II.1. Kờnh nơtron số 4
Sơ đồ mặt cắt vựng hoạt của lũ được cho trờn hỡnh vẽ số 18. Từ hỡnh vẽ này thấy rằng kờnh xuyờn tõm số 4 được tiếp giỏp trực tiếp với vựng hoạt của lũ phản ứng. Vỡ vậy thụng lượng nơtron trờn kờnh này sẽ là lớn nhất và nú là thớch hợp nhất cho việc tạo ra cỏc chựm nơtron đơn năng trong dải năng lượng trung gian bằng cỏch sử dụng kĩ thuật phin lọc nơtron. Cỏc nghiờn cứu thực nghiệm đĩ cho thấy giỏ trị thụng lượng nơtron ở lối ra cửa kờnh là 6,0.108 n/cm2/s, trong đú khoảng 1/10 là cỏc nơtron trờn nhiệt. Kờnh số 4 đĩ được đưa vào hoạt động trong khuụn khổ của Đề tài 50A-01-03 (xem Bỏo cỏo tổng kết Đề tài 50A-01-03-Khai Thỏc Lũ Phản ứng Hạt Nhõn Đà Lạt). Kờnh số 3 là kờnh tiếp tuyến, kờnh này tiếp giỏp với vành phản xạ nơtron của lũ phản ứng. Cỏc kờnh 1 và 2 chưa được sử dụng.
Do thụng lượng cao của bức xạ gamma và nơtron ở lối ra của kờnh xuyờn tõm số 4 nờn trước khi đưa kờnh vào sử dụng, phải giải quyết vấn đề an tồn bức xạ cho người làm việc trong khu vực kờnh cũng như trong nhà lũ núi chung. Hệ che chắn và đúng mở kờnh tự động (gọi tắt là SIBER) từ cỏc vật liệu che chắn thụng thường paraphin, bor, chỡ, bờtụng đĩ được thiết kế chế tạo. Hệ che chắn là một khối hỡnh hộp chữ nhật kớch thước 250ì180ì100 cm được ốp sỏt
cửa kờnh với cấu trỳc phớa trong là paraphin-bor cũn phớa ngồi là chỡ và bờtụng. Bờn trong của khối che chắn này ở độ cao của kờnh sẽ cú một khối di động với cấu trỳc tương tự phớa trong là paraphin-bor, phớa ngồi là chỡ. Khối di động này chuyển động được sang hai phớa nhờ một mụtơ được điều khiển từ bờn ngồi khu vực kờnh. Trờn khối này sẽ cú một hốc mà qua đú cú thể thỏo lắp phin vào trong kờnh. Khi lũ làm việc ở hốc này sẽ bố trớ cỏc ống chuẩn trực dũng và cỏc phin lọc phụ để tăng phẩm chất dũng. Kờnh sẽ được mở khi mà tõm của hốc này trựng với tõm của kờnh, vị trớ này sẽ được cố định bằng một cụng tắc định vị ngắt mụtơ khỏi nguồn điện. Việc đúng kờnh sẽ được thực hiện bằng cỏch thay đổi chiều quay của mụtơ và hai tõm sẽ dịch chuyển xa dần nhau, khi kờnh hồn tồn đúng thỡ khoảng cỏch này là 20 cm. Vị trớ hồn tồn đúng cũng được định vị bằng một cụng tắc ngắt dũng điện. Cỏc cụng tắc ngắt dũng điện vừa làm nhiệm vụ ngắt dũng điện vừa làm nhiệm vụ đảo pha điện để đổi chiều quay của mụtơ.
Hỡnh 20. Kờnh nơtron số 4 và hệ thống thớ nghiệm giai đoạn trước 2005.
Khi kờnh mở cũng như khi kờnh đúng hồn tồn sẽ cú tớn hiệu cảnh bỏo ở khu vực kờnh và ở phũng đo để phối hợp điều khiển cỏc quỏ trỡnh đo đạc. Sơ đồ
cấu trỳc của kờnh cựng với hệ che chắn và đúng mở kờnh được cho trờn hỡnh vẽ số 20.
Bảng 3: Suất liều gamma ở cỏc vị trớ khỏc nhau trong khu vực kờnh số 4[mR/h].
