Thông lượng, phân bố thông lượng và phổ nơtron trong Lò phản ứng là một trong các thông số rất quan trọng. Xác định các thông số phổ nơtron có vai trò quan trọng trong các nghiên cứu ứng dụng và nghiên cứu cơ bản tại các vị trí chiếu xạ. Các giá trị mật độ thông lượng thu được được dùng để hiệu chuẩn của các kênh thực nghiệm.Mục đích của khóa luận là đo thực nghiệm phổ thông lượng nơtron tại cột nhiệt của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Và để xác định được các thông số phổ nơtron, phương pháp kích hoạt lá dò được áp dụng trong nghiên cứu này. Phương pháp này có ưu điểm là chính xác cao, và có khả năng đo tại các vị trí chiếu mẫu mà không thể lắp đặt các đầu dò tại vị trí chiếu.
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I GIỚI THIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT Mô tả tổng quan lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 2 Cấu trúc lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 2.1 Cấu trúc vùng hoạt 2.2 Cấu trúc điều khiển nhiên liệu 2.3 Cấu trúc che chắn thùng lò phản ứng II PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Giới thiệu phương pháp kích hoạt nơtron 1.1 Nguyên lý phương pháp kích hoạt nơtron 1.2 Phương trình kích hoạt nơtron Các thơng số nơtron lò phản ứng 2.1 Hệ số α 2.2 Hệ số f 2.3 Thông lượng nơtron Các phương pháp xác định thông số phổ nơtron 11 3.1 Phương pháp xác định hệ số α 11 3.1.1 Phương pháp bọc Cadmi đa dò 11 3.1.2 Phương pháp tỉ số Cadmi cho đa dò 13 3.1.3 Phương pháp đa dò chiếu trần 13 3.2 Phương pháp xác định hệ số f 14 ii 3.3 3.2.1 Phương pháp tỉ số cadmi 14 3.2.2 Phương pháp ba dò chiếu trần 15 Phương pháp xác định thông lượng nơtron nhiệt, nơtron nhiệt 15 Các phần mềm tính tốn thông số phổ nơtron 16 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ĐO PHỔ NƠTRON 17 Quy trình thực nghiệm .17 1.1 Chuẩn bị dò .17 1.2 Chiếu đo mẫu 17 1.2.1 Chiếu mẫu 17 1.2.2 Đo mẫu .17 1.3 Xử lý phổ gamma 18 1.4 Tính thơng số phổ nơtron 20 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 26 Kết 26 Nhận xét 26 KẾT LUẬN 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 iii LỜI MỞ ĐẦU Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt khôi phục mở rộng từ công suất 250 kW lên 500 kW thức đưa vào vận hành khai thác từ ngày 20/03/1984 Sau hoạt động lại, có nhiều nghiên cứu lò, đặc biệt nghiên cứu thơng số tĩnh động học lò, thủy nhiệt, phổ lượng nơtron, Bên cạnh hướng nghiên cứu này, nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết nhằm khai thác hiệu lò phản ứng nghiện cứu Thông lượng, phân bố thông lượng phổ nơtron Lò phản ứng thơng số quan trọng Xác định thông số phổ nơtron có vai trò quan trọng nghiên cứu ứng dụng nghiên cứu vị trí chiếu xạ Các giá trị mật độ thơng lượng thu được dùng để hiệu chuẩn kênh thực nghiệm