Khóa luận tốt nghiệp Kĩ sư kĩ thuật hạt nhân: Xác định các thông số phổ nơtron tại cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

Chia sẻ: Huỳnh Mộc Miên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của khóa luận là đo thực nghiệm phổ thông lượng nơtron tại cột nhiệt của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Và để xác định được các thông số phổ nơtron, phương pháp kích hoạt lá dò được áp dụng trong nghiên cứu này. Phương pháp này có ưu điểm là chính xác cao, và có khả năng đo tại các vị trí chiếu mẫu mà không thể lắp đặt các đầu dò tại vị trí chiếu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp Kĩ sư kĩ thuật hạt nhân: Xác định các thông số phổ nơtron tại cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN LÔ THỊ MỸ LIÊN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ PHỔ NƠTRON TẠI CỘT NHIỆT LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN LÂM ĐỒNG, 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN LÔ THỊ MỸ LIÊN - 1310006 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ PHỔ NƠTRON TẠI CỘT NHIỆT LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS. PHẠM NGỌC SƠN KHÓA 2013-2018
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, con xin cảm ơn gia đình đã luôn luôn yêu thương và tạo điều kiện cho con có cơ hội học tập, mở mang tri thức. Con cảm ơn ba mẹ đã luôn động viên, dìu dắt con trong suốt quá trình học tập. Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô Trường Đại học Đà Lạt,các thầy cô khoa Kỹ thuật hạt nhân đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện tại Trường Đại Học Đà Lạt. Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, Trung tâm Vật lý và Điện tử hạt nhân đã tạo điều kiện thuận lợi cho em thực tập làm khóa luận tốt nghiệp. Em xin gửi lời cảm ơn TS.Phạm Ngọc Sơn đã trực tiếp hướng dẫn em làm thực hành, chỉ dẫn, cung cấp tài liệu trong quá trình làm khoá luận. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến toàn thể bạn bè trong lớp HNK37, những người đã cùng đồng hành trên giảng đường đại học, nghiên cứu trao đổi kiến thức. Em xin chân thành cảm ơn! Lâm Đồng, tháng 12 năm 2017 LÔ THỊ MỸ LIÊN i
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... iv DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................... vi LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .......................................................... 2 I. GIỚI THIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT................................... 2 1. Mô tả tổng quan lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt .................................................... 2 2. Cấu trúc lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt ................................................................ 2 2.1 Cấu trúc vùng hoạt .................................................................................. 2 2.2 Cấu trúc các thanh điều khiển và các thanh nhiên liệu ............................. 5 2.3 Cấu trúc che chắn và thùng lò phản ứng .................................................. 5 II. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ................................................................ 7 1. Giới thiệu phương pháp kích hoạt nơtron ........................................................... 7 1.1 Nguyên lý của phương pháp kích hoạt nơtron.......................................... 7 1.2 Phương trình kích hoạt nơtron ................................................................. 8 2. Các thông số nơtron lò phản ứng ........................................................................ 