Mục lục: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT. 1.1. Mô tả tổng quan Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 1.2. Giới thiệu về cấu trúc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 1.2.1. Bố trí vùng hoạt 1.2.2. Cấu trúc che chắn và thùng lò phản ứng 1.2.3. Giới thiệu bẫy neutron CHƯƠNG 2: ĐO THÔNG LƯỢNG VÀ PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON THEO CHIỀU CAO 2.1. Giới thiệu 2.2. Thông lượng neutron đối với lò phản ứng hình trụ trần 2.3. Nguyên lý đo thông lượng neutron bằng phương pháp kích hoạt lá dò. 2.3.1. Tốc độ phản ứng R 2.3.2. Tính số hạt nhân bia Ns , hệ số tự che chắn Gth 2.3.3. Tính tiết diện kích hoạt neutron nhiệt 2.3.4. Kết luận 2.4. Phương pháp đo thông lượng tuyệt đối của neutron nhiệt trong LPƯ 2.4.1. Tỉ số Cadmium và phương pháp bọc cadmium vào lá dò 2.4.2. Tính tốc độ phản ứng R từ số liệu đo đạc thực nghiệm 2.5. Phương pháp đo phân bố thông lượng neutron theo chiều cao vùng hoạt CHƯƠNG 3: ĐO PHỔ NEUTRON 3.1. Giới thiệu . 3.2. Nguyên lý của phương pháp đo phổ neutron bằng tập hợp các lá dò 3.2.1. Phương trình kích hoạt lá dò 3.2.2. Chương trình SANDBP CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG LƯỢNG VÀ PHỔ NEUTRON TRONG LPƯ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 4.1. Giới thiệu về chương trình MCNP và phương pháp Monte Carlo 4.1.1. Phương pháp Monte Carlo 4.1.2. Chương trình MCNP 4.2. Mô hình tính toán bằng MCNP cho LPƯ Đà Lạt 4.2.1. Tổng quan 4.2.2. Mô phỏng thí nghiệm 4.3. Nguồn trong tính toán tới hạn và thông lượng 4.4. Kết quả CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐO PHỔ VÀ PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON 5.1. Chuẩn bị lá dò 5.2. Chuẩn bị hệ đo. 5.3. Chiếu mẫu. 5.3. Chiếu mẫu. 5.4. Các biện pháp an toàn. 5.5. Kết quả, nhận xét và đánh giá 5.5.1. Đo thông lượng tuyệt đối và phân bố thông lượng tại bẫy 5.5.2. Đo phổ neutron KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN-KĨ THUẬT HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ THƠNG LƯỢNG NEUTRON TRONG BẪY NEUTRON CỦA LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT SVTH: Nguyễn Tống Giang CBHD: ThS Trần Quốc Dưỡng CBPB: TS Trịnh Hoa Lăng TP HỒ CHÍ MINH, – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN-KĨ THUẬT HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON TRONG BẪY NEUTRON CỦA LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT SVTH: Nguyễn Tống Giang CBHD: ThS Trần Quốc Dưỡng CBPB: TS Trịnh Hoa Lăng TP HỒ CHÍ MINH, – 2016 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT .2 1.1 Mô tả tổng quan Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt .2 1.2 Giới thiệu cấu trúc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 1.2.1 Bố trí vùng hoạt 1.2.2 Cấu trúc che chắn thùng lò phản ứng .6 1.2.3 Giới thiệu bẫy neutron CHƯƠNG 2: ĐO THÔNG LƯỢNG VÀ PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON THEO CHIỀU CAO .11 2.1 Giới thiệu .11 2.2 Thông lượng neutron lò phản ứng hình trụ trần 11 2.3 Nguyên lý đo thông lượng neutron phương pháp kích hoạt dò 13 2.3.1 Tốc độ phản ứng R 14 2.3.2 Tính số hạt nhân bia N s , hệ số tự che chắn Gth 15 2.3.3 Tính tiết diện kích hoạt neutron nhiệt 15 2.3.4 Kết luận 17 2.4 Phương pháp đo thông lượng tuyệt đối neutron nhiệt LPƯ 17 2.4.1 Tỉ số Cadmium phương pháp bọc cadmium vào dò 18 2.4.2 Tính tốc độ phản ứng R từ số liệu đo đạc thực nghiệm .19 2.5 Phương pháp đo phân bố thông lượng neutron theo chiều cao vùng hoạt 22 CHƯƠNG 3: ĐO PHỔ NEUTRON 24 3.1 Giới thiệu .24 3.2 Nguyên lý