Mục đích khóa luận đo thực nghiệm phổ thơng lượng nơtron cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Và để xác định thơng số phổ nơtron, phương pháp kích hoạt dò áp dụng nghiên cứu Phương pháp có ưu điểm xác cao, có khả đo vị trí chiếu mẫu mà khơng thể lắp đặt đầu dò vị trí chiếu Cấu trúc khóa luận trình bày thành ba chương sau: Chương 1: Tổng quan lý thuyết: Giới thiệu lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt phương pháp kích hoạt nơtron; Tiếp cận phương pháp tính tốn thơng số phổ thơng lượng nơtron nhiệt, nơtron nhiệt, hệ số lệch phổ α tỉ số f Chương 2: Thực nghiệm đo phổ nơtron Chương 3: Kết thực nghiệm: Trình bày kết tính thơng số phổ nơtron Cột nhiệt, đưa nhận xét CHƯ ƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I GIỚI THIỆU LÒ PH ẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT Mơ tả tổng quan lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt lò phản ứng nghiên cứu đượ c khơi phục mở rộng từ công suất 250 kW lên 500 kW thức đư a vào vận hành khai thác từ ngày 20/03/ 984 Lò phản ứng hoạt động cho mục đích như: nghiên cứu đào tạo; phân tí ch kích hoạt nơtron; sản xuất đồng vị phó ng xạ Từ ngày 24/11/2011, lò phản ứng nạp bó nhiên liệu LEU (nhiên liệu có độ giàu thấp) Nhiên liệu LEU thuộc loại VVR-M2, với hỗn hợp UO2-Al độ giàu 19.75% U235 có vỏ bọc n hôm Sau hoạt động lại, có nhiều ứng dụng nghiên cứu lò, đặc biệt cứu thông số tĩnh động học lò, thủy nhiệt Bên cạnh có nghiên c ứu ứng dụng, thực nghiệm lý thuyết nhằm khai thác hiệu lò phản ứng Hiện n ay, Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt lò phản ứng Việt Nam Hằng năm, lò hoạt động trung bình khoảng 1300 giờ, để t hực cho ba mục đích nêu [1] Cấu trúc lò phản ứn g hạt nhân Đà Lạt 2.1 Cấu trúc vùng hoạt Hình 1: Sơ đồ mặt cắt đứng lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt [2] 1- Vùng hoạt 2- Vành phản xạ graphite 3- Giếng hút 4- Các ống dẫn nước hệ thống làm ng uội vòng 5- Tường bê tơng bảo vệ 6- Kênh thực nghiệm nằm ngang 7- Giá đỡ 8- Nắp thép dày 20 cm Hình 2: Sơ đồ mặ t cắt ngang lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt [2] 1-Vùng hoạt 2-Vành phản xạ grap hite 3-Thùng lò 4-Kênh ngang hướn g tâm 5-Kênh ngang hướng tâm 6-Kênh ngang hướn g tâm 7-Kênh ngang tiếp tuyến 8-Bể chứa nhiên liệu cháy 9-Cột nhiệt 10-Cửa cột nhiệt 11-Tường bê tơng bảo vệ Hình 3: Cấu hìn h vùng hoạt làm việc với 92 bó nhiên liệu có độ làm giàu thấp [2] 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 3) theo chiều thẳng đứng đặt bó nhiên liệu, khối beryllium, ống dẫn điều khiển kênh chiếu xạ Các ô nạp n hiên liệu điều khiển đếm với hai số nguyên (ví dụ 1-4, 13-2, v.v ) số thứ thứ tự hàng tăng theo t ừng đơn vị theo hướng từ Đông sang Tâ y số thứ hai tăng theo thứ tự đơn vị theo hướng từ Bắc đến Nam Trong