9 2.1 Hệ số α .................................................................................................... 9 2.2 Hệ số f ..................................................................................................... 9 2.3 Thông lượng nơtron ................................................................................. 9 3. Các phương pháp xác định các thông số phổ nơtron ......................................... 11 3.1 Phương pháp xác định hệ số α ............................................................... 11 3.1.1 Phương pháp bọc Cadmi đa lá dò ................................................. 11 3.1.2 Phương pháp tỉ số Cadmi cho đa lá dò .......................................... 13 3.1.3 Phương pháp đa lá dò chiếu trần ................................................... 13 3.2 Phương pháp xác định hệ số f ................................................................ 14 ii
3.2.1 Phương pháp tỉ số cadmi .............................................................. 14 3.2.2 Phương pháp ba lá dò chiếu trần ................................................... 15 3.3 Phương pháp xác định thông lượng nơtron nhiệt, nơtron trên nhiệt........ 15 4. Các phần mềm tính toán thông số phổ nơtron ................................................... 16 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ĐO PHỔ NƠTRON ........................................ 17 1. Quy trình thực nghiệm ..................................................................................... 17 1.1 Chuẩn bị lá dò ....................................................................................... 17 1.2 Chiếu và đo mẫu .................................................................................... 17 1.2.1 Chiếu mẫu .................................................................................... 17 1.2.2 Đo mẫu......................................................................................... 17 1.3 Xử lý phổ gamma .................................................................................. 18 1.4 Tính thông số phổ nơtron....................................................................... 20 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ....................................................... 26 1. Kết quả ............................................................................................................ 26 2. Nhận xét........................................................................................................... 26 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 29 iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt Nguyên liệu có độ giàu LEU Low-enriched uranium thấp Nguyên liệu có độ giàu HEU High-enriched uranium cao Neutron Activation NAA Phân tích kích hoạt nơtron Analysis International Atomic Cơ quan năng lượng IAEA Energy Agency nguyên tử Quốc tế LOD Limit of detection Giới hạn đo iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Các đặc trưng của lá dò Au và lá dò Zr .................................................... 17 Bảng 2: Hiệu suất ghi của detector tại vị trí 5cm và 0cm ....................................... 20 Bảng 3: Diện tích đỉnh và sai số diện tích đỉnh, tiết diện hiệu dụng đối với nơtron nhiệt, hiệu suất ghi ứng với các đỉnh năng lượng tương ứng của các lá dò ............. 22 Bảng 4: Hoạt độ và tốc độ phản ứng đối với lá dò bọc và không bọc Cd................ 23 Bảng 5: Số liệu hạt nhân được sử dụng tính hệ số α ............................................... 23 Bảng 6: Kết quả tính thông lượng nơtron nhiệt và nơtron trên nhiệt....................... 26 Bảng 7: Kết quả thông lượng nơtron tổng, tỉ số f. .................................................. 