phương pháp đo phổ neutron tập hợp dò 25 3.2.1 Phương trình kích hoạt dò 25 3.2.2 Chương trình SANDBP 28 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THƠNG LƯỢNG VÀ PHỔ NEUTRON TRONG LPƯ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 30 4.1 Giới thiệu chương trình MCNP phương pháp Monte Carlo 30 4.1.1 Phương pháp Monte Carlo 30 4.1.2 4.2 Chương trình MCNP 31 Mơ hình tính tốn MCNP cho LPƯ Đà Lạt 32 4.2.1 Tổng quan .32 4.2.2 Mơ thí nghiệm 35 4.3 Nguồn tính tốn tới hạn thơng lượng 37 4.4 Kết 37 CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐO PHỔ VÀ PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON 40 5.1 Chuẩn bị dò 40 5.2 Chuẩn bị hệ đo .42 5.3 Chiếu mẫu 43 5.4 Các biện pháp an toàn 43 5.5 Kết quả, nhận xét đánh giá .43 5.5.1 Đo thông lượng tuyệt đối phân bố thông lượng bẫy 43 5.5.2 Đo phổ neutron .45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 1: INPUT MCNP MÔ TẢ BẪY NEUTRON TRONG LÒ PHẢN ỨNG .52 PHỤ LỤC 2: INPUT CHO CHƯƠNG TRÌNH SANDBP 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.3: Cấu hình vùng hoạt làm việc với 92 bó nhiên liệu có độ làm giàu thấp .10 Hin ̀ h 2.1: Sơ đồ phân rã Au-198 18 Hin ̀ h 2.2: Tiết diện vi mô tổng Dy, Au Cd theo lượng 19 Hin ̀ h 2.3: Sơ đồ phân rã Lu-177 22 Hin ̀ h 3.1: Phổ lượng neutron điển hình vùng hoạt LPƯ 25 Hình 4.1: Lịch sử ngẫu nhiên neutron vào vật liệu có khả phân hạch 30 Hình 4.2: Mơ hình điều khiển, bẫy neutron, nhiên liệu, kênh khí nén 7-1 theo mặt cắt ngang .34 Hình 4.3: Mơ hình vùng hoạt chi tiết, tồn mơ hình theo chiều thẳng đứng cắt ngang 35 Hình 4.4: Mô bẫy neutron theo mặt cắt ngang chương trình MCNP 36 Hình 4.5: Mơ bẫy neutron theo mặt cắt đứng chương trình MCNP 36 Hin ̀ h 5.1: Các loại giá giữ mẫu 41 Hin ̀ h 5.2: Quy trình rửa dò cồn 41 Hin ̀ h 5.3: Các dò dán vào giá 42 Hin ̀ h 5.4: Hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe 42 Hình 5.5: Đồ thị phân bố thông lượng neutron theo chiều cao 44 Hình 5.6: Đường biểu diễn phổ neutron theo mức lượng vùng hoạt 48 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Thành phần vật liệu sử dụng tính tốn (2930k) 33 Bảng 4.2: Phân bố thông lượng neutron theo chiều cao 38 Bảng 4.3: Kết tính phổ neutron MCNP 39 Bảng 5.1 Các loại dò phản ứng hạt nhân sử dụng 40 Bảng 5.2: Phân bố thông lượng theo chiều cao bẫy .44 Bảng 5.3: Kết đo thông lượng tuyệt đối bẫy 45 Bảng 5.6: Kết tính tốc độ phản ứng dò sau kích hoạt .46 Bảng 5.7: Kết thu từ chương trình SANDBP 47 PHẦN MỞ ĐẦU Thông lượng, phân bố thơng lượng phổ neutron Lò phản ứng (LPƯ) thông số quan trọng Các giá trị mật độ thông lượng thu được dùng để hiệu chuẩn kênh thực nghiệm, đánh giá công suất tuyệt đối, phân bố công suất vùng hoạt, xác định điểm công suất cực đại tính tốn cháy nhiên liệu Nó quan trọng để người sử dụng lò phản ứng biết mật độ thơng lượng nhiệt vị trí chiếu xạ Mục đích khố luận đo thực nghiệm phân bố thông lượng, thông lượng tuyệt đối phổ neutron vùng hoạt Lò phản ứng (cụ thể bẫy neutron) phương pháp kích hoạt dò Phương pháp có ưu điểm xác, có khả đo vị trí nhỏ mà khơng thể đưa đầu dò vào Song song với đo thực nghiệm, có tính tốn mơ chương trình MCNP Đối tượng thực khoá luận bẫy neutron thuộc vùng hoạt Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy thuộc phận Trung tâm Lò phản ứng, thuộc Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt; với quý thầy cô môn Vật lý hạt nhân, khoa Vật lý – Vật lý kỹ thuật, trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho em hồn thành khố luận CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT 1.1 