đó, có 114 dùng để đặt bó nhiên liệu, khối beryllium hay kênh chiếu xạ lại để đặt ống dẫn điều khiển Các khối beryllium có kích thước dạng hình học gi ống bó nhiên liệu Nhiều mạn g ngoại vi vùng hoạt khơng có bó nhiên liệu đặt khối beryllium tạo thành vành phản xạ nơtron bổ sun g Bên cạnh đó, vòng beryllium ngồi (vành ngồi) có hình dạng cưa v đặt vùng hoạt vành phả n xạ graphit tạo thêm vành phản xạ Vành phản xạ beryllium vùng hoạt đặt vỏ nhơm có h ình trụ có vị trí thấp giá đỡ Bảy mạng vùng hoạt dùng để đặt ống nhôm th eo chiều thẳng đứng với đường kính bê 33 mm nhằm định vị ều khiển Tất ống dẫn đ iều khiển có nước bên phần có lỗ khoan để nước ngồi điều khiển di chuyển xuống phía Hiện nay, vùng hoạt lò phản ứng nạp tải với cấu hình làm việc sau: 92 bó nhiên liệu LEU có Bẫy nơtron tâm, 12 beryllium xung quanh Bẫy, kênh khô 7-1, 13-2 kênh ướt 1-4 từ tháng 12/2011 Từ tháng 8/2012, ô 13-2 lắp đặt hệ chuyển mẫu khí nén Các bó nhiên liệu phận bên vùng hoạt cố định vị trí bên vùng hoạt Điều bảo đảm tính tồn vẹn vùng hoạt q trình lò phản ứng hoạt động bình thường tình có cố 2.2 Cấu trúc điều khiển nhiên liệu Trong vùng hoạt đặt điều khiển, có hai cố AZ, bù trừ KC điều khiển tự động AR, AZ KC làm từ vật liệu Carbua Bo hấp thụ mạnh nơtron nhiệt, AR làm từ thép khơng rỉ Các cố AZ chịu trách nhiệm tắt lò có cố Các KC bảo đảm bù trừ độ phản ứng dự trữ lò q trình làm việc, bù trừ cháy nhiên liệu hiệu ứng nhiễm độc, hiệu ứng nhiệt độ, Thanh AR dùng để điều khiển tự động, giữ cơng suất lò mức cho trước Ngồi bó nhiên liệu đặt Berili khối Berili nhằm tạo thêm lớp phản xạ nơtron bổ sung [2] 2.3 Cấu trúc che chắn thùng lò phản ứng Kết cấu bê tơng cốt thép có chiều dài 8.6 m chiều cao tính từ sàn nhà lò khoảng 6.55 m Cấu trúc che chắn lò phản ứng theo dạng bậc thang nên phần đáy có chiều rộng khoảng 6.69 m phía có hình bát giác với chiều rộng khoảng 3.81 m [2] Bể chứa bó nhiên liệu cháy có chiều rộng 2.46 m, chiều dài 2.74 m sâu 3.66 m định vị ngang phần đáy có chiều cao tường lên đến 3.76 m Một thép nặng 3.6 tấn, dày 15 cm dùng để che chắn phóng xạ bổ sung, phía thùng lò Nắp đậy có số cấu trúc di chuyển để thực thao tác bên lò phản ứng 2.4 Các vị trí chiếu m ẫu lò phản ứng Hình 4: Vị trí chiếu mẫu lò phản ứng [3] Hiện nay, lò phản ứng có kênh chiếu mẫu: Bẫy nơtron trung tâm vùng hoạt, Mâm quay, Cột nhiệt, kênh 1-4, kênh 7-1, kênh 13-2, kênh ngang tiết tuyến kênh ngang xuyên tâm Trong đó, Mâm quay, kênh 7-1, kênh 13-2, Cột nhiệt sử dụng cho mục đích kí ch hoạt nơtron giới thiệu phần [2]: - Mâm quay: Nằm vành phản xạ, có 40 hốc chiếu, vị trí chiếu ướt dùng cho phép chiếu dài (>1 giờ) Vì kênh ướt nên mẫu chiếu phải bao gói thích hợp vào contain er chun dụng cho việc chiếu mẫu Mâ m quay - Kênh 7-1 Kê nh 13-2: Là hai kênh khô nối với hệ chuyển mẫu