/s)  e( x 1011 n/cm2/s)  f( x 1012 n/cm2/s) Tn(oK) k0-IAEA  Tb -0,033 0,023 10,6 0,9 Kết thực nghiệm Excel SANDII   N Tb N Tb -0,021 0,017 x x 11,8 1,4 1,600 0,001 N X 4,63 0,44 10 4,67 0,20 5,74 0,29 4,27 0,45 3,99 0,29 35,56 1,82 3,43 0,25 10 3,44 0,71 3,91 0,70 291,3 16,2 286 x x X “Tb” giá trị trung bình; “  ” độ lệch chuẩn; “N” số lần tính Kết tính thông số phổ neutron vị trí chiếu mẫu kênh 13-2 hệ số lệch phổ anpha ) , tỉ số thông lượng neutron nhiệt neutron nhiệt (f), thông lượng neutron nhiệt (  th ), thông lượng neutron nhiệt (  e ), thông lượng neutron nhanh (  f ) nhiệt độ neutron (Tn) trình bày bảng 3.3 Các thông số phổ xác định lần chạy lò 6/2014 lò công suất 500kW Giá trị lệch phổ anpha tính Excel cho giá trị lớn giá trị tính k0-IAEA 36,4% Giá trị f tính hai phần mềm k0-IAEA Excel gần chênh lệch 10% Tuy nhiên, giá trị f tính phần mềm SANDII thấp có 1,6 thấp giá trị f k0-IAEA lần Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính Excel so với giá trị thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA gần lệch 0,8 % Giá trị thông lượng Khóa luận tốt nghiệp 40 neutron nhiệt tính Excel thấp với giá trị thông lượng neutron nhiệt tính SANDII 16,5% Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính Excel so với giá trị thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA gần lệch 7% Giá trị thông lượng nhiệt tính Excel thấp giá trị neutron nhiệt SANDII lần Giá trị thông lượng neutron nhanh tính Excel so với k0-IAEA chênh lệch 0,3% Giá trị thông lượng neutron nhanh tính k0-IAEA thấp giá trị tính SANDII 14% Giá trị nhiệt độ neutron tính Excel thấp so với giá trị tính k0-IAEA khoảng 1,9% 3.4 Kết tính thông số phổ neutron kênh Cột nhiệt Bảng 3.4: Kết tính thông số phổ kênh Cột nhiệt k0-IAEA, Excel, SANDII Thông số α f  th( x 1011 n/cm2/s)  e( x 108 n/cm2/s)  f( x 108 n/cm2/s) Tn(oK) Kết thực nghiệm k0-IAEA Excel   Tb N Tb N -0,0010 0,0004 0,106 0,02 170,5 0,8 196,0 19,0 SANDII Tb  2,23 x 0,001 N X 1,23 0,07 1,27 0,09 0,74 0,05 7,14 0,52 6,48 0,30 331,8 21,5 5,42 0,75 4,99 0,22 170,8 10,8 x X “Tb” giá trị trung bình; “  ” độ lệch chuẩn; “N” số lần tính Kết tính thông số phổ neutron vị trí chiếu mẫu kênh Cột nhiệt hệ số lệch phổ anpha ) , tỉ số thông lượng neutron nhiệt neutron nhiệt (f), thông lượng neutron nhiệt (  th ), thông lượng neutron nhiệt (  e ), thông lượng neutron nhanh (  f ) nhiệt độ neutron (Tn) trình bày bảng 3.4 Các thông số phổ xác định lần chạy lò 6/2014 lò công suất 500kW Khóa luận tốt nghiệp 41 Giá trị anpha tính Excel 0,106 giá trị anpha tính phần mềm k0-IAEA cho giá trị âm -0,001, khác biệt lớn Giá trị f tính Excel cho giá trị cao giá trị f tính k0-IAEA 14,9% giá trị f tính Excel gấp 87 lần so với giá trị tính phần mềm SANDII Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính Excel so với giá trị thông lượng neutron nhiệt tính k0-IAEA gần lệch 3,2% Trong giá trị thông lượng neutron nhiệt tính Excel so với giá trị neutron nhiệt tính SANDII gấp 1,7 lần Giá trị thông lượng neutron nhiệt tính Excel so với giá trị thông lượng neutron nhanh tính k0-IAEA gần lệch 9,2% Trong với giá trị neutron nhiệt tính SANDII lớn giá trị thông lượng neutron nhiệt tính Excel 51 