Khóa luận tốt nghiệp: Xác định nguyên tử số hiệu dụng của một số loại polyme

Chia sẻ: Minh Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung khóa luận được chia thành ba chương: Chương 1 trình bày những tương tác của bức xạ gamma với vật chất, cơ sở lý thuyết và một số phương pháp để xác định nguyên tử số hiệu dụng. Chương 2 giới thiệu về phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP6. Chương 3 trình bày mô hình mô phỏng của mô hình gamma truyền qua, đồng thời, trình bày và so sánh các kết quả thu được từ các phương pháp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp: Xác định nguyên tử số hiệu dụng của một số loại polyme

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ TRẦN THỊ MỸ DUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH NGUYÊN TỬ SỐ HIỆU DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI POLYME Chuyên ngành: Vật lý học Tp. Hồ Chí Minh - Năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ XÁC ĐỊNH NGUYÊN TỬ SỐ HIỆU DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI POLYME Cán bộ hướng dẫn: TS. Hoàng Đức Tâm Sinh viên thực hiện: Trần Thị Mỹ Duyên
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện khóa luận, em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Đức Tâm. Thầy đã luôn hướng dẫn và truyền đạt nhiều kiến thức cho tôi trong quá trình thực hiện. Thầy không chỉ truyền đạt những kiến thức khoa học mà còn truyền đạt nhiều giá trị nhân văn giúp em có thêm tri thức trên con đường tương lai. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Vật lý và trường Đại học Sư phạm đã hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và rèn luyện. Đồng thời, tôi xin cảm ơn các bạn lớp Vật lý Cử nhân A K42 đã đồng hành cùng tôi và giúp đỡ trong những năm học qua. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ và các thành viên trong gia đình đã luôn ủng hộ và giúp đỡ tôi để tôi có thể tập trung hoàn thành khóa luận. i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh MCNP6 Chương trình mô phỏng Monte Monte Carlo N – Particle 6 Carlo 6 Zeff Nguyên tử số hiệu dụng Effective atomic number RD Độ lệch tương đối Relative Deviation CTHH Cấu tạo hóa học Chemical formula ii
DANH MỤC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ Hình 1.1. Hiệu ứng quang điện ........................................................................................ 3 Hình 1.2. Hiệu ứng Compton và sơ đồ tán xạ của bức xạ gamma lên electron tự do ..... 4 Hình 1.3. Hiệu ứng tạo cặp và hiệu ứng hủy cặp ............................................................. 5 Hình 2.1. Cấu trúc thẻ khai báo ô mạng trong tập tin đầu vào ...................................... 15 Hình 2.2. Cấu trúc thẻ khai báo mặt trong tập tin đầu vào ............................................ 16 Hình 2.3. Cấu trúc thẻ khai bao nguồn trong tập tin đầu vào ........................................ 18 Hình 2.4. Cấu trúc thẻ khai báo vật liệu trong tập tin đầu vào ...................................... 19 Hình 3.1. Sơ đồ mô hình thực nghiệm gamma truyền qua ............................................ 20 Hình 3.2. Mô hình mô phỏng gamma truyền qua trong chương trình MCNP6............. 20 Hình 3.3. Thông số của nguồn phóng xạ ....................................................................... 21 Hình 3.4. Phổ năng lượng trước và sau khi xử lý bằng phần mềm Colegram ............... 24 Hình 3.5. Đồ thị so sánh giữa hai phương pháp ............................................................. 27 Hình 3.6. So sánh độ chênh lệch của nguyên tử số hiệu dụng giữa phương pháp tính trực tiếp với các nghiên cứu khác .................................................................................. 