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

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

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

Low-enriched uranium LEU Nguyên liệu có độ giàu thấp

High-enriched uranium HEU Nguyên liệu có độ giàu cao

Neutron Activation Phân tích kích hoạt nơtron NAA Analysis

IAEA International Atomic Energy Agency Cơ quan năng lượng nguyên tử Quốc tế

Limit of detection Giới hạn đo LOD

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

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

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.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1:

I. GIỚI THIỆU LÒ PH U LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT

1. Mô tả tổng quan lò ph ng quan lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

Lò phản ứng hạt nhân Đà L t nhân Đà Lạt là lò phản ứng nghiên cứu đượ

mở rộng từ công suất 250 t 250 kW lên 500 kW và đã được chính thức đưa vào v ợc khôi phục và c đưa vào vận hành

khai thác từ ngày 20/03/1984. cứu và đào tạo; phân tích kích ho 24/11/2011, lò phản ứng đư c đích như: nghiên phóng xạ. Từ ngày u LEU (nhiên liệu có độ giàu

20/03/1984. Lò phản ứng hoạt động cho các mục đích như hân tích kích hoạt nơtron; sản xuất đồng vị phóng x ng được nạp các bó nhiên liệu LEU (nhiên li u LEU thuộc loại VVR-M2, với hỗn hợp UO2-Al độ giàu 19 ng nhôm. Sau khi hoạt động lại, có nhiều ứng d

giàu 19.75% U- ng dụng và nghiên y nhiệt. Bên cạnh m khai thác hiệu u về các thông số tĩnh và động học lò, thủy nhi ứu ứng dụng, thực nghiệm và lý thuyết nhằm khai thác hi thấp). Nhiên liệu LEU thu 235 và có vỏ bọc bằng nhôm. cứu về lò, đặc biệt là cứu v đó cũng có các nghiên cứ

nay, Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt là lò phản ò hoạt động trung bình khoảng 1300 giờ, để th n ứng duy nhất ở thực hiện cho ba

quả lò phản ứng. Hiện nay Việt Nam. Hằng năm, lò ho [1]. mục đích chính nêu trên [1]

2. Cấu trúc lò phản ứng h ng hạt nhân Đà Lạt

2.1 Cấu trúc vùng hoạ ạt

Hình 1: Sơ đ Sơ đồ mặt cắt đứng của lò phản ứng hạt nhân Đ ản ứng hạt nhân Đà Lạt [2].

1- Vùng hoạt 2- Vành phản xạ graphite

3- Giếng hút 4- Các ống dẫn nước của hệ thống làm ngu àm nguội vòng 1

5- Tường bê tông bảo vệ ực nghiệm nằm ngang 6- Kênh thực nghiệm nằm ngang

7- Giá đỡ 8- Nắp thép dày 20 cm

Hình 2: Sơ đồ mặt cắt ồ mặt cắt ngang của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt ạt [2].

1-Vùng hoạt graphite 2-Vành phản xạ graphite

3-Thùng lò ng tâm 4-Kênh ngang hướng tâm

5-Kênh ngang hướng tâm ng tâm ng tâm 6-Kênh ngang hướng tâm

7-Kênh ngang tiếp tuyến 8-Bể chứa nhiên liệu đ u đã cháy

9-Cột nhiệt 10-Cửa cột nhiệt

ệ 11-Tường bê tông bảo vệ

Hình 3: Cấu hình vùng ho ình vùng hoạt làm việc với 92 bó nhiên liệu có độ l ệu có độ làm giàu

thấp [2].

Vùng hoạt của lò ph a lò phản ứng có dạng hình trụ với chiều cao 60 cm và đư

2 cm. Bên trong vùng hoạt (Hình 3) theo chiều th

ối beryllium, các ống dẫn các thanh điều khi u cao 60 cm và đường u thẳng đứng đặt u khiển và các kênh

kính cực đại là 44.2 cm. Bên các bó nhiên liệu, các kh chiếu xạ.

Các ô nạp thanh nhiên li

p thanh nhiên liệu và thanh điều khiển được đếm vớ ố thứ nhất chỉ thứ tự hàng được tăng theo từ

(ví dụ 1-4, 13-2, v.v...) số hướng từ Đông sang Tây và s hướng từ Bắc đến Nam. Đông sang Tây và số thứ hai cũng tăng theo thứ tự từng đơn v n Nam. Trong đó, có 114 ô dùng để đặt các bó nhiên li ới hai số nguyên ừng đơn vị theo ng đơn vị theo t các bó nhiên liệu, các khối

i beryllium có cùng kích thước và dạng hình học giố

ng ngoại vi của vùng hoạt khi không có các bó nhiên li

beryllium hay các kênh chiếu xạ và 7 ô còn lại để đặt các ống dẫn các thanh đi beryllium hay các kênh chi khiển. Các khối beryllium có cùng kích thư nhiên liệu. Nhiều ô mạng ngo được đặt các khối beryllium t n các thanh điều ống như các bó t khi không có các bó nhiên liệu sung. Bên cạnh đó, i beryllium tạo thành vành phản xạ nơtron bổ sung. Bên c

beryllium ngoài cùng (vành ngoài) có hình dạng răng cưa và đư

n xạ graphit tạo thêm một vành phản xạ. Vành ph

vòng 5 beryllium ngoài cùng (vành ngoài) có hình d vùng hoạt và vành phản x beryllium này cũng như vùng ho ng răng cưa và được đặt giữa . Vành phản xạ nhôm có hình trụ có vị trí ư vùng hoạt được đặt trong một vỏ nhôm có hình tr

thấp hơn giá đỡ.