lần Giá trị thông lượng neutron nhanh tính Excel so với giá trị thông lượng neutron nhanh tính k0-IAEA gần lệch 7,9% Giá trị thông lượng neutron nhanh tính tính SANDII lớn giá trị tính Excel 34 lần Nhìn chung, giá trị tính k0-IAEA, Excel cho kết phù hợp Tuy nhiên để kiểm tra độ tin cậy thông số phổ vừa tính bốn kênh chiếu ta tính hàm lượng mẫu chuẫn để kiểm tra Phần mềm SANDII phần mềm khảo sát phổ nên chỉnh dùng giá trị để tham khảo Kết tính hàm lượng mẫu chuẩn trình bày mục 3.5 bên 3.5 Kết phân tích phương pháp k0-NAA dùng thông số neutron cho số mẫu chuẩn a) Kết phân tích mẫu chuẩn kênh Mâm quay Kết phân tích nguyên tố mẫu SRM-NIST 1633b phần mềm IAEA, ko-DALAT, Excel trình bày bảng 3.5 Khóa luận tốt nghiệp 42 Bảng 3.5: Kết phân tích mẫu chuẩn SRM – NIST 1633b phần mềm K0IAEA, ko-DALAT, Excel Hàm lượng thực nghiệm Nguyên tố Hàm lượng Chứng nhận (ppm) k0-IAEA Thực nghiệm 136,2  2,6 Z- (ppm) score 142 0,6 57 12,0 Thực nghiệm  Excel Z- Thực nghiệm  Z- (ppm) score (ppm) score 132 -0,4 142,5 1,9 0,6 1,6 50 0,0 54,2 3,1 0,9 0,5 0,1 10,5 0,1 2,2 11,1 1,4 0,8 103 0,8 88 -0,4 104,0 1,6 0,1 162 1,2 166 -0,7 156,3 4,1 1,3 (ppm) As  Ko-DALAT (ppm) (ppm) Rb 5 11  1,1 94  9,4 140  14 Sb  0,6 6,0 0,5 2,1 5,3 0,3 2,4 6,2 0,7 1,5 Sc 41  4,1 47 0,0 43 -0,9 43,0 0,1 0,2 Se 10,2  0,1 12,1 1,1 1,6 13,0 1,5 0,5 12,3 1,6 0,5 Th 25,7  1,3 27,1 0,1 1,6 28,3 0,5 2,3 28,1 1,6 1,8 Yb 7,60  0,76 6,5 1,0 -0,8 7,7 0,7 -1,2 6,9 0,1 -1,3 Co Cs La 50 “  ” độ lệch chuẩn Bảng 3.5 cho thấy kết hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn NIST 1633b phân tích thông qua phần mềm K0-IAEA, Ko-DALAT, Excel sử dụng thông số phổ đạt khóa luận Các kết so sánh với kết chứng nhận Sự sai khác giá trị phân tích giá trị chứng nhận tính từ ba phần mềm đa số cho kết nhỏ 10%, ngoại trừ nguyên tố Se có giá trị phân tích ba phần mềm so với giá trị chứng nhận lớn từ 15-26% Tuy nhiên, giá trị |Z-Score| nguyên tố tính từ ba phần mềm cho giá trị nhỏ cho tất nguyên tố Trừ nguyên tố Sb tính từ k0-IAEA Ko-DALAT có giá trị < |Z-score| < 3, kết phân tích Sb tạm chấp cần phải xem xét lại qui trình phân tích Như vậy, kết phân tích hàm lượng mẫu chuẩn ba phần mềm k0-IAEA, Ko-DALAT Excel sử dụng thông số phổ khóa luận với hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn phù hợp Khóa luận tốt nghiệp 43 Sự phù hợp kết phân tích giá trị chứng nhận hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn tính từ phần mềm k0-IAEA, Ko-DALAT Excel khẳng định khả dụng qui trình phân tích có sử dụng thông số phổ neutron kênh Mâm quay xác định từ ba phần mềm Chứng tỏ giá trị thông số phổ neutron tính từ k0-IAEA, Ko-DALAT Excel xác đáng tin cậy b) Kết phân tích mẫu chuẩn kênh 7-1 Kết phân tích nguyên tố mẫu NIES-Sargasso phần mềm IAEA, Excel trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết phân tích mẫu chuẩn NIES-Sargasso kênh 7-1 phần mềm K0-IAEA, Excel Hàm lượng thực nghiệm Hàm lượng Nguyên tố Chứng nhận (ppm) k0-IAEA Thực nghiệm (ppm) Excel  Z- (ppm) score Thực nghiệm (ppm)  Z- (ppm) score Na 17000  800 19212,0 1558,4 1,70 15669,8 672,2 -1,02 Cl 51000  5100 51441,7 5388,4 0,20 51754,9 4140,4 0,33 K 61000  2000 58881,2 6793,8 -0,86 56498,5 3770,0 -1,82 