Xây dựng phương pháp xác định các đặc trưng của thanh nhiên liệu bằng phương pháp phổ gamma và xác định các nguyên tố vi lượng bừng phương pháp RBS và PIXE

ĐẠI HỌC QUÓC GIA H À NỘI BMữỌHM Ị BAO CAO TONG KET KÉT QUẢ T H ự C HIỆN ĐỀ TÀI CẤP ĐẠI HỘC QUỐC GIA T Ê N ĐẺ TÀI: XẢY D ự N G PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TR Ư N G CỦA THANH NHIÊN LIỆU BẰNG PHƯ ƠNG PHÁP PHỔ G A M M A VÀ XÁC ĐỊNH CÁC NG U Y ÊN T ố VI LƯỢNG BẰNG PH Ư Ơ N G PHÁP RBS VÀ PIXE M ã số đề t i : QGTĐ 12-02 Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Bùi Văn Loát r NỌC QUỐC GIA HA NOI l_TRUNG TÂM THƠNG TíNTHƠ VẸ(\| Ị j ooc9ocoou9 Hà Nơi, 2015 ỉ MỤC LỤC PHẦN I THÔNG TIN CHUNG PHẦN II TỒNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u .3 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài 3 Phương pháp nghiên cứu 3.1 Phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi xác định độ giàu tuổi nhiên liệu hạt nhân 3.2 Phương pháp tách đỉnh chồng chập 3.3 Phương pháp PIXE xác định nguyên tố vi lượng phương pháp RBS xác định phân bố nguyên tố nặng theo chiều sâu gần bề mặt Tổng kết kết nghiêm cứu 4.1 Tách đỉnh chồng chập vùng lượng thấp 4.2 Xác định độ giàu nhiên liệu hạt nhân 4.3 Xác định tuổi mẫu nhiên liệu .9 4.3.1 Xác định tuổi nhiên liệu làm giàu cao qua sử dụng 4.4 PHÂN TÍCH RBS VÀ PIXẼ TREN h ệ m y g i a t ố c t ĩn h đ iệ n 5SDH-2 ! 12 4.4.1 Chuẩn máy gia tốc xác định độ tuyến tín h 12 4.4.2 Đo phổ PIXE phổ RBS mẫu chuẩn 12 4.4.3 Kết phân tích RBS PIXE mẫu môi trường vật liệu 14 4.4.3.1 Kết phân tích RBS mẫu mạ vàng huy chưong 14 4.4.3.2 Phận tích PIXE mẫu mơi trường .14 Đánh giá kết đạt đưọc kết luận 15 Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng A nh) 15 TÀI LIỆU THAM K H Ả O 16 PHẦN III SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀ I .18 3.1 Kết quà nghiên u 18 3.2 Hình thức, cấp độ công bố kết q u ả 22 3.3 Kết đào tạ o 25 PHẦN IV TÔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI 29 PHÀN V TÌNH HÌNH s DỤNG KINH P H Í 29 PHÀN VI KIẾN NGHỊ (về phát triển kết quà nghiên cícu cùa đề tài; quàn lý, tổ chức thực cấp) 30 PHẦN VII: PHỰ LỤC 32 Phụ lục 1: Kết quà nghiên u .32 Phụ lục 2: Hình thức, cấp độ công bố kết 33 Phụ lục 3: Kết đào tào 34 PHẦN I THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài: Xây dựng phương pháp xác định điặic trưng nhiên liệu phương pháp phổ gamma xác định nguyên tố vi lượng phương pháp RBS PIXE M ã số: QGTĐ 12-02 Danh sách chủ nhiệm, thành viên tham gia thực đề tài/dự án TT Chức danh, học vị, họ tên Đơn vị công tác Chức danh thực đề tài PGS.TS Bùi Văn Loát ThS Nguyễn Thế Nghĩa Trưòng Đại học KHTN Thư ký đề tài ThS Lê Tuấn Anh Truông Đại học KHTN ủ y viên ThS Vi Hồ Phong Trường Đại học KHTN ủ y viên ThS Nguyễn Văn Quân Trường Đại học KHTN ủ y viên ThS Đồng Văn Thanh Trưòng Đại học KHTN ủ y viên ThS Trần Thế Anh Trường Đại học KHTN ửy viên Bùi Thi Hồng s v Trường ĐH KHTN ủ y viên TS Phạm Đức Khuê Viện Vật lý, ủ y viên 10 ThS Bùi Minh Huệ Viện Vật ý ủ y viên 11 PGS.TS Lê Hồng Khiêm Viện Vật lý ủ y viên 12 TS Nguyễn Công Tâm Viện Đồng v| Phóng xạ Hungari ủ y viên 13 CN Đinh Văn Thìn Trường Đại học Điện Lực ủ y viên 14 ThS Nguyễn Văn Bảy Học viện Tăng thiết giáp ủ y viên 1.4 Trường Đại học Khoa học Tự nhien (KHTN) Chủ nhiệm đề tài Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thòi gian thực hiện: 5.1 Theo hợp đồng: Từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 10 năm 