Mơ tả tổng quan Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt lò phản ứng nghiên cứu loại bể bơi (pool-type reactors; loại lò phản ứng mà vùng hoạt nhúng chìm hồn tồn bể nước, phía để hở) với công suất danh định 500 kW, làm chậm neutron làm mát bể lò nước nhẹ Lò phản ứng sử dụng nguồn neutron cho mục đích: (1) Nghiên cứu đào tạo; (2) Phân tích kích hoạt neutron; (3) Sản xuất đồng vị phóng xạ Từ ngày 24/11/2011, lò phản ứng nạp bó nhiên liệu LEU (nhiên liệu có độ giàu thấp) để khởi động vật lý Nhiên liệu LEU thuộc loại VVR-M2, với hỗn hợp UO2-Al độ giàu 19,75% U-235 có vỏ bọc nhơm Khối lượng U-235 bó nhiên liệu LEU khoảng 50g, nằm ba nhiên liệu đồng trục, nhiên liệu ngồi có hình lục giác hai nhiên liệu bên có dạng hình trụ Mỗi nhiên liệu có lớp, lớp nhiên liệu có độ dày 0,94 mm, bọc lớp vỏ bên ngồi hợp kim nhơm với độ dày lớp 0,78 mm Khoảng không gian nhiên liệu có độ rộng khoảng 25-30 mm dùng cho nước lưu thơng Tổng chiều dài tồn bó nhiên liệu 865 mm, độ dài phần có chứa nhiên liệu khoảng 600 mm Các bó nhiên liệu định vị vùng hoạt nhờ mâm xoi lỗ dạng lưới tam giác Các khối beryllium, ống nhôm thẳng đứng để chứa điều khiển kênh chiếu xạ thí nghiệm định vị mâm xoi lỗ Vành phản xạ neutron làm graphite khối beryllium Cả vùng hoạt lò phản ứng vành phản xạ graphite đặt bể lò Việc bảo vệ điều khiển lò phản ứng thực nhờ điều khiển, (gồm an tồn bù trừ) làm carbua-bor (B4C) có vỏ bọc thép không rỉ, 01 điều khiển tự động làm thép không rỉ Mỗi điều khiển treo cáp nối với động điện Các điều khiển chuyển động theo chiều thẳng đứng ống nhơm xun qua vùng hoạt lò Các an toàn bù trừ (nếu kéo lên phần) rơi tự vào vùng hoạt thời gian nhỏ giây tác dụng trọng lực để dập tắt phản ứng dây chuyền Chiều dài phần hấp thụ điều khiển 650 mm đủ để lấp hoàn tồn chiều cao làm việc vùng hoạt lò phản ứng Một số kênh chiếu xạ thí nghiệm có mặt bên xung quanh vùng hoạt, bao gồm kênh chiếu xạ ướt kênh chiếu xạ khơ (gắn với hệ chuyển mẫu khí nén) theo chiều thẳng đứng, mâm quay có 40 hốc chiếu vành phản xạ graphite, 01 cột nhiệt graphite kênh ngang dẫn dòng neutron Bể lò có dạng hình trụ làm nhơm, bao bọc xung quanh tường bê tơng bên thùng lò đổ đầy nước khử khống Tường bê tơng nước bể lò dùng vật liệu bảo vệ sinh học Chất lượng nước bể lò trì nhờ hệ thống phin lọc cách phần nước làm mát vòng sơ cấp (vòng I) trích qua hệ thống phin lọc học phin lọc trao đổi ion Nước khử khoáng, để cung cấp cho bể lò, chuẩn bị từ nguồn nước cấp thành phố nhờ hệ thống xử lý cung cấp nước Lò phản ứng hoạt động với nhiều mức công suất khác cực đại danh định 500 kW, không hoạt động chế độ xung Tại trạng thái ổn định với mức công suất cực đại, thơng lượng trung bình neutron nhiệt vùng hoạt lò khoảng 4.1012 neutron/cm2s Việc làm mát vùng hoạt trì chế đối lưu tự nhiên Một ống hình trụ, gọi giếng hút, lắp bên vùng hoạt lò phản ứng để tăng cường lưu lượng nước qua vùng hoạt nhờ hiệu ứng “ống hút” Nước bể lò đáy vùng hoạt, bị nung nóng nhiệt phát vùng hoạt (do phân hạch, nhiệt hóa neutron phân rã sản phẩm phân hạch) lên phía vùng hoạt Nước nóng vào giếng hút, sau thoát khỏi giếng hút trộn với nước bể lò Để giữ nhiệt độ nước bể lò lối vào vùng hoạt thấp giới hạn vận hành, nước nóng bể lò lấy từ phía vùng hoạt tuần hồn chảy qua hệ tải nhiệt (hệ thống làm mát sơ cấp) Nhiệt tải nhờ hệ thống làm mát thứ cấp Bình trao đổi nhiệt lấy nhiệt nước làm mát vòng sơ cấp nhờ hệ làm mát thứ cấp, từ nhiệt đưa ngồi mơi trường nhờ quạt gió tháp làm mát Hiện tại, Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt lò phản ứng Việt