Nguồn nơtron từ máy gia tốc

Các nguồn nơtron tạo ra từ máy gia tốc có những ưu điểm rất lớn như: có cường độ dòng nơtron đạt được lớn hơn vài bậc so với các nguồn đồng vị. Bằng máy gia tốc có thể tạo ra được chùm nơtron đơn năng hoặc có dải năng lượng rộng. Cũng có thể tạo ra chùm nơtron dạng xung. Có nhiều loại máy gia tốc để tạo nguồn nơtron :

Có thể thu được nguồn nơtron đơn năng dựa trên phản ứng (d,d) hoặc (d,t) từ các máy phát nơtron 14 MeV, hoặc các phản ứng (d,n), (p,n) với chùm dơtron hay proton được gia tốc bằng máy gia tốc Van de Graff hoặc với máy gia tốc hạt tròn để thay đổi năng lượng hạt tới để thu được nơtron đơn năng. Nơtron được tạo ra theo các phản ứng sau:

2 3

H(d, n) He ; Q=3.268 MeV

3 4

H(d, n) He ;Q=17.588 MeV

Phản ứng 3 4

H(d, n) He có tiết diện rất lớn, tại đỉnh cộng hưởng có thể lên tới 5 barn, do đó tạo ra chùm nơtron nhanh với suất lượng lớn. Trong phản ứng ²H(d,n)³He cho nơtron năng lượng thấp (2-4 MeV), còn phản ứng ³H(d,n)⁴He cho năng lượng cao (13-15 MeV). Suất lượng nơtron phụ thuộcvào năng lượng chùm đơteron. Năng lượng của nơtron phát ra trong

31

các phản ứng trênngoài phụ thuộc vào năng lượng đơteron bắn phá,còn phụ thuộc vào góc phát xạ của nơtron tạo ra với hướng chùm đơteron tới.

Có thể thu được chùm nơtron rất mạnh bằng máy gia tốc electron thẳng dựa trên phản ứng (,n). Máy gia tốc electron là một thiết bị có thể tạo các electron năng lượng cao. Bằng cách sử dụng tương tác của eletron đã được gia tốc với vật chất để tạo ra các nguồn bức xạ hãm có năng lượng cao và cường độ lớn. Các bức xạ hãm được phát ra lại tiếp tục tương tác với vật chất bia hãm (trường hợp bia dày làm bằng kim loại nặng) hoặc bia thứ cấp đặt phía sau bia hãm để tạo ra nơtron. Nơtron có phổ liên tục. Phổ nơtron phát ra từ các bia trên các máy gia tốc electron có thể chia làm 2 phần: phần thứ nhất có dạng tương tự phân bố Maxwell, các nơtron sinh ra theo cơ chế bay hơi từ các phản ứng quang hạt nhân thông qua giai đoạn hợp phần. Đây là phần nơtron năng lượng thấp, phát xạ gần như đẳng hướng và đóng góp chính trong phổ nơtron. Phần thứ hai là các nơtron có năng lượng cao hơn sinh ra từ các tương tác trực tiếp của electron và photon với hạt nhân bia, phân bố của các nơtron không đẳng hướng và chiếm một tỷ lệ thấp trong phổ nơtron.

Một loại nguồn nơtron năng lượng lớn được tạo ra trên các máy gia tốc hạt năng lượng cao như sychrotron , nowtron được tạo ra bằng cách bắn phá chùm proton được gia tốc tới năng lượng GeV bào bia kim loại nặng, năng lượng nơtron có thể lên đến hàng trăm MeV.

32

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN BẮT NƠTRON NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG ^{1 81}Ta(n,)¹⁸²Ta

Quá trình bắt nơtron đã đẩy các hạt nhân từ trạng thái bền lên trạng thái kích thích và sau đó trở thành hạt nhân phóng xạ, đồng thời phát ra các tia gamma. Dựa trên năng lượng của bức xạ gamma và xác định hoạt độ phóng xạ của các hạt nhân sản phẩm là căn cứ để xác định tiết diện phản ứng hạt nhân nghiên cứu.

Nghiên cứu phản ứng hạt nhân (n,) chủ yếu được thực hiện trên lò phản ứng hạt nhân, trên nguồn nơtron đồng vị hoặc sử dụng nguồn nơtron xung trên máy gia tốc.

Một số bước trong quy trình thực nghiệm của đề tài nghiên cứu này như kích hoạt mẫu được thực hiện trên máy gia tốc electron tuyến tính tại trung tâm Pohang, Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH), Hàn Quốc.Đo hoạt độ phóng xạ bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn được xây dựng trên detecto gecmani siêu tinh khiết (HPGe) kết nối với máy phân tích biên độ đa kênh. Thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp bia cố định.