tự động khí nén thích hợp c ho việc chiếu mẫu thời gian từ vài gi ây đến vài chục phút - Cột nhiệt: vị trí có độ nhiệt hóa nơtron tốt nhất, kết nối với hệ chuyển mẫu khí nén dùng cho phép chiếu kích hoạt lặp vòng nghiên cứu vật lý hạt nhân thực nghiệm II PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Giới thiệu phương pháp kích hoạt nơtron 1.1 Nguyên lý phương pháp kích hoạt nơtron Cơ sở phương pháp kích hoạt nơtron sở phản ứng hạt nhân đồng vị bia với nơtron từ kênh chiếu lò phản ứng hạt nhân Hình cho thấy mơ hình tổng quát phương pháp kích hoạt nơtron hạt nhân bia cho trước: phản ứng hạt nhân thường quan tâm nhiều phản ứng (n, ) với hạt nhân X (nhân bia) hấp thụ nơtron tạo nhân phóng xạ có số Z khối lượng nguyên tử tăng lên đơn vị phát xạ gamma đặc trưng [5]: X ZA n01 X AZ1 X AZ1 Dựa vào lượng cường độ xạ đặc trưng hạt nhân (1.1) A+1 X ta A định tính định lượng hạt nhân bia X Trong : A : số khối nguyên tố bia Z : số hiệu nguyên tử hạt nhân bia Ký hiệu ( ) trình biểu diễn cho hạt nhân hợp phần giai đoạn trung gian Hình 5: Sơ đồ phản ứng hạt nhân với nơtron [4] 1.2 Phương trình kích hoạt nơtron Hoạt độ hạt nhân hình thành phản ứng kích hoạt (n,) đo hệ phổ kế gamma với detector HPGe, mối liên hệ tốc độ phản ứng (R) số đếm (Np ) thu đỉnh lượng toàn phần sau [5]: Np R G th th tm S.D.C.W G e e I ( ) N A p (1.2) A Theo qui ước Hogdahl, phương trình cho việc xác định khối lượng nguyên tố dùng phản ứng (n, ) phổ kế gamma [5]: N N W p A tm A Gthth Gee I0 ( ).S.D. p (1.3) Với Np/tm – tốc độ xung đo đỉnh tia gamma quan tâm, hiệu chỉnh cho thời gian chết hiệu ứng ngẫu nhiên trùng phùng thực (Np – số đếm đỉnh lượng toàn phần; tm – thời gian đo) NA số Avogadro, W – khối lượng nguyên tố chiếu xạ (g), – độ phổ cập đồng vị bia, A – khối lượng nguyên tử nguyên tố bia, -1 0 – tiết diện nơtron vận tốc 2200 m.s , th – thông lượng nơtron nhiệt, e – thông lượng nơtron nhiệt, I0()– tiết diện tích phân cộng hưởng cho phổ 1/E 1+, Gth – hệ số hiệu chỉnh cho việc tự che chắn nơtron nhiệt, Ge – hệ số hiệu chỉnh cho việc tự che chắn nơtron nhiệt, S = – exp(-ti), ti – thời gian chiếu, - số phân rã, D = exp(-td), td – thời gian phân rã, C = [1 – exp(-tm)]/( tm), Các phần mềm tính t oán thông số phổ nơtron - k0-IAEA: Là ph ần mềm phân tích kích hoạt nơtron dựa phương pháp chuẩn hóa k-zero (NAA) Phần mềm xử lý tất số liệ u yêu cầu tốn k0-NAA, chẳng hạn như: Tính tốn thơng số phổ nơtron, hiệu chuẩn hiệu suất ghi detetcor, hiệu hình học mẫu cấu hình đo, tính hàm lượng với sai số, v.v… Phần mềm phát triển M Blaauw Trường Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan Ngoài ra, phần m ềm k0-IAEA có khả xử lý phổ gamma phương pháp Holistic dựa phương pháp tính số bình phư ơng tối thiểu Phần mềm chia làm hai nhóm riêng biệt Nhóm sở liệu (database) nhóm