Bảy ô mạng trong vùng ho ng trong vùng hoạt dùng để đặt các ống nhôm theo chi

đứng với đường kính bên trong là 33 mm nh các ống dẫn các thanh đi ng kính bên trong là 33 mm nhằm định vị các thanh điề n các thanh điều khiển đều có nước bên trong và phần dư ng nhôm theo chiều thẳng ều khiển. Tất cả n dưới có các lỗ

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.

2.4 Các vị trí chiếu m u mẫu trong lò phản ứng

Hình 4: Vị trí chiếu mẫu trong lò phản ứng [3]. Hình

Hiện nay, lò phản t nhiệt, kênh 1-4, kênh 7-1, kênh 13-2, kênh ngang hoạt, Mâm quay, Cột nhi kênh ngang xuyên tâm. Trong đó, Mâm quay, kênh 7-1, kênh 13-2, C kênh ngang xuyên tâm. Trong đó, Mâm quay, kênh 7 n ứng có 9 kênh chiếu mẫu: Bẫy nơtron tại trung tâm vùng i trung tâm vùng 2, kênh ngang tiết tuyến và 2, Cột nhiệt được

sử dụng cho mục đích kích ho c đích kích hoạt nơtron và được giới thiệu ở phần dướ ới đây [2]:

m ở vành phản xạ, có 40 hốc chiếu, là vị trí chi u dài (>1 giờ). Vì là kênh ướt nên mẫu được chiếu ph trí chiếu ướt dùng u phải được bao

- Mâm quay: Nằm cho các phép chiếu dài (>1 gi gói thích hợp vào container chuyên d i Mâm quay. p vào container chuyên dụng cho việc chiếu mẫu tại Mâm quay.

1 và Kênh 13-2: Là hai kênh khô được nối với hệ

p cho việc chiếu mẫu trong thời gian từ vài giây đ chuyển mẫu tự vài giây đến vài chục

- Kênh 7-1 và Kênh 13 động khí nén thích hợp cho vi phút.

- Cột nhiệt: là vị trí có độ nhiệt hóa nơtron tốt nhất, được k

u khí nén dùng cho các phép chiếu kích hoạt lặp vòng và nghiên c c kết nối với hệ p vòng và nghiên cứu vật

chuyển mẫu khí nén dùng cho các phép chi lý hạt nhân thực nghiệm.

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]:

n 







A Z

1 0

1  Z

(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].

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]:

 GR



)



 th

(  I e

m . WCDS .  N A p

(1.2)

Theo qui ước Hogdahl, phương trình cơ bản cho việc xác định khối lượng một





. DS

nguyên tố dùng phản ứng (n, ) và phổ kế gamma là [5]:

 G

 .)

 th th

0 

(0  IG e e

..  p

WN A A

(1.3)

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),

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].

 

(1.4)

Với:

ϕthông lượng nơtron nhiệt

ϕthông 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

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.



E kT

( En

)



+ 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]:

3 2

 n 2 

 

(1.5)

là mật độ nơtrơn toàn phần Trong đó: = ∫ ()

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





)

e E (

 e E

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].

(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]:





 1 eV



 e



 e 1 E

(1.7)

+ Đặc điểm của các n a các nơtron nhanh: là các nơtron sinh ra trong ph tron sinh ra trong phản ứng phân

i trong khoảng 0.7 tron nhiệt. Phổ phân





484.0

sinh

hạch, có năng lượng kho MeV. Nơtron này tồn tạ hạch thường dùng là phổ ng khoảng 100 keV-20 MeV, phân bố cực đại trong kho ại đồng thời với nơtron nhanh và nơtron nhi phân hạch của Watt được biểu diễn theo công th n theo công thức [5]:





 f

(1.8)

Trong đó, E là năng lư )là thông lượng E là năng lượng nơtron, đơn vị là MeV, và ()

nơtron nhanh và thông lư tron nhanh và thông lượng nơtron nhanh ở năng lượng E .

Hình 6: Đồ thị biểu diễn thông l ồ thị biểu diễn thông lượng nơtron trong lò phản ứng hạ ản ứng hạt nhân [5].

