بخشی از مقاله
چکیده
در این کار با استفاده از کد MCNP-4C سه نوع آرایش حفاظ تیغهای همگن، تفکیک شده و چندلایهای که توسط چشمههای نقطه ای و همسانگرد نوترون مورد تابش قرار گرفتهاند شبیه سازی شدهاست. چشمه های نوترونی که در این شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفتهاند با انرژیهایی در مرتبه 0,025 ev - 7 Mev میباشند. همچنین در این حفاظها از پلیمرهای پلی اتیلن، پی وی سی و لاستیک طبیعی به عنوان ماده کندکننده، بور به عنوان جاذب نوترون واز سرب به عنوان جاذب گاما استفاده شده است.
.1 مقدمه
اصولا روند طراحی حفاظ نوترون را می توانیم در سه مرحله خلاصه کنیم: کند سازی نوترون های سریع، گیر اندازی نوترون های حرارتی حاصل و در نهایت تضعیف انواع تابش های گامای موجود. موادی که دارای Z کمتری هستند، در کاهش انرژی نوترون خیلی موثر هستند و کند کننده نامیده میشوند. بنابراین پلیمرها به خاطر داشتن چگالی بالای اتمی H و قیمت پایین آنها در حفاظ- سازی نوترون مورد استفاده قرار میگیرند که در این تحقیق از سه نوع پلیمر پی وی سی - C2H3CL - n ، پلی اتیلن - C2H4 - n و لاستیک طبیعی - C5H8 - n استفاده کردهایم.
نوترونهای گرمایی به خوبی توسط برخی ایزوتوپها جذب می شوند که اغلب با ساطع شدن اشعه گاما وذرات باردار همراه است مانند ایزوتوپهای ، ، که در این کار از استفاده کردهایم. برای حذف تابشهای گامای ثانویه احتیاج به موادی با Z بالا داریم که در اینجا از سرب pb استفاده کردهایم. حفاظهای پلیمری که در این کار شبیهسازی کردهایم عبارتنداز حفاظ تفکیک شده، همگن و چندلایه. طرح حفاظ تفکیک شده شامل سه لایه متوالی مواد سبک ، مواد جاذب و مواد سنگین می باشد.
در لایه اول ابتدا نوترون ها از طریق پراکندگی الاستیک به ناحیه حرارتی کند شده ، سپس در لایه دوم نوترون های کند شده توسط جاذب قوی نوترون های حرارتی تا حد مطلوبی تضعیف می گردد و در نهایت تمام فوتونهای گامای ثانوی ایجاد شده توسط لایه آخر که شامل یک ماده سنگین می باشد، تضعیف میگردد. ایده دوم که مربوط به حفاظ همگن می باشد، هر سه ماده سبک و سنگین به اضافه جاذب نوترونهای حرارتی به طور همگن مخلوط می گردد.
بنابراین مراحل سه گانه تضعیف نوترونهای سریع که در بالا توضیح داده شد، در هر نقطه از حفاظ میتواند به طور همزمان انجام گیرد. و اما در حفاظ چند لایه نحوه عمل بدین صورت است که چندین مجموعه از حفاظ تفکیک شده که دارای ضخامتهای کوچکتری میباشد، به صورت متوالی قرار میگیرند. نوترونها در عبور از هر مجموعه می توانند از طریق پراکندگیهای الاستیک و غیر الاستیک کند شده، در همانجا جذب شوند وگامای ثانوی حاصل نیز میتواند در لایه سنگین آن مجموعه تضعیف گردد.
.2 شبیه سازی و محاسبات
در شبیهسازی این کار از کد محاسباتی MCNP4C استفاده کردهایم. در این کار چشمه نقطهای همسانگرد نوترونی با انرژیهای مختلف در گستره 0,025 ev تا 7 Mev میباشد که در یک طرف صفحه حفاظ قرار گرفته است. فاصله چشمه نقطهای تا صفحه حفاظ را 10سانتیمتر گرفتهایم. ابعاد حفاظ ها 60در60 میباشند و ضخامت آنها را 27 سانتیمتر گرفتهایم.
برای حفاظ چندلایه از 10سری حفاظ تفکیک شده ولی در ضخامتهای کوچکتر استفاده گشته است 30 لایه میباشد. آشکارساز را در سمت دیگر حفاظ تعریف کردهایم. در این کار از تالی F2 استفاده کردهایم که در این شبیه سازی همان نقش آشکارساز را بازی میکند و شار خروجی از سطح را محاسبه میکند. در هر نوع از حفاظ به طور جداگانه از سه نوع پلیمر پلی اتیلن، پی وی سی و لاستیک طبیعی استفاده کرده-ایم.
.3 نتایج و بحث
نتایج حاصل از شبیه سازی حفاظهای نوترونی پلیمری در جداول و نمودارهای زیر آمده است. نتایج نشان میدهد که از بین آرایشهای حفاظهای شبیهسازی شده حفاظ چندلایه بیشترین و حفاظ تفکیک شده کمترین تضعیف نوترون را دارا میباشد. همچنین از بین پلیمرهای به کار رفته شده در این کار پلیاتیلن ایدهالترین و لاستیک طبیعی ضعیفترین ماده برای حفاظسازی نوترون می-باشد.