28 Hình 3.7. So sánh độ chênh lệch của nguyên tử số hiệu dụng giữa phương pháp Monte Carlo với các nghiên cứu khác ....................................................................................... 29 iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Cấu trúc tập tin đầu vào của chương trình MCNP6 ...................................... 13 Bảng 2.2. Một số mặt được nghĩa trong MCNP6 .......................................................... 16 Bảng 2.3. Các định nghĩa thông số trong MCNP6......................................................... 17 Bảng 3.1. Tên gọi, cấu trúc hóa học và mật độ của một số vật liệu polyme ................. 22 Bảng 3.2. Cấu hình và thông số kỹ thuật của đầu dò NaI(Tl)........................................ 23 Bảng 3.3. Dữ liệu tính toán hệ số suy giảm khối của vật liệu........................................ 24 Bảng 3.4. Bảng so sánh nguyên tử số hiệu dụng giữa hai phương pháp ....................... 26 Bảng 3.5. Bảng so sánh nguyên tử số hiệu dụng với các nghiên cứu khác ................... 27 iv
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................ii DANH MỤC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ ................................................................................ iii DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................iv MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN TỬ SỐ HIỆU DỤNG................................ 3 1.1. Tương tác bức xạ gamma với vật chất ...................................................................... 3 1.1.1. Hiệu ứng quang điện .............................................................................................. 3 1.1.2. Hiệu ứng Compton ................................................................................................. 4 1.1.3. Hiệu ứng tạo cặp .................................................................................................... 5 1.2. Cơ sở lý thuyết .......................................................................................................... 6 1.2.1. Xác định hệ số suy giảm khối ................................................................................ 6 1.2.2. Xác định nguyên tử số hiệu dụng ........................................................................... 8 1.3. Phương pháp xác định nguyên tử số hiệu dụng ........................................................ 9 1.3.1. Phương pháp tính trực tiếp ..................................................................................... 9 1.3.2. Phương pháp Monte Carlo ..................................................................................... 9 1.4. Tóm tắt chương 1 .................................................................................................... 11 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO VÀ CHƯƠNG TRÌNH MCNP6 ... 12 2.1. Phương pháp Monte Carlo ...................................................................................... 12 2.2. Chương trình MCNP6 ............................................................................................. 12 2.3. Cấu trúc tập tin đầu vào .......................................................................................... 13 v