3. Các phương pháp xác đ Các phương pháp xác định các thông số phổ nơtron

3.1 Phương pháp xác đ Phương pháp xác định hệ số α

3.1.1 Phương pháp bọ ọc Cadmi đa lá dò

Phương pháp này chủ yếu thích hợp cho việc xác định α trong kích ho Phương pháp này ch Theo phương pháp này một bộ monitor đư trong kích hoạt monitor được chiếu bọc nơtron trên nhiệt. Theo phương pháp này m



dốc của đường thẳng sau khi làm khớp [7]: Cadmium, α chính là độ



log

irE ,

   . G

(1.9) theo log

  E ir ,  Au i  . i

, ip

  isp , . QF . , iCd ,0 i

k ,0

, ie

: hoạt độ riêng của monitor thứ 1(phân rã/giây/gam);



Trong đó:





t . CDSW

ip, : hiệu suất ghi nhận của detector đối với từng monitor;

iCdF , : hệ số hiệu chỉnh cho sự truyền qua Cd của các nơtron trên nhiệt;

ieG , : hệ số tự che chắn nơtron trên nhiệt;

: hằng số k0 của monitor i so với Au;

 i

k Au,0

Vế trái của phương trình (1.9) là một hàm log theo α.Vì vậy để tìm α ta sẽ áp dụng phép tính lặp bằng cách cho α=0, sau đó vẽ đồ thị bằng phương trình (1.9) ta sẽ được hệ số góc α=α1 , vẽ đồ thị với phương trình như trên nhưng với hệ số góc α=α1, tiếp tục làm như vậy cho tới khi αn-1=αn thì αn chính là hệ số lệch phổ nơtron trên nhiệt cần tìm.

isp,

 α ir,

Elog

ir,



isp,

 α ir,

 epiCd .F

 E. .G

 .Q

 A   .ei

  a

ip,

ie,

i0,

Au0,



ir,



 epiCd .F

 E. .G

 .Q

iCd, N

 A   .ei

  α

ip,

iCd,

ie,

i0,

Au0,

   

     

    log    

       

     log       

       

      Elog        

       







Elog

ir,





ir,



   Elog   

     

Ngoài ra, nghiệm có thể tìm được α bằng cách giải phương trình [4]:

(1.10)

irE , phân bố từ

Khi chọn monitor ta nên chọn những monitor có năng lượng

thấp đến cao để đảm bảo sự tuyến tính trong phương trình (1.10) và giá trị α không

đổi trong vùng năng lượng nơtron trên nhiệt tại vị trí chiếu mẫu. Trong thực nghiệm xác định hệ số α ta thường dùng các monitor 197Au-238U-98Mo-64Zn có bọc lớp Cadmi và bộ ba monitor 197Au-96Zr-94Zr.

3.1.2 Phương pháp tỉ số Cadmi cho đa lá dò

Phương pháp này sử dụng một bộ gồm N monitor được chiếu trần và bọc Cd.

irE ,

Mỗi monitor đặc trưng bởi một năng lượng cộng hưởng hiệu dụng trung bình

 1



Khi đó ứng với mỗi monitor, ta tính được tỉ số Cadmi, RCd như sau [4] :

, iCd

 . th i ,0    . I i ,0

A sp epiCd A , sp i

(1.11)

Trong đó:

spA ,

epiCd i

spA , , i

hoạt độ riêng đối với từng monitor ứng với chiếu trần và chiếu

bọc Cadmi (phân rã/giây/gam);

Cũng như phương pháp “đa lá dò bọc Cd”, α là độ dốc của đường thẳng sau

log

khi làm khớp [4]:

(1.12)

irE ,



 F

E  .1

, iCd

  ir , Q ,0

   . / GG , ie th

theolog

Ngoài ra, nghiệm α cũng có thể tìm được bằng cách giải phương trình (1.12)



log

ir ,



R .

   EG . , i ir , th   aQG .  ).1

iCd ,

ie ,

iCd ,



ir ,



 EG . , i th ).1 

(

R .

  

iCd ,

   , ir QG . ,0 , ie

iCd ,

   

như sau [4]:

   log   

     

   log    

      

     log      

      

      

      







log

ir ,





ir ,



   log   

     

(1.13)

3.1.3 Phương pháp đa lá dò chiếu trần

log

Phương pháp này thường được dùng trong lò phản ứng để xác định hệ số α. Theo phương pháp này, một bộ các monitor được đem chiếu trần với một monitor tham khảo “reference” [6]:

log

irE ,

i    E  ir T ,

theo (1.14)

Cách vẽ để tìm hệ số α cũng giống như hai phương pháp trên, ngoài ra

nghiệm α có thể tìm được bằng cách giải phương trình sau [6]:

log

ir ,

T i



log



log



ir ,

T i



     

     

     

     

      

      







log

ir ,



log



ir ,



     

     

ref



  ir ,

ref

   

 .   



