Phương pháp kích hoạt Neutron

LOGO

PH

NG PHÁP

KÍCH HO T NEUTRON

ƯƠ

Ạ

GVHD: PH M NGUY N THÀNH VINH

Ạ

Ễ

SVTH: L U VĂN BÁN Ư

L

NG H I D

NG

ƯƠ

Ả ƯƠ

NGUY N TH HUÊ

Ễ

Ị

ĐOÀN NG C HI N

Ọ

Ề

N I DUNG Ộ

1

Phân tích kích ho t t

đ ng

ạ ự ộ

2

ng pháp đ c bi

ươ

ặ

t ệ

2.1

Phân tích phóng x b c x nhanh

ạ ứ ạ

2.2

Phân tích phóng x xung neutron.

ạ

2.3

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ

ệ

LOGO

Phân tích kích ho t t

đ ng

ạ ự ộ

đ ng c quá đ ng có th t ả ể ự ộ ạ ự ộ

Phân tích kích ho t t trình đo chi u xế Ý t ưở Đ a m u ư ướ chi uế x m u chi u c tr xạ

ạ. ự ộ : đ ng ng cho h th ng t ệ ố kho ng cách v iớ th i gian đ ờ ả ẫ ở ạ c đ nh ượ ị ế ẫ

m t chu kỳ làm tr thích h p ợ ễ ộ

m t h th ng đo ph b c x ộ ệ ố ổ ứ ạ

ng ộ ẽ ượ

M t máy tính s đ trình chi u xế ạ c dùng đ ch y ươ Đ a ra k t qu s li u ả ố ệ ể ạ ch ế ư

LOGO

Phân tích kích ho t t

H th ng này đ

đ ng ạ ự ộ c ệ ố ượ dùng đ đo phóng x ể ạ gây ra t ừ đ ượ

các m u ẫ c chi u x ạ ế

M u chi u x : ế ẫ ạ

ệ

 Dùng h t tích đi n ạ trong máy gia t cố

 Dùng neutron trong lò ph n ng h t nhân ả ứ ạ

H th ng phân tích kích ho t t

đ ng Mark

ệ ố

ạ ự ộ

II tr

ng đ i h c Texas A&M

ườ

ạ ọ

LOGO

ạ ộ

Quá trình ho t đ ng c a máy tính phân tích kích ho t ạ ủ “ Hevesy”

LOGO

Ph

ng pháp

ươ

đ c bi ặ

t ệ

 M c dù, h u h t ph ế ươ

ọ ầ ơ ở

ạ

ươ

 Nh ng ph ữ ạ

ự ể

phân tích kích ho t neutron. ng pháp phân tích kích ho t ặ ạ d a trên c s phóng x hóa h c hay tia gama xác ạ ự t. đ nh quang ph h c b i chi u x neutron nhi ệ ế ổ ọ ở ị t này thì dùng đ m ng pháp đ c bi ể ở ệ ặ ạ V n có r ng ph m vi chung c a phân tích kích ho t. ẫ ủ ộ ng pháp th c nghi m khác đ phát tri n nh ph ư ể ệ ươ c b ng pháp phân tích ho t đ phóng x đ ph ạ ượ ổ ạ ộ ươ sung t ạ ừ

LOGO

Ph

ng pháp đ c bi

ươ

ặ

t ệ

Phân tích phóng x b c x nhanh ạ ứ ạ

ươ đ c bi ặ

ng pháp t ệ

Phân tích phóng x ạ xung neutron.

Phân tích kích ho tạ tệ neutron phi nhi

LOGO

B n phân tích phóng x b c x nhanh

ạ ứ ạ

ả

c phát tri n

g  Phép đo tia nhanh sau khi b t neutron g ả ứ

ể

ườ

ộ

ắ nhanh trong ph n ng (n, ) đ ượ r ng rãi. ộ  Trong ph ộ

ắ ứ ạ

ệ

ng pháp này c ng đ tia ph ươ ụ thu c vào ti t di n b t b c x và không nh ờ ế vào chu kỳ bán rã c a h t nhân s n ph m ủ ạ

ả

ẩ

LOGO

B n phân tích phóng x b c x nhanh

ạ ứ ạ

ả

ấ

ả ở

ộ ư ộ

v i đ ng năng đ l n đ n t ư ủ ớ

ng kích thích ít h n năng l ượ

ự ủ ứ ạ ơ ẻ ớ ộ ơ ề ng gi ớ ổ ặ

ph Nguyên nhân xu t phát t ng pháp phân tích ừ ươ quá trình b t b c x . b c x tia gamma nhanh t ắ ứ ạ ừ ứ ạ K t qu trong s phân rã c a h t nhân pha tr n b i ủ ạ ế s phát ra c a b c x gama đ c tr ng nh m t ặ ự photon đ n l năng ế ừ l t lùi, b i m t ộ ở ượ ậ t ng c a 2 ho c nhi u photon v i t ng năng l ng ượ ủ ầ gi ng nhau. ố

LOGO

B n phân tích phóng x b c x nhanh

ạ ứ ạ

ả

+ 1

V i năng l ng kích thích E* là : ớ ượ

= D

= *

M Z (

1 * )

M Z (

c ) .

Ø ø - º ß

M Z (

+ = 1 * )

+ M n M Z

( )

(

)

Kh i l ng h t nhân h p ph n là : ố ượ ầ ạ ợ

nE c ượ

ng phát ra c a vi c b t neutron. ệ ắ ủ Trong đó: En Là năng l

+ 1

ạ

ng neutron ộ ạ ượ

(

nvt

)

f 1,064.

FWHM

max

M t xung d ng Gaussion có thông l h p nh t mang b i công th c ở ợ ứ : ấ

ạ ạ ị

ổ ạ ố ạ ộ ủ

¥ =

Quá trình ho t đ ng c a tr ng thái n đ nh có ho t ủ đ bão hòa c a nucleic phóng x gi ng nhau có ộ công th c :ứ

s

D

N nv (

)

LOGO

B n phân tích phóng x xung neutron

ả

ạ

ạ ằ ạ

T l ỉ ệ năng l ho t đ c a xung kích ho t phóng x ,h ng s ố ượ ạ

(

ạ ộ ủ ng kích ho t bão hòa là : l

' D 0 D

nvt ) nv ( )

c a m t xung ộ

ự i trang thái ho t bão hòa t ỉ ệ ủ ạ ừ ộ ở ơ ẻ 900MW khi so sánh s kích ạ ạ

T l ho t t m t xung đ n l đ ng là 250 KW tăng : ộ

, D 0 D

4,5.10 12 8.10

0.693 (sec)

40 (sec)

T 1/ 2

T 1/2

LOGO

B n phân tích phóng x xung neutron

ả

ạ

ả ứ

ấ ỉ

ấ

Hình 7.25.Hình d ng c a 1 xung lò ph n ng ủ có công su t trong ph m vi công su t đ nh là ạ 900 MW

LOGO

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ

t ệ

ữ ụ

phóng x phân rã β đ

ạ ở

c ượ

 Các xác su t x y ra t ng tác gi a các h t c b n ạ ơ ả ươ ấ ả Cho đ n khi s phân tích kích ho t g n đây đ c ự ế ượ ạ ầ t ng đ i l n đ i v i s h p th neutron nhi t ệ ố ớ ự ấ ố ớ ươ  S chuyên bi th c hi n u th b ng các m u phóng x v i ệ ư ạ ớ ẫ ự ế ằ c t o b i t c a các h t nhân phóng x đ ạ ượ ạ ệ ủ ự t trong h t nhân, các kích ho t v i neutron nhi ạ ớ ạ ệ t. neutron nhi s b t gi ệ ữ ự ắ  S t o thành c a các h t nhân t ph bi n m t cách rõ r t. neutron nhi ổ ế ệ ộ ệ ạ ạ ủ ự ạ đo đ c d dàng. ạ ễ ớ ẵ

ấ ả ả ưở

ạ ng đ i l n mà không ố ớ ng đ n các m c đ khác nhau ứ ộ ng neutron hay các m t ấ ng cao, các h t mang đi n tích ệ ạ

i c a các h th ng truy n khí đ chèn và rút  S ti n l  Dòng neutron l n có s n. T t c các u đi m trên c a phóng x neutron tr ủ ư ể ở  Kh năng phóng x các m u t ẫ ươ ạ thành v n đ nh h ế ề ả ấ c n phân rã quá m c năng l ượ ứ ầ v i neutron năng l ượ ớ mát trong dòng. và phóng x photon. ạ ự ệ ợ ủ ệ ố

các m u ra nhanh chóng t ể ề v trí phóng x . ạ ừ ị ẫ

LOGO

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ

t ệ

ệ

ạ

cho th y m t ấ

ạ ủ

ạ

ươ

Các giá tr th c nghi m ị ự phóng x sinh ra c a t l ạ ủ ỉ ệ trong m ch phóng x bão ạ hoà b nề Các t l ộ ỉ ệ 1/2 giá tr trung bình 70/ T ị tăng các đ nh y c a ộ phép phân tích kích ho t ạ neutron b ng cách s ử ằ d ng m ch ph n ng, ả ứ ụ ng pháp trong các ph phân tích hoá phóng x ạ