chương trình bao gồm module thực việc tính tốn Tổng quan chương trình mơ tả hình bên Hình 7: Tổng quan phần mềm k0-IAEA [3] - Excel: Là ứ ng dụng bảng tính phát triển Microsolf cho Microsoft Windows, Mac OS X IOS giới thiệu lần vào năm 1985 tiếp tục phát triển năm 1980 Cùng với đời Window 3.0, Excel đưa vào Office 95 sử dụng rộng rãi, trở thành cơng cụ bảng tính hàng đầu có mặt hầu hết máy tính cá nhân Hiện nay, phiên b ản Office 2013 Excel có n hững tính đặc biệt như: Macro phục v ụ cho việc tính tốn tự động, thiết lập h àm sử dụng code lưu lại nhiều bảng t ính có móc nối lẫn nhau, khả trao đổi liệu với ứng dụng khác… Trong khóa luận này, tơi sử dụng bảng tính Ex cel thiết kế để tính tốn thơng số phổ nơtron 16 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ĐO PHỔ NƠTRON Quy trình thực nghiệm 1.1 Chuẩn bị dò Trong khóa luận sử dụng dò Au, Zr để tính thơng số phổ Đối với dò bọc Cd: 0.00001375 g (0.1 % Au); 0.01921 g (100% Zr) Đối với dò trần: 0.00001372 g (0.1 % Au); 0.01923 g (100% Zr) Bảng 1: Các đặc trưng dò Au dò Zr Phản ứng hạt nhân 197 198 Au(n,) Au 95 96 Zr(n,) Zr Chu kỳ bán rã T1/2(s) 232848 60300 Năng lượng E (keV) 411.8 743.0 Cường độ phát I (%) 95.62 93.09 Độ phổ biến θ (%) 100 2.8 Quá trình chuẩn bị dò tiến hành phòng chuẩn bị mẫu, Trung tâm Vật lý Điện tử hạt nhân, Viện nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt 1.2 Chiếu đo mẫu 1.2.1 Chiếu mẫu Đối với dò bọc Cadmium: chiếu 30 phút (1800 giây) hai dò Au Zr cột nhiệt Đối với dò trần: chiếu 10 phút (600 giây) hai dò Au Zr cột nhiệt 1.2.2 Đo mẫu Đối với dò bọc Cadmium: Au thời gian rã (t d) 167150 giây, thời gian đo (tm) 72331.34 giây đo cách detector cm; Zr thời gian rã (t d) 86366 giây, thời gian đo (tm) 5359.94 giây đo sát với detector (0 cm) Đối với dò trần: Au thời gian rã (t d) 235573 giây, thời gian đo (tm) 8048.4 giây đo cách detector cm; Zr thời gian rã (t d) 254336 giây, thời gian đo (tm) 5688.94 giây đo sát với detector (0 cm) Tất dò đo hệ phổ kế gamma HPGE-DSPEC phòng chuẩn bị mẫu, Trung tâm Vật lý Điện tử hạt nhân 17 Hình 8: Hệ phổ kế gamma HPGE-DSPEC 1.3 Xử lý phổ gamma Xử lý phổ gamma dùng phương pháp tốn học máy tính xác định xác lượng độ lớn đỉnh gamma phổ Năng lượng gamma nhận diện ứng với hạt nhân mẫu, có hạt nhân phát lượng gamma, ứng với phổ gamma đỉnh có hạt nhân lại phát nhiều đỉnh gamma mức lượng khác có số đỉnh đồng thời nhiều hạt nhân phát Do phải vào chu kỳ bán rã hạt nhân, tồn tất tia gamma phổ để từ định việc nhận diện hạt nhân cho tránh nhầm lẫn Độ lớn đỉnh gamma (tính theo số đếm) dùng để tính hàm lượng nguyên tố diện mẫu đo, việc tính xác diện tích đỉnh gamma định độ xác kết phân tích Trong nhiều trường hợp đỉnh chồng chập ta dùng chương trình tính tốn làm khớp đỉnh (Fit) máy tính để tách đỉnh chồng chập Hiện