khóa luận tốt nghiệp tính toán thiết kế hệ phổ kế neutron xếp lồng và phát triển kỹ thuật định liều neutron dựa trên phương pháp trí tuệ nhân tạo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN HUỲNH HUY THÁI BẢO TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN LÂM ĐỒNG, NĂM 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN HUỲNH HUY THÁI BẢO – 1211534 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS TRẦN TUẤN ANH CN NGUYỄN MINH TUÂN KHÓA 2012 – 2017 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực khóa luận tốt nghiệp này, em nhận truyền đạt, hỗ trợ giúp đỡ tận tình kiến thức, thơng tin, tài liệu, cơng cụ tính tốn, kinh nghiệm nghiên cứu thầy cô Khoa kỹ thuật hạt nhân - Trường Đại học Đà Lạt, cán nghiên cứu Viện Nghiên cứu hạt nhân (Viện NCHN) Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Chú Nguyễn Minh Tuân, Viện NCHN việc đề xuất ý tưởng, phương pháp nghiên cứu, mơ hình tính tốn, phân tích kết dành nhiều thời gian để thảo luận, giải đáp thắc mắc, tạo điều kiện thuận lợi q trình tiến hành thực khóa luận gợi ý cho nghiên cứu tương lai Anh Đinh Xuân Hoàng, Viện NCHN trực tiếp hướng dẫn, cung cấp số liệu công cụ tính tốn, đặc biệt hướng dẫn tính tốn mơ MCNP5 thuật tốn trí tuệ nhân tạo TS Trần Tuấn Anh, Viện NCHN góp ý chi tiết nội dung, phạm vi nghiên cứu đề tài cách thức trình bày luận văn cách khoa học hoàn chỉnh Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể bạn bè lớp HNK36, người đồng hành học tập, nghiên cứu trao đổi kiến thức Xin cảm ơn ba, mẹ tin tưởng động viên tinh thần để em hoàn thành luận văn Sau cùng, dù cố gắng chỉnh sửa luận cách hoàn thiện chắn không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến q báu từ q thầy Em xin chân thành cảm ơn Đại học Đà Lạt, tháng 12 năm 2016 Sinh viên Huỳnh Huy Thái Bảo i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LIỀU NEUTRON 1.1 Neutron 1.1.1 Các nguồn neutr 1.1.2 Đặc trưng an toàn xạ neutron 1.1.3 Tương tác neutron 1.1.4 Cơng thức tính suy giảm hấp thụ neutron 1.1.5 Định liều neutron 1.1.5.1 Định liều neutron nhanh 1.1.5.2 Định liều neutron nhiệt 1.2 Ghi đo neutron 1.2.1 Ghi đo neutron nhiệt 1.2.2 Ghi đo neutron nhanh neutron trung gian CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP VÀ MƠ HÌNH TÍNH TỐN 2.1 Phương pháp 2.1.1 Phương pháp Monte Carlo chương trình MCNP5 2.1.2 Ma trận hàm đáp ứng phương pháp giải cuộn 2.1.2.1 Ma trận hàm đáp ứng hệ phổ kế NNS 2.1.2.2 Một số phương pháp giải cuộn 2.1.3 Phương pháp Mạng nơ-ron nhân tạo 2.1.3.1 Định nghĩa 2.1.3.2 Hộp công cụ Mạng nơ-ron MATLAB Network Toolbox) 2.1.3.3 Mạng nơ-ron Hồi quy Tổng quát iii 2.1.3.4 Mô tả hàm MATLAB 21 2.1.3.5 Hằng số kernel spread 22 2.1.3.6 Huấn luyện kiểm tra liệu 23 2.1.4 Hệ số chuyển đổi liều 23 2.2 Mô hình tính tốn 24 2.2.1 Cấu hình hệ phổ kế xếp lồng 24 2.2.2 Các bước tiến hành xây dựng Mạng nơ-ron nhân tạo 25 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Mơ cấu hình hệ phổ kế MCNP5 28 3.2 Ma trận hàm đáp ứng hệ phổ kế NNS 29 3.3 Một số kết áp dụng phương pháp trí tuệ nhân tạo 30 3.4 Sai số trình giải cuộn 32 3.5 Kết định liều neutron 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC 1: INPUT MCNP MÔ TẢ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG 39 PHỤ LỤC 2: CODE MATLAB 42 iv MỞ ĐẦU Định liều chiếu xạ neutron nhiệm vụ quan trọng cơng tác đảm bảo an tồn xạ hạt nhân Việc định liều neutron giúp kiểm sốt an tồn xạ mơi trường làm việc có nguồn phát neutron lị phản ứng Để định liều neutron cần phải xác định xác thông lượng neutron phụ thuộc lượng Phương pháp truyền thống (được sử dụng từ năm 60 kỷ trước) sử dụng cầu Bonner có đường kính khác làm vật liệu HDPE (High density polyethylene) sử dụng hệ đo neutron dùng ống đếm He ống đếm nhấp nháy Li(Eu) Phương pháp có nhiều ưu điểm đo phổ neutron với dải lượng rộng (từ lượng nhiệt tới vài chục MeV, chí lên đến GeV) nguyên tắc vận hành đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp cầu Bonner có khối lượng tương đối nặng, trình đo phải tháo lắp ống đếm nhiều lần (ảnh hưởng tới hình học đo), đặc biệt phải mua nước ngồi với chi phí cao Hiện nay, nước có hệ đo lắp đặt phòng chuẩn liều, Viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân Hà Nội Nhằm giải vấn đề này, việc tìm hiểu thiết kế tiến tới tự chế tạo hệ đo dùng để chuẩn liều neutron mang ưu điểm phương pháp BSS đồng thời khắc phục hạn chế nêu nhiệm vụ quan tâm Viện NCHN Mục tiêu khóa luận tìm hiểu thực tính tốn mơ hệ đo liều neutron (hệ phổ kế xếp lồng NNS - Nested Neutron Spectrometer) với cấu hình hình học đơn giản, khối lượng nhẹ, giá thành rẻ, tự chế tạo nước, dễ sử dụng phát triển công cụ phần mềm xử lý số liệu (giải cuộn) dựa thuật tốn trí tuệ nhân tạo (đây điểm đề tài) Các tính tốn thực bao gồm tính tốn ma trận hàm đáp ứng theo 28 nhóm lượng, tính tốn mơ cho cấu hình đo hệ phổ kế xếp lồng, tính tốn giải cuộn phổ thực nghiệm tính liều cho 35 phổ liệu IAEA Kết thực đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn, đặc biệt việc định hướng phát triển, tiến tới chế tạo thiết bị định liều chuẩn liều neutron Viện NCHN, phục vụ công tác nghiên cứu giảng dạy kỹ thuật hạt nhân trường đại học Việt Nam    ... KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN HUỲNH HUY THÁI BẢO – 1211534 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP... đo hệ phổ kế xếp lồng, tính tốn giải cuộn phổ thực nghiệm tính liều cho 35 phổ liệu IAEA Kết thực đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn, đặc biệt việc định hướng phát triển, tiến tới chế tạo thiết. .. lý thuyết phương pháp định liều neutron;  Chương 2: Phương pháp mơ hình tính tốn;  Chương 3: Kết thảo luận CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LIỀU NEUTRON Nội