Nam Hằng năm, lò hoạt động trung bình khoảng 1300 giờ, để thực cho ba mục đích nêu Ngồi ra, lò tiếp nhận đoàn sinh viên thực tập khách tham quan hướng dẫn nhân viên Viện NCHN 1.2 Giới thiệu cấu trúc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 1.2.1 Bố trí vùng hoạt Vùng hoạt lò phản ứng có dạng hình trụ với chiều cao 60 cm đường kính cực đại 44,2 cm Bên vùng hoạt (Hình 1.3) theo chiều thẳng đứng đặt bó nhiên liệu, khối beryllium, ống dẫn điều khiển kênh chiếu xạ, tất cố định hai khoan lỗ (mâm xoi lỗ) đáy vùng hoạt Vùng hoạt đặt bên thùng nhôm treo lên giá đỡ, đáy vùng hoạt cách đáy thùng lò khoảng 60 cm Phía vùng hoạt có cấu đỡ nhằm loại trừ nguy vùng hoạt bị rơi xuống thấp vùng có khả hấp thụ neutron điều khiển Mỗi mâm xoi có 121 lỗ để đặt thiết bị, có dạng lưới tam giác với kích thước 35 mm Các đếm với hai số nguyên (ví dụ 1-4, 13-2, v.v ) số thứ thứ tự hàng tăng theo đơn vị theo hướng từ Đông sang Tây số thứ hai tăng theo thứ tự đơn vị theo hướng từ Bắc đến Nam 114 số ô dùng để đặt bó nhiên liệu, khối beryllium hay kênh chiếu xạ ô lại để đặt ống dẫn điều khiển Các khối beryllium có kích thước dạng hình học giống bó nhiên liệu Nhiều mạng ngoại vi vùng hoạt khơng có bó nhiên liệu đặt khối beryllium tạo thành vành phản xạ neutron bổ sung Bên cạnh đó, vòng - Dán dò lên giá giữ mẫu thủy tinh hữu (polyethylene) (Hình 5.1, Hình 5.3): + Để đo phân bố thông lượng theo hướng trục sử dụng dò Lu, dán dò dọc theo điểm dán cách cm + Dán dò: Co17, Au47, Cu3, Fe40, Ni511, Al50 (hai chữ đầu tên nguyên tố dò, chữ số số thứ tự dò) trần vị trí 25 cm từ đáy vùng hoạt tính lên Bọc Cd dán dò Au46 Co16 vị trí 35 cm từ đáy vùng hoạt tính lên Lá dò bọc Cd dán cách dò trần 15 mm để tránh suy giảm thơng lượng Hai dò Au vừa dùng để đo thông lượng neutron nhiệt tuyệt đối vừa dùng để đo phổ neutron Sau chuẩn bị, dò đưa vào bẫy neutron vùng hoạt Hin ̀ h 5.1: Giá giữ mẫu Hin ̀ h 5.2: Quy trình rửa dò cồn 41 Hin ̀ h 5.3: Các dò dán vào giá 5.2 Chuẩn bị hệ đo Mẫu sau chiếu xạ đo hệ phổ kế gamma bán dẫn Hin ̀ h 5.4: Hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe Các thông số kỹ thuật đầu dò sử dụng sau: - Hãng sản xuất: CANBERRA - Detector Model: GC5019 - Cryostat Model: CRYO-JT - Preamp Model: 2002CSL - Bias Voltage: (+)3000 Vdc - Hiệu suất tương đối: 50% - Độ phân giải: 1,9 KeV (FWHM) 1,33 MeV 1,00 KeV (FWHM) 122 KeV - Đỉnh/Compton: 65:1 42 5.3 Chiếu mẫu Đưa giá giữ mẫu dò Lu-176 vào bẫy neutron chiếu mức công suất 0,5% công suất danh định (cơng suất danh định lò phản ứng Đà Lạt 500kW) 20 phút Sau lấy giá giữ mẫu Lu-176 khỏi bẫy neutron, nâng cơng suất lò lên 100% công suất danh định, thả giá giữ mẫu dò đo phổ (Co, Au, Fe, Cu, Ni) vào bẫy neutron chiếu 20 phút Sau thời gian chiếu xạ, giá giữ mẫu lấy khỏi vùng hoạt lò phản ứng giữ bể lò phản ứng vài phút Để tránh sai số, giá giữ mẫu treo cốc, sau công suất đạt mức ổn định thả vào cốc Sau đó, giá giữ mẫu đưa đến phòng thí nghiệm, mẫu lấy đo hệ phổ kế gamma 5.4 Các biện pháp an toàn Các quy định kiểm sốt nhiễm bẩn phóng xạ phòng thí nghiệm cho sức khỏe an toàn phải cung cấp cho người làm thực nghiệm Các biện pháp an toàn bảo vệ xạ chung cho học viên q trình thí nghiệm là: - Đeo liều kế cá nhân cho học viên khóa học - Sử dụng áo bảo hộ, găng tay nhíp để thao tác với dò chiếu xạ - Các dò chiếu xạ cần xử lý sau thời gian phân rã thích hợp - Thời gian khu vực kiểm sốt tốt Học viên phải rửa tay sau hoàn thành thực nghiệm cần kiểm tra nhiễm bẩn máy đo liều toàn thân 5.5 Kết quả, nhận xét đánh giá 5.5.1 Đo thông lượng tuyệt đối phân