(1.15)

T i

A , sp    ref , p    . G

A sp i    k i , ip Au ,0    . / GG , ie th

ref

,0 Au  Q ,0

ref

Q ,0

Với : (1.16)

Trong công thức (1.15) không tính đến monitor “ref” tức là nếu số monitor là N+1 thì nó gồm có N monitor cộng với một monitor “ref”. Trong phương pháp này



(



(



b (





người ta thường dùng “ba lá dò” để tính hệ số α tức là gồm N=2 monitor và 1 monitor “ref” khi đó ta được phương pháp “ba lá dò chiếu trần” [6].

   

 Qba ) 0

 Q )1 0

(1.17)

 1

A sp





,0 k

  2   1

A sp

 p  p

   

 1   

 1

A sp





,0 k

  3   1

A sp

 p  p

   

 1   

Trong đó:

Cách chọn các monitor dựa vào giá trị năng lượng cộng hưởng hiệu dụng. Thông thường trong phương pháp “ba lá dò chiếu trần” bộ lá dò được sử dụng là: Au197- Zr94– Zr96.

3.2 Phương pháp xác định hệ số f

3.2.1 Phương pháp tỉ số cadmi

Tỉ số thông lượng nơtron nhiệt/nơtron trên nhiệt, = thu được bằng,

cách dùng các thực nghiệm cho việc xác định α.

Thật vậy, từ công thức (1.15) khi có tính đến hệ số tự che chắn nơtron nhiệt

và trên nhiệt, f có thể xác định từ phép đo tỉ số Cd đối với một monitor như sau:



(

. R



   . G

, rCd

, re

(1.18)

log

Trong công thức (1.17) chỉ số r kí hiệu cho monitor tỉ số thông lượng nơtron

irE ,

được biết khá chính xác khi chiếu có bọc và không bọc lớp với giá trị Q0 và

Cd.

3.2.2 Phương pháp ba lá dò chiếu trần

Từ việc xác định hệ số α theo phương pháp “ba lá dò chiếu trần”, ta có thể

A sp



   .

QG . 1, e

1,0

QG . 2, e

  1   2

 p  p

A sp



rút ra biểu thức xác định tỉ số thông lượng nơtron f như sau:

A sp



   .

QG . 1, e

1,0

  1   2

A sp

 p  p

(1.19)

: hoạt độ riêng của monitor thứ I (phân rã/giây/gam);

A sp

1, 

t . WCDS .

m .

: hoạt độ riêng của monitor thứ II (phân rã/giây/gam);

1, 

t . WCDS

m .

Trong đó:

3.3 Phương pháp xác định thông lượng nơtron nhiệt, nơtron trên nhiệt

Sau khi tính toán hệ số f và α ta có thể tính thông lượng nơtron bằng phương

trình kích hoạt nơtron cơ bản.

  

 . M  



Dựa vào phương trình (1.3) thông lượng nơtron nhiệt được xác định như sau:

 th

. WNCDS



..  p

   f

  0 1. 

  

(1.20)

Tính được thông lượng nơtron nhiệt dễ dàng ta có thể suy ra thông lượng

nơtron trên nhiệt:

  e

 th f

(1.21)

4. Các phần mềm tính toán thông s m tính toán thông số phổ nơtron

zero (NAA). Phần mềm có thể xử lý tất cả các số liệu đư NAA, chẳng hạn như: Tính toán các thông số ph

- k0-IAEA: Là phầ chuẩn hóa k-zero (NAA). Ph trong bài toán k0-NAA, ch chuẩn hiệu suất ghi detetcor, hi ần mềm phân tích kích hoạt nơtron dựa trên phương pháp a trên phương pháp u được yêu cầu phổ nơtron, hiệu đo, và tính hàm t ghi detetcor, hiệu chính hình học mẫu và cấu hình đo, và tính hàm

, v.v… Phần mềm được phát triển bởi M. Blaauw . Blaauw ở Trường

lượng cùng với sai số, v.v… Ph Delft, Hà Lan. Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan.

Ngoài ra, phần m n mềm k0-IAEA còn có khả năng xử lý phổ ổ gamma bằng

c chia làm hai nhóm riêng biệt. Nhóm các cơ s

ương tối thiểu. Nhóm các cơ sở dữ liệu c hiện việc tính

phương pháp Holistic dựa trên phương pháp tính số bình phương t phương pháp Holistic d Phần mềm được chia làm hai nhóm riêng bi (database) và nhóm chương trình chính bao gồm các module thực hi (database) và nhóm chương tr ng quan chương trình này được mô tả ở hình bên dưới. toán. Tổng quan chương tr