LOGO

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ

t ệ

Những cản trở c xác đ nh d dàng do

Nhân tố M t s nhân t ộ ố

ễ ượ

không đ ạ

b ng 7.7. t kê m t vài nhân t ị t. ệ th hi n ố ể ệ ở ả

ấ ả ạ

ng tác gi a các h t ữ ả ứ

ẩ ạ

ố phép phân tích kích ho t neutron nhi f < 0.01; σ < 1 mb; T1/2 >1 yr H B ng li ộ ệ ả T1/2 << 1 min Trong s các nguyên nhân sau: ố • Xác su t x y ra t T1/2 >> 1 yr ươ c b n quá nh đ i v i các ph n ng T1/2<< 1 min ỏ ố ớ ơ ả (n,γ). σ < 1mb;T1/2>> 1 yr • Chu kỳ bán rã c a s n ph m h t nhân ủ ả f < 0.01; σ < 1 mb; T1/2 <1 min phóng x quá ng n. ắ ạ f < 0.01; σ < 1 mb; T1/2 <1 min • Chu kỳ bán rã c a s n ph m h t nhân ủ ả T1/2 <1 min phóng x quá dài. ạ T1/2 <1 min T1/2 <1 min

LOGO

T1/2>> 1 yr; T1/2<< 1 min; ; σ < 1 mb 22

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ

t ệ

ng xác su t x y ra

ạ ượ

ấ ả

ố

ữ

ng tác gi a các h t c b n trung bình σ đ i chi u v i s ế ớ ự ng tác gi a các h t c b n ạ ơ ả ươ

ữ

ề ấ ử ụ ạ ơ ả ấ ả

ẫ

ng h t nhân phóng x do m t tia các h t nhân xâm

ạ

ộ

Ricci và Hahn đ xu t s d ng đ i l t ươ thay đ i trong xác su t x y ra t ổ v i s xâm nh p sâu vào m u. ậ ớ ự l T l ạ ạ ỉ ệ ượ nh p vào v t m ng nh sau: ậ

ậ

ỏ

T l

hàm l

ng t

ỉ ệ

ượ

Ri = I0nσix t c các s n ph m c a ph n ng nh sau ủ ả

ả ứ

ẩ

s n i

ấ ả =

- D

I

e

)

1(0

LOGO

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ

t ệ

ậ

ng c a m u là đáng k ; đó là, ph

ng sai c a σ

ẫ

ủ

ệ ố ể

n i mà s m t ự ấ ủ x v i ớ

ủ

ớ

ạ ạ

ị

Ricci và Hahn nh n th y h th ng kích ho t ạ ở ơ ấ năng l ươ ượ x là đáng k .ể V i m c tiêu đ dày l n h n t ng ph m vi R c a các h t ạ ơ ổ ộ ụ x > R), t l mang đi n tích ( phân rã h t nhân phóng x s n ệ ạ ả ỉ ệ c xác đ nh nh sau: sinh ra đ ư ượ = nID

(97)

ệ

ể

ộ ủ i h n gi m năng l ả

ứ ượ

ớ ạ

ả

t di n toàn b c a công th c trên có th chuy n thành bi u ể ế ng theo kho ng cách nh sau: th c gi ứ

0 = s

(

)

(cid:242)

(98)

dx dE

(cid:242) (cid:242)

LOGO

t ệ ng tác gi a các h t c ạ ơ

ươ

ữ

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ H đ nh nghĩa m t xác su t x y ra t ấ ả ộ ọ ị b n trung bình σ nh : ư ả

(

)

 x

dx dE

(99)

(

)

(cid:242) (cid:242)

dx dE

c rút g n v i đ chính xác g n

Công th c (99) đ ứ

ượ

ọ ớ ộ

ầ

tuy t đ i ệ ố

EdE

(cid:242) (cid:242)

(cid:242)

EdE

(cid:242)

LOGO

Phân tích kích ho t neutron phi nhi ạ

t ệ ạ ủ ự ế

ộ

ươ

ử

ủ

Trên ph m vi nhân t ạ

M t minh ho c a s bi n ng thiên xác su t x y ra t ấ ả tác gi a các h t trung bình σ ạ ữ Z c a ch t v i s nguyên t ấ ớ ố ả ứ : n n đ i v i các ph n ng ố ớ ề 16O( 3He,p) 18F và 16O( 3He,p) 18Ne → 18F t ố ừ ổ ầ ế ỉ ầ

Z = 4 đ n Z = 95, σ đ i g n 8% ế ph m vi Z = 4 đ n Z = và t ừ ạ c thay đ i ch g n 57 σ đ ổ ượ 3%.