Vị trớ 1 2 3 4 5 6 n-Nhiệt (Kờnh đúng) 0,50 0,45 0,16 0,14 0,13 0,40 n-Nhiệt (Kờnh mở) 0,78 0,60 0,30 0,22 0,20 0,62 24 keV (Kờnh đúng) 0,60 0,50 0,14 0,12 0,12 0,60 24 keV (Kờnh mở) 0,75 0,60 0,30 0,20 0,20 0,70 25 keV (Kờnh đúng) 0,55 0,45 0,12 0,10 0,10 0,57 25 keV (Kờnh mở) 0,70 0,58 0,28 0,18 0,19 0,68 55 keV (Kờnh đúng) 0,40 0,40 0,13 0,12 0,11 0,35 55 keV (Kờnh mở) 0,50 0,50 0,26 0,26 0,22 0,57 75 keV (Kờnh đúng) 0,38 0,38 0,12 0,12 0,11 0,34 75 keV (Kờnh mở) 0,48 0,49 0,24 0,25 0,23 0,55 144 keV (Kờnh đúng) 0,41 0,39 0,13 0,12 0,10 0,36 144 keV (Kờnh mở) 0,52 0,51 0,27 0,25 0,22 0,56 Hệ che chắn và đúng mở kờnh tự động như đĩ mụ tả ở trờn đĩ được thử nghiệm qua cỏc đợt chạy lũ của năm 1992, 1993, 1994 cho thấy khả năng làm việc tin cậy của hệ điều khiển, độ an tồn bức xạ cho người làm việc trong khu vực kờnh và trong nhà lũ. Kết quả đo liều phúng xạ sau khi hệ thống được cải tạo lại chứng tỏ hệ che chắn cú độ an tồn bức xạ cao hơn. Phụng gamma trong trường hợp kờnh đúng đo ở ngay vị trớ tương ứng với cửa kờnh là nhỏ hơn 0.8 mR/h, ở cỏc vị trớ khỏc suất liều gamma cũn nhỏ hơn. So sỏnh kết quả đo với số liệu nhận được trước đõy thể hiện hệ che chắn sau khi cải tạo lại đĩ đảm bảo che chắn bức xạ tốt hơn.
Hỡnh 21. Họa đồ cỏc điểm đo suất liều gamma trong khu vực kờnh số 4.
Sau năm 2005 về cơ bản cỏc chức năng của kờnh vẫn được giữ nguyờn xong tồn bộ hệ thống đều đĩ được làm mới lại, bờn cạnh đú hệ thống che chắn kớn nước được thiết kế bổ sung để phũng trường hợp kờnh bị rũ rỉ nước do sự cố xảy ra. Hiện Kờnh số 4 vẫn đang được tiếp tục khai thỏc sử dụng cho ứng dụng phõn tớch PGNAA và triển khai cỏc chựm nơtron đơn năng mới sử dụng kỹ thuật phin lọc nơtron.
II.2. Kờnh nơtron số 3
Kờnh nơtron số 3 của lũ phản ứng hạt nhõn Đà Lạt là kờnh tiếp tuyến. Do mặt trước của kờnh ỏp với vành phản xạ để lấy nơtron ra nờn chỉ cú những nơtron đĩ tỏn xạ mới đi theo kờnh số 3 ra ngồi. Vỡ vậy, thành phần nơtron nhiệt ở chựm ra cao hơn, tỷ số cadmi đạt khoảng 9 (khi khụng cú phin lọc và sử dụng hộp Cd dày 0,5 mm). Thụng lượng nơtron nhiệt tại vị trớ mẫu vào khoảng 106n/cm2.s-1. Do khụng phải là kờnh xuyờn tõm nờn lượng bức xạ gamma từ
trong lũ đi ra thấp hơn nhiều so với cỏc kờnh khỏc và như vậy phụng gamma ở khu vực bố trớ hệ đo ở kờnh 3 cũng thấp hơn. Tất nhiờn điều này chưa đủ để cú thể bố trớ hệ đo trờn kờnh mà khụng cần xử lý phụng gamma.
Hệ đúng mở kờnh nơtron số 3 gồm 2 cấp: Đúng mở chựm nơtron bằng thựng nước bố trớ phớa trong kờnh, phớa ngồi miệng kờnh cú cửa sắt đệm chỡ và gioăng cao su chống rũ rỉ nước. Trước năm 2002, hệ đúng mở chựm bằng nước rất đơn giản: Một bỡnh chứa nước ở phớa ngồi kờnh được nối với bỡnh nước phớa trong kờnh. Nếu nõng bỡnh nước ở ngồi lờn cao thỡ nước ở bỡnh ngồi sẽ làm đầy bỡnh ở phớa trong và như vậy, chựm nơtron bị chặn lại. Nếu hạ bỡnh nước ở ngồi xuống thấp thỡ theo nguyờn tắc bỡnh thụng nhau, nước ở bỡnh phớa trong kờnh chảy ra bỡnh chứa ngồi và như vậy, chựm nơtron khụng bị chặn lại. Việc nõng hạ bỡnh nước ở ngồi được thực hiện bằng tay. Năm 2002, hệ thống đúng mở được thiết kế lại: Bỡnh nước phớa ngồi được đặt cố định ở mức thấp và nước được bơm vào bỡnh phớa trong bằng bơm điện cụng suất nhỏ khi cần đúng kờnh. Khi cần mở kờnh, chỉ cần mở van để nước tự chảy ra bỡnh chứa ngồi. Cấu trỳc kờnh nơtron số 3 và hệ đúng mở chựm được đưa ra trờn hỡnh 20. 315 cm 152mm Nước ra Nước vào/ra 80 mm 150 cm Chỡ Paraphin-Bor Khụng khớ H2O Bờ tụng Bơm điện Si
Hỡnh 22. Mặt cắt ngang của kờnh nơtron số 3 và thiết bịđúng mở chựm.
