بخشی از مقاله
چکیده:
نوترونها کاربردهای زیادی در مکانهای مختلف مانند مراکز پزشکی، تجهیزات صنعتی و تاسیسات هستهای دارند.
به همین دلیل دزسنجی نوترون برای حفظ سلامتی افراد در معرض این پرتو، مسئلهی بسیار مهمی است. یکی از راه-های موثر دزیمتری نوترون، استفاده از زوج دزیمتر ترمولومینسانس TLD-600/700 است. در این مقاله به منظور اندازه-گیری میزان دز نوترون حاصل از چشمهی نوترونی Ra-Be موجود در آزمایشگاه هستهای دانشگاه گیلان، از زوج دزیمتر-های مذکور در سه فاصلهی مختلف از چشمه استفاده شد. سرانجام با محاسبه ی دز نوترونی به کمک شار چشمه وتخمین ضریب کالیبراسیون، میزان دز اندازه گیری شده توسط TLDها تعیین و با مقدار دز محاسبه شده مقایسه شد.
مقدمه :
تخمین دز نوترون روی بدن انسان در حفاظت تابشی، برای کارکنان در معرض این تابش در مکانهای مختلف یک چالش بسیار مهم است. از اینرو استفاده از دزیمترهایی که می توانند نوترون را اندازهگیری کنند یک الزام در بسیاری از کشورهاست. بسیاری از دزیمترهای نوترون با هدف آشکارسازی نوترونهای حرارتی و نیمهحرارتی طراحی میشوند. دزیمترهای ترمولومینسانس به دلیل ویژگیهای خوبشان در زمینهی آشکارسازی تابشی، از گذشته تاکنون مورد توجه بودهاند. از رایجترین روشهای دزیمتری میدان نوترونی توسط دزیمترهای ترمولومینسانس، استفاده از زوج دزیمتر TLD-600/700 است
بررسی تفاوتهای منحنیهای درخشش TLD-600 و TLD-700 توسط کاوالیری وهمکارانش در سال [2] 2013 و همچنین مقایسهی پاسخهای TLDهای مختلف توسط پایوا و همکارانش در سال [3] 2015 نمونههایی از کارهای انجام شده در این زمینه هستند. از آنجایی که ایزوتوپ 6Li سطح مقطع گیراندازی نوترون حرارتی بالایی دارد؛ TLD-600 به دلیلی غنی بودن از 6Li به نوترونهای حرارتی و گاما حساس است در حالیکه TLD-700 فقط حساس به گاماست. جدول - 1 - درصدهای نسبی 6Li و 7Li در این دو دزیمتر را نشان میدهد .
جدول .1 درصدهای نسبی TLD-600 و [1] TLD-700
برای محاسبهی دز جذبی نوترون توسط زوج دزیمترهای TLD-600/700، باید اختلاف پاسخ این دزیمترها در ضریب کالیبراسیون ضرب شود، به طوری که مقدار دز میتواند از رابطهی - 1 - بدست آید :
که D دز جذبی، 5 اختلاف پاسخ زوج دزیمتر و k ضریب کالیبراسیون است. برای تعیین ضریب کالیبراسیون، باید نمودار دز داده شده به دزیمترها برحسب اختلاف پاسخ اندازهگیری شده از آنها رسم وشیب این نمودار محاسبه شود. آهنگ دز جذبی دزیمترها از طریق رابطهی - 2 - تعیین میشود :[
که شار نوترون، n تعداد هستههای هدف iامین جزء ماده، ij سطح مقطع iامین هسته برای jامین فرآیند پراکندگی، - ij انرژی از دست رفته توسط نوترون در آن رویداد و M جرم ماده جاذب است.
روش کار :
اندازهگیری میزان دز نوترونی حاصل از چشمهی نوترونی در آزمایشگاه هستهای دانشگاه گیلان انجام پذیرفت. چشمهی مورد استفاده، یک چشمه رادیوم- بریلیوم با اکتیویته ابتدایی 3 mCi و ساخت شرکت LEYBOLD-HERAEUS در کشور آلمان است. این چشمه به دلیل تابش گاما و نوترونهای سریع، توسط سرب، پارافین و یک حفاظ فاصله محافظت میشود. درون پارافین اطراف چشمه چندین کانال با طول 30 سانتیمتر و قطر 3 سانتیمتر در سه فاصلهی 7، 14و20 سانتیمتری از چشمه برای تابشدهی دزیمترها ایجاد شده است. ابعاد و چگونگی قرارگیری چشمه Ra-Be و کانالهای تابشدهی اطراف آن و همچنین نمای ظاهری آن به ترتیب در شکلهای - 1 - و - 2 - نشان داده شده است
شکل .1 نحوهی آرایش و قرارگیری چشمه نوترون و کانالهای تابشدهی اطراف آن
شکل.2 شکل ظاهری چشمه نوترون حفاظدار
در این کار همچنین از زوج دزیمترهای ترمولومینسانس TLD-600/700 استفاده شد. شکل - 3 - نمونهای از این دزیمترها - که دارای ابعاد 3/1×3/1×0/8 mm3 هستند - و محفظههایی را که برای آنها طراحی شد و مورد استفاده قرار گرفت، نشان میدهد.
شکل .3 نمونهای از زوج TLDها و محفظهی طراحی شده برای جایگزینی آنها
مراحل انجام کار به این صورت بود که دزیمترهای ترمولومینسانس TLD-600/700 به مدت 24 ساعت درون کانالهای اطراف چشمه تحت تابشدهی قرار گرفتند و اطلاعات آنها توسط قرائتگر مدل 3500 هارشا و نرمافزار WinREMS قرائت [7] و سرانجام به کمک ضریب کالیبراسیون به دز جذبی تبدیل شدند.
نتایج :
همانطور که در بخش قبل اشاره شد دزیمترها پس از تابشدهی تحت خوانش قرار میگیرند. جدول - 2 - متوسط پاسخ و اختلاف پاسخ دزیمترها در هر فاصله را نشان میدهد - با وجود اینکه TLDها در ارتفاع متفاوتی از چشمه در هر فاصله قرار گرفتند - شکل - - - 3، اما پاسخهایشان بسیار به هم نزدیک است و این اختلاف ارتفاع، تاثیری در دز جذبی آنها ندارد - .
جدول . - 2 - متوسط پاسخ و اختلاف پاسخ TLD-600 و TLD-700 در فواصله مختلف از چشمه