2.3.1. Thẻ khai báo ô mạng (Cell Cards) ....................................................................... 14 2.3.2. Thẻ khai báo mặt (Surface Cards) ........................................................................ 15 2.3.3. Thẻ khai báo dữ liệu (Data Cards) ....................................................................... 17 2.4. Tóm tắt chương 2 .................................................................................................... 19 CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH NGUYÊN TỬ SỐ HIỆU DỤNG ........................................ 20 3.1. Mô hình mô phỏng .................................................................................................. 20 3.1.1. Mô hình mô phỏng ............................................................................................... 20 3.1.2. Phương pháp xử lý phổ ........................................................................................ 23 3.2. Kết quả và nhận xét ................................................................................................. 24 3.2.1. Xác định hệ số suy giảm khối .............................................................................. 24 3.2.2. Xác định nguyên tử số hiệu dụng ......................................................................... 25 3.3. Tóm tắt chương 3 .................................................................................................... 29 KẾT LUẬN .................................................................................................................... 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 31 vi
MỞ ĐẦU Kiểm tra và đánh giá vật liệu là một trong những vấn đề cần thiết đối với các ngành trong lĩnh vực khoa học. Hiện nay, một trong những phương pháp kiểm tra được sử dụng rộng rãi là phương pháp kiểm tra không phá hủy. Phương pháp này dùng để phát hiện khuyết tật của vật liệu mà không làm ảnh hưởng khả năng sử dụng của vật liệu sau này. Trong đó, phương pháp chụp ảnh phóng xạ là phương pháp sử dụng tia bức xạ chiếu qua vật liệu cần kiểm tra và dựa vào sự suy giảm của tia bức xạ khi xuyên qua chiều dày vật liệu để đánh giá kết cấu vật liệu. Để đánh giá khả năng che chắn của vật liệu, các nhà khoa học nghiên cứu về các thông số ảnh hưởng đến sự tương tác giữa các photon với vật liệu, trong đó bao gồm nguyên tử số hiệu dụng. Hiện nay, có nhiều phương pháp được sử dụng để xác định nguyên tử số hiệu dụng như phương pháp gamma tán xạ [1-2], gamma truyền qua [3- 4],… Kucuk và cộng sự [4] đã xác định nguyên tử số hiệu dụng, mật độ electron hiệu dụng cho 5 vật liệu polyme. Trong nghiên cứu, Kucuk sử dụng hệ đo gamma truyền qua với đầu dò NaI(Tl) tại nhiều mức năng lượng để tiến hành thực nghiệm. Đồng thời, tính toán các thông số trên bằng lý thuyết để so sánh kết quả với thực nghiệm. Kết qua thu được là giá trị thực nghiệm phù hợp với giá trị lý thuyết. Với độ phù hợp cao giữa giá trị lý thuyết với giá trị thực nghiệm trong nghiên cứu trên, chúng tôi sử dụng một số phương pháp để xác định nguyên tử số hiệu dụng của hợp chất. Đối tượng được chọn để khảo sát là một số vật liệu polyme (14 loại) vì đây là một loại vật liệu hợp chất mang tính ứng dụng cao trong đời sống. Bên cạnh đó, chúng tôi sử dụng phương pháp Monte Carlo cùng phần mềm mô phỏng MCNP6 để mô phỏng mô hình gamma truyền qua với năng lượng xác định của nguồn 137Cs (0,662 MeV). Từ kết quả thu được, so sánh giá trị lý thuyết và giá trị mô phỏng với giá trị thực nghiệm từ một số nghiên cứu khác. Từ đó, đánh giá sự phù hợp của phương pháp lý thuyết và mô hình mô phỏng được xây dựng trong khóa luận. 1
Ngoài ra, trong nghiên cứu trước đây của Chương và cộng sự [5], Chương sử dụng tỉ lệ của diện tích đỉnh tán xạ đơn của chất lỏng so với nước để xác định mật độ của môt số loại chất lỏng. Phương pháp này bỏ qua sự ảnh hưởng của thành phần vật liệu và coi như mật độ chỉ phụ thuộc vào năng lượng. Sự ảnh hưởng của thành phần vật liệu vào mật độ cần được đánh giá lại để hoàn thiện dữ liệu. Chúng tôi muốn khảo sát sự ảnh hưởng của nguyên tử số hiệu dụng của vật liệu vào việc dự đoán mật độ vật liệu. Phương pháp xác định nguyên tử số hiệu dụng và mô hình mô phỏng trong khóa luận này sẽ là tiền đề để chúng tôi tiến hành khảo sát trên. Nội dung khóa luận được chia thành ba chương: Chương 1 trình bày những tương tác của bức xạ gamma với vật chất, cơ sở lý thuyết và một số phương pháp để xác định nguyên tử số hiệu dụng. Chương 2 giới thiệu về phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP6. Chương 3 trình bày mô hình mô phỏng của mô hình gamma truyền qua, đồng thời, trình bày và so sánh các kết quả thu được từ các phương pháp. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN TỬ SỐ HIỆU DỤNG 1.1. Tương tác bức xạ gamma với vật chất Bức xạ gamma được tạo ra từ quá trình phân rã của các đồng vị phóng xạ và từ sự tương tác giữa các hạt cơ bản. Bản chất của bức xạ gamma là sóng điện từ mang năng lượng cao. Khi đi qua vật chất, bức xạ gamma không gây ra hiện tượng ion hóa trực tiếp như các hạt mang điện mà thường xảy ra ba hiệu ứng: hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton và hiệu ứng tạo cặp. 1.1.1. Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện xảy ra khi bức xạ gamma va chạm với electron quỹ đạo của nguyên tử và truyền toàn bộ năng lượng cho electron đó khiến electron thoát ra khỏi nguyên tử. Electron đó được gọi là quang electron. Quang electron được cung cấp động năng cực đại Ee bằng hiệu của năng lượng bức xạ gamma tới E với năng lượng liên kết của electron với hạt nhân Elk [6]: E e = E − E lk (1.1) Hình 1.1. Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra khi năng lượng bức xạ gamma tới phải lớn hơn năng lượng liên kết của electron với hạt nhân, trong đó, năng lượng liên kết của electron giảm 3
dần theo các lớp K, L, M,… Ngoài ra, hiệu ứng quang điện không xảy ra đối với các electron tự do vì vi phạm định luật bảo toàn năng lượng và động lượng. 1.1.2. Hiệu ứng Compton Hiệu ứng Compton là hiện tượng khi bức xạ gamma va chạm với electron lớp ngoài của nguyên tử, truyền một phần năng lượng khiến electron bật ra khỏi nguyên tử còn bức xạ gamma bị giảm năng lượng và thay đổi phương bay. Hiện tượng chỉ xảy ra khi năng lượng bức xạ gamma tới mang giá trị lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết của các electron lớp K trong nguyên tử. Khi đó có thể bỏ qua năng lượng liên kết của electron và tán xạ của bức xạ gamma lên electron có thể coi như là tán xạ với electron tự do. Hình 1.2. Hiệu ứng Compton và sơ đồ tán xạ của bức xạ gamma lên electron tự do Theo định luật bảo toàn năng lượng và động lượng, thu được công thức năng lượng gamma sau tán xạ và năng lượng electron sau tán xạ phụ thuộc vào góc bay của gamma sau tán xạ: • Năng lượng gamma sau tán xạ [6]: E E' = (1.2) E 1+ (1 − cos  ) m ec 2 4
• Năng lượng electron sau tán xạ [6]:  E  E (1 − cos  )   m ec2  Ee = E − E ' = (1.3) E 1+ (1 − cos  ) m ec 2 trong đó: • E là năng lượng gamma trước tán xạ. • E’ là năng lượng gamma sau tán xạ. • Ee là năng lượng electron sau tán xạ. • θ là góc bay của gamma sau tán xạ. 1.1.3. Hiệu ứng tạo cặp Hiệu ứng tạo cặp là hiện tượng bức xạ gamma mang năng lượng lớn hơn hoặc bằng ( ) hai lần năng lượng nghỉ của electron E   2m ec 2 đi qua điện trường của hạt nhân và sinh ra một cặp electron-positron. Hình 1.3. Hiệu ứng tạo cặp và hiệu ứng hủy cặp 5
Theo định luật bảo toàn năng lượng: E e+ + E e− = E  − 2mec 2 = E  − 1,022 ( MeV ) (1.4) Electron sau khi xuất hiện sẽ mất dần năng lượng để ion hóa các nguyên tử trong môi trường. Còn positron mang điện tích dương nên tương tác với electron của nguyên tử khác và hủy lẫn nhau, đây gọi là hiện tượng hủy cặp. Khi hiện tượng hủy cặp xảy ra, sinh ra hai bức xạ mang năng lượng 0,511 MeV ngược chiều nhau. 1.2. Cơ sở lý thuyết Nguyên tử số (Z) của một nguyên tố là số proton trong hạt nhân của mỗi nguyên tử, tương tự như số điện tích của một nguyên tử. Với nguyên tử trung hòa về