CHƢƠNG 2 BỨC XẠ HÃM
3.2. Mô phỏng suất lƣợng quang phân hạch của 238U trong buồng khí: Ion-
3.2.1. Mơ phỏng hình học
Trên cơ sở buồng khí đã thiết kế và sử dụng tại Louvain-la-Neuve, Bỉ, chúng tôi dự kiến chế tạo buồng khí với cùng kích thước, cụ thể kích thước của phần thân buồng khí là 25 x 40 x 40 mm3. Trong buồng khí này, chúng tơi dự kiến đặt 05 tấm uranium tự nhiên, quá trình quang phân hạch gây bởi chùm bức xạ hãm tạo ra do tương tác của electron 50 MeV với bia W đặt ở phía trước (xem hình 3.1)
Số lượng và vị trí của các bia được lựa chọn dựa trên các tính tốn tối ưu của O. Bejeat tại Viện Vật lý hạt nhân Orsay [20]. Tính tốn này đã chỉ ra rằng suất lượng phân hạch là lớn nhất khi đặt bia phân hạch sát với bia hãm và bán kính của chùm electron tới là nhỏ. Hình 3.2 biểu diễn suất lượng phân hạch cho bia đặt vng góc với chùm electron và bia đặt song song với chùm tia ở các khoảng cách 5, 15, 25 tính từ bia hãm như là hàm của bán kính của chùm electron (trong trường hợp này bia hãm có bề dày 8 mm để đảm bảo rằng toàn bộ electron sẽ bị hãm trong bia) [20].
Hình 3.2. Suất lượng phân hạch của bia thẳng đứng và bia nằm ngang đặt ở các khoảng cách khác nhau tính từ bia hãm như là hàm của bán kính chùm electron [3].
Tuy nhiên, nếu chúng ta đặt bia phân hạch quá gần bia hãm thì các mảnh phân hạch giật lùi vào bia hãm sẽ bị mất đi. Chính vì vậy, chúng tơi đề xuất khoảng cách tối thiểu giữa bia hãm và bia phân hạch đầu tiên là 5 mm. Bia vng góc đầu tiên được gọi là bia V1, các bia tiếp theo sẽ được gọi là V2, V3… tương ứng.
Trong thiết kế của chúng tôi, chúng tôi dự kiến đặt 04 bia thẳng đứng đặt cách nhau 10 mm. Điều đó có nghĩa là bia phân hạch cuối cùng đặt cách bia hãm 35 mm.
Đối với một chùm photon với góc mở bằng 150
và bán kính của chùm electron là 2mm, diện tích phần bia cuối cùng bị chiếu bởi chùm bức xạ hãm là một hình trịn có đường kính cỡ 23 mm. Chính vì thế, chúng tơi lựa chọn kích thước bia bằng 25 x 25 mm2
.
Do chùm electron có bán kính tương đối nhỏ, vì vậy, chỉ có duy nhất bia nằm ngang đặt ngay ở trục của chùm bia sẽ cho suất lượng phân hạch lớn. Chúng tôi dự kiến sử dụng bia nằm ngang với kích thước 25 x 40 mm2. Bề dày của các bia thằng đứng và nằm ngang là 15 mg/cm2. Chất khí được sử dụng là khí argon với áp suất 500 mb.
Để mơ phỏng tồn bộ q trình vật lý có thể xảy ra với hệ nói trên, trước hết, chúng tơi xây dựng hình học của hệ. Mỗi một hình học trong Geant4 được cấu thành từ các “thể tích” khác nhau. Thể tích lớn nhất được gọi là “World”, thể tích này chứa tồn bộ các thể tích con. Trong Geant4, chúng ta có thể định nghĩa các thể tích với nhiều hình dạng khác nhau từ đơn giản: hình hộp, hình trụ, hình thang… cho đến các hình học phức tạp hơn như khối đa diện, hình trụ dạng hyperbolic…
Để xây dựng hình học phù hợp với mỗi bài tốn, chúng ta cần viết một lớp thừa kế từ lớp G4VuserDetectorConstruction và định nghĩa các “thể tích”, sự sắp xếp các thể tích cũng như vật liệu tương ứng với từng phần của hình học mà chúng ta quan tâm. Trong mô phỏng của chúng tôi, chúng tôi đã xây dựng class
DetectorConstruction nhằm định nghĩa tồn bộ yếu tố liên quan đến bài tốn với
các thông số như đề cập ở trên (xem phụ lục 1). Hình học của buồng khí trong dự án ALTO xây dựng bằng cơng cụ Geant4 được trình bày trên hình 3.4.
Hình 3.4. Hình học của buồng khí cho dự án ALTO được mơ phỏng bằng Geant4.