Hình 7: Tổng quan phần mềm k0-IAEA [3] Hình

- Excel: Là một ứ

ứng dụng bảng tính được phát triển bởi Microsolf cho i Microsolf cho u tiên vào năm 1985 Windows, Mac OS X và IOS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1985 Microsoft Windows, Mac OS X và IOS đư

n năm 1980. Cùng với sự ra đời của Window 3.0, Excel đư

và tiếp tục phát triển năm 1980. Cùng v đưa vào bộ Office 95 và đư đầu và có mặt ở hầu hế Office 95 và được sử dụng rộng rãi, trở thành công cụ ết các máy tính cá nhân. Hiện nay, phiên b a Window 3.0, Excel được bảng tính hàng n nay, phiên bản mới nhất là

c vụ cho việc tính ng tính có móc nối ng khác… Trong khóa luận này,

Office 2013. Excel có nh toán tự động, thiết lập hàm s lẫn nhau, khả năng trao đ tôi sử dụng bảng tính Excel đư có những tính năng đặc biệt như: Macro phục v p hàm sử dụng code có thể lưu lại nhiều bảng tính có móc n trao đổi dữ liệu với các ứng dụng khác… Trong khóa lu xcel được thiết kế để tính toán thông số phổ nơtron nơtron.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ĐO PHỔ NƠTRON

1. Quy trình thực nghiệm

1.1 Chuẩn bị lá dò

Trong khóa luận này sử dụng các lá dò Au, Zr để tính thông số phổ.

Đối với lá dò bọc Cd: 0.00001375 g (0.1 % Au); 0.01921 g (100% Zr)

Đối với lá dò trần: 0.00001372 g (0.1 % Au); 0.01923 g (100% Zr)

Bảng 1: Các đặc trưng của lá dò Au và lá dò Zr

Chu kỳ bán rã T1/2(s) 232848 60300 Năng lượng E (keV) 411.8 743.0 Cường độ phát I (%) 95.62 93.09 Độ phổ biến θ (%) 100 2.8 Phản ứng hạt nhân 197Au(n,)198Au 95Zr(n,)96Zr

Quá trình chuẩn bị lá dò được tiến hành tại phòng chuẩn bị mẫu, Trung tâm

Vật lý và Điện tử hạt nhân, Viện nghiên Cứu Hạt Nhân Đà Lạt.

1.2 Chiếu và đo mẫu

1.2.1 Chiếu mẫu

Đối với lá dò bọc Cadmium: chiếu 30 phút (1800 giây) đối với cả hai lá dò

Au và Zr tại cột nhiệt.

Đối với lá dò trần: chiếu 10 phút (600 giây) đối với cả hai lá dò Au và Zr tại

cột nhiệt.

1.2.2 Đo mẫu

Đối với lá dò bọc Cadmium: Au thời gian rã (td) là 167150 giây, thời gian đo (tm) 72331.34 giây và đo cách detector 5 cm; Zr thời gian rã (td) là 86366 giây, thời gian đo (tm) 5359.94 giây và đo sát với detector (0 cm).

Đối với lá dò trần: Au thời gian rã (td) là 235573 giây, thời gian đo (tm) 8048.4 giây và đo cách detector 5 cm; Zr thời gian rã (td) là 254336 giây, thời gian đo (tm) 5688.94 giây và đo sát với detector (0 cm).

Tất cả các lá dò đều được đo trên hệ phổ kế gamma HPGE-DSPEC ở phòng

chuẩn bị mẫu, Trung tâm Vật lý và Điện tử hạt nhân.

Hình 8: Hệ phổ kế gamma HPGE-DSPEC.

1.3 Xử lý phổ gamma

Xử lý phổ gamma là dùng các phương pháp toán học và máy tính xác định chính xác năng lượng và độ lớn của các đỉnh gamma trong phổ. Năng lượng gamma được nhận diện ứng với hạt nhân trong mẫu, có hạt nhân phát ra duy nhất chỉ một năng lượng gamma, ứng với trong phổ gamma là một đỉnh nhưng có những hạt

nhân lại phát ra nhiều đỉnh gamma ở các mức năng lượng khác nhau và cũng có một số đỉnh đồng thời do nhiều hạt nhân phát ra. Do đó phải căn cứ vào chu kỳ bán rã của hạt nhân, sự tồn tại của tất cả các tia gamma trong phổ để từ đó quyết định việc

nhận diện hạt nhân sao cho tránh nhầm lẫn.

Độ lớn của đỉnh gamma (tính theo số đếm) được dùng để tính hàm lượng nguyên tố hiện diện trong mẫu đo, vì vậy việc tính chính xác diện tích đỉnh gamma quyết định độ chính xác của kết quả phân tích. Trong nhiều trường hợp các đỉnh

chồng chập nhau ta dùng các chương trình tính toán làm khớp đỉnh (Fit) trên máy tính để tách các đỉnh chồng chập. Hiện nay có khá nhiều phần mềm máy tính thực hiện việc xử lý phổ gamma dùng cho phân tích kích hoạt neutron như: Gamma Vision (ORTEC), Genie2K (CANBERRA), Ganaas (IAEA),… Hình dáng đỉnh được mô tả bởi hàm Gauss và được đơn giản bởi những hàm bổ trợ thích hợp. Do đó tất cả đỉnh liên quan đến vạch bội có thể được tự động phân tích.

Trong khóa luận phần mềm Gamma Vision (ORTEC) để thu nhận và xử lý

phổ gamma.

Hình 9: Đỉnh gamma của lá dò Au.

Hình 10: Đỉnh gamma của lá dò Zr.

