Từ các kết quả này, có thể nghiên cứu tiếp theo các ảnh hưởng của các tia phóng xạ được tạo thành đến các tham số neutron trong quá trình xảy ra tương tác (p,n), cũng như các chu trình nhiên liệu urani - thori trong quá trình hoạt động của ADSR, nhất là ảnh hưởng của hạt alpha và tia beta.
3.1.3 Năng lượng của các hạt nhân con tạo thành
Cũng từ mô hình tương tự, năng lượng cực tiểu, trung bình và cực đại của các hạt nhân con tạo thành được tính toán. Các kết quả được trình bày ở bảng 3.2.
Kết quả cho thấy năng hạt nhân Pa-233 được tạo ra nhiều nhất, nhưng
Bảng 3.2: Năng lượng của các hạt nhân con sinh ra
Hạt Emean Emin Emax Tỷ lệ (%) Tỷ lệ (%)
(MeV) (MeV) (MeV) năng lượng số hạt
Ac-225 0,170 0,031 0,349 5,377 12,5250
At-217 0,386 0,180 1,488 12,175 12,5280
Bi-209 0,662 0,513e-3 3,459 20,884 12,5285
Bi-213 0,512 0,853e-5 2,345 16,158 12,5285
Fr-221 0,270 0,105e-3 0,824 8,633 12,5284
Pa-233 2,218e-3 0,000 6,213e-6 0,070 12,5674
Pb-209 0,662 0,571 3,457 20,884 12,5285
Pb-213 0,273 0,099 0,565 0,001 0,0005
Po-213 0,512 0,101 2,343 15,815 12,2650
mang năng lượng thấp nhất, chỉ từ 0 đến 6,2 eV; trong khi đó Pb-213 được tạo ra ít nhất, với năng lượng từ 0,1 MeV đến 0,57 MeV. Từ tỷ lệ phần trăm năng lượng của các hạt tạo thành, ta thấy gần 60% năng lượng chủ yếu là của các hạt nhân chì và bismuth. Ở chì chủ yếu là đồng vị Pb-209, còn Pb-213 là không đáng kể. Với phổ năng lượng các hạt nhân con tạo thành, ta có thể
xác định được quãng chạy tương ứng của các hạt nhân này trong môi trường chì lỏng, từ đó đánh giá ảnh hưởng của chúng đến hoạt động của ADS, nhất là đối với các đồng vị chì và bismuth.
3.2 So sánh phân bố thông lượng neutron trong ADSR dùng chì lỏng, nhiên liệu hỗn hợp thori với ADSR dùng bia rắn, nhiên liệu hỗn hợp urani
Để có cơ sở đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu thori cho ADSR với cấu hình đề xuất trong luận án, phần này sẽ tính toán so sánh phân bố thông lượng neutron từ mô hình của luận án với các mô hình khác, cụ thể là của các tác giả Hasanzadeh, C. Rubbia và cộng sự [5-8]. Mô hình tính toán của các tác giả này đã được trình bày ở chương 2. Thông lượng neutron phân bố dọc theo chiều cao và bán kính lõi lò được tính toán. Tỷ lệ thành phần của UZrH và ThUO được đưa ra ở chương 2. Ứng với mỗi trường hợp, chất làm mát bằng nước nhẹ và chì lỏng được khảo sát.
Thông lượng neutron được tính toán bằng chương trình MCNP5, sử dụng tally F4mesh dựa vào phương trình:
F4 = C
Z
Φ (E)R(E)dE (3.1)
kết hợp với phương trình tính toán đã được chuẩn hóa cho cường độ dòng proton I(mA) và hiệu suất phát neutron Yn/p. Ta có thông lượng neutron được tính toán bằng phương trình [41]:
Φ = 2×10−3C/s
mA × 1p
1.6×10−19C ×F4×Yn/p (3.2) Trong đó Yn/p là hiệu suất phát neutron tính trên 1 proton tới.
3.2.1 Trường hợp nhiên liệu UZrH và chất làm mát bằng nước nhẹ
Trong trường hợp này, thông lượng neutron được tính toán khi cho dòng proton tương tác lên bia chì rắn; hỗn hợp nhiên liệu được sử dụng là UZrH, được đặt trong môi trường nước nhẹ. Cấu hình tính toán này tương tự với các cấu hình tính toán của các tác giả Hasanzadeh, C. Rubbia và cộng sự; chỉ khác nhau ở bia tương tác nhằm so sánh phân bố thông lượng neutron sử dụng bia chì rắn với bia vonfram rắn. Ứng với mỗi giá trị của hệ số nhân neutron k = 0.91 và k = 0.97, phân bố thông lượng neutron dọc theo chiều cao của lõi lò được tính toán. Những kết quả này được trình bày trên hình 3.6.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0.0E+00 5.0E+12 1.0E+13 1.5E+13 2.0E+13 2.5E+13 3.0E+13 T h ô n g l n g n e u t r o n ( n . c m - 2 s - 1 )
V trí d c theo chi u cao (cm)
k=0.97 k=0.91 k=0.91 (Hassanzadeh) k=0.97 (Hassanzadeh) k=0.91 (C. Rubbia) k=0.97 (C. Rubbia)