Máy phát xung nơtron MP320 (hình 8) là máy phát nơtron có thể di chuyển được dễ dàng. Máy có khả năng phát nơtron ở chế độ xung hoặc chế độ liên tục với cường độ của nơtron có thể đạt tới 1×108 n/s. Máy phát được điều khiển bằng máy tính thơng qua cổng RS232 chuẩn nối với giao diện LabView đi kèm.
Hình 8. Máy phát xung notron MP320.
Thông số quan trọng của máy được cho trong phụ lục bảng 5.
Cấu tạo và hoat động của đầu phát máy phát xung nơtron MP320 như sau.
a) Cấu tạo
Cấu tạo của máy MP320 được thể hiện như sau (hình 9):
Hình 9. Sơ đồ cấu tạo máy phát xung nơtron MP320.
(1) là vỏ bảo vệ máy làm bằng thép khơng rỉ, có tiết diện hấp thụ nhỏ đối với nơtron nhanh để không ảnh hưởng đến chùm nơtron phát ra.
(2) là bia Triti được làm từ vật liệu đặc biệt có khả năng lưu giữ triti. Người ta chế tạo bia này như sau: bốc bay màng mỏng titan hoặc kẽm trên lớp đế làm bằng đồng, bạc hoặc vônfram. Sau khi được làm sạch, lớp màng mỏng được
1 2
4
3
cho hấp thụ triti đến bão hòa bằng cách làm lạnh từ từ trong các khí đó. Bằng phương pháp này có thể hấp thụ được 1,5 nguyên tử triti trên một nguyên tử titan hoặc kẽm. Các bia này có hiệu suất hấp thụ triti rất cao và nếu được làm lạnh tốt trong q trình làm việc thì có thể chịu được các dịng ion mạnh.
(3) là vỏ ống phát làm bằng kính hoặc gốm.
(4) là nguồn ion tạo ra các ion D+ trước khi chúng được gia tốc.
(5) là bộ tạo cao áp có nhiệm vụ tạo điện thế lớn đến 100kV để gia tốc chùm ion D+. Ngồi ra, nó cịn cung cấp điện áp khoảng 2 kV để ion hóa các phần tử khí dơteri thành các ion D+.
b) Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của máy phát xung notron MP320 như sau (hình 10):
Hình 10. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy phát xung nơtron MP320 1 – Dòng phát (dòng reservoir) 4 – Buồng ion hóa 2 – Nguồn chứa D (reservoir) 5 – Dòng ion D+
3 – Khí dơteri 6 – Cao áp gia tốc ion D+
5 4 3 ∆V D D+ D+ n n n n 2 1 6
Đầu tiên, nguồn dơteri (2) sẽ được đốt nóng bởi dịng phát (1) (được gọi là dòng reservoir). Nguồn này hấp thụ dơteri ở nhiệt độ thấp, nên khi bị đốt nóng nguồn sẽ phát ra dơteri ở dạng khí (3). Khí dơteri sẽ được đưa vào buồng ion hóa (4). Trong buồng ion hóa, điện áp khoảng 2 kV sẽ ion hóa các nguyên tử dơteri tạo thành các ion D+ (5). Những ion D+ này được gia tốc trong điện trường mạnh (6) với hiệu điện thế từ 40kV đến 100kV. Sau khi động năng các ion được gia tốc đến đủ mạnh, chúng đập vào bia có chứa triti và gây ra phản ứng hạt nhân tạo nơtron 14 MeV như sau:
2 3 4
1D+ 1T→ 2He n+ En = 14Mev
Cường độ của máy phát hoạt động ở chế độ chuẩn đã được thiết kế đối với máy MP320 với dòng reservoir là 60mA và cao áp là 80kV.
c) Phần mềm DNC
DNC là phần mềm với giao diện Labview (hình 11), thuận tiện cho người sử dụng điều khiển máy MP320. Phần mềm có thể điều chỉnh mọi thơng số của máy phát khi hoạt động, cũng như hiển thị các thơng số đó.
Phần mềm DNC có các chức năng sau đây. – Thiết lập các thông số cho máy phát:
+ Cao áp gia tốc chùm ion D+.
+ Dòng ion tương ứng với thông lượng nơtron phát ra. + Tần số phát xung, độ rộng xung…
– Hiển thị các thông số của máy phát: + Cao áp, dòng phát, dòng ion…
+ Hiển thị trạng thái làm việc của máy, thời gian phát nơtron, áp suất, nhiệt độ của các bộ phận liên quan…
– Có hệ thống cảnh báo lỗi. Bất cứ một lỗi nào xảy ra, phần mềm đều không cho phép máy phát hoạt động để đảm bảo an toàn trong khi sử dụng máy phát.
– Ngồi ra, DNC có thể lưu lại q trình hoạt động của máy phát, kể cả các thông số máy cũng như lỗi gặp phải trong quá trình máy hoạt động, thuận tiện cho quá trình bảo dưỡng và sửa chữa máy khi cần thiết.
Hình 11. Giao diện phần mềm DNC của máy phát xung nơtron MP320
d) Khả năng ứng dụng của máy phát xung nơtron MP320
Máy phát xung MP320 được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như phân tích kích hoạt nơtron, dị tìm bom mìn, kiểm tra khơng phá mẫu NDT, trong các thí nghiệm về phản ứng hạt nhân...
Tuy nhiên cường độ phát của máy phát xung là 108 notron/s chưa được khẳng định từ nhà sản xuất, do đó cần xác định chính xác thơng lượng notron nhanh và notron nhiệt trong các mơi trường để có thể sử dụng máy phát cho các nghiên cứu khoa học ứng dụng. Vì lý do đó nhiệm vụ “khảo sát thơng lượng
notron nhiệt trong môi trường chất làm chậm của máy phát xung MP320” đã
được đặt ra.