TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)

TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)

1210242 GIÁO VIÊN H L IC Trong trình th c hi n khóa lu n th y cô, b n bè il ic TS Tr nh Th lu n Em xin c cs to l n t n ng d n giúp em hoàn thành khóa ng ch m khóa lu c, phát hi n sai sót có nh ng góp ý quý giá giúp khóa lu n hồn thành t truy y cô khoa K Thu t H t ki n th c cho em su t th i gian h c t p t n tình d y d ih L t Con c Ch ng viên ng, tháng 12 2016 MAI NGUY N TR NG NHÂN i L Em li u k t qu nghiên c u khóa lu n trung th c em tính tốn Các thơng tin trích d n khóa lu n rõ ngu n g c phép công b c ch Sinh viên th c hi n Mai Nguy n Tr ng Nhân ii M CL C L IC ii L VI T T T vi DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH DANH M C CÁC B NG vii DANH M C CÁC HÌNH V M TH viii U N T NG QUAN 1.1 T ng quan v 1.1.1 Ph n ng h p th neutron (n, h n) 1.1.2 Ph n ng kích ho t neutron .3 1.1.3 Ph n ng tán x neutron (proton gi t lùi) 1.2 Các h 1.2.1 m t l 1.2.2 Detector nh p nháy 1.2.3 Detector neutron bán d n 1.2.4 Detector neutron t nuôi 1.3 C u t o nguyên lý ghi nh n neutron c a BSS BSE 10 1.3.1 C u t o nguyên lý ghi nh n neutron c a BSS 10 1.3.2 C u t o nguyên lý ghi nh n neutron c a BSE 12 13 1.4 Gi i thi 1.4.1 L ch s phát tri n công d ng c a MCNP .13 1.4.2 F .14 1.4.3 Tally MCNP 15 N TÍNH TỐN 17 2.1 Mô t thông s c a ph k c mô ph ng 17 iii 2.1.1 Thơng s hình h c c a ph k 17 2.1.2 Thông s v t li u c a ph k .17 c dùng mô ph ng 18 2.2 Mô t thông s c a ngu 2.3 L p file input cho ph n m m MCNP 19 2.3.1 Gi 19 2.3.2 Tally F4 FM 20 2.4 Ti n hành ch y mô ph ng MCNP v i ngu ng t n 150 MeV 21 i v i BSS .21 i v i BSE 21 2.5 Tính tốn hi u su t 22 T QU VÀ TH O LU N .23 3.1 Ph k BSS 23 3.1.1 Hi u su t c a detector tr n 23 3.1.2 Hi u su t c a BSS ng c ng neutron t i 23 3.2 Ph k BSE .26 3.2.1 ng c a thành ph n kim lo i lên hi u su t c a BSE .26 3.2.1.1 Ph k BSE in BSE in 26 3.2.1.2 Ph k BSE in BSE 12 in 27 3.2.2 ng c a b dày l p kim lo i lên hi u su t c a BSE 28 3.2.2.1 ng c a b dày l p kim lo i lên ph k BSE in 28 3.2.2.2 ng c a b dày l p kim lo i lên ph k BSE in 29 3.2.2.4 ng c a b dày l p kim lo i lên ph k BSE 12 in 31 K T LU N 33 KI N NGH .34 TÀI LI U THAM KH O 35 PH L C 37 iv Ph l c A .37 Ph l c B .43 v DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T Các ký hi u A: s kh i h t nhân g: gamma N: m h t nhân (nguyên t /barn.cm) n: neutron t: th i gian V: th tích tinh th Li-glass p b i tr ng t i c a neutron Các ch vi t t t bin: kho ng ng BSE: ph k Boner Sphere Extended BSS: ph k Bonner Sphere quan tr ng Li-glass: Lithium glass MCNP: Monte Carlo N-Particle R: Relative error (Sai s i) vi DANH M C CÁC B NG B ng Ký hi u c a Tally lo i h B ng Giá tr c B ng Các kho c áp d ng 16 ng .16 ng (bin) c c dùng mô ph ng 19 vii DANH M C CÁC HÌNH V Hình TH m 3He Hình Detector nh Hình Detector bán d Hình Detector bán d n ph 6- Hình Detector neutron t nuôi Hình C u t o c a BSS ch ng 10 Hình C u t o c a BSS th ng 10 Hình Ti t di n ph n ng c a 6Li v i neutron 11 Hình Các qu c ng tr b c) ph k BSS 12 Hình 10 C u hình c a BSE 12 Hình 11 Thơng s hình h c c Hình 12 Các ph k c mơ ph ng .17 c dùng mô ph ng ( nh không theo t l ) .18 Hình 13 V trí c a tr c detector mô ph ng BSS 21 Hình 14 Hi u su t c a detector tr n .23 Hình 15 Hi u su t c a BSS 24 Hình 16 V trí tâm tinh th Li-glass ng v 0 25 Hình 17 Hi u su t c a BSS 5in sau hi u ch nh v trí tâm qu c u polyethylene .26 Hình 18 Hi u su t