Mn 21,20  23,2 0,9 0,04 20,9 1,3 -0,01 Br 270  27 273,36 32,4 0,02 263,2 53,0 -0,04 Bảng 3.6 cho thấy kết hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn NIES – Sargasso phân tích thông qua phần mềm K0-IAEA, Excel sử dụng thông số phổ tính toán khóa luận Các kết so sánh với kết chứng nhận Sự sai khác giá trị phân tích giá trị chứng nhận tính từ k0-IAEA Excel cho giá trị nhỏ 10%, kết tốt Giá trị |ZScore| nguyên tố tính từ hai phần mềm cho giá trị nhỏ cho tất nguyên tố Vì vậy, kết phân tích hàm lượng mẫu chuẩn hai Khóa luận tốt nghiệp 44 phần mềm k0-IAEA Excel sử dụng thông số phổ khóa luận với hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn phù hợp Sự phù hợp kết phân tích giá trị chứng nhận hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn tính từ phần mềm k0-IAEA, Excel khẳng định sử khả dụng qui trình phân tích có sử dụng thông số phổ neutron kênh Mâm quay xác định từ hai phần mềm Chứng tỏ kết tính thông số phổ phần mềm k0-IAEA, Excel xác đáng tin cậy c) Kết phân tích mẫu chuẩn kênh 13-2 Kết phân tích nguyên tố mẫu SRM 2711a (Montana Soil II) phần mềm IAEA, Excel trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7: Kết phân tích mẫu chuẩn SRM 2711a (Montana Soil II) kênh 132 phần mềm K0-IAEA, Excel Hàm lượng thực nghiệm Nguyên tố Hàm lượng Chứng nhận (ppm) k0-IAEA Thực nghiệm (ppm) Excel  Z- (ppm) score Thực nghiệm (ppm)  Z- (ppm) score La 38  36,4 6,6 -0,45 34,8 1,8 -0.91 Na 12000  100 13020 532 2,18 10914 272,6 -2,32 Sb 23,8  1,4 25,6 0,1 0,77 21,1 2,0 -1,14 As 107  116,9 1,6 1,17 105 -0,24 Sm 5,93  0,28 6,2 0,7 0,30 6,4 0,3 0,62 Bảng 3.7 cho thấy kết hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn SRM 2711a (Montana Soil II) phân tích thông qua phần mềm K0-IAEA, Excel sử dụng thông số phổ đạt khóa luận Các kết so sánh với kết chứng nhận Sự sai khác giá trị phân tích giá trị chứng nhận nhỏ 10%, ngoại trừ Na tính k0-IAEA Excel có giá trị |Z-Score| lớn nhỏ nên giá trị hàm lượng Na tạm chấp nhận phải Khóa luận tốt nghiệp 45 xem xét lại qui trình Các giá trị hàm lượng nguyên tố lại cho giá trị |Z-Score| thấp Vì vậy, kết phân tích hàm lượng mẫu chuẩn hai phần mềm k0-IAEA Excel sử dụng thông số phổ khóa luận với hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn phù hợp Sự phù hợp kết phân tích giá trị chứng nhận hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn tính từ phần mềm k0-IAEA, Excel khẳng định khả dụng qui trình phân tích có sử dụng thông số phổ neutron kênh 13-2 xác định từ hai phần mềm Chứng tỏ giá trị thông số phổ neutron tính từ k0-IAEA, Excel xác đáng tin cậy d) Kết phân tích mẫu chuẩn kênh Cột nhiệt Kết phân tích nguyên tố mẫu SRM 2711a (Montana Soil II) phần mềm IAEA, Excel trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8: Kết phân tích mẫu chuẩn SRM 2711a (Montana Soil II) kênh Cột nhiệt phần mềm K0-IAEA, Excel Hàm lượng thực nghiệm Nguyên tố Hàm lượng k0-IAEA Chứng nhận Thực (ppm) nghiệm (ppm) Excel  Z– (ppm) score Thực nghiệm (ppm)  Z- (ppm) score La 38  39,9 7,2 0,031 34,6 2,4 -0,055 Na 12000  100 11780,0 942,4 -0,201 13000 522 0,913 As 107  120,4 39,2 0,130 98,4 5,9 -0,083 Sc 8,5  0,1 10,1 1,1 0,055 8,4 0,46 -0,003 K 25300  1000 