bố thông lượng bẫy Sau có kết số đếm xử lý từ dò Lu đo cốc, lấy trung bình số đếm từ kết đo cốc, ta có Bảng 5.2: 43 Bảng 5.2: Phân bố thông lượng theo chiều cao bẫy Khoảng cách (cm) Số đếm xử lý trung bình Pi ’ Đo đạc MCNP 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 13574 17584 20572 22131 22369 21609 19853 17942 15238 12165 8996 5974 4004 2273 1219 0,61 0,79 0,92 0,99 1,00 0,97 0,89 0,80 0,68 0,54 0,40 0,27 0,18 0,10 0,05 0,54 0,74 0,90 0,98 1,00 0,96 0,90 0,81 0,71 0,58 0,44 0,30 0,18 0,13 0,07 1,2 y = -6E-10x5 + 1E-07x4 + 4E-06x3 - 0,0015x2 + 0,0498x + 0,5354 R² = 0,9991 Thông lượng tương đối 0,8 0,6 0,4 0,2 y = -7E-10x5 + 2E-07x4 - 1E-06x3 - 0,0012x2 + 0,0431x + 0,6055 R² = 0,9997 0 10 20 30 40 50 60 70 Khoảng cách tính từ đáy vùng hoạt (cm) Poly (Thực nghiệm) Đo đạc Poly (Tính tốn MCNP) Mơ MCNP Hình 5.5: Đồ thị phân bố thông lượng neutron theo chiều cao 44 80 Kết đo thông lượng tuyệt đối mức công suất 100% hệ dò vàng bọc Cd vàng trần Bảng 5.3 đây: Bảng 5.3: Kết đo thông lượng tuyệt đối bẫy Lá dò Au Au46 (Cd) Au 47 (Bare) Pi (411,8 KeV) KL dò (g) T (real) tm (s) T (live) tm,eff (s) Thời gian nguội tc (s) Tốc độ phản ứng Ri 23601 0,00814 476,967 474,910 312716 7,1503.10-10 40578 0,00824 236,699 233,138 313484 2,4787.10-09 Các thơng số dò vàng cho sau: α = 1; Gth = 1; G = 0,001; NA/A = 3,05712.1021; γ = 0,9550; η = 2,08.10-03; T = 1200s; λ = 2,97572,10-06 Áp dụng công thức (2.34), với Tn = 323 K, 0,act = 9,865.10-23 ta tính thơng lượng neutron tuyệt đối cực đại là: 2,118.1013 n/cm2s Các sai số phép đo liệt kê sau: - Sai số nguồn chuẩn detector: 3% - Sai số đường cong hiệu suất: 1,5% - Sai số thời gian chiếu xạ, chờ rã, đo: 0,3% - Sai số khối lượng dò: 0,4% - Sai số diện tích đỉnh lúc đo: < 1% - Sai số vị trí chiếu mẫu: 0,4% Cuối cùng, kết thông lượng tuyệt đối neutron nhiệt bẫy là: (2,12 ± 0,14).1013 n/cm2s Kết đo thơng lượng nhiệt tuyệt đối tính tốn MCNP (Bảng 4.2), ta được: (2,050 ± 0,002).1013 n/cm2s 5.5.2 Đo phổ neutron Kết tính tốn tốc độ phản ứng dò thí nghiệm đo phổ neutron tính Bảng 5.6 đây: 45 46 17195 15659 62589 166223 123275 Co17 1173 1132 Ni511 811 Fe40 1099 Cu3 511 40578 Au47 411,8 26565 23925 23601 Au46 (Cd) 411,8 Co16 (Cd) 1173 1132 50193 Pi Al50 1368 Tên dò (đỉnh lượng) (KeV) 0,6917 0,00282 0,6827 1 1 1 I 1 0,01 0,01 0,01 0,01 0,001 0,001 G 0,02155 0,018 0,0197 0,0054 0,0054 0,0057 0,0057 0,00824 0,00814 0,0065 m (g) 9,5596.1021 1,0385.1022 1,0262.1022 1,0221.1022 1,0221.1022 1,0221.1022 1,0221.1022 3,0574.1021 3,0574.1021 2,2307.1022 NA/A 2682,497 16247,802 3341,858 2015,846 2015,846 55600,055 55600,055 236,699 476,967 4500,223 T_real (s) 2669,92 16257,78 3392,40 2005,53 2005,53 55511,98 55511,98 233,14 474,91 4486,35 T_live (s) 0,3504 0,5650 0,9945 0,9990 0,9998 0,9990 0,9998 0,9550 0,9550 1,0000 γ 0,001797 0,008714 0,004224 0,008954 0,006947 0,008954 0,006947 0,002082 0,002082 0,006656 η Bảng 5.6: Kết tính tốc độ phản ứng dò sau kích hoạt 1,52.10-05 1,80.10-07 1,13.10-07 4,17.10-09 4,17.10-09 4,17.10-09 4,17.10-09 2,97.10-06 2,97.10-06 1,29.10-05 λ 514428 517563 145854 81133 81133 83332 83332 313484 312716 67049 τ (s) 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 T (s) 7,097.10-11 2,002.10-11 2,380.10-13 3,471.10-10 4,071.10-10 1,835.10-11 2,129.10-11 2,478.10-09 7,150.10-10 1,845.10-15 Ri Đưa tốc độ phản ứng tính với phổ neutron khởi đầu vào input SANDBP, ta thu kết Bảng 5.7 sau đây: Bảng 5.7: Kết thu từ chương trình SANDBP Mức lượng (MeV) 1,00.10-10 1,00.10-09 1,00.10-08 2,80.10-08 7,60.10-08 1,15.10-07 2,55.10-07 