1.4 Tính thông số phổ nơtron

Trong khóa luận này, tôi sử dụng phần mềm Excel để tính thông số phổ nơtron. Các bước tiến hành xác định thông số phổ sẽ được trình bày ở các mục bên

dưới.

Để tính thông số phổ trên Excel ta cần lập một bảng tính cho các lá dò Au, Zr gồm các thông số như: năng lượng, diện tích đỉnh, hệ số hiệu chỉnh, thời gian chiếu, thời gian rã, thời gian đo, khối lượng lá dò, hệ số Q0, năng lượng cộng hưởng , tích phân cộng hưởng I0.

 Bước 1: Tính hiệu suất ghi của detector tại vị trí 5 cm đối với lá dò Au và 0

cm đối với lá dò Zr. Dưới đây là bảng hiệu suất ghi của detector:

Bảng 2: Hiệu suất ghi của detector tại vị trí 5 cm và 0 cm

 log  log Energy Loge

(keV) (keV) (5cm) (5cm) (0cm) (0cm)

122.1 2.086716 3.14 0.496930 18.31 1.262703

136.5 2.135133 3.06 0.485721 18.04 1.256192

276.4 2.441538 2.09 0.320146 12.69 1.103382

302.8 2.481156 1.96 0.292256 11.90 1.075685

356.0 2.551450 1.81 0.257679 10.99 1.041087

383.9 2.584218 1.77 0.247973 10.75 1.031353

511.0 2.708421 1.39 0.143015 8.43 0.925884

661.6 2.820595 1.19 0.075547 7.21 0.857636

834.8 2.921582 1.03 0.012837 6.22 0.794000

1115.0 3.047275 0.82 -0.086186 4.94 0.693441

1173.0 3.069298 0.78 -0.107905 4.69 0.671543

1274.0 3.105169 0.70 -0.154902 4.21 0.624126

1332.0 3.124504 0.70 -0.154902 4.21 0.623892

0.6

y = -0.405067x5 + 4.692637x4 - 21.256426x3 + 46.626561x2 - 49.384529x + 20.715377 R² = 0.999006

0.5

0.4

0.3

0.2

 g o l

0.1

0.0

1.9

2.1

2.3

2.5

2.7

2.9

3.1

3.3

-0.1

-0.2

logE

1.3

1.2

1.1

1.0

0.9

Hình 11: Đồ thị hiệu suất ghi theo năng lượng tại vị trí 5 cm đến detector.

 g o l

0.8

0.7

0.6

y = -0.372682x5 + 4.199249x4 - 18.262172x3 + 37.568103x2 - 35.719518x + 13.276869 R² = 0.998998

0.5

1.9

2.1

2.3

2.7

2.9

3.1

2.5 logE

Hình 12: Đồ thị hiệu suất ghi theo năng lượng tại vị trí 0 cm đến detector.

 Bước 2: Từ hai đường cong hiệu suất trên ta tính được hiệu suất ghi của

detector.

Hiệu suất ghi tính được ở bảng bên dưới:

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

Sai số

Sai số tiết Hiệu Diện tích Mẫu Năng lượng E suất  (%) diện (keV) Bọc Cd đỉnh Sai số hiệu suất (%)

411.8 Tiết diện hiệu dụng (b) 98.65 0.09 1.75 0.035 101668 diện tích đỉnh 412 Au

743.0 0.0213 0.000213 7.25 0.145 15129 136 Zr

411.8 98.65 0.09 1.75 0.035 27120 186 Au Trần 743.0 0.0213 0.000213 7.25 0.145 935 36 Zr

 Bước 3: Tính hoạt độ và tốc độ của các lá dò Au và Zr ở cả hai trường hợp

bọc và không bọc Cd.



A sp

tN p WCDS .

a) Phương trình tính hoạt độ A:

, 

esp

tN p WCDS .

(1.22)

(1.23)

Với Asp là hoạt độ của lá dò trần, Asp,e là hoạt độ của lá dò bọc Cd.



. FMA . 

b) Phương trình tính tốc độ phản ứng như sau:

esp

, 

., . FMA 

(1.24)

(1.25)

Với Rsvà Rs,Cd lần lượt là tốc độ phản ứng của lá dò trần và lá dò bọc Cd.

Bảng 4: Hoạt độ và tốc độ phản ứng đối với lá dò bọc và không bọc Cd

Sai số tốc độ phản Hoạt độ Mẫu Năng lượng E Tốc độ phản ứng A (Bq) (keV) R (%) Bọc Cd Sai số hoạt độ (%)

Au 412.05 3.50E+07 0.41 6.87E-13 ứng 1.86

Zr 725.09 2.00E+04 0.90 1.65E-15 2.19

Au 412.11 2.81E+08 0.69 5.49E-12 1.94 Trần Zr 724.38 2.52E+04 3.85 2.02E-15 4.34

 Bước 4: Tính hệ số anpha: Ta sử dụng bộ lá dò Au, Zr để tính, dùng trang

web Wolfram Alpha để tìm ra hệ số anpha.