c a BSE 5in BSE 8in 27 Hình 19 Hi u su t c a BSE 7in BSE 12in 28 Hình 20 ng c a b dày kim lo i lên BSE in 29 Hình 21 ng c a b dày kim lo i lên BSE in 30 Hình 22 ng c a b dày kim lo i lên BSE in 31 Hình 23 ng c a b dày kim lo i lên BSE 12 in 32 viii 3.2.2.3 ng c a b dày l p kim lo i lên ph k BSE in 1.60E-02 2.0E-02 8.00E-03 1.0E-02 0.00E+00 1.0E-07 4.0E-02 BSE in lót chì 0.0E+00 1.0E-04 1.0E-01 1.0E+02 1.0E-07 1.0E-04 1.0E-01 1.0E+02 BSE in lót wolfram Chú thích 2.0E-02 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-04 Hình 22 1.0E-01 1.0E+02 ng c a b dày kim lo i lên BSE in Trên 10MeV, ng c a l p kim lo i lên hi u su i v i ph k BSE in rõ v i l ng wolfram L p lót wolfram cho hi u su t ghi cao nh t so v i kim lo i l i, l p lót dày in cho hi u su t cao nh t V i ph k BSE in lót chì, s khác bi t gi a l p lót in, 1.5 in in ng neutron l 20MeV Tóm l i, v i ph k BSE in, l p lót kim lo i dày in b ng ho c b ng wolfram có th cs d i v i l p chì, b dày có th ch n b ng in 3.2 Hi u su t c a BSE 12 in v i l p lót 0.5 in kim lo i r t th hi u su t c a BSE 12 in v i l ng in có d u hi u suy gi 31 ng cong ng 100MeV V i hai kim lo i l i, hi u su t ghi c a l p lót 1.5 in in g n b ng BSE 12 in lót chì 2.0E-02 4.0E-02 1.0E-02 2.0E-02 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-04 1.0E-01 0.0E+00 1.0E-07 1.0E+02 1.0E-04 1.0E-01 1.0E+02 BSE 12 in lót wolfram 4.0E-02 2.0E-02 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-04 Hình 23 1.0E-01 1.0E+02 ng c a b dày kim lo i lên BSE 12 in i v i ph k BSE in BSE in, ng c a b dày kim lo i i v i BSE 12 in, s ng cong hi u su t c a chì wolfram bi ng cao 10MeV Nh ng cong hi u su t bi ng s cho k t qu t trình gi i cu tìm ph neutron M c dù l p lót dày in cho hi u su t ghi cao nh i v i neutron iv c th c t , v kh ng quan tr ng L p lót in b ng wolfram dùng cho BSE 12 in s n ng 100kg Chính v i v i BSE 12 in, có th gi m b dày c a l p kim lo i xu ng 1.5 in V i neutron n m vùng 50-100MeV, hi u su t ghi c a BSE 12 in v i l p lót kim lo i dày 1.5 in u 32 K T LU N Sau th i gian th c hi Bonner Sphere b ng ph n m m mô ph g m: V ki n th tri n kh u su t c t qu c bao k thu t ghi nh n neutron; có d ng MCNP5 MCNPX; phát n lu n nh n xét s li u V k t qu công vi mv c: Mô ph c ph k BSS BSE Hi u su t ghi neutron c a BSS ph thu ng t i c a chùm neutron so v i tr iv c l n (trên in), s Nguyên nhân gây s khác bi t v trí c a tinh th Li-glass qu c u polyethylene giàu c ng v l p lót kim lo i h nh n kh n neutron c a BSE Wolfram v t li ng cho l p lót kim lo i c a BSE B dày t a l p lót kim lo c th o lu n V i BSE in BSE in, l p kim lo t t V i BSE in, l ng ho c wolfram có th dày in l p chì dày in V i BSE 12 in, b dày kim lo c gi m 1.5 in ch y u v kh ng S s t gi m hi u su t c a BSE 12 in v i l ng 105MeV (Hình 23) khó gi i thích c th c t có th c c i thi n nh vào k t qu th o lu n c trình bày 33 KI N NGH Bên c nh ph n k t qu c, m t s y u t n kh n neutron c a ph k , ch ng h ng V i qu c u 12-in, c hai lo i ph k cho giá tr hi u su t th n Polyethylene có ch a hydro carbon hai ch t có kh ch m r t t t Tuy nhiên, h t nhân hydro h p th neutron Ngồi s rò r , h p th neutron trình làm ch m nguyên nhân gây gi m hi u su t ghi Ch t làm ch m có th c thay b c n ng D2O có th thay th polyethylene deuteri h n có nhi u nghiên c u k c n ng cho ph k BSE BSS 12 in s h Trong q trình mơ ph ng, kh c t o thành tinh th Li- kh nc ng c c a c th hi n qua cb p thu neutron nhi t, ph n ng 1H(n,g)2H có