rắn cho ADSR
Dòng proton từ máy gia tốc bắn lên hạt nhân bia sẽ gây ra tương tác (p,n). Nghiên cứu thiết kế bia tương tác cho ADSR chính là khảo sát tương tác (p,n) trên các loại bia khác nhau, với dòng năng lượng proton tới khác nhau. Đã có rất nhiều nghiên cứu về tương tác (p,n), phân bố neutron, thông lượng neutron trên thế giới, dưới đây là một số công trình nghiên cứu tiêu biểu.
Năm 1999, nhóm tác giả X. Ledoux, F. Borne, A. Boudard và cộng sự đã
Hình 1.5: Phổ năng lượng neutron sinh ra ở những góc khác nhau được tính toán bởi S. Meigo và cộng sự
Chú thích: Energy (MeV): năng lượng neutron (MeV).
proton mang các năng lượng lần lượt là 0.8 GeV, 1.2 GeV, 1.6 GeV bắn phá lên bia chì [33]. Kết quả được nhóm tác giả trình bày như hình vẽ 1.5. Kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả cho thấy ở vị trí càng xa thì năng lượng neutron sinh ra càng nhỏ.
Cũng trong năm 1999, nhóm tác giả S. Meigo và cộng sự đã tính toán phân
Hình 1.6: Phân bố thông lượng neutron được tính toán bởi S. Meigo và cộng sự
Chú thích: Neutron Energy (MeV): năng lượng neutron (MeV).
bố thông lượng neutron sinh ra từ bia chì dày với năng lượng dòng proton tới là 0.5 GeV và 1.5 GeV bằng cách sử dụng chương trình MCNP4A [34]. Kết quả được nhóm tác giả trình bày như hình 1.6. Kết quả cho thấy phổ năng lượng neutron sinh ra trải rộng từ mức neutron nhiệt tới neutron nhanh; thông lượng neutron nhiệt nhiều hơn neutron nhanh ở mọi vị trí góc được nhóm tác giả tính toán.
Năm 2000, nhóm tác giả A. Letourneau, J.Galin, F. Goldenbaum đã thực hiện các tính toán neutron sinh ra trên các bia dày, nặng như W, Hg, Pb, dòng proton tới mang các mức năng lượng 0.4 GeV, 0.8 GeV, 1.2 GeV, 1.8 GeV, 2.5 GeV; với kích thước bia là 15 cm [35]. Kết quả tính toán của nhóm tác giả được trình bày trên hình vẽ 1.7. Từ kết quả này, nhóm tác giả đưa ra nhận định rằng có giới hạn bề dày kích thước cho mỗi vật liệu nghiên cứu làm bia tương tác, chẳn hạn như đối với bia vonfram là 30 cm, đối với chì là 55 cm . . .
Năm 2001, tác giả G.S. Bauer đã có bài viết phân tích về đặc trưng vật
Hình 1.7: Hiệu suất phát neutron được tính bởi A. Letourneau và cộng sự
Chú thích: Target thickness: bề dày bia
lý và kĩ thuật của của các nguồn phân hạch neutron [36]. Trong đó, tác giả trình bày kết quả tính toán phân bố góc của các neutron sinh ra khi cho dòng proton mang năng lượng 2 GeV bắn phá bia chì dày 20 cm. Kết quả tính toán được trình bày trên hình 1.8. Kết quả tính toán của tác giả cho thấy năng lượng neutron trung bình ứng với các góc 300, 900, và 1500 lần lượt là 21.6 MeV, 7.31 MeV và 4.38 MeV. Số neutron phát ra từ khoảng góc từ giữa
900 đến 1500 có năng lượng thấp hơn ở khoảng từ 100 đến 900. Năm 2003, nhóm tác giả H. Nifenecker, O. Meplan, and S. David đã trình bày kết quả tính toán hệ số nhân neutron trên mỗi proton tới trên nhiều loại bia khác nhau, với dòng proton các các mức năng lượng khác nhau [37]. Kết quả tính toán của nhóm tác giả được trình bày như hình 1.9. Kết quả tính toán của tác giả cho thấy khi năng lượng dòng proton tới càng tăng thì số neutron phát ra trên mỗi proton tới càng tăng.
Năm 2008, tác giả A. Krasa đã trình bày nghiên cứu phổ neutron phát ra
Hình 1.8: Phân bố góc neutron phát ra được tính toán bởi G. S. Bauer và cộng sự
Chú thích: BEAM: dòng proton; all neutrons: tất các các neutron
trong phản ứng phân hạch trên bia chì với năng lượng dòng proton tới từ 0.7 đến 2.0 GeV [38]. Kết quả nghiên cứu của tác giả được trình bày trên hình 1.10. Kết quả cho thấy phổ năng lượng neutron phân hạch thì thuận lợi hơn trong việc sinh ra những neutron năng lượng cao.
Hình 1.9: Hiệu suất phát neutron, theo năng lượng dòng proton tới (hình trên) từ 200 MeV đến 2000 MeV; và theo số khối (hình dưới) trên một số bia rắn; được tính toán bởi H. Nifenecker và cộng sự.
Hình 1.10: Phổ neutron sinh ra được tính toán bởi A. Krasa và cộng sự
Chú thích: Neutron spectra: phổ neutron; Neutron energy: năng lượng neutron; Spallation spectrum: phổ neutron sinh ra do tương tác bắn phá hạt nhân; fission spectrum: phổ phân hạch hạt nhân.
Năm 2018, tác giả David Sangcheol Lee trong luận án tiến sĩ của mình đã trình bày nhiều kết quả nghiên cứu, tính toán liên quan đến phân bố neutron bên trong một ADSR [39]. Một số kết quả của tác giả này được trình bày như hình 1.11.
(d) (c)
(b)
(a)
Hình 1.11: Tính toán các tham số neutron bởi D. Sangcheol Lee và cộng sự
(a) Thông lượng neutron với năng lượng dòng proton tới 1.5 GeV,
(b) Hiệu suất phát neutron theo chiều dài bia với năng lượng dòng proton tới 1.5 GeV; (c) Hiệu suất phát neutron theo góc với năng lượng dòng proton tới 1.5 GeV;
(d) Phổ năng lượng neutron ở vị trí góc600, trên bia chì, chì-bismut.
Chú thích: Angle of detections (degree): vị trí góc đo (độ); Experimental results: những kết quả thực nghiệm; Neutron energy: năng lượng neutron; Neutron flux: thông lượng neutron; Neutron yield: hiệu suất phát neutron; Target width: độ rộng bia tương tác; Target length: chiều dài bia; Neutron Energy: năng lượng neutron.
Nhìn chung, các công trình trên tập trung tính toán trên các loại bia rắn khác nhau; các kết quả bao gồm phân bố neutron và thông lượng neutron sinh ra; các kết quả này là cơ sở dữ liệu quan trọng trong nghiên cứu thiết kế bia tương tác cho hoạt động của ADSR.