بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق با استفاده از مواد جاذب، فیلتری طراحی شده که نوترون های حاصل از چشمه Am-Be که دارای طیف انرژی پیوسته است - شکل [1] - 1 به نوترون های تک انرژی تبدیل می شود و با استفاده از نوترون تک انرژی به دست آمده، سطح مقطع کل ماکروسکوپیک عنصر بریلیوم اندازه گیری شده است.
.1مقدمه
نوترون های تک انرژی می توانند در روشهای مختلف در درمان[4] و تصویر برداری[5] مورد استفاده قرار گیرند، یکی از کاربرد های پایه ای این نوترون ها اندازه گیری سطح مقطع واکنش نوترونی[6] با عناصر مختلف می باشد. برای تولید نوترون های تک انرژی می بایست نوترون های گسیلی از چشمه های مختلف مانند راکتور هسته ای و چشمه های رادیو ایزوتوپی را که از خود نوترون هایی با طیف گسترده گسیل می کنند را با روشهای معین به نوترون های تک انرژی تبدیل کرد. یکی از این روش ها استفاده از مواد جاذب نوترون به عنوان فیلتر می باشد.
شکل -1 طیف چشمه . Am-Be
مواد استفاده شده در فیلتر نوترونی:
- 1 اکسید آلومین: [7] نمودار سطح مقطع اکسید آلومینیوم در شکل 2 نشان داده شده است، در انرژی های پایین دارای سطح مقطع بالایی است و در انرژیهای بالاتر دارای رزونانس و سطح مقطع بالا می باشد.
-2 گرافیت :
نمودار سطح مقطع گرافیت در شکل 3 نشان داده شده است، با توجه به نمودار، در انرژیهای پایین دارای سطح مقطع 10 بارن است که با افزایش انرژی کاهش می یابد و در انرژی 106 تا 107 مگا الکترون ولت دارای رزونانس می باشد.
شکل2 سطح مقطع کل اکسید آلومین شکل -3 سطح مقطع کل گرافیت
-3کادمیوم: [8] کادمیوم طبیعی شامل 8 ایزوتوپ می باشد که در این تحقیق برای فیلتر انرژی 1 کیلو الکترون ولت از کادمیوم طبیعی استفاده شده است. نمودار سطح مقطع کادمیوم در شکل 4 آورده شده است، بر اساس این نمودار، کادمیوم دارای سطح مقطع بزرگ در ناحیه انرژی های پایین و دارای سطح مقطع کوچک در انرژی های بالاتر و رزونانس های تیزی بین این دو ناحیه دارد. بنابراین از کادمیوم برای جذب کردن نوترون های حرارتی استفاده شده است.
شکل -4 نمودار سطح مقطع کادمیوم
خطای آماری برای یک شمارش منفرد از رابطه - 1 - به دست می آید:
که N تعداد نوترون های عبوری می باشد و باید در قدرت چشمه Am-Be که برابر 1/1 × 107 است ضرب شود.
برای حالتی که نوترون های عبوری از فیلتر به هدفی با ضخامت x برخورد کرده و در حین عبور از داخل هدف، ممکن است جذب،پراکنده و یا بدون هیچ برهمکنشی از هدف عبور کند، نوترون هایی که وارد هدف می شوند I0 و نوترون هایی که از هدف خارج می شوند در نظر گرفته می شوند، و لذا طبق رابطه - 2 - سطح مقطع ماکروسکوپیک کل عنصر اندازه گیری می شود.
.2 نتایج و بحث
فیلتر طراحی شده، توسط کد MCNP4C شبیه سازی شده و نتایج آن به شرح زیر می باشد:
نحوه قرار گرفتن مواد نسبت به چشمه Am-Be در شکل 5 نشان داده شده است.
شکل -5 نحوه قرار گرفتن مواد نسبت به چشمه -1 Am- Be چشمه -2 Am- Be اکسید آلومین - استوانه ای به شعاع 30 سانتی متر و طول21 سانتی متر - -3 گرافیت - استوانه ای به شعاع 30 سانتی متر و طول 10 سانتی متر - -4 کادمیوم - استوانه ای به شعاع 30 سانتی متر و طول 0/5 سانتی متر - ترکیبات فیلتر و نقش مواد برای انرژی1keV در جدول 1 آورده شده است،
جدول.1 ترکیبات فیلتر برای انرژی 1 کیلو الکترون ولت