23400 2106 -1,195 28700 1722 2,138 Fe 28200  400 28900 4046 0,417 29800 1490 0,953 Bảng 3.8 cho thấy kết hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn SRM 2711a (Montana Soil II) phân tích thông qua phần mềm K0-IAEA, Excel sử dụng thông số phổ đạt khóa luận Các kết Khóa luận tốt nghiệp 46 so sánh với kết chứng nhận Sự sai khác giá trị phân tích giá trị chứng nhận tính từ ba phần mềm đa số kết nhỏ 10%, ngoại trừ nguyên tố As Sc tính k0-IAEA có độ lệch so với giá trị chứng nhận 18% 12% Giá trị |Z-Score| nguyên tố tính từ hai phần mềm cho giá trị nhỏ cho tất nguyên tố ngoại trừ nguyên tố K tính phần mềm Excel có giá trị |Z-Score| > nên giá trị tạm chấp nhận cần phải xem xét lại qui trình Như vậy, kết phân tích hàm lượng mẫu chuẩn hai phần mềm k0-IAEA Excel sử dụng thông số phổ khóa luận với hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn phù hợp Sự phù hợp kết phân tích giá trị chứng nhận hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn tính từ phần mềm k0-IAEA, Excel khẳng định sử khả dụng qui trình phân tích có sử dụng thông số phổ neutron kênh Cột nhiệt xác định từ hai phần mềm Chứng tỏ kết tính thông số phổ phần mềm k0-IAEA, Excel xác đáng tin cậy Khóa luận tốt nghiệp 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Khóa luận thực nội dung sau:  Xác định thông số phổ neutron phương pháp đa dò chiếu trần cho kênh 7-1, Mâm quay, 13-2, Cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt  So sánh kết tính toán thông số phổ neutron tính từ ba phần mềm k0-IAEA, Ko-DALAT, Excel tham khảo giá trị tính chương trình SANDII  Kiểm tra hàm lượng mẫu chuẩn thông số phổ neutron tính từ phần mềm k0-IAEA, Ko-DALAT, Excel Từ kết đạt rút kết luận sau:  Tỉ số thông lượng neutron nhiệt neutron nhiệt, giá trị thông lượng neutron nhiệt, neutron nhiệt neutron nhanh tính phần mềm k0-IAEA, Ko-DALAT Exel phù hợp với nằm vòng sai số kết  Việc tính toán hàm lượng nguyên tố mẫu chuẩn sử dụng thông số phổ tính toán từ phần mềm k0-IAEA, Ko-DALAT Excel phù hợp tất thông số phổ neutron tính toán sử dụng phân tích kích hoạt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Kiến nghị  Bổ sung thư viện cho phần mềm SANDII khảo sát thông lượng neutron phần mềm  Sử dụng thực nghiệm để khảo sát thông lượng vi phân để sử dụng cho chương trình SANDII Khóa luận tốt nghiệp 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Hồ Mạnh Dũng (2003), Nghiên cứu phát triển phương pháp k – zero phân tích kích hoạt neutron lò phản ứng Hạt nhân cho xác định đa nguyên tố, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Tp Hồ Chí Minh [2] Huỳnh Trúc Phương (2009), Phương Pháp K0 phân tích kích hoạt neutron vùng lượng thấp, luận án Tiến sĩ Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh [3] Huỳnh Trúc Phương, Giáo trình phân tích kích hoạt neutron, lưu hành nội bộ, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh [4] Văn Thị Thu Trang (2008), Xác định số K0 phương pháp K0-INAA kích hoạt neutron nguồn đồng vị Am - Be, Khóa luận tốt nghiệp, trường Đại Học Khoa học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh [5] Cao Đông Vũ (2009), Báo cáo tổng kết Đề Tài khoa học công nghệ cấp sở năm 2009, Bộ Khoa học