5,50.10-07 1,28.10-06 2,80.10-06 6,30.10-06 1,35.10-05 3,00.10-05 6,90.10-05 1,35.10-04 2,20.10-04 3,60.10-04 5,75.10-04 9,60.10-04 1,60.10-03 2,70.10-03 4,50.10-03 7,20.10-03 1,20.10-02 1,90.10-02 3,20.10-02 5,25.10-02 8,80.10-02 1,35.10-01 1,90.10-01 2,55.10-01 3,20.10-01 4,00.10-01 5,00.10-01 6,00.10-01 7,20.10-01 8,40.10-01 1,00.1000 1,40.1000 1,80.1000 Giá trị tuyệt đối Thông lượng Thông lượng Thơng lượng chênh lệch tích phân (1/cm2s) (1/m2sMeV) (1/m2s) 7,44.1023 2,43.1017 7,00.1010 24 17 1,09.10 2,42.10 9,80.1011 24 17 2,86.10 2,32.10 5,15.1012 1,35.1024 1,81.1017 6,48.1012 23 17 4,99.10 1,16.10 1,95.1012 1,25.1023 9,62.1016 1,75.1012 22 16 1,41.10 7,88.10 4,15.1011 21 16 2,75.10 7,46.10 1,99.1011 21 16 1,38.10 7,26.10 2,10.1011 20 16 9,89.10 7,05.10 3,46.1011 4,25.1020 6,71.1016 3,06.1011 20 16 1,05.10 6,40.10 1,73.1011 8,58.1019 6,23.1016 3,35.1011 19 16 2,10.10 5,89.10 1,38.1011 19 16 1,34.10 5,75.10 1,14.1011 1,42.1019 5,64.1016 1,99.1011 18 16 9,56.10 5,44.10 2,05.1011 6,01.1018 5,24.1016 2,32.1011 18 16 2,47.10 5,00.10 1,57.1011 1,46.1018 4,85.1016 1,61.1011 17 16 4,41.10 4,69.10 7,90.1010 17 16 2,82.10 4,61.10 7,70.1010 3,56.1017 4,53.1016 1,70.1011 17 16 2,30.10 4,36.10 1,62.1011 1,55.1017 4,20.1016 2,01.1011 17 16 1,02.10 4,00.10 2,09.1011 7,12.1016 3,79.1016 2,53.1011 16 16 4,78.10 3,53.10 2,24.1011 16 16 3,32.10 3,31.10 1,83.1011 3,04.1016 3,13.1016 1,98.1011 16 16 2,35.10 2,93.10 1,52.1011 2,25.1016 2,78.1016 1,80.1011 16 16 1,79.10 2,60.10 1,79.1011 2,04.1016 2,42.1016 2,04.1011 16 16 1,74.10 2,21.10 2,08.1011 16 16 1,43.10 2,01.10 1,71.1011 1,39.1016 1,84.1016 2,22.1011 16 16 1,04.10 1,61.10 4,17.1011 6,38.1015 1,20.1016 2,55.1011 15 15 4,74.10 9,41.10 2,37.1011 47 Thông lượng MCNP (1/cm2s) 1,23.1010 1,09.1012 4,47.1012 9,34.1012 2,87.1012 1,72.1012 5,35.1011 5,12.1011 4,55.1011 4,42.1011 4,09.1011 4,34.1011 4,39.1011 3,51.1011 2,49.1011 2,57.1011 2,34.1011 2,48.1011 2,56.1011 2,48.1011 2,50.1011 2,24.1011 2,46.1011 2,13.1011 2,67.1011 2,71.1011 3,07.1011 2,73.1011 2,61.1011 2,42.1011 2,23.1011 2,23.1011 2,06.1011 2,19.1011 2,24.1011 2,16.1011 2,08.1011 4,50.1011 3,93.1011 3,25.1011 2,30.1000 2,90.1000 3,70.1000 4,50.1000 5,50.1000 6,70.1000 8,20.1000 1,00.1001 1,25.1001 1,60.1001 2,00.1001 3,69.1015 2,89.1015 1,13.1015 9,26.1014 3,82.1014 5,16.1013 3,39.1013 2,72.1013 5,25.1012 9,12.1011 7,04.1015 4,83.1015 2,52.1015 1,61.1015 6,87.1014 2,28.1014 1,51.1014 9,00.1013 2,20.1013 3,65.1012 2,21.1011 2,31.1011 9,06.1010 9,26.1010 4,58.1010 7,75.1009 6,09.1009 6,80.1009 1,84.1009 3,65.1008 2,48.1011 1,87.1011 1,25.1011 8,95.1011 5,37.1011 2,56.1011 9,35.1011 3,15.1011 8,16.1011 5,84.1011 Thông lượng (n/cm2s) Đồ thị phổ neutron thu sau: Năng lượng (MeV) Thực nghiệm Mơ Hình 5.6: Đường biểu diễn thông lượng neutron theo mức lượng vùng hoạt 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Khoá luận thực công việc sau: - Xác định thông lượng nhiệt tuyệt đối cực đại bẫy neutron thuộc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt vào khoảng 2,10 x 1013 n/cm2s Kết chênh lệch thực nghiệm mô MCNP vào khoảng 3,11% So sánh kết với lần đo gần thực đợt thực tập thực tế vào 7/2015 2,0 x 1013 n/cm2s Khơng có khác biệt lớn kết lần đo - Xác định phân bố thông lượng nhiệt theo chiều cao bẫy neutron thuộc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Thông lượng nhiệt cực đại đo nằm vị trí 20 cm tính từ đáy vùng hoạt Kết thực nghiệm mô MCNP khơng có khác biệt lớn Đồ thị phân bố thơng lượng lệch phía đáy vùng hoạt có diện điều khiển So sánh kết với