điện, số proton trong hạt nhân bằng với số electron ở các lớp vỏ hạt nhân và chúng liên kết với nhau bằng tương tác tĩnh điện. Đối với hợp chất, nguyên tử số hiệu dụng (Zeff) được xác định phức tạp hơn so với nguyên tử số của một nguyên tố. Nguyên tử số hiệu dụng (Zeff) của hợp chất là một thông số vật lý đặc trưng cho sự tương tác giữa các photon với vật liệu. Thông số này được sử dụng nhiều trong việc đánh giá che chắn bức xạ của vật liệu [7-8], phân biệt các mô tế bào [9], chụp ảnh phóng xạ mẫu vật cổ [10]… Với tính ứng dụng cao nên nguyên tử số hiệu dụng rất được quan tâm và nhiều phương pháp được phát triển để tính toán thông số này. Khóa luận này sẽ trình bày một số phương pháp tính nguyên tử số hiệu dụng. 1.2.1. Xác định hệ số suy giảm khối Khi chiếu một chùm tia gamma hẹp đơn năng vào bia vật liệu thì cường độ chùm tia thay đổi khi đi qua bề dày dx của bia như sau [6]: dI = −Idx (1.5) Công thức (1.5) được viết lại: dI = −dx (1.6) I 6
Lấy tích phân từ 0 đến x thì thu được công thức biểu thị sự thay đổi cường độ của bức xạ gamma theo quy luật hàm mũ khi bề dày vật liệu thay đổi [6]: I = I0e −x = I0e −mx (1.7) trong đó: • I0 là cường độ bức xạ gamma trước khi qua vật liệu. • I là cường độ bức xạ gamma sau khi qua vật liệu. • x (cm) là bề dày vật liệu. • µ (cm-1) là hệ số suy giảm tuyến tính.  • µm = (g.cm-2) là hệ số suy giảm khối của vật liệu với ρ (g.cm-3) là mật độ của  vật liệu. Để tính nguyên tử số hiệu dụng cần xác định hệ số suy giảm khối của vật liệu ứng với mức năng lượng 0,662 MeV. Dựa vào công thức thay đổi cường độ của bức xạ gamma theo quy luật hàm mũ khi đi qua bề dày vật liệu (1.7), hệ số suy giảm khối của vật liệu được tính như sau [4]:  1  I0  m = = ln   (1.8)  x  I  trong đó, mật độ vật liệu ρ được tra cứu trên dữ liệu WinXCom [11]. Ngoài dựa vào công thức suy giảm cường độ bức xạ khi qua vật liệu, hệ số suy giảm khối của vật liệu được tính bằng hệ số suy giảm khối của từng nguyên tố trong hợp chất [12]:   =  wi   (1.9)  i   i 7
n i Ai trong đó, w i = là tỉ số khối lượng của nguyên tố thứ i trong hợp chất với điều  n jA j j  kiện w = 1 . Tỉ số này và hệ số suy giảm khối của từng nguyên tố   được tra cứu   i i i trên dữ liệu WinXCom ứng với năng lượng 0,662 MeV [10]. 1.2.2. Xác định nguyên tử số hiệu dụng Nguyên tử số hiệu dụng được tính bằng tỉ số giữa tiết diện tương tác phân tử hiệu dụng với tiết diện electron hiệu dụng [12]: a Zeff , = (1.10) el Trong đó, tiết diện tương tác phân tử toàn phần σm, tiết diện tương tác nguyên tử hiệu dụng σa và tiết diện tương tác electron hiệu dụng σel được tính bằng các công thức sau [12]: 1  m =    n i Ai (1.11) NA    i m 1  a = = f A    (1.12)  ni NA i i i  i i 1 f i Ai    el =  N A i Zi   i (1.13) trong đó: • Ai là khối lượng nguyên tử của nguyên tố thứ i trong hợp chất. • ni là số nguyên tử của nguyên tố thứ i trong hợp chất.  • là hệ số suy giảm khối của vật liệu.  8
 •    là hệ số suy giảm khối của nguyên tố thứ i trong hợp chất.  i ni • fi = là tỉ lệ số nguyên tử của nguyên tố thứ i trong hợp chất.  ni i 1.3. Phương pháp xác định nguyên tử số hiệu dụng 1.3.1. Phương pháp tính trực tiếp Phương pháp tính trực tiếp dựa trên công thức (1.10), trong đó nguyên tử số hiệu dụng phụ thuộc vào hệ số suy giảm khối của từng nguyên tố trong hợp chất. Phương pháp tính trực tiếp có dạng công thức nhau sau [13]:   f A    i i Zeff ,PI = i i (1.14) f A  j Zj j    j j trong đó, hệ số suy giảm khối của từng nguyên tố được tra cứu trên dữ liệu WinXCom ứng với năng lượng 0,662 MeV [11]. 1.3.2. Phương pháp Monte Carlo Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng mô hình gamma truyền qua để xác định nguyên tử số hiệu dụng. Mô hình được mô phỏng bằng chương trình MCNP6 dựa trên phương pháp Monte Carlo. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Monte Carlo được trình bày ở chương 2 và mô hình mô phỏng được trình bày ở chương 3. Sau quá trình mô phỏng và xử lý phổ, chúng tôi thu được cường độ bức xạ gamma khi qua vật liệu khảo sát và qua vật liệu không khí. Cường độ bức xạ gamma khi qua vật liệu không khí đóng vai trò là cường độ bức xạ gamma trước khi qua vật liệu. Dữ liệu mô phỏng áp dụng vào tính hệ số suy giảm khối của vật liệu bằng công thức (1.8) và tính nguyên tử số hiệu dụng bằng công thức (1.10). 9