Công nghệ Viện Nguyên Tử Việt Nam, Đà Lạt TIẾNG ANH [6] F De Corte, A Simonits (2003), “Recommended nuclear data for use in the k0 standardization of neutron activation analysis”, Atomic Data and Nuclear Data Tables, 85, pp 47-67 [7] F De Corte, F Bellemans, P Deneve, A Simonits (1994), “The use of a modified Westcott-Formalism in the K0 – standardzation of NAA: The state of affairs”, Journal of radioanalytical and nuclear chemistry, 179, pp 93 - 103 [8] N E Holden, “Temperature dependence of the westcott g-factor for neutron reactions in activation analysis”, Pure and Applied Chemistry, 71, pp 2309 – 2315 Khóa luận tốt nghiệp 49 [9] Wanna Wimolwattanapun, Supamatthree Bunprabob, Manh Dung Ho, Sutisna, Yasuji Oura, Mitsuru Ebihara (2014), “Quality Asessment of INAA Data for Small-sized Environmental Reference Samples”, Analytical Sciences, 30, pp 787-792 Khóa luận tốt nghiệp 50 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Danh sách khối lượng mẫu dùng tính toán thông sô phổ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Tên dò Au Zr Ni Lu Kí hiệu box Au821 Au869 Au907 Au908 Au909 Au915 Au974 Au975 Au976 Au977 Zr116 Zr172 Zr173 Zr178 Zr184 Zr187 Zr188 Zr190 Zr191 Zr192 Zr196 Ni48 Ni52 Ni62 Ni63 Ni64 Ni66 Lu35 Lu41 Lu42 Lu43 Lu44 Lu48 Khối lượng dò 0,0035 0,0049 0,0059 0,0054 0,0067 0,0064 0,0045 0,0043 0,0040 0,0036 0,0175 0,0199 0,0260 0,0235 0,0196 0,0207 0,0467 0,0474 0,0443 0,0456 0,0187 0,0316 0,0477 0,0539 0,0487 0,0616 0,0034 0,0039 0,0033 0,0039 0,0036 0,0033 Khóa luận tốt nghiệp 51 Phụ lục 2: Đồ thị phổ neutron vi phân mô SANDII Phụ lục 3: Đồ thị phổ neutron tron lò phản ứng theo leathary Khóa luận tốt nghiệp [...]... các phương pháp khác Trong khoá luận này chúng tôi dùng phương pháp này để kiểm tra các mẫu chuẩn với các kết quả thông số phổ tính được Khóa luận tốt nghiệp 8 1.1.4 Các thông số trường neutron lò phản ứng Mỗi vị trí chiếu xạ trong lò phản ứng đặc trưng bởi các thông số phổ neutron tại vị trí đó như hệ số lệch phổ neutron trên nhiệt, tỉ số thông lượng neutron nhiệt và neutron trên nhiệt, nhiệt độ neutron. .. diễn thông lượng neutron trong lò phản ứng hạt nhân 1.2 Các phương pháp xác định các thông số phổ neutron 1.2.1 Phương pháp xác định hệ số α Có ba phương pháp thực nghiệm xác định hệ số lệch phổ anpha ( α ) các phương pháp này lần lược được trình bày ở các mục bên dưới Khóa luận tốt nghiệp 11 1.2.1.1 Phương pháp bọc cadmi đa lá dò Phương pháp này chủ yếu thích hợp cho việc xác định α trong kích hoạt neutron. .. xác định tỉ số f sẽ được trình bày ở các mục 1.2.2 c) Chỉ số thay đổi phổ r(α) Tn /T0 và nhiệt độ neutron Chỉ số thay đổi phổ r(α) Tn /T0 là một phép đo tỉ số mật độ neutron trên nhiệt đối với mật độ neutron toàn phần Xác định được chỉ số này ta có thể tính được nhiệt độ neutron Tn Các phương pháp xác định chỉ số này sẽ được trình bày ở các mục 1.2.3 Khóa luận tốt nghiệp 9 1.1.5 Thông lượng neutron Neutron... được thông lượng neutron nhanh như sau: f = (N p /t m ).M (1.32) S.D.C.N A W.θ.ε p γ.