lần đo gần thực đợt thực tập thực tế vào 7/2015 15 cm tính từ đáy vùng hoạt Sự chênh lệch có sai sót kỹ thuật trình thả giá giữ mẫu vào bẫy đợt thực tập thực tế - Xác định dạng phổ lượng neutron bẫy neutron thuộc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Kết đo phổ cho thấy vùng lượng có thơng lượng neutron cao khoảng 10-8 đến 10-7 MeV Dạng phổ thực nghiệm mơ khơng có khác biệt lớn So sánh với kết đo phổ đo vào 12/2005 khơng có khác biệt lớn dạng phổ Các kết thu khố luận có vai trò quan trọng công tác vận hành khai thác LPƯ Nhờ kết mà nhân viên chọn vị trí chiếu mẫu phù hợp, khai thác tối đa nguồn neutron LPƯ Đồng thời kết đo đạc góp phần kiểm tra tính đắn q trình mơ 49 Kiến nghị Trong khuôn khổ hạn chế thời gian khóa luận, thực nghiệm phụ thuộc vào kế hoạch hoạt động lò phản ứng nên hiệu ứng ảnh hưởng đến kết thực nghiệm chưa đánh giá khảo sát hết Vì vậy, tác giả xin đề xuất hướng nghiên cứu sau: - Mở rộng thí nghiệm kênh đo quan trọng khác LPƯ kênh 1-4, cột nhiệt, mâm quay… - Nghiên cứu ảnh hưởng độ cháy nhiên liệu lên thông lượng neutron - Vẽ phổ lượng neutron trạng thái khác LPƯ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt (2011), Báo cáo phân tích an tồn (SAR) cho Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, Đà Lạt Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt (2015), Bồi dưỡng cơng nghệ Lò phản ứng, Đà Lạt Lê Vĩnh Vinh (2012), Hướng dẫn thực hành tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình tính tốn neutron MCNP, Báo cáo chuyên đề, Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt Lê Vĩnh Vinh (2014), Hướng dẫn thực hành quy trình thực thí nghiệm đo đạc thông lượng phổ neutron sử dụng phương pháp kích hoạt dò, Báo cáo chun đề, Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt Tài liệu tiếng Anh: John R Lamarsh, Anthony J Baratta, Introduction to Nuclear Engineering, Prentice Hall, 2001 The International Atomic Energy Agency and The National Atomic Energy Agency, Regional training course calculation and measurement of neutron flux spectrum for research reactors, Serpong, Indonesia, 1993 Website Nucléide – Lara, http://laraweb.free.fr/ Ptable, http://ptable.com/ Wikipedia, http://en.wikipedia.com/ 51 PHỤ LỤC 1: INPUT MCNP MƠ TẢ BẪY NEUTRON TRONG LỊ PHẢN ỨNG c Neutron Trap in Center of Core 14 1.001310e-1 -81 -4 fill=600 imp:n=1 c Container # (Bottom) 40201 1.00131e-01 -2201 2401 -2402 imp:n=1 40202 1.00131e-01 -2201 2402 -2403 imp:n=1 40203 1.00131e-01 -2201 2403 -2404 imp:n=1 40204 1.00131e-01 -2201 2404 -2405 imp:n=1 40205 1.00131e-01 -2201 2405 -2406 imp:n=1 40206 1.00131e-01 -2201 2406 -2407 imp:n=1 40207 1.00131e-01 -2201 2407 -2408 imp:n=1 40208 1.00131e-01 -2201 2408 -2409 imp:n=1 40209 1.00131e-01 -2201 2409 -2410 imp:n=1 40210 1.00131e-01 -2201 2410 -2411 imp:n=1 40211 1.00131e-01 -2201 2411 -2412 imp:n=1 40212 1.00131e-01 -2201 2412 -2413 imp:n=1 40213 1.00131e-01 -2201 2413 -2414 imp:n=1 40214 1.00131e-01 -2201 2414 -2415 imp:n=1 40215 1.00131e-01 -2201 2415 -2416 imp:n=1 40216 1.00131e-01 -2201 2416 -2417 imp:n=1 c FRAME Hexagonal 40701 6.018718e-2 -3 1101 -138 139 1203 1204 (120:-121:-1201:-1202) imp:n=1 40702 6.018718e-2 -3 1101 -1305 1306 -1204 (-1301:1302:-1303:1304) imp:n=1 40703 6.018718e-2 -3 1101 -6 -1203 -1405 1406 (1401:1402:1403:-1404) imp:n=1 40704 6.018718e-2 -3 -1101 imp:n=1 40705 1.00131e-01 (-2001:2066:2101) (-2001:2417:2201) (2001:2417:2301) #40701#40702#40703#40704 imp:n=1 c surfaces pz -89.0 pz 97.5 pz -30.0 pz 30.0 C surface for tally neutron flux 2201 c/z 1.45 -0.875833 