›

Khóa luận Xác định các thông số phổ nơtron tại cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

pdf 39 trang thiennha21 14/04/2022 4260
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Xác định các thông số phổ nơtron tại cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_xac_dinh_cac_thong_so_pho_notron_tai_cot_nhiet_lo.pdf

Nội dung text: Khóa luận Xác định các thông số phổ nơtron tại cột nhiệt lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

  1. 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
  2. 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
  3. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
  4. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I. GIỚI THIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT 1. Mô tả tổng quan lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt là lò phản ứng nghiên cứu 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. Lò phản ứng hoạt động cho các mục đích như: nghiên cứu và đào tạo; phân tích kích ho ạt nơtron; sản xuất đồng vị phóng x ạ. Từ ngày 24/11/2011, lò phản ứng được nạp các bó nhiên liệu LEU (nhiên li ệu có độ giàu thấp). Nhiên liệu LEU thuộc loại VVR-M2, với hỗn hợp UO2-Al độ giàu 19.75% U- 235 và có vỏ bọc bằng nhôm. Sau khi hoạt động lại, có nhiều ứng dụng và nghiên cứu về lò, đặc biệt là cứu về các thông số tĩnh và động học lò, thủy nhiệt. Bên cạnh đó cũng có các nghiên cứu ứng dụng, thực nghiệm và lý thuyết nhằm khai thác hiệu quả lò phản ứng. Hiện nay, Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt là lò phản ứng duy nhất ở Việt Nam. Hằng năm, lò hoạt động trung bình khoảng 1300 giờ, để thực hiện cho ba mục đích chính nêu trên [1]. 2. Cấu trúc lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 2.1 Cấu trúc vùng hoạt Hình 1: Sơ đồ mặt cắt đứng của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt [2]. 2
  13. 1- Vùng hoạt 2- Vành phản xạ graphite 3- Giếng hút 4- Các ống dẫn nước của hệ thống làm nguội vòng 1 5- Tường bê tông bảo vệ 6- Kênh thực nghiệm nằm ngang 7- Giá đỡ 8- Nắp thép dày 20 cm Hình 2: Sơ đồ mặt cắt ngang của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt [2]. 1-Vùng hoạt 2-Vành phản xạ graphite 3-Thùng lò 4-Kênh ngang hướng tâm 5-Kênh ngang hướng tâm 6-Kênh ngang hướng tâm 7-Kênh ngang tiếp tuyến 8-Bể chứa nhiên liệu đã cháy 9-Cột nhiệt 10-Cửa cột nhiệt 11-Tường bê tông bảo vệ 3
  14. Hình 3: Cấu hình vùng hoạt làm việc với 92 bó nhiên liệu có độ làm giàu thấp [2]. Vùng hoạt của lò phản ứng có dạng hình trụ với chiều cao 60 cm và đường kính cực đại là 44.2 cm. Bên trong vùng hoạt (Hình 3) theo chiều thẳng đứng đặt các bó nhiên liệu, các khối beryllium, các ống dẫn các thanh điều khiển và các kênh chiếu xạ. Các ô nạp thanh nhiên liệu và thanh điều khiển được đếm với hai số nguyên (ví dụ 1-4, 13-2, v.v ) số thứ nhất chỉ thứ tự hàng được tăng theo từng đơn vị theo hướng từ Đông sang Tây và số thứ hai cũng tăng theo thứ tự từng đơn vị theo hướng từ Bắc đến Nam. Trong đó, có 114 ô dùng để đặt các bó nhiên liệu, các khối beryllium hay các kênh chiếu xạ và 7 ô còn lại để đặt các ống dẫn các thanh điều khiển. Các khối beryllium có cùng kích thước và dạng hình học giống như các bó nhiên liệu. Nhiều ô mạng ngoại vi của vùng hoạt khi không có các bó nhiên liệu được đặt các khối beryllium tạo thành vành phản xạ nơtron bổ sung. Bên cạnh đó, vòng 5 beryllium ngoài cùng (vành ngoài) có hình dạng răng cưa và được đặt giữa vùng hoạt và vành phản xạ graphit tạo thêm một vành phản xạ. Vành phản xạ beryllium này cũng như vùng hoạt được đặt trong một vỏ nhôm có hình trụ có vị trí thấp hơn giá đỡ. Bảy ô mạng trong vùng hoạt dùng để đặt các ống nhôm theo chiều thẳng đứng với đường kính bên trong là 33 mm nhằm định vị các thanh điều khiển. Tất cả các ống dẫn các thanh điều khiển đều có nước bên trong và phần dư ới có các lỗ 4