26 v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1: Sơ đồ mặt cắt đứng của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt [2]. ........................... 2 Hình 2: Sơ đồ mặt cắt ngang của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt [2]. .......................... 3 Hình 3: Cấu hình vùng hoạt làm việc với 92 bó nhiên liệu có độ làm giàu thấp [2]. . 4 Hình 4: Vị trí chiếu mẫu trong lò phản ứng [3]. ....................................................... 6 Hình 5: Sơ đồ phản ứng hạt nhân với nơtron [4]. ..................................................... 7 Hình 6: Đồ thị biểu diễn thông lượng nơtron trong lò phản ứng hạt nhân [5]. ........ 11 Hình 7: Tổng quan phần mềm k0-IAEA [3]........................................................... 16 Hình 8: Hệ phổ kế gamma HPGE-DSPEC. ........................................................... 18 Hình 9: Đỉnh gamma của lá dò Au......................................................................... 19 Hình 10: Đỉnh gamma của lá dò Zr. ....................................................................... 19 Hình 11: Đồ thị hiệu suất ghi theo năng lượng tại vị trí 5cm đến detector. ............. 21 Hình 12: Đồ thị hiệu suất ghi theo năng lượng tại vị trí 0cm đến detector. ............. 21 Hình 13: Kết quả tính hệ số anpha. ........................................................................ 24 vi
LỜI MỞ ĐẦU Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt được khôi phục và mở rộng từ công suất 250 kW lên 500 kW và đã được chính thức đưa vào vận hành khai thác từ ngày 20/03/1984. Sau khi hoạt động lại, có rất nhiều nghiên cứu về lò, đặc biệt là các nghiên cứu về các thông số tĩnh và động học lò, thủy nhiệt, phổ năng lượng nơtron,... Bên cạnh các hướng nghiên cứu này, các nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết nhằm khai thác hiệu quả lò phản ứng nghiện cứu này. Thông lượng, phân bố thông lượng và phổ nơtron trong Lò phản ứng là một trong các thông số rất quan trọng. Xác định các thông số phổ nơtron có vai trò quan trọng trong các nghiên cứu ứng dụng và nghiên cứu cơ bản tại các vị trí chiếu xạ. Các giá trị mật độ thông lượng thu được được dùng để hiệu chuẩn của các kênh thực nghiệm. Mục đích của khóa luận là đo thực nghiệm phổ thông lượng nơtron tại cột nhiệt của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Và để xác định được các thông số phổ nơtron, phương pháp kích hoạt lá dò được áp dụng trong nghiên cứu này. Phương pháp này có ưu điểm là chính xác cao, và có khả năng đo tại các vị trí chiếu mẫu mà không thể lắp đặt các đầu dò tại vị trí chiếu. Cấu trúc khóa luận được trình bày thành ba chương như sau: Chương 1: Tổng quan lý thuyết: Giới thiệu lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt và về phương pháp kích hoạt nơtron; Tiếp cận phương pháp tính toán các thông số phổ như thông lượng nơtron nhiệt, nơtron trên nhiệt, hệ số lệch phổ α và tỉ số f. Chương 2: Thực nghiệm đo phổ nơtron Chương 3: Kết quả thực nghiệm: Trình bày kết quả tính thông số phổ nơtron tại Cột nhiệt, đưa ra nhận xét. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I. GIỚI THIỆU U LÒ PH PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT 1. Mô tả tổng ng quan lò ph phản ứng hạt nhân Đà Lạt Lò phản ứng hạtt nhân Đà LLạt là lò phản ứng nghiên cứu đượ ợc khôi phục và mở rộng từ công suấtt 250 kW lên 500 kW và đã được chính thứcc đưa vào vvận hành khai thác từ ngày 20/03/1984. Lò phản ứng hoạt động cho các mụcc đích như: như nghiên cứu và đào tạo; phân hân tích kích ho hoạt nơtron; sản xuất đồng vị phóng xxạ. Từ ngày 24/11/2011, lò phản ứng ng đư được nạp các bó nhiên liệuu LEU (nhiên li liệu có độ giàu thấp). Nhiên liệu u LEU thuộc thu loại VVR-M2, với hỗn hợp UO2-Al độ giàu 19 19.75% U- 235 và có vỏ bọc bằng ng nhôm. Sau khi hoạt động lại, có nhiều ứngng ddụng và nghiên cứu về lò, đặc biệt là cứuuv về các thông số tĩnh và động học lò, thủyy nhi nhiệt. Bên cạnh đó cũng có các nghiên cứ ứu ứng dụng, thực nghiệm và lý thuyết nhằm m khai thác hiệu hi quả lò phản ứng. Hiện nay, nay Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt là lò phảnn ứng duy nhất ở Việt Nam. Hằng năm, lòò ho hoạt động trung bình khoảng 1300 giờ, để thực th hiện cho ba mục đích chính nêu trên [1] [1]. 2. Cấu trúc lò phản ứng ng hạt h nhân Đà Lạt 2.1 Cấu trúc vùng hoạ ạt Hình 1: Sơ đ đồ mặt cắt đứng của lò phản ản ứng hạt nhân Đ Đà Lạt [2]. 2
1- Vùng hoạt 2- Vành phản xạ graphite 3- Giếng hút 4- Các ống dẫn nước của hệ thống làm àm ngu nguội vòng 1 5- Tường bê tông bảo vệ 6- Kênh thực ực nghiệm nằm ngang 7- Giá đỡ 8- Nắp thép dày 20 cm Hình 2: Sơ đồ ồ mặt cắt ngang của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt ạt [2]. 1-Vùng hoạt 2-Vành phản xạ graphite 3-Thùng lò 4-Kênh ngang hướng ng tâm 5-Kênh ngang hướng ng tâm 6-Kênh ngang hướng ng tâm 7-Kênh ngang tiếp tuyến 8-Bể chứa nhiên liệuu đđã cháy 9-Cột nhiệt 10-Cửa cột nhiệt 11-Tường bê tông bảo vệệ 3
Hình 3: Cấu hình ình vùng ho hoạt làm việc với 92 bó nhiên liệu ệu có độ llàm giàu thấp [2]. Vùng hoạt củaa lò phản ph ứng có dạng hình trụ với chiều u cao 60 cm và đư đường kính cực đại là 44.22 cm. Bên trong vùng hoạt (Hình 3) theo chiềuu thẳng th đứng đặt các bó nhiên liệu, các khối beryllium, các ống dẫn các thanh điều u khiển khi và các kênh chiếu xạ. Các ô nạpp thanh nhiên liệu li và thanh điều khiển được đếm vớ ới hai số nguyên (ví dụ 1-4, 13-2, v.v...) số ố thứ nhất chỉ thứ tự hàng được tăng theo từ ừng đơn vị theo hướng từ Đông sang Tây và ssố thứ hai cũng tăng theo thứ tự từng ng đơn vịv theo hướng từ Bắc đến n Nam. Trong đó, có 114 ô dùng để đặtt các bó nhiên liệu, li các khối beryllium hay các kênh chi chiếu xạ và 7 ô còn lại để đặt các ống dẫn n các thanh điều đi khiển. Các khốii beryllium có cùng kích thư thước và dạng hình học giốống như các bó nhiên liệu. Nhiều ô mạngng ngo ngoại vi của vùng hoạtt khi không có các bó nhiên li liệu được đặt các khốii beryllium tạo t thành vành phản xạ nơtron bổ sung. Bên ccạnh đó, vòng 5 beryllium ngoài cùng (vành ngoài) có hình d dạng ng răng cưa và đư được đặt giữa vùng hoạt và vành phản n x xạ graphit tạo thêm một vành phản xạ.. Vành ph phản xạ beryllium này cũng như ư vùng hoạt ho được đặt trong một vỏ nhôm có hình tr trụ có vị trí thấp hơn giá đỡ. Bảy ô mạng ng trong vùng hohoạt dùng để đặt các ống ng nhôm theo chiều chi thẳng đứng với đường ng kính bên trong là 33 mm nh nhằm định vị các thanh điềều khiển. Tất cả các ống dẫn n các thanh đi điều khiển đều có nước bên trong và phầnn dưới dư có các lỗ 4
khoan để nước thoát ra ngoài khi thanh điều khiển di chuyển xuống phía dưới. Hiện nay, vùng hoạt của lò phản ứng đã được nạp tải với cấu hình làm việc như sau: 92 bó nhiên liệu LEU có Bẫy nơtron ở tâm, 12 thanh beryllium xung quanh Bẫy, kênh khô 7-1, 13-2 và kênh ướt 1-4 từ tháng 12/2011. Từ tháng 8/2012, ô 13-2 đã được lắp đặt hệ chuyển mẫu khí nén mới. Các bó nhiên liệu và các bộ phận bên trong vùng hoạt được cố định vị trí bên trong vùng hoạt. Điều này bảo đảm tính toàn vẹn của vùng hoạt trong quá trình lò phản ứng hoạt động bình thường và trong tình huống có sự cố. 2.2 Cấu trúc các thanh điều khiển và các thanh nhiên liệu Trong vùng hoạt đặt 7 thanh điều khiển, trong đó có hai thanh sự cố AZ, 4 thanh bù trừ KC và một thanh điều khiển tự động AR, 6 thanh AZ và KC làm từ vật liệu Carbua Bo hấp thụ mạnh nơtron nhiệt, còn thanh AR làm từ thép không rỉ. Các thanh sự cố AZ chịu trách nhiệm tắt lò khi có sự cố. Các thanh KC bảo đảm bù trừ độ phản ứng dự trữ của lò trong quá trình làm việc, bù trừ sự cháy nhiên liệu và hiệu ứng nhiễm độc, hiệu ứng nhiệt độ,... Thanh AR dùng để điều khiển tự động, giữ công suất lò ở mức cho trước. Ngoài các bó nhiên liệu còn đặt các thanh Berili và khối Berili nhằm tạo thêm một lớp phản xạ nơtron bổ sung [2]. 