0.5 2401 pz -30.0 2402 pz -25.0 2403 pz -20.0 2404 pz -15.0 2405 pz -10.0 2406 pz -5.0 2407 pz 0.0 2408 pz 5.0 2409 pz 10.0 2410 pz 15.0 52 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 U=600 2411 pz 20.0 2412 pz 25.0 2413 pz 30.0 2414 pz 35.0 2415 pz 40.0 2416 pz 45.0 2417 pz 50.0 C surface for FRAME Hexagonal in neutron trap 1101 cz 0.12 c 1201 p 1.732050808 0.25 1202 p -1 1.732050808 0.25 1203 p 1.732050808 0 1204 p -1 1.732050808 0 c 1301 px 0.125 1302 p 1.732050808 2.7 1303 p 1.732050808 -2.7 1304 p -1 1.732050808 -0.25 1305 p 1.732050808 3.2 1306 p 1.732050808 -3.2 c 1401 px -0.125 1402 p 1.732050808 -0.25 1403 p -1 1.732050808 2.7 1404 p -1 1.732050808 -2.7 1405 p -1 1.732050808 3.2 1406 p -1 1.732050808 -3.2 px 120 px 1.35 121 px -1.35 138 px 1.60 139 px -1.60 C Material m2 13027.70c 5.91015e-2 14000.60c 5.49973e-4 12000.60c 51430e-4 26054.70c 3.40490e-6 26056.70c 5.36243e-5 26057.70c 1.28123e-6 26058.70c 1.93062e-7 29063.70c 1.76797e-5 29065.70c 7.90968e-6 5010.70c 3.57247e-8 5011.70c 1.44735e-7 c H2O N = 1.001310e-01 rho = 0.99823 (20 C) m3 1001.70c 6.67540e-2 8016.70c 3.33770e-2 mt3 HH2O.00t c mode n kcode 1000000 1.00 20 100 dbcn 7j 32876 ksrc 0 prdmp 100 50 10000000 c -Performance - c e14 6.25e-7 8.21e-1 10.0 c f14:n 40201 14i 40216 53 fc14 c e44 Fluxes in: Flux Neutron Trap - 1.00E-10 2.55E-07 3.00E-05 9.60E-04 1.90E-02 2.55E-01 8.40E-01 3.70E+00 1.25E+01 1.00E-09 5.50E-07 6.90E-05 1.60E-03 3.20E-02 3.20E-01 1.00E+00 4.50E+00 1.60E+01 1.00E-08 1.28E-06 1.35E-04 2.70E-03 5.25E-02 4.00E-01 1.40E+00 5.50E+00 2.00E+01 2.80E-08 2.80E-06 2.20E-04 4.50E-03 8.80E-02 5.00E-01 1.80E+00 6.70E+00 c f44:n 40201 14i 40216 fc44 Spectrum in: Neutron Trap c fq44 e f 54 7.60E-08 6.30E-06 3.60E-04 7.20E-03 1.35E-01 6.00E-01 2.30E+00 8.20E+00 1.15E-07 1.35E-05 5.75E-04 1.20E-02 1.90E-01 7.20E-01 2.90E+00 1.00E+01 & & & & & & & & PHỤ LỤC 2: INPUT CHO CHƯƠNG TRÌNH SANDBP T SANDBP/PC SAMPLE PROBLEM T ANO CAVITY (IAEA REAL84 PROJECT) ITERATION 2 FOILS CO59G 4.0714-10 7.0 CO59GC5 2.139-11 7.0 AU197G 2.4787-9 7.0 AU197GC5 7.1504-10 7.0 NI58P 2.3803-13 7.0 AL27A 1.8453-15 7.0 FE58G 2.002-11 7.0 CU63G 7.0974-11 7.0 51 POINTS SPECTRUM TABULAR 51 POINTS FLUX 0.442E+08 0.645E+08 0.172E+09 1.216E+06 FLUX 0.275E+06 1.290E+05 0.829E+05 0.412E+04 FLUX 0.200E+04 0.121E+04 0.800E+03 0.752E+02 FLUX 0.486E+02 0.323E+02 0.201E+02 0.425E+01 FLUX 0.315E+01 0.276E+01 0.216E+01 0.150E+01 FLUX 0.127E+01 0.120E+01 0.102E+01 0.400E+00 FLUX 0.157E+00 0.129E+00 0.684E-01 0.360E-02 FLUX 0.625E-03 0.000E+00 LIMIT DEVIATION DISCARD 10 NORM 1-10 PLOT CARDS TABLE INPUTSP SMOOTH MONTE-CARLO O 0.781E+08 0.286E+08 0.712E+07 0.404E+05 0.174E+05 0.744E+04 0.503E+03 0.207E+03 0.125E+03 0.134E+02 0.871E+01 0.603E+01 0.195E+01 0.156E+01 0.180E+01 0.839E+00 0.652E+00 0.510E+00 0.262E-01 0.214E-01 0.176E-01 55 ... CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT .2 1.1 Mơ tả tổng quan Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt .2 1.2 Giới thiệu cấu trúc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 1.2.1 Bố trí vùng hoạt ... LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT 1.1 Mơ tả tổng quan Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt lò phản ứng nghiên cứu loại bể bơi (pool-type reactors; loại lò phản ứng mà vùng hoạt nhúng... BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN-KĨ THUẬT HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ THƠNG LƯỢNG NEUTRON TRONG BẪY NEUTRON CỦA LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT SVTH: Nguyễn