Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân điều khiển bằng máy gia tốc

Luận án Tiến sĩ Vật lý "Nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân điều khiển bằng máy gia tốc" trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan những vấn đề nghiên cứu liên quan đến lò phản ứng hạt nhân điều khiển bằng máy gia tốc, nguyên lý hoạt động cơ bản; Mô hình tương tác (p,n) trên bia chì lỏng và mô hình lò phản ứng TRIGA Mark II dưới tới hạn sử dụng chì lỏng vừa làm bia tương tác và tải nhiệt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân điều khiển bằng máy gia tốc BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM TRẦN MINH TIẾN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG THORI LÀM NHIÊN LIỆU CHO LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY GIA TỐC LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM TRẦN MINH TIẾN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG THORI LÀM NHIÊN LIỆU CHO LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY GIA TỐC LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân Mã số: 9.44.01.06 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. TRẦN QUỐC DŨNG 2. PGS.TS. NGUYỄN MỘNG GIAO Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những kết quả trình bày trong luận án là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của các thầy hướng dẫn. Các kết quả được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào. Tôi cam đoan các kết quả nghiên cứu của tác giả khác được trình bày cho mục đích tham khảo, dẫn chứng, so sánh trong luận án đều được trích dẫn rõ nguồn gốc. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2022 NCS. Trần Minh Tiến LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, ngoài sự cố gắng học tập, nghiên cứu của bản thân, tôi nhận được sự hướng dẫn, góp ý, động viên rất nhiều từ những người thầy, người thân, và đồng nghiệp. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến hai thầy hướng dẫn, thầy PGS.TS. Trần Quốc Dũng và thầy PGS.TS. Nguyễn Mộng Giao; những người thầy kính mến đã hướng dẫn tôi về mặt chuyên môn, định hướng nghiên cứu, dành rất nhiều thời gian để đưa ra những nhận xét, góp ý sâu sắc, giúp tôi hoàn thiện các công trình nghiên cứu và luận án này. Xin gửi lời cảm ơn đến BGH Trường Đại học Thủ Dầu Một, lãnh đạo khoa Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện cho tôi đi học nghiên cứu sinh, để tôi có cơ hội học tập, nâng cao năng lực giảng dạy và nghiên cứu của bản thân. Xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm Đào tạo Hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, nơi tôi học nghiên cứu sinh, đã tổ chức các lớp học cho các học phần tiến sĩ, các buổi bảo vệ chuyên đề và bảo vệ luận án các cấp. Cảm ơn các anh, chị ở Trung tâm Đào tạo Hạt nhân đã giúp tôi hoàn thành nhanh chóng, đầy đủ mọi thủ tục cần thiết từ lúc bắt đầu học nghiên cứu sinh đến khi hoàn thành. Xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo Trung tâm Hạt nhân thành phố Hồ Chí Minh, luôn tạo điều kiện thuận lợi cho tôi khi đến học tập các học phần tiến sĩ, các buổi bảo vệ chuyên đề, luận án tại đây. Cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp luôn ở bên, động viên tôi hoàn thành luận án này. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2022 NCS. Trần Minh Tiến MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 5 1.1 Lò phản ứng hạt nhân dưới tới hạn điều khiển bằng máy gia tốc (ADSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Tình hình phát triển ADSR hiện nay . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 Nghiên cứu phản ứng phân hạch, phân bố neutron trên bia rắn cho ADSR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4 Nghiên cứu sử dụng thori làm nhiên liệu trong lò phản ứng hạt nhân truyền thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.5 Khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho ADSR . . . . . . 26 CHƯƠNG 2. MÔ PHỎNG VẬT LÝ ADSR SỬ DỤNG BIA CHÌ LỎNG VÀ NHIÊN LIỆU THORI 31 2.1 Mô hình tương tác (p,n) trên bia chì lỏng . . . . . . . . . . . 31 2.1.1 Mô hình và phương pháp tính toán . . . . . . . . . . . 31 2.1.2 Phân bố năng lượng của các neutron phát ra . . . . . 35 2.1.3 Phân bố góc của neutron phát ra . . . . . . . . . . . . 36 2.1.4 Hiệu suất phát neutron theo góc . . . . . . . . . . . . 38 2.1.5 Vi phân bậc hai của tiết diện sinh neutron theo năng lượng và theo góc khối (neutron production double - differential cross section) . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.2 Mô hình lò phản ứng TRIGA Mark II dưới tới hạn dùng chì lỏng và nhiên liệu thori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.2.1 Mô hình lò phản ứng TRIGA Mark II mô phỏng bằng MCNPX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.2.2 Hiệu suất phát neutron Yn/p . . . . . . . . . . . . . . 45 2.2.3 Hệ số nhân neutron hiệu dụng kef f . . . . . . . . . . . 46 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN NHIÊN LIỆU THORI CHO ADSR 48 3.1 Phân rã phóng xạ hạt nhân thori trong môi trường chì lỏng . 48 3.1.1 Mô hình và phương pháp tính toán . . . . . . . . . . . 49 3.1.2 Phổ năng lượng của các tia alpha, beta, gamma và phản neutrino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.3 Năng lượng của các hạt nhân con tạo thành . . . . . . 54 3.2 So sánh phân bố thông lượng neutron trong A ...