بخشی از مقاله
چکیده:
طراحی و ساخت حفاظ برای نوترونهای حرارتی همواره یکی از نیازهای صنعت هستهای بوده است. در این راستا، ساخت حفاظهای کامپوزیتی که بتوانند علاوه بر محدود کردن میزان نوترون حرارتی، میزان گامای ثانویه تولیدی را نیز کاهش دهد یکی از راهکارهای مطلوب است. برای طراحی چنین حفاظی نخست با استفاده از ابزار مونتکارلو تعدادی آزمایش شبیهسازی انجام شد که شامل بازهای ازتغییراتِ درصد افزودنیها شامل B4C، WO3 و Al - OH - 3 بودند.
نتایج حاصل برای آموزش یک شبکه عصبی استفاده شد و صحت عملکرد این شبکه با استفاده از اطلاعات تجربی وهمچنین انتخاب تصادفی چیدمانِ متفاوتی از اطلاعات شبیه سازی بررسی شد. شبکه عصبی بعنوان ابزار تخمین زننده عملکرد چنین حفاظی، میتواند موجب صرفهجویی در هزینه و زمان طراحی شود.
مقدمه:
در سالهای اخیر استفاده از کامپوزیتها در بحث حفاظسازی تابشهای هستهای بسیار جدی شده است .[1] به دلیل خواص ویژهای که کامپوزیتها در اختیار مهندسین قرار دادهاند، استفاده از افزودنیهای آلی و یا معدنی به سیستمهای پلیمری بسیار رایج شدهاست
در یک مقایسه کمی از مقاومت تابشی مواد پلیمری، رزین اپوکسی در مقایسه با پلیاستر و یا پلی اتیلن مقاومت تابشی به مراتب بالاتری دارد
ترکیب B4C در بحث حفاظسازی باریکه نوترونی بسیار شناختهشده و پرکاربرد است. در بحث تضعیف گاما، تنگستن - w - به عنوان یک عنصر افزودنی مهم در تضعیف باریکه فوتونی، ویژگیهای مطلوبی دارد. ضمن اینکه این عنصردارای سطح مقطع جذب نوترونی قابل توجهی نیز است. در کنار استحکام مکانیکیِ ضعیف کامپوزیتهای پلیمری، آتشگیری پلیمرها را میتوان به عنوان مهمترین نقطهضعفPMC1 ها در برابر MMC2 ها دانست. که در این مورد، تاثیر ATH3 بر بهبود خواص تاخیراندازی و افزایش LOI4 در سایر مطالعات به اثبات رسیده است .[5] هدف از این کار تحقیقاتی استفاده از یک ابزار تخمین داده مانند شبکهعصبی برای بدست آوردن یک برآورد نسبی از عملکرد المانهای تشکیل دهنده حفاظ و صرفهجویی در زمان و هزینه محاسبات است.
روش کار:
آزمایش تجربی- آنالیز نوترونی با بهرهگیری از ستون حرارتی راکتور تحقیقاتی تهران صورت پذیرفت. در این کار تحقیقاتی، تاثیر حضور جاذب نوترونی B4C، افزایش ضخامت حفاظ، تاثیر حضور همزمان تاخیرانداز شعله و تضعیف-گر گامایِ حفاظ بر قدرت حفاظسازی نوترونی مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. جدول 1 مشخصات نمونههای کامپوزیتی تولیدی را نشان میدهد
یک پولک نیز به عنوان شاهد و به منظور تعیین شار مطلق نوترونی مورد پرتودهی قرار گرفت. به منظور حذف حداکثری اثر انباشت5، نمونهها در یک قاب کادمیومی با ضخامت 1 mm از کادمیوم قرار داده شدند که قادر است تمامی نوترونهای حرارتی غیرموازی و به عقب پراکنده شده را حذف کند .[7] پس از پرتودهی، با استفاده از آشکارساز نیمه رسانای HPGe1 مقدار فوتوپیک که معیاری از قدرت حفاظسازی قطعه است، اندازهگیری شد.
شبیهسازی- در این تحقیق از کد MCNPX نسخه [8] 2.6.0 جهت محاسبه بهره حفاظسازی در برهمکنش ذرات نوترونی با ماده حفاظ استفاده شد. همانند کار تجربی، ترکیب رزین اپوکسی استفاده شده در تمامی شبیهسازیها نسبت H/E=25 % تعریف شدهاست که در آن درصدهای وزنی عناصر رزین اپوکسی با آنالیز CHN2 استخراج گردیده است. جدول 2 نمایشگر 144 چینش و ترکیب عملیاتی مختلف در شبیهسازیها است که با بهرهگیری از حلقههای تکرار در زبان برنامه نویسی فورترن 3 و اجرای موازی آنها در کد شبیهسازی MCNPX انجام شدهاست.
جدول -1 نمونه های کامپوزیتی تولیدی در آنالیز نوترونی جدول-2 گستره متغیرهای مستقل در شبیه سازیها