Để giảm bức xạ gamma từ trong kờnh đi ra, đĩ bố trớ hệ chỡ che miệng kờnh dày 15 cm, cú lỗ đường kớnh 2 cm để thuận tiện việc chuẩn trục và xỏc định vị trớ chựm nơtron tại vị trớ đặt bia mẫu. Trờn đường trục kờnh, đặt một khối chỡ dày 5 cm, đường kớnh 8 cm. do tiết diện tương tỏc của chỡ với nơtron rất nhỏ
nờn việc đặt khối chỡ này khụng ảnh hưởng nhiều tới thụng lượng chựm nơtron. Khối chỡ này cú tỏc dụng chặn gamma từ trong kờnh rất tốt: Làm giảm hẳn thụng lượng gamma theo chựm nơtron từ trong kờnh ra. Trờn hỡnh 23 là điểm đo suất liều, cũn ở bảng 4 là giỏ trị suất liều bức xạ tại cỏc điểm đo trong hỡnh 23. 7 5 1 4 6 3 2 Hỡnh 23. Mặt cắt ngang cỏc vị trớ đo liều của kờnh số 3. (1 - Vị trớ ra vào cửa kờnh, 2 - Vị trớ đặt bỡnh nước, 3 - Vị trớ cỏch tõm chựm 15 cm và cỏch miệng kờnh 10 cm, 4 - Vị trớ đặt đetectơ, 5 - Vị trớ cỏch beam stop 2 cm và cỏch tõm chựm 15 cm, 6 - Vị trớ dành cho người thao tỏc, 7 - Vị trớ phớa sau beam stop)
Bảng 4. Suất liều gamma và nơtron tại một số vị trớ trong khu vực bố trớ hệ đo (Kết quả của Phũng ATBX)
Kờnh đúng (àSv/h) Kờnh mở (àSv/h) Cụng suất lũ 500 kW
Vị trớ
Gamma Nơtron Gamma Nơtron
1 2.8 ữ 3 0.1 4 ữ 5 1.2 2 6.5 0 9 - 10 7.13 3 5.5 0 16 ữ 22 14 4 3.5 0 11 ữ 14 20 5 2.5 0 12 ữ 16 60 6 0.3 0 8 - 9 10.1 7 0.18 0 0.2 ữ 0.6 0.5
Kờnh nơtron số 3 hiện đang bố trớ hệ phổ kế cộng biờn độ cỏc xung trựng phựng cựng với hệ che chắn giảm phụng cho hai detectơ. Cấu trỳc chung của hệ được mụ tả trờn hỡnh 24.
Hỡnh 24. Hệ thống nõng di chuyển và che chắn bảo vệ cho cỏc detectơ.
Do kờnh số 3 cú một cửa sắt ở phớa ngồi, chỉ được mở khi tiến hành thớ nghiệm và phải đúng kớn khi khụng thực hiện thớ nghiệm hoặc khi lũ ngừng hoạt động. Cỏc đầu dũ của hệ đo cần được bố trớ càng gần miệng kờnh càng tốt, song vẫn phải đảm bảo yờu cầu về phụng phúng xạ và cú thể di chuyển dễ dàng để đúng mở cửa sắt. Để đỏp ứng nhu cầu đú, hệ nõng và di chuyển đầu dũ được chế tạo bằng thộp và đặt trờn cỏc ray dẫn hướng để cú thể dịch chuyển vào gần hoặc ra xa miệng kờnh. Cỏc detectơ được che bằng cỏc buồng chỡ để giảm tỏc động của phụng bức xạ gamma và bọc bằng LiF để trỏnh cỏc nơtrụn tỏn xạ từ mẫu gõy kớch hoạt detectơ.