Nguồn nơtron nhiệt tại kênh số 2, Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt

3.2 Nghiên cứu một số tính chất của phim PVA nhuộm màu khi chiếu trên chùm nơtron nhiệt tại kênh số 2 của Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt

3.2.1 Nguồn nơtron nhiệt tại kênh số 2, Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt

Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt được xây dựng vào năm 1960 trải qua nhiều lần nâng cấp hiện nay lò đang họat động với công suất danh định là 500 kWt bằng nhiên liệu VVR-M2 với độ làm giàu U-235 là 19,75%. Chất làm chậm và chất tải nhiệt bằng nước thường với cơ chế làm nguội vùng họat bằng đối lưu tự nhiên. Chất phản xạ quanh vùng họat là beryllium và graphite. Nguồn nơtron được sử dụng ở đây là nguồn nơtron nhiệt tại kênh số 2, Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt và có vị trí, cấu trúc trên lò phản ứng như minh họa trên Hình 3.15. Dòng nơtron phin lọc tại kênh ngang số 2 có đặc trưng cơ bản sau: Dạng hình trụ, chiều dài 153 cm, đường

65

kính trong 9,4 cm. Ống đựng phim lọc được làm bằng nhôm dài 141,8 cm, đường kính ngoài 9 cm, đường kính trong 8,4 cm. Tại vị trí tiếp giáp giữa mặt đáy trong của hệ dẫn dòng và ống đựng phim lọc được lắp hai vành khuyên Boron-Barbibe dày 2 mm x2 với đường kính ngoài 9, 35 cm, đường kính trong 6,5 cm và một vành trụ bằng chì dày 5 cm có đường kính ngoài 9,35 cm, đường kính trong 6,5 cm [54- 55].

Hình 3.15: Cấu trúc kênh ngang tại Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt [55].

Toàn bộ thiết kế tổng thể gồm hệ thống dẫn dòng nơtron, hệ kín nước và các hệ che chắn bảo đảm an toàn bức xạ để lắp đặt trên kênh ngang số 2 được mô hình hóa và mô phỏng bằng chương trình MCNP5 và CFNB (Hình 3.16). Thông lượng nơtron nhiệt tại vị trí chiếu mẫu là 1,6x106 nơtron/cm2.s Các kết quả tính toán cho thấy giá trị suất liều bức xạ trung bình nơtron và gamma xung quanh hệ che chắn tại vị trí làm việc thường xuyên (ở khoảng cách > 1 m) trong khu vực xung quanh kênh thấp hơn so với mức cho phép hiện hành là 10 Sv/h. Suất liều trung bình tại các vị trí sát bề mặt hệ thống che chắn là < 3,0 Sv/h đối với nơtron và < 15 Sv/h đối với bức xạ gamma; suất liều trung bình tại khoảng cách 1 m từ bề mặt hệ thống che chắn lá < 2 Sv/h đối với bức xạ nơtron và < 6,5 Sv/h đối với bức xạ gamma. Với

66

độ dài phim lọc là 80 cm tinh thể silic và 4 cm tinh thể bismuth, thông lượng nơtron có thể đạt giá trị > 5x107 n/cm2.s. Với các kết quả tính toán trên cho thấy hệ thống dẫn dòng, chuẩn trực và che chắn bức xạ cho kênh ngang đáp ứng được yêu cầu về an toàn [9, 75]. Hình 3.13 mô tả cấu trúc hệ che chắn và vị trí đặt mẫu đo trên kênh số 2 của Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt.

Hình 3.16: Cấu trúc hệ che chắn và dẫn dòng nơtron qua phin lọc trên kênh số 2 của Lò nghiên cứu hạt nhân Đà lạt [54].

Để nghiên cứu sự biến đổi màu của phim PVA nhuộm màu khi chiếu trên Lò nghiên cứu hạt nhân, chúng tôi tiến hành đánh giá giá trị liều nơtron nhiệt và liều gamma tại vị trí chiếu mẫu.

Phương pháp thực nghiệm để xác định liều tại vị trí chiếu mẫu được thực hiện bằng phương pháp kích họat nơtron sử dụng lá dò vàng và sử dụng hệ số chuyển đổi trên cơ sở các tiêu chuẩn quốc tế về hệ số chuyển đổi thông lượng neutron thành suất liều. Hai tiêu chuẩn sử dụng phổ biến hiện nay là chuẩn 10CFR trích từ code của Federal Regulation (1993) bởi Ủy ban Pháp quy hạt nhân Mỹ (Us nuclear Regulatory commission) và chuẩn NCRP của Hội đồng Đo lường và an toàn quốc gia Mỹ. Trong nghiên cứu này, hệ số chuyển đổi (Neutron Flux- To - Dose) theo tiêu chuẩn 10CFR-20 (USA) đã được sử dụng trong tính toán suất liều nơtron [54].

Bảng 3.4 mô tả kết quả tính liều nơtron thực hiện bằng phương pháp kích họat nơtron sử dụng lá dò vàng và sử dụng hệ số chuyển đổi.

67

Dòng nơtron nhiệt từ kênh số 2 có phông gamma thấp và được chuẩn trực tốt với đường kính của chùm từ 4-40 mm. Để đánh giá sự đóng góp của liều chiếu gamma lên phim mỏng tại vị chí chiếu mẫu, chúng tôi tiến hành đánh giá suất liều gamma thông qua phương pháp đo thực nghiệm bằng liều kế TLD là 2,7199 mGy/h, sai số phép đo < 20%.

Bảng 3.4: Xác định liều nơtron bằng phương pháp kích họat nơtron sử dụng lá dò vàng và sử dụng hệ số chuyển đổi

Thời gian chiếu (giờ)

Thông lượng nơtron nhiệt

(n/cm2/s)

Tốc độ liều tương đương

( mrem/h)

Liều tương đương (mrem)

Liều hấp thụ (Gy) 1

1,60x106 5,88x103

5,88 x103 0,059

2 1,18 x104 0,118

4 2,35 x104 0,235

8 4,71 x104 0,471

12 7,06 x104 0,706

24 1,41 x105 1,411