có nhiều phần mềm máy tính thực việc xử lý phổ gamma dùng cho phân tích kích hoạt neutron như: Gamma Vision (ORTEC), Genie2K (CANBERRA), Ganaas (IAEA),… Hình dáng đỉnh mơ tả hàm Gauss đơn giản hàm bổ trợ thích hợp Do tất đỉnh liên quan đến vạch bội tự động phân tích Trong khóa luận phần mềm Gamma Vision (ORTEC) để thu nhận xử lý phổ gamma 18 Hình 9: Đỉnh gamma dò Au Hình 10: Đỉnh gamma dò Zr 19 1.4 Tính thơng số phổ nơtron Trong khóa luận này, tơi sử dụng phần mềm Excel để tính thơng số phổ nơtron Các bước tiến hành xác định thơng số phổ trình bày mục bên Để tính thơng số phổ Excel ta cần lập bảng tính cho dò Au, Zr gồm thơng số như: lượng, diện tích đỉnh, hệ số hiệu chỉnh, thời gian chiếu, thời gian rã, thời gian đo, khối lượng dò, hệ số Q 0, lượng cộng hưởng , tích phân cộng hưởng I0 Bước 1: Tính hiệu suất ghi detector vị trí cm dò Au cm dò Zr Dưới bảng hiệu suất ghi detector: Bảng 2: Hiệu suất ghi detector vị trí cm cm Energy Loge log log (keV) 122.1 136.5 276.4 302.8 356.0 383.9 511.0 661.6 834.8 1115.0 1173.0 1274.0 1332.0 (keV) 2.086716 2.135133 2.441538 2.481156 2.551450 2.584218 2.708421 2.820595 2.921582 3.047275 3.069298 3.105169 3.124504 (5cm) 3.14 3.06 2.09 1.96 1.81 1.77 1.39 1.19 1.03 0.82 0.78 0.70 0.70 (5cm) 0.496930 0.485721 0.320146 0.292256 0.257679 0.247973 0.143015 0.075547 0.012837 -0.086186 -0.107905 -0.154902 -0.154902 (0cm) 18.31 18.04 12.69 11.90 10.99 10.75 8.43 7.21 6.22 4.94 4.69 4.21 4.21 (0cm) 1.262703 1.256192 1.103382 1.075685 1.041087 1.031353 0.925884 0.857636 0.794000 0.693441 0.671543 0.624126 0.623892 20 y = -0 0.5 log 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 0logE Hình 11: Đồ thị hiệu suất ghi theo lượng vị trí cm đến detector 1.3 1.2 1.1 1.0 log 0.9 0.8 0.7 0.6 y = -0.372682x5 + 4.199249x4 - 18.262172x3 + 37.568103x2 - 35.719518x + 13.276869 R² = 0.998998 0.5 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 logE Hình 12: Đồ thị hiệu suất ghi theo lượng vị trí cm đến detector 21 Bước 2: Từ hai đường cong hiệu suất ta tính hiệu suất ghi detector Hiệu suất ghi tính bảng bên dưới: Bảng 3: Diện tích đỉnh sai số diện tích đỉnh, tiết diện hiệu dụng nơtron nhiệt, hiệu suất ghi ứng với đỉnh lượng tương ứng dò Năng Mẫu lượng Bọc E Cd (keV) Trần Au Zr Au Zr 411.8 743.0 411.8 743.0 Tiết diện hiệu Sai số tiết diện Hiệu suất (%) dụng (b) 98.65 0.0213 98.65 0.0213 0.09 0.000213 0.09 0.000213 1.75 7.25 1.75 7.25 Sai số Diện hiệu tích suất (%) đỉnh 0.035 0.145 0.035 0.145 101668 15129 27120 935 Sai số diện tích đỉnh 412 136 186 36 Bước 3: Tính hoạt độ tốc độ dò Au Zr hai trường hợp bọc khơng bọc Cd a) Phương trình tính hoạt độ A: A sp N p tm S.D.C.W (1.22) N t A p sp ,e m S.D.C.W (1.23) Với Asp hoạt độ dò trần, Asp,e hoạt độ dò bọc Cd b) Phương trình tính tốc độ phản ứng sau: Rs R s ,Cd