th x y ng h ng kho ng 2.2MeV (Lamarsh & Baratta) có th ng lên detector Trong th c t c t o thành t 3+ ph n ng h p th neutron có th làm cho ion Ce ch t nh p nháy phát i hi u su i c a hi u su a tia gamma qua Ví d tv polyethylene, nhi h s hi u ch nh ph c quan tâm nt c th c t , thông s k thu t c a h ng h n c c a tinh th Li-glass, kh ng riêng c a r ng c a chùm neutron) có th m báo tính xác c a k t qu 34 TÀI LI U THAM KH O Bedogni, R Universitat Autonoma de Barcelona Burgett, E A (2008) A broad spectrum neutron spectrometer utilizing a high energy Bonner Sphere Extension A master thesis presented at Georgia Institute of Technology, the United States Retrieved from neutron detect Workshop on Uncertainty Assessment in Computational Dosimetry: a Comparison of Approaches on October 8-10, 2007, Bologna, Italia, trang 45 Gadiner Bachelor thesis, Brigham Young University Knoll, G.F 2000, Radiation detection and measurement, 3th edition, John Wiley & Sons, Inc New York Lamrash, JR & Baratta, AJ 1975, Introduction to nuclear engineering, 3th edn, Addison-Wesley Pub Co Manson ,T.E 2016, Neutron Detector for Materials Research, Oak Ridge National Laboratory, truy c p 13 September 2016, Mazrou, H & Idiri, Z & Sidahmed, T & Allab, M, of a response matrix of a Bonner Sphere Spectrometer with a high efficiency (LiI)LiSpringer, 27 January, truy c p 11 October 2016, Research gate Nguy n, D.H 2013, cx , Ph ih t ng li u neutron b ng p ho n nghiên c u h t nhân, truy c p 18 May 2016, 35 Shultis JK & Faw RE 2011, A primer for MCNP5 Kansas State University, Manhattan, the Unites States Vylet V (2002) Response matrix of an extended Bonner sphere system Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 476, 26 30 X-5 Monte Carlo Team (2003) MCNP5 Manual Vol.II Los Alamos, the United States 36 PH L C Ph l c A Input file cho ph k 37 38 Input file cho ph k BSE in lót chì 39 40 41 42 Ph l c B BSE v i l ng 3.0E-02 2.4E-02 2.0E-02 1.6E-02 1.0E-02 8.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E+01 1.2E-02 1.0E-03 1.0E+01 8.0E-03 6.0E-03 8.0E-03 4.0E-03 4.0E-03 2.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E+01 Hình 24 Hi u su t c 43 1.0E-04 ng 1.0E-01 1.0E+02 BSE v i l p lót chì 3.0E-02 2.4E-02 2.0E-02 1.6E-02 1.0E-02 8.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E+01 1.0E-04 1.0E-01 1.0E+02 1.0E-04 1.0E-01 1.0E+02 1.2E-02 1.6E-02 1.2E-02 8.0E-03 8.0E-03 4.0E-03 4.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 1.0E+01 Hình 25 Hi u su t c a BSE lót chì 44 BSE v i l p lót wolfram 3.0E-02 4.0E-02 3.0E-02 2.0E-02 2.0E-02 1.0E-02 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-02 1.0E-04 1.0E-01 0.0E+00 1.0E-07 1.0E+02 2.4E-02 2.4E-02 1.6E-02 1.6E-02 8.0E-03 8.0E-03 0.0E+00 1.0E-07 0.0E+00 1.0E-07 1.0E-04 1.0E-01 1.0E+02 1.0E-04 1.0E-01 1.0E-04 1.0E-01 Hình 26 Hi u su t c a BSE lót wolfram 45 1.0E+02 1.0E+02 ... detector gi ng l n, t di n ph n ng v i neutron gi m Ph k Bonner Sphere (BSS) giúp gi i quy t v phát tri n b i Bramblett, Ewing Bonner vào nh (Texas, M ) B ng cách s d ng h làm ch b k Bonner Sphere. .. sinh t ph n ng h p th neutron r t th h n không c detector nên hi u su t c a lo i detector th p Hình Detector bán d n ph 6- ng neutron l n, ch ng h ph n ng h t nhân Detector neutron t nuôi không... 1.2.3 Detector neutron bán d n 1.2.4 Detector neutron t nuôi 1.3 C u t o nguyên lý ghi nh n neutron c a BSS BSE 10 1.3.1 C u t o nguyên lý ghi nh n neutron c a BSS