Tham số dạng phổ trên nhiệt, là hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc năng lượng, nó có thể âm hoặc dương phụ thuộc vào cấu hình hệ chiếu (Chất làm chậm, hình học chiếu mẫu).

 





0.426



epi

C 

Q 0

r Zr ,





Mức không lý tưởng của dạng thông lượng trên nhiệt, tại vị trí chiếu mẫu được xác định từ thực nghiệm bằng sử dụng phương pháp lá dò đôi, sử dụng tỉ số Cd của phản ứng 197Au(n,)198Au và 95Zr(n,)96Zr, trong đó các lá dò Au và Zr được sử dụng rất mỏng để giảm hiệu ứng tự che chắn nơtron.

 

Au Zr



  

  

 

 1  1

A R A





0.426

epi

C 

r Au ,

 

 

  Q 0

 

Hệ số (1.26)



   2

426.0    1 CdE

Với (1.27)

Bảng 5: Số liệu hạt nhân được sử dụng tính hệ số α

F Gepi (b) (b) Lá dò (eV)

Au 5.47 1 1550±28 98.65±0.09 15.71 1

Zr 338 1 5.28±0.03 0.0213±0.000213 388 1

Hình ảnh trang W [8] nh trang Wolfram Alpha để tính hệ số anpha [8]

Hình 13: Kết quả tính hệ số anpha.

n ứng thì α thuộc

Theo lý thuyết hệ đoạn [-1,1], kết hợp với k số đối với một nguồn nơtron từ lò phản i kết quả trên ta thu được hệ số α là α = -0.13.

: Tính thông lượng nhiệt và trên nhiệt.

 Bước 5: Tính thông lư - Thông lượng nơtron nhi tron nhiệt:





 

. RF G .

( 1.28 )

Với FCd là hệ số hiệu chính Cadmium ( u chính Cadmium ( ≈ 1)

Để tính được thông lượng nơtron trên nhiệt, trước hết ta tính I Để tính được thông lượng nơ ta tính I0(α) dựa trên

kết quả α thu được theo công thức sau thu được theo công thức sau:





426







  

 1 eV



.0 E

.0   2

426   1 E 

 r

0  Cd

  

  

(1.29)



 e



 . . Gg 0 0 th      IF . . G Cd

epi

- Thông lượng nơtron trên nhiệt :



(1.30)

, esp

Với RA là hệ số cadmium

(1.31)

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

1. Kết quả

Kết quả tính các thông số phổ nơtron tại vị trí chiếu mẫu ở cột nhiệt như hệ

số lệch phổ anpha, tỉ số thông lượng nơtron nhiệt và nơtron trên nhiệt (f), thông lượng nơtron nhiệt, thông lượng nơtron trên nhiệt được trình bày ở bảng 5, các thông số phổ này được xác định trong lần chạy lò 6/2017 và 9/2017 khi lò ở công suất 500 kW.

Bảng 6: Kết quả tính thông lượng nơtron nhiệt và nơtron trên nhiệt.

Sai số tích phân Thông lượng Sai số thông lượng Tích phân cộng Mẫu Thông lượng Sai số thông lượng

nơtron nhiệt cộng hưởng (b) nơtron trên nhiệt hưởng I(b) nơtron nhiệt (%) nơtron trên nhiệt (%)

1550 Au 28 4.87E+10 2.70 2.88 3.55E+08

5.28 Zr 0.03 1.97E+10 4.96 4.96 1.44E+08

Bảng 7: Kết quả thông lượng nơtron tổng, tỉ số f.

Mẫu Tỉ số f

Au Zr Thông lượng nơtron tổng 4.91E+10 1.98E+10 Sai số thông lượng nơtron tổng (%) 5.58 9.92 137.18 136.81

2. Nhận xét

Kết quả thông lượng gần bằng nhau khi đo với hai loại lá dò chuẩn Au và

Zr, chứng tỏ tính chính xác của phép đo và các bước xử lý số liệu thực nghiệm. Giá trị trung bình của thông lượng thu được là 3.45x1010 ncm-2s-1 và sai số của phép đo 7.75% ở mức sai số cho phép trong đo đạc thực nghiệm đối với phép đo kích hoạt nơtron. Đối với các lá dò khác nhau ta thu được tỉ số Cd khác nhau, nguyên nhân do

tiết diện tích phân cộng hưởng của các lá dò khác nhau. Tỉ số nơtron nhiệt trên

nơtron trên nhiệt f là gần như nhau đối với các lá dò. Theo lý thuyết hệ số đối với

một nguồn nơtron từ lò phản ứng thì α ∈ [−1; 1] thực nghiệm ta tính được hệ số

α=-0.13 tại cột nhiệt của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Giá trị này gần bằng 0 cho ta thấy phổ nơtron có phổ nhiệt hoá tốt và phù hợp tốt gần đúng với quy luật chuẩn 1/E.