2.3 Cấu trúc che chắn và thùng lò phản ứng Kết cấu bê tông cốt thép có chiều dài 8.6 m và chiều cao tính từ sàn nhà lò khoảng 6.55 m. Cấu trúc che chắn của lò phản ứng theo dạng bậc thang nên phần đáy có chiều rộng khoảng 6.69 m trong khi ở phía trên có hình bát giác với chiều rộng khoảng 3.81 m [2]. Bể chứa các bó nhiên liệu đã cháy có chiều rộng 2.46 m, chiều dài 2.74 m và sâu 3.66 m được định vị ngang ở phần đáy và có chiều cao của tường lên đến 3.76 m. Một tấm thép nặng 3.6 tấn, dày 15 cm được dùng để che chắn phóng xạ bổ sung, phía trên thùng lò. Nắp đậy này có một số cấu trúc di chuyển được để thực hiện các thao tác bên trong lò phản ứng. 5
2.4 Các vị trí chiếu ummẫu trong lò phản ứng Hình 4: Vị trí chiếu mẫu trong lò phản ứng [3]. Hiện nay, lò phản n ứng có 9 kênh chiếu mẫu: Bẫy nơtron tạii trung tâm vùng hoạt, Mâm quay, Cộtt nhiệt, nhi kênh 1-4, kênh 7-1, kênh 13-2, 2, kênh ngang tiết tuyến và kênh ngang xuyên tâm. Trong đó, Mâm quay, kênh 7-1, 7 kênh 13-2,2, C Cột nhiệt được sử dụng cho mụcc đích kích hoạt ho nơtron và được giới thiệu ở phần dướ ới đây [2]: - Mâm quay: Nằm m ở vành phản xạ, có 40 hốc chiếu, là vị trí chiếu chi ướt dùng cho các phép chiếuu dài (>1 gi giờ). Vì là kênh ướt nên mẫu được chiếuu ph phải được bao gói thích hợp p vào container chuyên dụng d cho việc chiếu mẫu tạii Mâm quay. - Kênh 7-1 13-2: Là hai kênh khô được nối với hệ chuyển mẫu tự 1 và Kênh 13 động khí nén thích hợp p cho việc vi chiếu mẫu trong thời gian từ vài giây đến đ vài chục phút. - Cột nhiệt: là vị trí có độ nhiệt hóa nơtron tốt nhất, đượcc kết k nối với hệ chuyển mẫu u khí nén dùng cho các phép chiếu chi kích hoạt lặp p vòng và nghiên ccứu vật lý hạt nhân thực nghiệm. 6
II. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 1. Giới thiệu phương pháp kích hoạt nơtron 1.1 Nguyên lý của phương pháp kích hoạt nơtron Cơ sở của phương pháp kích hoạt nơtron là trên cơ sở phản ứng hạt nhân của các đồng vị bia với nơtron từ kênh chiếu của lò phản ứng hạt nhân. Hình 5 cho thấy mô hình tổng quát của phương pháp kích hoạt nơtron đối với một hạt nhân bia cho trước: phản ứng hạt nhân thường quan tâm nhiều nhất là phản ứng (n, ) với một hạt nhân X (nhân bia) hấp thụ một nơtron sẽ tạo ra một nhân phóng xạ có cùng số Z nhưng khối lượng nguyên tử tăng lên một đơn vị và phát ra bức xạ gamma đặc trưng [5]: X ZA  n 01   X AZ1   X AZ1  (1.1) Dựa vào năng lượng và cường độ của bức xạ đặc trưng của hạt nhân A+1X ta sẽ định tính và định lượng được hạt nhân bia AX. Trong đó : A : số khối nguyên tố bia Z : số hiệu nguyên tử của hạt nhân bia Ký hiệu () trong quá trình biểu diễn cho hạt nhân hợp phần ở giai đoạn trung gian. Hình 5: Sơ đồ phản ứng hạt nhân với nơtron [4]. 7