  15. 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
  16. 2.4 Các vị trí chiếu mẫu trong lò phản ứng Hình 4: Vị trí chiếu mẫu trong lò phản ứng [3]. Hiện nay, lò phản ứng có 9 kênh chiếu mẫu: Bẫy nơtron tại trung tâm vùng hoạt, Mâm quay, Cột nhiệt, kênh 1-4, kênh 7-1, kênh 13-2, kênh ngang tiết tuyến và kênh ngang xuyên tâm. Trong đó, Mâm quay, kênh 7-1, kênh 13-2, Cột nhiệt được sử dụng cho mục đích kích hoạt nơtron và được giới thiệu ở phần dưới đây [2]: - Mâm quay: Nằm ở vành phản xạ, có 40 hốc chiếu, là vị trí chiếu ướt dùng cho các phép chiếu dài (>1 giờ). Vì là kênh ướt nên mẫu được chiếu phải được bao gói thích hợp vào container chuyên dụng cho việc chiếu mẫu tại Mâm quay. - Kênh 7-1 và Kênh 13-2: Là hai kênh khô được nối với hệ chuyển mẫu tự động khí nén thích hợp cho việc chiếu mẫu trong thời gian từ vài giây đến vài chục phút. - Cột nhiệt: là vị trí có độ nhiệt hóa nơtron tốt nhất, được kết nối với hệ chuyển mẫu khí nén dùng cho các phép chiếu kích hoạt lặp vòng và nghiên cứu vật lý hạt nhân thực nghiệm. 6
  17. 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]: A 1 A 1 A 1 X Z n0 X Z X 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]. 7
  18. 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 t m S .D .C .W (1.2) R G th  th  0 G e e I ( ) 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]: N p 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, -1 0 – tiết diện nơtron tại vận tốc 2200 m.s , th – thông lượng nơtron nhiệt, e – thông lượng nơtron trên nhiệt, 1+ , I0( )– tiết diện tích phân cộng hưởng cho phổ 1/E 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
  19. 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].  f th e (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 9
  20. 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 kT n(E) 3 e 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 1eV (1.7) e E1 10
  21. + Đặc điểm của các nơtron nhanh: là các nơtron sinh ra trong phản ứng phân hạch, có năng lượng khoảng 100 keV-20 MeV, phân bố cực đại trong khoảng 0.7 MeV. Nơtron này tồn tại đồng thời với nơtron nhanh và nơtron nhiệt. Phổ phân hạch thường dùng là phổ phân hạch của Watt được biểu diễn theo công thức [5]:  E 0.484 e E sinh 2E (1.8) f f Trong đó, E là năng lượng nơtron, đơn vị là MeV, và ()là thông lượng nơtron nhanh và thông lượng nơtron nhanh ở năng lượng E . Hình 6: Đồ thị biểu diễn thông lượng nơtron trong lò phản ứng hạt nhân [5]. 3. Các phương pháp xác định các thông số phổ nơtron 3.1 Phương pháp xác định hệ số α 3.1.1 Phương pháp bọc Cadmi đa lá dò Phương pháp này chủ yếu thích hợp cho việc xác định α trong kích hoạt nơtron trên nhiệt. Theo phương pháp này một bộ monitor được chiếu bọc Cadmium, α chính là độ dốc của đường thẳng sau khi làm khớp [7]: E A r,i sp,i Cd log theo log E (1.9) k i . .F .Q .G r,i 0,Au p,i Cd,i 0,i e,i 11
  22. Trong đó: N p t A m : hoạt độ riêng của monitor thứ 1(phân rã/giây/gam); sp,i Cd W.S.D.C  p,i : hiệu suất ghi nhận của detector đối với từng monitor; FCd ,i : hệ số hiệu chỉnh cho sự truyền qua Cd của các nơtron trên nhiệt; Ge,i : hệ số tự che chắn nơtron trên nhiệt; k0,Au i : hằng số k0 của monitor i so với Au; 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. Ngoài ra, nghiệm có thể tìm được α bằng cách giải phương trình [4]: α  N A . E sp,i epiCd r,i α N logEr,i N  Asp,i . Er,i k i .e .F .G .Q a i epiCd 0,Au p,i Cd,i e,i 0,i logE log log   r,i N k i .e .F .G .Q α  N i 0,Au p,i Cd,i e,i 0,i i  2 0 N logE N  r,i logE i  r,i N i (1.10) Khi chọn monitor ta nên chọn những monitor có năng lượng Er,i phân bố từ 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. 12
