Luận văn thạc sỹ khoa học
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Đặng Thị Vui
MÔ PHỎNG SUẤT LƢỢNG QUANG PHÂN HẠCH CỦA CÁC
BIA 238U ĐẶT TRONG BUỒNG KHÍ GÂY BỞI CHÙM BỨC
XẠ HÃM CÓ NĂNG LƢỢNG CỰC ĐẠI 50 MEV
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2013
Luận văn thạc sỹ khoa học
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Đặng Thị Vui
MÔ PHỎNG SUẤT LƢỢNG QUANG PHÂN HẠCH CỦA CÁC
BIA 238U ĐẶT TRONG BUỒNG KHÍ GÂY BỞI CHÙM BỨC
XẠ HÃM CÓ NĂNG LƢỢNG CỰC ĐẠI 50 MEV
Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử
Mã số: 60440106
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHAN VIỆT CƢƠNG
Hà Nội – 2013
Luận văn thạc sỹ khoa học
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. QUÁ TRÌNH QUANG PHÂN HẠCH ĐỂ TẠO RA CHÙM
ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ GIÀU NEUTRON. DỰ ÁN ALTO ................................. 4
1.1. Giới thiệu.......................................................................................................... 4
1.2. Kỹ thuật tách đồng vị online (ISOL techinique – Isotope separation
online) ...................................................................................................................... 4
1.2.1. Nguồn ion hóa ............................................................................................ 7
1.2.2. Ion guide..................................................................................................... 9
1.3. Giới thiệu dự án ALTO ................................................................................ 11
1.3.1. Quá trình tạo ra chùm đồng vị phóng xạ giàu notron bằng phản ứng
quang phân hạch. .............................................................................................. 11
1.3.2. Tổ hợp thiết bị ALTO ............................................................................. 14
CHƢƠNG 2. BỨC XẠ HÃM ................................................................................. 16
2.1. Phân bố của electron trong bia. ................................................................... 16
2.2. Tiết diện vi phân phát bức xạ hãm .............................................................. 17
2.3. Sự mất năng lƣợng của electron. ................................................................. 20
2.4. Các hiệu ứng khác. ........................................................................................ 26
CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TẠO BỨC XẠ HÃM VÀ MÔ
PHỎNG SUẤT LƢỢNG QUANG PHÂN HẠCH CỦA 238U GÂY BỞI CHÙM
BỨC XẠ HÃM CÓ NĂNG LƢỢNG CỰC ĐẠI 50 MEV ................................... 27
3.1. Giới thiệu về công cụ Geant4 ....................................................................... 27
3.2. Mô phỏng suất lƣợng quang phân hạch của 238U trong buồng khí: Ion-
guide tƣơng lai của dự án ALTO. ....................................................................... 28
3.2.1. Mô phỏng hình học. ................................................................................ 28
3.2.2. Mô phỏng phổ bức xạ hãm ..................................................................... 31
3.2.3. Mô phỏng suất lƣợng quang phân hạch, quang nơtron. ..................... 33
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 40
Luận văn thạc sỹ khoa học
DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ
Danh mục bảng biểu
Thứ tự
Nội dung
Trang
Bảng 3.1
Suất lượng quang phân hạch trong 04 bia thẳng đứng và 01 bia
nằm ngang với các bia hãm có bề dày khác nhau.
35
Danh mục hình vẽ
Thứ tự
Nội dung
Trang
Hình 1.1
Sơ đồ kỹ thuật tách đồng vị online và In-flight
5
Hình 1.2
Các vùng hạt nhân có thể tạo ra từ quá trình phân hạch
6
Hình 1.3
Sơ đồ nguyên lý của (1) nguồn ion hóa bề mặt, (2) Nguồn ion
hóa lazer, (3) Nguồn ion hóa plasma
7
Hình 1.4
Thế năng ion hóa như là hàm của số nguyên tử Z.
8
Hình 1.5
Các nguyên tố có thể được ion hóa sử dụng nguồn ion hóa
laser.
9
Hình 1.6
Sơ đồ nguyên lý của phương pháp ion-guide.Sản phầm phản
ứng sẽ được hãm, nhiệt hóa trong buồng khí và chuyền đến
phân gia tốc của hệ phổ kế từ bằng luồng khí kết hợp với lực
điện trường
11
Hình 1.7
Phân bố của mảnh phân hạch như là hàm của năng lượng kích
thích của 238U
12
Hình 1.8
Hai cấu hình có thể áp dụng cho dự án ALTO. (a) Sử dụng
một bia trung gian nhằm tạo ra chùm photon (bức xạ hãm) và
sau đó chùm photon này sẽ gây ra phân hạch của 238U (b).
Chùm bức xạ hãm tạo ra chính trong bia và gây ra phân hạch
của 238U
13
Hình 1.9
Hình 1.9.(a) Đường liền nét (xét theo trục tung bên trái) là phổ
bức xạ hãm tạo ra do tương tác của electron ở các năng lượng
khác nhau với bia W dày 2 mm. Điểm thực nghiệm (xét theo
trục tung bên phải) biểu diễn tiết diện quang phân hạch của
238U. (b) Suất lượng quang phân hạch của 238U tính cho một
14
Luận văn thạc sỹ khoa học
electron như là hàm của năng lượng electron
Hình 1.10
Tổ hợp thiết bị ALTO, Viện hạt nhân Orsay, Pháp
15
Hình 2.1
Độ mất năng lượng trong không khí của một số hạt tích điện
trong không khí như là hàm của năng lượng hạt tới
21
Hình 2.2
So sánh công thức Bethe-Bloch với hiệu chỉnh hiệu ứng mật
độ và không hiệu chỉnh hiệu ứng mật độ
23
Hình 3.1
Hình học dự kiến của buồng khí cho dự án ALTO
[CuongThesis]
28
Hình 3.2
Suất lượng phân hạch của bia thẳng đứng và bia nằm ngang
đặt ở các khoảng cách khác nhau tính từ bia hãm như là hàm
của bán kính chùm electron
29
Hình 3.3
Đa diện có thể định nghĩa được trên cơ sở của Geant4
30
Hình 3.4
Hình học của buồng khí cho dự án ALTO được mô phỏng
bằng Geant4
31
Hình 3.5
Phân bố góc và năng lượng của chùm bức xạ hãm phát ra do
tương tác của chùm electron 50 MeV từ máy gia tốc ALTO
với bia hãm W dày 8 mm
32
Hình 3.6
Điểm tới của chùm bức xạ hãm trên bia V1
33
Hình 3.7
Số liệu thực nghiệm, đường cong làm khớp cho tiết diện quang
phân hạch của 238U
34
Hình 3.8
Số liệu thực nghiệm và đường cong làm khớp số liệu cho tiết
diện phản ứng quang hạt nhân đối với 238U
Hình 3.9
Suất lượng quang phân hạch trong buồng khí ALTO
36
Hình 3.10
Suất lượng phản ứng quang hạt nhân (, n) và (, 2n)
36