IV.1. Cỏc chựm nơtron nhiệt 55 keV và 144 keV
Khi chựm nơtron từ lũ phản ứng đi qua phin lọc silic với độ dày đủ lớn sẽ tạo thành cỏc chựm nơtron chuẩn đơn năng với năng lượng tương ứng với cỏc cực tiểu giao thoa sõu trong tiết diện nơtron tồn phần của silic. Để nhận được cỏc chựm như vậy trờn kờnh số 4 của lũ phản ứng hạt nhõn Đà lạt đĩ sử dụng phin từ đơn tinh thể silic. Ngồi việc cho qua cỏc nơtron 55 keV và 144 keV, phin
lọc đơn tinh thể silic cũn cho qua cỏc nơtron nhiệt, chựm nơtron nhiệt trờn kờnh xuyờn tõm số 4 này cú cường độ mạnh hơn trờn kờnh tiếp tuyến cỡ 1 bậc sẽ được sử dụng để nõng cao độ nhạy của phương phỏp phõn tớch kớch hoạt gamma tức thời. Độ dài tổng cộng của đơn tinh thể silic ở trong kờnh của lũ phản ứng là 88 cm và ở trong khối chạy là 10 cm (phin lọc phụ). Để loại đi cỏc nơtron nhiệt cú trong chựm từ lũ phản ứng, trong ống đựng phin thứ 3 (ống gần vựng hoạt nhất) đĩ lắp thờm phin B10 với độ dày là 0.2 g/cm2 (trước đõy trong cỏc thớ nghiệm do khụng cú bor với độ giàu đồng vị B10 cao nờn đĩ dựng 0.4 cm carbit bor B4C). Để nhận được nơtron 144 keV đĩ sử dụng thờm phin lọc titan với độ dày 1,0 cm nhằm lấy đi từ chựm cỏc nơtron 55 keV, phin lọc titan được đựng trong ống đựng phin thứ 2. Khi cần sử dụng nơtron 55 keV sẽ lắp thờm vào kờnh phin lọc lưu huỳnh được lắp vào trong cỏc ống đựng phin thứ 1 và 2. Đặc trưng của chựm nơtron sau phin lọc silic đơn tinh thể và cỏc phin lọc khỏc được cho trong bảng 5.
Bảng 5. Đặc trưng của cỏc chựm nơtron phin lọc. Năng lượng nơtron Tổ hợp phin lọc Nơtron Thụng lượng nơtron (n/cm2/s) Độ phõn giải của chựm (keV) Suất liều gamma (mR/s) Nhiệt 98 cm Si +1,0 cm Ti +35 g/cm2 S 1,8.107 - 3,7 144 keV Ti + 0,2 g/cm98 cm Si +1,0 cm 2 B10 1,2.107 22 3,5 55 keV 98 cm Si + 35 g/cm2 S + 0,2 g/cm2 B-10 4,0.106 8 3,6 25 keV 102,3 cm Al + 0,2 g/cm2 B10 1,2.10 6 - 3,2 24 keV Fe + 30 g/cm20 cm Al +20 cm 2 B10 1,0.10 6 - 3,3 75 keV 45 g/cm 2 S + 0,2 g/cm2 B10 1,1.106 - 3,8
Do cú cực tiểu 25 keV tạo thành trong tiết diện nơtron tồn phần từ sự giao thoa của tỏn xạ thế và tỏn xạ cộng hưởng trong nhụm, nờn khi chựm nơtron với phổ liờn tục (phổ trắng) từ lũ phản ứng đi qua một lớp nhụm với độ dày đủ lớn sẽ tạo nờn chựm nơtron chuẩn đơn năng với năng lượng tương ứng với cực tiểu giao thoa 25 keV. ở thớ nghiệm này, 1023 mm nhụm kim loại sạch do Liờn xụ chế tạo (mark CAB1) đĩ được sử dụng, trong đú độ dài phin ở trong 3 ống đựng phin nằm trong kờnh là 923 mm, cũn 100 mm nằm trong chuẩn trực phụ ở trong khối chạy của hệ che chắn đúng mở kờnh. Để ngăn ngừa sự kớch hoạt phin bởi nơtron nhiệt cú trong thành phần của phổ nơtron từ lũ phản ứng cũng như giảm đi thành phần đúng gúp của chỳng trong phụng của chựm phin lọc 25 keV, màng ngăn bằng B10 với độ dày là 0.2 g/cm2 đĩ được sử dụng. Lớp màng ngăn này được đặt vào phớa bờn trong của ống đựng phin thứ nhất tiếp giỏp gần nhất với vựng hoạt của lũ phản ứng. Thực nghiệm chứng tỏ với cấu trỳc phin như vậy khụng làm tăng suất liều phúng xạ trong khu vực kờnh cũng như trong nhà lũ núi chung so với trường hợp sử dụng phin từ đơn tinh thể silic như đĩ nờu trong phần trờn.