KẾT LUẬN

Với mục tiêu ban đầu và phương pháp nghiên cứu trình đã trình bày trong phần đặt vấn đề, luận văn đã đạt được kết quả kỳ vọng là xác định bằng thực

nghiệm các thông số phổ nơtron tại cột nhiệt của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Các nội dung chính đã thực hiện hoàn thành trong luận văn này được tóm tắt như sau:

Trong chương 1, chúng tôi đã giới thiệu tổng quan về cấu trúc của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Ở phần tổng quan lý thuyết về phương pháp kích hoạt nơtron ta đã trình bày được nguyên lý cũng như các phương pháp chuẩn hóa trong kích hoạt nơtron. Bên cạnh đó ta cũng 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, tôi đã trình bày tiến trình các bước bố trí nghiệm, đo thực nghiệm đối với lá dò Au và Zr, giới thiệu về các phần mềm thu nhận và xử lý cũng như tính toán các thông số phổ. Đồng thời trình bày các đại lượng đặc trưng và cần thiết cho việc tính toán.

Qua khóa luận này, kết quả thu được là các thông số phổ nơtron tại cột nhiệt

lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Hồ Mạnh Dũng (2003), Nghiên cứu phát triển phương pháp k – zero

trong phân tích kích hoạt neutron lò phản ứng Hạt nhân cho xác định đa nguyên tố, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Tp. Hồ Chí Minh.

[2] Ngô Quang Huy (1997), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Viện Năng lượng

Nguyên tử Việt Nam, Trung tâm Hạt Nhân Tp. Hồ Chí Minh.

[3] Cao Đông Vũ (2009), Nghiên cứu, áp dụng chương trình k0-IAEA trên lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, Báo cáo tổng kết Đề Tài khoa học công nghệ cấp cơ sở năm 2009.

[4] Huỳnh Trúc Phương (2009), Phương Pháp K0 trong phân tích kích hoạt neutron trong vùng năng lượng thấp, luận án Tiến sĩ Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp. Hồ Chí Minh.

[5] Hồ Mạnh Dũng (2004), Phân tích kích hoạt nơtron trên lò phản ứng hạt

nhân, Giáo trình lớp cao học ngành vật lý hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí Minh.

[6] Huỳnh Trúc Phương (2001), Phân tích kích hoạt nơtron, Giáo trình lưu

hành nội bộ,Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí Minh.

[7] Hồ Mạnh Dũng (2003), Nghiên cứu phát triển phương pháp k-zero trong phân tích kích hoạt nơtron lò phản ứng Hạt nhân cho xác định đa nguyên tố, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Tp. Hồ Chí Minh.

[8] https://www.wolframalpha.com

Website

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

Chủ đề:

Đồ án môn Vật lý



  E ir ,  Au i  . i

  isp , . QF . , iCd ,0 i





 g o l

 g o l

2.5 logE

Tài liệu liên quan

Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Giáo dục tiểu học: Dạy học trải nghiệm sáng tạo chủ đề Vật chất và Năng lượng trong môn Khoa học 4

Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Sư phạm Vật lý: Tổ chức dạy học một số kiến thức chương

Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Sư phạm Vật lý: Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần Cơ học vật lý 10 theo định hướng phát triển năng lực

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Thiết kế bài dạy học theo định hướng phát triển năng lực chương chất khí Vật lý 10

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống E-learning vào dạy học phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương "Cơ sở của nhiệt động lực học" - Vật lý 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Điện học” Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống E-Learning vào dạy học phần Quang hình học Vật lý 11 THPT

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập dạy học chương “Dòng điện không đổi” chương trình vật lý lớp 11 trung học phổ thông theo định hướng phát triển năng lực

Tài liêu mới

Đề cương đồ án tốt nghiệp: Thành lập bản đồ địa chính khu vực xã Mỹ Lạc, huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An bằng công nghệ GNSS-RTK

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Xác định quĩ đạo của chất điểm khi có phương trình vận tốc

Bài tiểu luận: Hệ thống sản xuất aspirin từ thiết bị vỏ áo hoạt động liên tục cho ra 10kg sản phẩm mỗi giờ

Báo cáo bài tập lớn Vật lý A1: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quĩ đạo của vật khi có phương trình chuyển động

Báo cáo bài tập lớn: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Bài tập lớn: Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp loại ống chùm thẳng đứng

Báo cáo bài tập lớn Vật lý A1: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quĩ đạo của vật khi có phương trình chuyển động

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Xác định quỹ đạo của vật bằng hàm Mathlab

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quỹ đạo của electron trong điện trường tĩnh

Báo cáo bài tập lớn: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu sự vận chuyển phóng xạ từ đất lên thực vật

Khóa luận tốt nghiệp: Bài toán biên dirichlet cho phương trình elliptic cấp 2 dạng bảo toàn trong hình tròn đơn vị

Khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát điều kiện tách chiết và hoạt tính sinh học của cao chiết hoa đu đủ đực (Carica papaya L.) từ methanol và acetone

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok