Xác định đường kính chùm neutron bằng phương pháp phân tích kích hoạt neutron

Đường kính chùm neutron là tham số có ý nghĩa rất quan trọng trong nghiên cứu hạt nhân thực nghiệm. Xác định đúng đường kính chùm neutron là phương pháp tối ưu giúp chế tạo mẫu với kích thước phù hợp, giảm các sai số đóng góp trong xử lý số liệu. Mời các bạn cùng tìm hiểu nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định đường kính chùm neutron bằng phương pháp phân tích kích hoạt neutronTAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ T5- 2016Xác định đường kính chùm neutron bằngphương pháp phân tích kích hoạt neutronNguyễn An SơnĐặng Văn TiếnTrường Đại học Đà LạtHồ Hữu ThắngPhan Bảo Quốc HiếuViện Nghiên cứu Hạt nhân(Bài nhận ngày 01 tháng 12 năm 2015, nhận đăng ngày 02 tháng 12 năm 2016)TÓM TẮTĐường kính chùm neutron là tham số có ýnghĩa rất quan trọng trong nghiên cứu hạt nhânthực nghiệm. Xác định đúng đường kính chùmneutron là phương pháp tối ưu giúp chế tạo mẫuvới kích thước phù hợp, giảm các sai số đóng góptrong xử lý số liệu. Để xác định đúng đường kínhcủa chùm neutron có thể sử dụng các phươngpháp như: mô phỏng Monte - Carlo, chụp ảnhneutron và phương pháp kích hoạt neutron.Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu xácđịnh chùm neutron tại kênh ngang số 3 của Lòphản ứng hạt nhân Đà Lạt bằng phương phápkích hoạt lá dò vàng. Kết quả cho thấy, việc xácđịnh bằng phương pháp này mang lại kết quảnhanh và chính xác hơn so với một số công bốtrước đây [1, 2].Từ khóa: phân tích kích hoạt, thông lượng neutron, kênh ngang số 3 của Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt,đường kính chùm neutronMỞ ĐẦUTrong thực nghiệm nghiên cứu cấu trúc hạtnhân và ứng dụng phân tích kích hoạt neutrontrên các kênh ngang của lò phản ứng nghiên cứu,các tham số của chùm neutron như: thông lượngneutron, chất lượng của chùm neutron: mức độnhiệt hóa, hiệu suất nhiệt hóa, và đường kínhchùm neutron đóng vai trò là tham số đầu vàocho nghiên cứu trên các kênh của lò phản ứng hạtnhân. Các tham số này ảnh hưởng trực tiếp và rấtlớn đến thời gian thực nghiệm cũng như độ tincậy của kết quả nghiên cứu.Xác định đúng đường kính chùm neutron chophép chế tạo mẫu phù hợp với yêu cầu của từngbài toán đặt ra và giảm thiểu tối đa sai số do đónggóp của hình học gây nên. Thông thường, để xácđịnh đường kính chùm, các phương pháp sauđược sử dụng:Phương pháp mô phỏng Monte – Carlo;Phương pháp chụp ảnh neutron;Phương pháp kích hoạt lá dò.Đối với phương pháp mô phỏng Monte Carlo, về mặt nguyên tắc, có thể tính toán chùmneutron cùng một lúc tại nhiều vị trí, và có thểtính toán mô phỏng sự tán xạ của neutron trênđường đi. Tuy nhiên, giữa mô hình tính toán cấuhình theo lý thuyết và cấu hình thực nghiệmthường có sai số khá lớn. Do vậy, đây là phươngpháp được sử dụng để đưa ra mô hình mô phỏngtrước khi tiến hành làm thực nghiệm, và phươngpháp này không thể thay thế phương pháp thựcnghiệm. Thông thường, ở các kênh thực nghiệmcủa lò phản ứng hạt nhân, khi xây dựng được cấuhình dẫn chùm neutron ra ngoài thì vẫn cần sửdụng thực nghiệm để điều chỉnh cho phù hợp [2].Phương pháp thực nghiệm mang tính cổ điểnđể xác định đường kính chùm neutron là phươngTrang 147Science & Technology Development, Vol 19, No.T5-2016pháp chụp ảnh neutron. Bằng thực nghiệm, hoàntoàn có thể xác định được hình dạng của chùmneutron tại vị trí quan tâm bởi hình ảnh chụpđược trên phim chụp bằng phương pháp chụp ảnhneutron. Mức độ đậm nhạt của vết trên phim dobức xạ gamma tạo nên cho biết cường độ và vùngđường kính của chùm neutron. Tuy nhiên, hìnhảnh hiện trên phim thường có biên nhòe và độ lớncủa ảnh trên phim phụ thuộc vào thời gian chiếu,chất lượng phim cũng như thời gian xử lý phim[3, 4].Hiện nay, phương pháp thực nghiệm thườngđược áp dụng để xác định đường kính chùmneutron là phương pháp kích hoạt bia mẫu saukhi tính toán lý thuyết và xây dựng cấu hình dẫnchùm neutron ra ngoài kênh thực nghiệm. Đểkiểm chứng bằng thực nghiệm, hai phương phápkích hoạt sau được ứng dụng trước đây:Kích hoạt nhiều lá dò rất nhỏ xung quanh vịtrí chùm neutron. Sau đó, xác định hoạt độ các ládò sau kích hoạt để xác định vị trí tâm chùm cũngnhư xác định đường kính hình học của chùm;Kích hoạt lá dò ở dạng dây bằng cách bố trícác dây được kích hoạt dưới dạng lưới, sau đó cắtnhỏ các dây này và xác định hoạt độ [1, 4].Tuy nhiên, nhược điểm của các phương phápnày là phải tiến hành nhiều phép đo, dễ bị nhầmlẫn vị trí lá dò sau khi cắt. Đồng thời, sai số củađường kính chùm neutron phụ thuộc nhiều vàokích thước của các lá dò nhỏ hoặc kích thước củacác lá dò sau khi cắt.Phương pháp thực nghiệm sử dụng trongnghiên cứu này là kích hoạt hai lá dò cùng loại (ởđây sử dụng lá dò vàng, 197Au), cùng tâm và cùngmột vị trí tại kênh neutron. Thực nghiệm tiếnhành trên kênh ngang số 3 của lò phản ứng hạtnhân Đà Lạt. Một lá dò có đường kính nhỏ hơnnhiều so với đường kính chùm neutron và một ládò có đường kính lớn hơn đường kính chùm.Đường kính chùm được tính toán ước lượngtrước theo mô phỏng lý thuyết bằng phần mềmNCNP 5.0. Như vậy, với phương pháp này, biaTrang 148mẫu nhỏ sẽ được kích hoạt toàn bộ do đườngkính của nó không vượt hơn đường kính thực củachùm neutron, còn bia mẫu lớn sẽ có một phầnkhông được kích hoạt vì kích thước vùng nàynằm ngoài đường kính chùm neutron. Sau khikích hoạt, để rã và ti ...