σf Trong đó: f : thông lượng neutron nhanh; σ f : tiết diện bắt neutron nhanh của nhân bia; Để tính thông lượng neutron nhanh ta cần lựa chọn những lá dò có tiết diện bắt neutron nhanh cao như các lá dò sau: Fe54, Ni58,… 1.3 Các vị trí chiếu mẫu trong lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt được xây... k0-NAA: Hiệu chuẩn hiệu suất ghi detector, tính các thông số phổ neutron, xử lý phổ gamma và tính hàm lượng, sai số và giới hạn phát hiện (LOD) của các nguyên tố có thể đo được trong mẫu sau khi nhập số liệu của mẫu, các thông số chiếu và điều kiện đo Đặc biệt, phần mềm Ko-DALAT cho phép tính các thông số phổ neutron, trong đó hệ số lệch phổ neutron trên nhiệt (α) được tính bằng phương pháp NewtonRaphson... tỉ số Cd, các phép chiếu bọc Cd hoặc chiếu trần [4] Các phương pháp này sẽ được trình bày ở mục 1.2.1 b) Hệ số Hệ số f được định nghĩa bằng tỉ số thông lượng neutron nhiệt và neutron trên nhiệt : f  th e với: th : thông lượng neutron nhiệt (hay là dưới cadmi); e : thông lượng neutron trên nhiệt; Ở đây, khái niệm “dưới cadmi” là các neutron với năng lượng lên đến 0,55 eV (ECd) Các phương pháp xác. .. hợp này là Zr (theo phản ứng (2) là phản ứng 94 Zr(n,  ) 95Zr và (1) là phản ứng 96Zr(n,  ) 97Zr) 1.2.3 Phương pháp xác định nhiệt độ neutron (Tn) 1.2.3.1 Xác định chỉ số thay đổi phổ neutron a) Tỉ số Cadmi Chỉ số thay đổi phổ được xác định từ phương trình như sau: r(α) Tn /T0 = G th g  Tn   g  Tn  /2,2931 2  R Cd FCd  W'(α)+s0 (α)G r  -s0 (α)G r α π  (1+2α)0,55  (1.26) Các monitor thích... neutron Neutron trong lò phản ứng chủ yếu là neutron nhanh (hoặc neutron phân hạch) được tạo ra từ phản ứng phân hạch hạt nhân Các neutron này mất đi trong khoảng 10-15 s do va chạm với vật liệu xung quanh và cuối cùng bị nhiệt hóa Neutron sinh ra trong lò phản ứng có năng lượng trong khoảng 0 đến 20 MeV Trong khoảng năng lượng này neutron tương tác với vật chất khác nhau trong các miền năng lượng khác... tạo thư viện phổ tham khảo SANDII: Sử dụng tốc độ phản ứng nhập vào để xác định phổ thông lượng neutron Khóa luận tốt nghiệp 22 Chương 2 - THỰC NGHIỆM Trong chương này sẽ trình bày các công đoạn hiệu chuẩn hệ phổ kế trước khi tiến hành làm thực nghiệm, các bước tiến hành thực nghiệm và trình bày các bước tính thông số phổ của các phần mềm k0-IAEA, Ko-DALAT, Excel, SANDII 2.1 Hiệu chuẩn hệ phổ kế gamma... 122 Sb, 76As Tất cả các lá dò và mẫu chuẩn đều được đo trên hệ phổ kế gamma dùng detector Ortec GMX-30190 ở phòng phân tích kích hoạt neutron bằng dùng cụ (INAA – Lab) 2.4 Xử lý phổ gamma Xử lý phổ gamma là dùng các phương pháp toán học và máy tính xác định chính xác năng lượng và độ lớn của các đỉnh gamma trong phổ Năng lượng gamma được nhận diện ứng với hạt nhân trong mẫu, có hạt nhân phát ra duy nhất ... kết thông số phổ tính Khóa luận tốt nghiệp 1.1.4 Các thông số trường neutron lò phản ứng Mỗi vị trí chiếu xạ lò phản ứng đặc trưng thông số phổ neutron vị trí hệ số lệch phổ neutron nhiệt, tỉ số. .. f f (E) thông lượng neutron nhanh thông lượng neutron nhanh lượng E [1] Hình 1.2: Đồ thị biểu diễn thông lượng neutron lò phản ứng hạt nhân 1.2 Các phương pháp xác định thông số phổ neutron 1.2.1... 3.1 Kết tính thông số phổ neutron mâm quay 36 3.2 Kết tính thông số phổ neutron kênh 7-1 38 3.3 Kết tính thông số phổ neutron kênh 13-2 39 3.4 Kết tính thông số phổ neutron kênh