1.2 Phương trình kích hoạt nơtron Hoạt độ của các hạt nhân hình thành trong phản ứng kích hoạt (n,) được đo bằng hệ phổ kế gamma với detector HPGe, thì mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng (R) và số đếm (Np ) thu được tại đỉnh năng lượng toàn phần như sau [5]: N p tm R  G th  th  0  G e  e I ( )  S . D .C .W (1.2) N A p  A Theo qui ước Hogdahl, phương trình cơ bản cho việc xác định khối lượng một nguyên tố dùng phản ứng (n, ) và phổ kế gamma là [5]: Np N AW  Gthth 0  Gee I 0 ( ).S .D. . p (1.3) tm A Với Np/tm – tốc độ xung đo được của đỉnh tia gamma quan tâm, đã được hiệu chỉnh cho thời gian chết và các hiệu ứng ngẫu nhiên cũng như trùng phùng thực (Np – số đếm trong đỉnh năng lượng toàn phần; tm – thời gian đo) NA hằng số Avogadro, W – khối lượng nguyên tố được chiếu xạ (g),  – độ phổ cập đồng vị bia, A – khối lượng nguyên tử của nguyên tố bia, 0 – tiết diện nơtron tại vận tốc 2200 m.s-1, th – thông lượng nơtron nhiệt, e – thông lượng nơtron trên nhiệt, I0()– tiết diện tích phân cộng hưởng cho phổ 1/E1+, Gth – hệ số hiệu chỉnh cho việc tự che chắn nơtron nhiệt, Ge – hệ số hiệu chỉnh cho việc tự che chắn nơtron trên nhiệt, S = 1 – exp(-ti), ti – thời gian chiếu,  - hằng số phân rã, D = exp(-td), td – thời gian phân rã, C = [1 – exp(-tm)]/( tm), 8
γ - cường độ tuyệt đối của tia gamma được đo, p – hiệu suất ghi tại đỉnh năng lượng toàn phần. 2. Các thông số nơtron lò phản ứng Mỗi vị trí chiếu xạ trong lò phản ứng đặc trưng bởi các thông số phổ nơtron tại vị trí đó như hệ số lệch phổ α, tỉ số thông lượng nơtron nhiệt và nơtron trên nhiệt. 2.1 Hệ số α Hệ số  biểu diễn cho độ lệch phổ nơtron trên nhiệt khỏi quy luật 1/E được mô tả bằng dạng gần đúng 1/E1+, có giá trị âm hoặc dương trong khoảng [-1,1] phụ thuộc vào từng loại lò phản ứng, vật liệu và cấu hình xung quanh vị trí chiếu. Giá trị  được dùng để tính Q0→Q0(α) trong phương trình cơ bản. Có 3 phương pháp thực nghiệm xác định hệ số , các phương pháp này sẽ được trình bày ở mục 3.1: - Phương pháp bọc Cadmi cho đa lá dò. - Phương pháp tỉ số Cadmi cho đa lá dò. - Phương pháp ba lá dò chiếu trần. 2.2 Hệ số f Hệ số f được định nghĩa là bằng tỉ số thông lượng nơtron nhiệt và nơtron trên nhiệt [6]. th f  e (1.4) Với: ϕ thông lượng nơtron nhiệt ϕ thông lượng nơtron trên nhiệt Các phương pháp xác định tỉ số f sẽ được trình bày ở mục 3.2. 2.3 Thông lượng nơtron Nơtron trong lò phản ứng chủ yếu là nơtron nhanh (hoặc nơtron phân hạch) được tạo ra từ phản ứng phân hạch hạt nhân. Các nơtron này được làm chậm trong 9
khoảng 10-15 s do va chạm với chất nhiệt hoá và cuối cùng bị nhiệt hóa thành nơtron nhiệt. Nơtron sinh ra trong lò phản ứng có năng lượng trong khoảng 0 đến 20 MeV. Trong khoảng năng lượng này nơtron tương tác với vật chất khác nhau trong các miền năng lượng khác nhau. Vì vậy, người ta chia phổ nơtron trong lò phản ứng ra làm 3 vùng năng lượng. + Đặc điểm của các nơtron nhiệt: có năng lượng En trong khoảng 0 < En< 0.55eV, các nơtron chuyển động ở trạng thái cân bằng nhiệt với các phân tử môi trường. Trong vùng này mật độ nơtron phụ thuộc vào năng lượng theo phân bố Maxwell-Boltzmann [5]: E 2n  n( E )  3 e kT E (1.5) kT  2 Trong đó: =∫ ( ) là mật độ nơtrơn toàn phần k = 8.61x10-5 eV/K là hằng số Boltzmann và T là nhiệt độ môi trường. Ở nhiệt độ phòng thí nghiệm T = 293.60K thì v = 2200 m/s và năng lượng nơtron nhiệt bằng ET = 0.0253 eV. + Đặc điểm của các nơtron trung gian (nơtron trên nhiệt): có năng lượng En trong khoảng 0.55 eV < En< 100 keV, các nơtron trong vùng năng lượng này được gọi là nơtron trên nhiệt, ở vùng này tiết diện tương tác của nơtron với vật chất có dạng cộng hưởng. Do đó, miền năng lượng này còn gọi là miền cộng hưởng. Một cách lý tưởng, phân bố thông lượng nơtron trên nhiệt tỉ lệ nghịch với năng lượng nơtron E [5]. e e (E )  E (1.6) Trong đó,  ( ) - thông lượng nơtron trên nhiệt vi phân theo năng lượng E, và  thông lượng nơtron tích phân trên nhiệt theo quy ước. Nhưng trong thực tế sự phụ thuộc này thường được biểu diễn theo dạng [5]: e e E   1eV  (1.7) E 1 10