2014 5.2 Gia hạn (nếu có):đến ngày 28 tháng năm 2015 5.3 Thực thực tế: Từ tháng 10 năm 2012 đến tháng năm 2015 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): (về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quà nghiên cím tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ỷ kiến Cơ quan quản lý) Tổng kinh phí phê duyệt đề tài, d ự án PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u Đ ặt vấn đ ê Độ giàu, tuổi, độ cháy đặc trưng quan trọng nhiên liệu hạt nhân Thông thưòng đặc trưng xác định theo phương pháp phá mẫu: Phương pháp khối phổ kế, phổ kế alpha Gần phưong pháp không phá hủy- phương pháp phổ gamma quan tâm [1,2,3] Xác định hoạt độ phóng xạ theo phương pháp gamma cần phải có mẫu chuẩn có hình dạng giống mẫu nghiên cứu để xác định hiệu suất ghi đỉnh quan tâm Ngồi để nâng cao độ xác cùa kết cần phải tiến hành hiệu chỉnh tự hấp thụ mẫu, chồng chập xung [4,5] Tuy nhiên u cầu khó thực hiện, tính đa dạng mẫu nhiên liệu hạt nhân Vào năm 2005-2006, TS Nguyễn Cơng Tâm, Viện Đồng vị phóng xạ Hungari đưa phương pháp xác định đặc trưng cùa nhiên liệu hạt nhân theo phưong pháp chuẩn nội hiệu suất ghi [1,2] Phương pháp PIXE sử dụng rộng rãi để phân tích nguyên tổ vi lượng, nguyên tố nặng mẫu phân tích Phương pháp tán xạ ngược RBS phương pháp xác định nguyên tố nặng, vi lượng lóp bề mặt phân bổ theo chiều sâu [6] Máy gia tốc tĩnh điện Pelletron 5SDH - 2, với kênh phân tích PIXE R.BS lắp đạt Bộ môn Vật lý hạt nhân vào năm 2011 Việc đưa máy gia tốc trực tiếp kênh vào hoạt động ý nghĩa thực tế khoa học Mục tiê u củ a đ ề tà i Góp phần thực có hiệu nội dung hợp tác nghiên cứu lĩnh vực hạt nhân Đại học Quốc gia Hà Nội Viện Đồng vị Phóng xạ H unggari Giám đốc ĐHQGHN Viện trư ởng Viện Đồng vị Phóng xạ H ungari ký ngày 19 tháng năm 2009: 1.1 Xây dựng phưong pháp tách đỉnh gamma lượng thấp phổ tia X- liên quan tới biến hoán nội vùng lượng nhỏ 100 keV 1.2 Xác đinh tuổi độ giàu nhiên liệu phương pháp phồ gamma vùng lượng thấp Triển khai đưa hệ thiết bị máy gia tốc tĩnh điện Pelletron 5SDH - hệ phổ kế gam ma bán dẫn dải lượng rộng vào hoạt động có hiệu quả: 2.1 Xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng nguyên tố vi lượng phương pháp PIXE phương pháp RBS 2.2 Nghiên cứu, phân tích số nguyên tố vật liệu đổi chứng mẫu đối chứng phương pháp PIXE phương pháp RBS máy gia tốc tĩnh điện Pelletron 5SDH -2 P h n g p h áp n g h iên u 3.1 P h o n g p h p ch u ẩn nội hiệu su ất ghi xác đ ịn h độ giàu tu ổ i nhiên liệu h t n h â n Độ giàu nhiên liệu hạt nhân hàm lượng 235u uran tổng cộng Xuất phát từ mối liên hệ hoạt độ phóng xạ khối lượng đồng vị phóng xạ [5,7,9] đưa cơng thức tính độ giàu nhiên liệu: = 100% (3' 1> 1+3.49x1 (T4 ^ + ^ ^ A/235 CỊ235 độ giàu nhiên liệu uran tính %, A U /A U , A U 238 /A U 35 tỷ số hoạt độ 234u - 235u 238u - 235u Tuổi nhiên liệu uran tính từ bắt đầu kết thúc trình làm giàu, xác định tuổi Trong [1,2,10,11] đưa phương trình xác định tuổi nhiên liệu hạt nhân sau: V ^ À B2U • (3.2) ,2 t tuổi cùa nhiên liện hạt nhân, Abì214/A U234 tỷ số hoạt độ cùa 2,4Bi 234u mẫu nhiên liệu thời điểm xác định tuổi nhiên liệu Tuổi độ giàu cùa nhiên liệu hạt nhân tính thơng qua tỷ số hoạt độ đồng vị Trong [1,2,5,7,9,10] đề xuất phát triển phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi cho phép xác định tỷ số hoạt độ Ai /Ả cùa đồng vị đồng vị có mẫu: Ả ị _ n \-Brỵ2- = n\ ỈB r y\ = n\ Ỉ B r ỵ\ Ã2 ~ n2.Brr, ~ n2 /B rr2 ~ f ( E )