1.3.3. Phương pháp XMuDat XMuDat là một chương trình máy tính được dùng để tính hệ số suy giảm khối cho các đơn chất, hợp chất và hỗn hợp. Nowotny đã áp dụng công thức (1.15) để xác định nguyên tử số hiệu dụng trong chương trình [14]: ( ) 1/ ( m −1) Zeff =  i Zim−1 (1.15) i n i Zi trong đó,  i = là tỉ lệ của số electron của nguyên tố thứ i trong hợp chất và m  n i Zi i mang giá trị 3  m  5 . 1.3.4. Phương pháp nội suy Tiết diện hấp thụ của vật liệu được tính bằng công thức [15]: m = (1.16) N ( w i / Ai ) i n i Ai trong đó, N là số Avogadro, w i = là tỉ số khối lượng của nguyên tố thứ i trong  n i Ai i hợp chất. Nguyên tử số tương đương sử dụng công thức nội suy hàm logarit [15]: Z1 ( log 2 − log  ) − Z2 ( log  − log 1 ) Zeq = (1.17) log  2 − log 1 trong đó: • σ1 và σ2 là tiết diện hấp thụ của từng nguyên tố tương ứng với nguyên tử số Z1 và Z2 . • σ là tiết diện tương tác điện tử của vật liệu có giá trị nằm giữa σ1 và σ2. 10
Trong khóa luận, chúng tôi sử dụng phương pháp tính trực tiếp và phương pháp Monte Carlo để xác định nguyên tử số hiệu dụng. 1.4. Tóm tắt chương 1 Chương 1 đã trình bày về các tương tác giữa bức xạ gamma với vật chất, phương pháp xác định hệ số suy giảm khối và các phương pháp xác định nguyên tử số hiệu dụng. Các vấn đề trên là cơ sở lý thuyết giúp chúng tôi đánh giá sự phù hợp của các phương pháp xác định nguyên tử số hiệu dụng. 11
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO VÀ CHƯƠNG TRÌNH MCNP6 2.1. Phương pháp Monte Carlo Phương pháp Monte Carlo là phương pháp giải quyết các bài toán mang tính thống kê mà không thể xử lý một cách chính xác bằng giải tích toán học. Phương pháp này dựa vào việc gieo số ngẫu nhiên để phân tích kết quả dưới sự tác động đồng thời của nhiều yếu tố. Việc gieo số ngẫu nhiên để giải các bài toán phức tạp đã được xuất hiện từ rất lâu về trước. Vào năm 1777, nhà toán học người Pháp Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon đã đưa ra ý tưởng về việc gieo số ngẫu nhiên trong bài toán cây kim của Buffon. Bài toán của Buffon là thí nghiệm thả một cây kim xuống mặt phẳng có các đường song song. Từ đó dựa trên đếm số giao điểm của cây kim rơi với các đường thẳng đã tính được gần đúng số π. Vào năm 1899, nhà vật lý người Anh Lord Rayleigh đã chỉ ra rằng một bước đi ngẫu nhiên một chiều không có vật hấp thụ có thể cung cấp một lời giải xấp xỉ cho một phương trình vi phân parabolic. Từ những kết quả trên cho thấy việc giải toán bằng phương pháp sử dụng yếu tố ngẫu nhiên mang lại hiệu quả rất cao. Với tiềm năng này, nhóm nghiên cứu Los Alamos đã phát triển phương pháp Monte Carlo. Phương pháp được nhóm nghiên cứu đặt theo tên của thành phố ở Monaco, nơi nổi tiếng với các sòng bạc. Trong ngành Vật lý hạt nhân, phương pháp Monte Carlo đóng vai trò quan trọng, là công cụ hỗ trợ việc quan sát sự tương tác của bức xạ với vật chất và thu các kết quả mang tính thống kê phục vụ cho việc nghiên cứu. Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng phần mềm mô phỏng MCNP6. 2.2. Chương trình MCNP6 MCNP (Monte Carlo N-Particle) là chương trình mô phỏng vận chuyển hạt bằng phương pháp Monte Carlo được xây dưng bởi nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm 12