  23. 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. Mỗi monitor đặc trưng bởi một năng lượng cộng hưởng hiệu dụng trung bình Er,i Khi đó ứng với mỗi monitor, ta tính được tỉ số Cadmi, RCd như sau [4] :  . A R 1 th 0,i sp,i (1.11) Cd ,i  .I AepiCd e 0,i sp,i Trong đó: A , AepiCd hoạt độ riêng đối với từng monitor ứng với chiếu trần và chiếu sp,i sp,i bọc Cadmi (phân rã/giây/gam); Cũng như phương pháp “đa lá dò bọc Cd”, α là độ dốc của đường thẳng sau khi làm khớp [4]: E log r,i theolog E (1.12) F .R 1 .Q .G / G r,i Cd ,i Cd ,i 0,i e,i th,i Ngoài ra, nghiệm α cũng có thể tìm được bằng cách giải phương trình (1.12) như sau [4]: N  Gth,i . Er,i log E N  r,i N Gth,i . Er,i .(FCd,i .RCd,i 1).Ge,i .Q0,i a log E i log log  r,i   i N (FCd ,i .RCd ,i 1).Ge,i .Q0,i i N (1.13)  0 2 N log E N  r,i i  log Er,i i N 3.1.3 Phương pháp đa lá dò chiếu trần 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 E T theolog E (1.14) r,i i  r,i 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]: 13
  24. N N  log Er,i logTi N   i i  log Er,i logTi  i N N  2 0 (1.15) N log E N  r,i i  log Er,i i N Asp,i Asp,ref .Er,i k0,Au i  p,i k0,Au ref  p,ref Với : Ti (1.16) Q0,i .Ge,i / Gth,i Q0,ref .Ge,ref / Gth,ref 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 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]. (a b) Q (a 1) Q (b 1) Q 0 (1.17)  0 1  0 2  0 3 Trong đó: 1 Asp,1 k0,Au 2  p,2 a . . 1 Asp,2 k0, Au 1  p,1 1 Asp,1 k0,Au 3  p,3 b . . 1 Asp,3 k0, Au 1  p,1 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: 14
  25. f (F .R 1)Q .G / G (1.18) Cd ,r Cd ,r 0 e,r th,r Trong công thức (1.17) chỉ số r kí hiệu cho monitor tỉ số thông lượng nơtron với giá trị Q và log E được biết khá chính xác khi chiếu có bọc và không bọc lớp 0 r,i 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 rút ra biểu thức xác định tỉ số thông lượng nơtron f như sau: k 1  A G .Q . 0,Au . p,1 G .Q . sp,1 e,1 0,1 k 2  e,2 2 A f 0,Au p,2 sp,2 (1.19) Asp,1 k0,Au 1  p,1 Gth,2 . Ge,1.Q0,1 . . Asp,2 k0,Au 2  p,2 Trong đó: N p t A m : hoạt độ riêng của monitor thứ I (phân rã/giây/gam); sp,1 .S.D.C.W N p t A m : hoạt độ riêng của monitor thứ II (phân rã/giây/gam); sp,1 S.D.C.W 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. Dựa vào phương trình (1.3) thông lượng nơtron nhiệt được xác định như sau: N p .M tm th (1.20) Q0 S.D.C.N A .W.. p . . 0 . 1 f Tính được thông lượng nơtron nhiệt dễ dàng ta có thể suy ra thông lượng nơtron trên nhiệt:   th (1.21) e f 15
  26. 4. Các phần mềm tính toán thông số phổ nơtron - k0-IAEA: Là phần mềm phân tích kích hoạt nơtron dựa trên phương pháp chuẩn hóa k-zero (NAA). Phần mềm có thể xử lý tất cả các số liệu được yêu cầu trong bài toán k0-NAA, chẳng hạn như: Tính toán các thông số phổ nơtron, hiệu chuẩn hiệu suất ghi detetcor, hiệu chính hình học mẫu và cấu hình đo, và tính hàm lượng cùng với sai số, v.v Phần mềm được phát triển bởi M. Blaauw ở Trường Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan. Ngoài ra, phần mềm k0-IAEA còn có khả năng xử lý phổ gamma bằng phương pháp Holistic dựa trên phương pháp tính số bình phương tối thiểu. Phần mềm được chia làm hai nhóm riêng biệt. Nhóm các cơ sở dữ liệu (database) và nhóm chương trình chính bao gồm các module thực hiện việc tính toán. Tổng quan chương trình này được mô tả ở hình bên dưới. Hình 7: Tổng quan phần mềm k0-IAEA [3] - Excel: Là một ứng dụng bảng tính được phát triển bởi Microsolf cho Microsoft Windows, Mac OS X và IOS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1985 và tiếp tục phát triển năm 1980. Cùng với sự ra đời của Window 3.0, Excel được đưa vào bộ Office 95 và được sử dụng rộng rãi, trở thành công cụ bảng tính hàng đầu và có mặt ở hầu hết các máy tính cá nhân. Hiện nay, phiên bản mới nhất là Office 2013. Excel có những tính năng đặc biệt như: Macro phục vụ cho việc tính toán tự động, thiết lập hàm sử dụng code có thể lưu lại nhiều bảng tính có móc nối lẫn nhau, khả năng trao đổi dữ liệu với các ứng dụng khác Trong khóa luận này, tôi sử dụng bảng tính Excel được thiết kế để tính toán thông số phổ nơtron. 16