Asp M Fg NA (1.24) Asp ,e M Fg NA (1.25) 22 Với Rsvà Rs,Cd tốc độ phản ứng dò trần dò bọc Cd Bảng 4: Hoạt độ tốc độ phản ứng dò bọc không bọc Cd Năng Mẫu Hoạt độ lượng E Bọc Cd A (Bq) (keV) Trần Sai số Tốc độ hoạt độ phản ứng (%) Sai số tốc độ phản ứng R (%) Au Zr Au 412.05 725.09 412.11 3.50E+07 2.00E+04 2.81E+08 0.41 0.90 0.69 6.87E-13 1.65E-15 5.49E-12 1.86 2.19 1.94 Zr 724.38 2.52E+04 3.85 2.02E-15 4.34 Bước 4: Tính hệ số anpha: Ta sử dụng dò Au, Zr để tính, dùng trang web Wolfram Alpha để tìm hệ số anpha Tham số dạng phổ nhiệt, hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc lượng, âm dương phụ thuộc vào cấu hình hệ chiếu (Chất làm chậm, hình học chiếu mẫu) Mức không lý tưởng dạng thông lượng nhiệt, vị trí chiếu mẫu xác định từ thực nghiệm sử dụng phương pháp dò đơi, sử dụng tỉ số Cd phản ứng 197 Au(n,) 198 Au 95 96 Zr(n,) Zr, dò Au Zr sử dụng mỏng để giảm hiệu ứng tự che chắn nơtron Hệ số Au Zr RA 1 Au RA 1 Zr Q0 0.426FGepi Zr E r,Zr C Q0 0.426FGepi Au Er,Au (1.26) C 0.426 C 2 1ECd Với (1.27) Bảng 5: Số liệu hạt nhân sử dụng tính hệ số α Lá dò (eV) F Au Zr 5.47 338 1 G (b) epi 1 1550±28 5.28±0.03 23 (b) 98.65±0.09 0.0213±0.000213 15.71 388 Hình ảnh trang Wolfram Alpha để tính hệ số anpha [8] Hình 13: Kết tính hệ số anpha Theo lý thuyết hệ số nguồn nơtron từ lò phản ứng α thuộc đoạn [-1,1], kết hợp với kết ta thu hệ số α α = -0.13 ướượệ ệượơệ 0 RS FCd R S ,Cd G ( 1.28 ) th ≈ 1) Với FCd hệ số hiệu chí nh Cadmium ( Để tính thơ ng lượng nơtron nhiệt, trước hết ta tín h I0(α) dựa kết α thu theo c ông thức sau: 24 I 1eV - I 0.426 E 0.426 (1.29) 2 1ECd r Thông lượng nơtron nhiệt : 0 g. Gth e R F .I .G A Cd epi (1.30) A Với RA hệ số cadmium RA sp A (1.31) sp ,e 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Kết Kết tính thơng số phổ nơtron vị trí chiếu mẫu cột nhiệt hệ số lệch phổ anpha, tỉ số thông lượng nơtron nhiệt nơtron nhiệt (f), thông lượng nơtron nhiệt, thông lượng nơtron nhiệt trình bày bảng 5, thơng số phổ xác định lần chạy lò 6/2017 9/2017 lò cơng suất 500 kW Bảng 6: Kết tính thơng lượng nơtron nhiệt nơtron nhiệt Tích Sai số phân Mẫu tích phân cộng hưởng I(b) Au Zr 1550 5.28 cộng hưởng (b) 28 0.03 Sai số Thông thông lượng lượng nơtron nhiệt nơtron Sai số Thông thông lượng lượng nơtron nơtron nhiệt nhiệt nhiệt (%) 4.87E+10 1.97E+10 2.70 4.96 (%) 3.55E+08 1.44E+08 2.88 4.96 Bảng 7: Kết thông lượng nơtron tổng, tỉ số f Mẫu Au Zr Thông lượng nơtron tổng 4.91E+10 1.98E+10 Sai số thông lượng nơtron tổng (%) 5.58 9.92 Tỉ số f 137.18 136.81 Nhận xét Kết thông lượng gần đo với hai loại dò chuẩn Au Zr, chứng tỏ tính xác phép đo bước xử lý số liệu thực nghiệm Giá trị 10 -2 -1 trung bình thông lượng thu 3.45x10 ncm s sai số phép đo 7.75% mức sai số cho phép đo đạc thực nghiệm phép đo kích hoạt nơtron Đối với dò