Trước năm 2005, cỏc phin lọc được bố trớ vào trong 3 ống đựng phin bằng thộp khụng rỉ với đường kớnh ngồi là 99 mm, độ dài là 400 mm (2 ống) và 300 mm (1 ống). Cỏc ống này cú cấu trỳc thuận tiện cho việc thỏo và lắp chỳng vào trong kờnh. Cỏc phin lọc cựng với cỏc ống chuẩn trực (paraphin- bor, chỡ, gỗ) được lắp vào trong 3 ống đựng phin này tạo thành một hỡnh nún cụt với gúc nhỡn cực đại với vựng hoạt của lũ phản ứng để cú thể sử dụng một cỏch hiệu quả nhất tất cả cỏc nơtron phỏt ra từ vựng hoạt về phớa kờnh. Ngồi ra trong khối chuẩn trực kết hợp với ngăn chựm nơtron đi ra ngồi, cú thể lắp đặt thờm phin lọc phụ để tăng cường phẩm chất của dũng nơtron phin lọc hoặc là cỏc ống chuẩn trực dũng để nhận được kớch thước dũng mong muốn tại vị trớ của mẫu đo. Cỏc ống chuẩn trực này được chế tạo bằng paraphin-bor
và chỡ. Khi cần thỏo lắp cỏc ống đựng phin từ trong kờnh, cỏc ống chuẩn trực và phin lọc phụ này được lấy đi và thay vào đú là cỏc ống gỗ trũn với đường kớnh trong bằng đường kớnh trong của kờnh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vương Hữu Tấn và cộng sự, Bỏo cỏo tổng kết đề tài khoa học cụng nghệ cấp bộ năm 2005-2006, Đà lạt 12/2006.
[2]. Vương Hữu Tấn và cộng sự, Bỏo cỏo tổng kết đề tài KC-09-08. [3]. Phạm Đỡnh Khang, Vật lý nơtron, NXB ĐHQGHN 2006.
[4]. Trần Hà Anh và cộng sự, Bỏo cỏo tổng kết đề tài KHCN cấp cơ sở, Đà lạt 1994.
Mục lục Trang
MỞĐẦU 2
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ VẬT Lí NƠTRON 3
I. Lịch sử phỏt hiện ra nơtron 3
II. Cỏc tớnh chất của nơtron tự do 4
III. Cỏc khỏi niệm cơ bản của phản ứng hạt nhõn với nơtron 6 III.1. Tiết diện, quĩng chạy tự do trung bỡnh 6
III.2. Phõn loại phản ứng với nơtron 9
a. Cỏc phản ứng hạt nhõn hợp phần 9
b. Phản ứng hạt nhõn trực tiếp 10 III.2.1. Hạt nhõn hợp phần 12
III.2.2. Cụng thức Breigh – Wigner 14
III.2.3. Tiết diện trong vựng liờn tục 17 III.3. Cỏc giỏ trị thực nghiệm của tiết diện 19
III.3.1. Tiết diện B10, Li6 và He3 19
III.3.2. Tiết diện của một vài chất làm chậm 20 III.3.3. Tiết diện tỏn xạ trờn hạt nhõn trong mạng tinh thể 22
III.3.4. Tiết diện tỏn xạ ở hạt nhõn tự do hoặc liờn kết 25 III.3.5. Tiết diện cỏc nguyờn tố đối với nơtron chậm 27 IV. Cỏc cỏch tạo chựm nơtron cú năng lượng, kớch thước cần thiết 29
IV.1. Cỏc phương phỏp tạo chựm nơtron đơn năng 29
IV.2.1. Kỹ thuật phin lọc nơtron 30 IV.2.2. Cỏc tiờu chuẩn chế tạo phin lọc nơtron 33
IV.2.3. Thay đổi phin lọc 34
B. Lề PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT VÀ CÁC KấNH NGANG THỰC
NGHIỆM 36
I. Lũ phản ứng hạt nhõn Đà Lạt 36 II. Cỏc kờnh ngang đang được sử dụng ở Lũ phản ứng Hạt nhõn Đà
Lạt
38
II.1. Kờnh nơtron số 4 38
II.2. Kờnh nơtron số 3 41
III. Cỏc chựm nơtron phin lọc trước 2005 ở Lũ phản ứng hạt nhõn Đà lạt
44 III.1. Cỏc chựm nơtron nhiệt 55 keV và 144 keV 44
III.2. Cỏc chựm nơtron 24 keV và 25 keV 45