Mô phỏng suất lượng quang phân hạch của các bia 238U đặt trong buồng khí gây bởi chùm bức xạ hãm có năng lượng cực đại 50 MeV

Đề tài nghiên cứu quá trình quang phân hạch để tạo ra chùm đồng vị phóng xạ giàu neutron - dự án Alto. Kỹ thuật tách đồng vị online (isol techinique – isotope separation online), Nguồn ion hóa, Ion guide.... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng suất lượng quang phân hạch của các bia 238U đặt trong buồng khí gây bởi chùm bức xạ hãm có năng lượng cực đại 50 MeVMô phỏng suấ t lươ ̣ng quang phân ha ̣ch của các bia 238U đă ̣t trong buồ ng khí gây bởi chùm bức xa ̣ ham ̃ có năng lươ ̣ng cực đa ̣i 50 MeV Đặng Thị Vui Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao Mã số 60 44 01 06 Người hướng dẫn: TS. Phan Viê ̣t Cương Năm bảo vệ: 2013 Abstract. Quá trình quang phân hạch để tạo ra chùm đồng vị phóng xạ giàu neutron. dự án Alto. Kỹ thuật tách đồng vị online (isol techinique – isotope separation online). Nguồn ion hóa. Ion guide. Giới thiệu dự án alto. quá trình tạo ra chùm đồng vị phóng xạ giàu notron bằng phản ứng quang phân hạch. tổ hợp thiết bị Alto. bức xạ hãm. Phân bố của electron trong bi. Tiết diện vi phân phát bức xạ hãm. Sự mất năng lượng của electron. Các hiệu ứng khác. Mô phỏng quá trình tạo bức xạ hãm và mô phỏng suất lượng quang phân hạch của 238u gây bởi chùm bức xạ hãm có năng lượng cực đại 50 mev. Giới thiệu về công cụ geant4.Mô phỏng suất lượng quang phân hạch của 238u trong buồng khí: ion-guide tương lai của dự án alto. Keywords. Vật lý nguyên tử; Chùm bức xạ; Quang phân hạch.Content MỞ ĐẦU Trong cộng đồng vật lý hạt nhân ngày nay có một sự quan tâm rất lớn đến các hạtnhân nằm xa đường bền đặc biệt là các hạt nhân giàu nơtron. Việc nghiên cứu về các hạt nhânnày giúp chúng ta hiểu rõ về vật chất hạt nhân cũng như sự thay đổi số magic của các hạt lạ. Để nghiên cứu các hạt nhân nằm xa đường bền, chúng ta cần có chùm đồng vị phóngxạ cường độ lớn và có tính chọn lọc cao. Để tạo ra các chùm đồng vị phóng xạ như thế, cácphòng thí nghiệm về vật lý hạt nhân trên thế giới hiện đang sử dụng một trong hai phươngpháp: Kỹ thuật tách đồng vị online – ISOL (Isotope Separation Online) và phương pháp InFlight. Đối với kỹ thuật ISOL nhằm tạo ra đồng vị phóng xạ giàu nơtron nằm xa đường bền,phân hạch của các hạt nhân actinide là một “công cụ mạnh” thường được sử dụng. Trongphương pháp ISOL, người ta thường sử dụng bia dày, vì thế các sản phẩm phản ứng đượcnhiệt hóa, trung hòa về điện chính trong bia, khuếch tán nhiệt ra khỏi bia và bay vào nguồnion hóa để tái ion hóa. Sau đó, các đồng vị cần quan tâm nghiên cứu sẽ được tách ra khỏi cácđồng vị khác nhờ khối phổ kế từ và tiếp tục được gia tốc. Ưu điểm lớn nhất của bia dày là sốlượng nguyên tử của hạt nhân bia lớn kéo theo suất lượng phản ứng tăng. Nhưng bất lợi vớiphương pháp ISOL nói chung là khó để đạt được độ tinh khiết của chùm đồng vị phóng xạcao do nhiều đồng vị được sản xuất đồng thời trong bia. Ngoài ra như đã đề cập các đồng vịphóng xạ tạo thành sẽ bị mất năng lượng do va chạm với vật liệu bia và dừng lại trong bia dẫnđến làm giảm hiệu suất khuếch tán sản phẩm phản ứng ra khỏi bia, đặc biệt là đối với cácnguyên tố có nhiệt độ nóng chảy cao như Colbalt hay Niken…Vì vậy thay cho bia dày, chúngta có thể sử dụng bia mỏng được đặt trong buồng khí (thường là chứa các khí hiếm, ví dụ nhưHe hay Ar) để hãm và nhiệt hóa các sản phẩm phản ứng tạo ra và giật lùi ra khỏi bia cũng nhưchuyển chúng đến phần gia tốc của phổ kế từ bằng luồng khí tạo ra do hệ thống bơm, kỹ thuậtnày thường được gọi là kỹ thuật IGISOL (Ion guide Isotope Separation Online). Có nhiều quátrình khác nhau có thể xảy ra khi ion chuyển động trong buồng khí như: có thể làm thay đổitrạng thái điện tích của ion do sự va chạm trao đổi điện tích, quá trình tái kết hợp với sự thamgia của electron, ion và nguyên tử khí trung hòa, quá trình mất ion do va chạm với thànhbuồng khí… Tuy nhiên, trong luận văn này, chúng tôi chỉ quan tâm đến việc tính toán suất 238lượng quang phân hạch của U đặt trong buồng khí Ar gây bởi chùm bức xạ hãm có nănglượng cực đại bằng 50 MeV. Suất lượng phản ứng là số phản ứng hạt nhân xảy ra trên bia gây bởi chùm hạt tớitrong một đơn vị thời gian. Theo các nghiên cứu trước đây về sự phụ thuộc của suất lượngquang phân hạch của 238U như là hàm của năng lượng electron thì suất lượng tăng nhanh theonăng lượng của electron cho đến 30 MeV sau đó tăng chậm và bắt đầu đạt giá trị bão hòa tại45 MeV. Chính vì vậy, chùm electron có năng lượng bằng 50 MeV có thể được xem là nănglượng tối ưu. Dự án máy gia tốc ALTO được xây dựng trên cơ sở thành công của thí nghiệm vềquang phân hạch tại CERN (European Organization for Nuclear Research). Máy gia tốcALTO sử dụng LPI (linear pre-injector) cũ của LEP CERN và có thể gia tốc chùm electronlên đến 50 MeV cho phép có thể đạt được điều kiện tối ưu cho phản ứng phân hạch. Trongquá trình quang phân ...