khác ta thu tỉ số Cd khác nhau, nguyên nhân tiết diện tích phân cộng hưởng dò khác Tỉ số nơtron nhiệt nơtron nhiệt f gần dò Theo lý thuyết hệ số nguồn nơtron từ lò phản ứng α ∈ [−1; 1] thực nghiệm ta tính hệ số 26 α=-0.13 cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Giá trị gần cho ta thấy phổ nơtron có phổ nhiệt hố tốt phù hợp tốt gần với quy luật chuẩn 1/E 27 KẾT LUẬN Với mục tiêu ban đầu phương pháp nghiên cứu trình trình bày phần đặt vấn đề, luận văn đạt kết kỳ vọng xác định thực nghiệm thông số phổ nơtron cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Các nội dung thực hồn thành luận văn tóm tắt sau: Trong chương 1, giới thiệu tổng quan cấu trúc lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Ở phần tổng quan lý thuyết phương pháp kích hoạt nơtron ta trình bày nguyên lý phương pháp chuẩn hóa kích hoạt nơtron Bên cạnh ta tiếp cận phương pháp tính tốn thơng số phổ thơng lượng nơtron nhiệt, nơtron nhiệt, hệ số lệch phổ α tỉ số f Chương 2, tơi trình bày tiến trình bước bố trí nghiệm, đo thực nghiệm dò Au Zr, giới thiệu phần mềm thu nhận xử lý tính tốn thơng số phổ Đồng thời trình bày đại lượng đặc trưng cần thiết cho việc tính tốn Qua khóa luận này, kết thu thơng số phổ nơtron cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 28 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] Ngơ Quang Huy (1997), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, Trung tâm Hạt Nhân Tp Hồ Chí Minh [3] Cao Đơng Vũ (2009), Nghiên cứu, áp dụng chương trình k0-IAEA lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, Báo cáo tổng kết Đề Tài khoa học công nghệ cấp sở năm 2009 [4] 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 [5] Hồ Mạnh Dũng (2004), Phân tích kích hoạt nơtron lò phản ứng hạt nhân, Giáo trình lớp cao học ngành vật lý hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh [6] Huỳnh Trúc Phương (2001), Phân tích kích hoạt nơtron, Giáo trình lưu hành nội bộ,Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh [7] Hồ Mạnh Dũng (2003), Nghiên cứu phát triển phương pháp k-zero phân tích kích hoạt nơtron 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 Website [8]https://www.wolframalpha.com 29 ... tồn phần Các thơng số nơtron lò phản ứng Mỗi vị trí chiếu xạ lò phản ứng đặc trưng thơng số phổ nơtron vị trí hệ số lệch phổ α, tỉ số thông lượng nơtron nhiệt nơtron nhiệt 2.1 Hệ số α Hệ số biểu... chiếu mẫu cột nhiệt hệ số lệch phổ anpha, tỉ số thông lượng nơtron nhiệt nơtron nhiệt (f), thông lượng nơtron nhiệt, thông lượng nơtron nhiệt trình bày bảng 5, thơng số phổ xác định lần chạy lò 6/2017... tác bên lò phản ứng 2.4 Các vị trí chiếu m ẫu lò phản ứng Hình 4: Vị trí chiếu mẫu lò phản ứng [3] Hiện nay, lò phản ứng có kênh chiếu mẫu: Bẫy nơtron trung tâm vùng hoạt, Mâm quay, Cột nhiệt,