  27. 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 Phản ứng hạt Chu kỳ bán Năng lượng E Cường độ Độ phổ biến θ nhân rã T1/2(s) (keV) phát I (%) (%) 197Au(n,)198Au 232848 411.8 95.62 100 95Zr(n,)96Zr 60300 743.0 93.09 2.8 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. 17
  28. 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. 18
  29. Hình 9: Đỉnh gamma của lá dò Au. Hình 10: Đỉnh gamma của lá dò Zr. 19
  30. 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 Energy Loge  log  log (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 20
  31. 0.6 y = -0.405067x5 + 4.692637x4 - 21.256426x3 + 46.626561x2 - 49.384529x + 20.715377 0.5 R² = 0.999006 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 Hình 11: Đồ thị hiệu suất ghi theo năng lượng tại vị trí 5 cm đến detector. 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9  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 2.5 2.7 2.9 3.1 logE Hình 12: Đồ thị hiệu suất ghi theo năng lượng tại vị trí 0 cm đến detector. 21
  32. 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 Tiết Sai số Năng Sai số Diện diện Sai số tiết Hiệu diện lượng hiệu tích Mẫu hiệu diện suất tích Bọc E suất đỉnh đỉnh dụng  (%) Cd (keV) (%) (b) Au 411.8 98.65 0.09 1.75 0.035 101668 412 Zr 743.0 0.0213 0.000213 7.25 0.145 15129 136 Au 411.8 98.65 0.09 1.75 0.035 27120 186 Trần Zr 743.0 0.0213 0.000213 7.25 0.145 935 36 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) Phương trình tính hoạt độ A: N t A p m sp S.D.C.W (1.22) N t A p m sp,e S.D.C.W (1.23) Với Asp là hoạt độ của lá dò trần, Asp,e là hoạt độ của lá dò bọc Cd. b) Phương trình tính tốc độ phản ứng như sau: A .M.F R sp g s N   A (1.24) A .M .F R sp,e g s,Cd N   A (1.25) 22
  33. 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 Năng Sai số Tốc độ Hoạt độ độ phản Mẫu lượng E hoạt độ phản ứng A (Bq) ứng Bọc Cd (keV) (%) R (%) Au 412.05 3.50E+07 0.41 6.87E-13 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). 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. Q 0.426FG E C Au RA 1 Au 0 epi Zr r,Zr Hệ số  (1.26) Zr R 1 Zr A Q0 0.426FGepi Er,Au C Au 0.426 Với C (1.27) 2 1 ECd Bảng 5: Số liệu hạt nhân được sử dụng tính hệ số α Lá dò (eV) F Gepi (b) (b) Au 5.47 1 1 1550±28 98.65±0.09 15.71 Zr 338 1 1 5.28±0.03 0.0213±0.000213 388 23
  34. Hình ảnh trang Wolfram Alpha để tính hệ số anpha [8] Hình 13: Kết quả tính hệ số anpha. Theo lý thuyết hệ số đối với một nguồn nơtron từ lò phản ứng thì α thuộc đoạn [-1,1], kết hợp với kết quả trên ta thu được hệ số α là α = -0.13. Bước 5: Tính thông lượng nhiệt và trên nhiệt. - Thông lượng nơtron nhiệt: RS FCd .RS ,Cd 0 ( 1.28 )  0 .Gth Với FCd là hệ số hiệu chính Cadmium ( ≈ 1) Để tính được thông lượng nơtron trên nhiệt, trước hết ta tính I0(α) dựa trên kết quả α thu được theo công thức sau: 24
  35. I 0.426 0.426 I 1eV 0 0 0 (1.29) 0 Er 2 1 ECd - Thông lượng nơtron trên nhiệt :  .g. .G  0 0 th e R F .I .G A Cd 0 epi (1.30) Asp Với RA là hệ số cadmium R A A sp,e (1.31) 25
  36. 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 Sai số Sai số Thông thông phân Thông thông tích phân lượng lượng Mẫu cộng lượng lượng cộng nơtron trên nơtron hưởng nơtron nhiệt nơtron hưởng (b) nhiệt trên nhiệt I(b) nhiệt (%) (%) Au 1550 28 4.87E+10 2.70 3.55E+08 2.88 Zr 5.28 0.03 1.97E+10 4.96 1.44E+08 4.96 Bảng 7: Kết quả thông lượng nơtron tổng, tỉ số f. Thông Sai số thông Mẫu lượng lượng nơtron Tỉ số f nơtron tổng tổng (%) Au 4.91E+10 5.58 137.18 Zr 1.98E+10 9.92 136.81 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 26
  37. 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. 27
  38. 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. 28
  39. 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. Website [8] 29