Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Vật lý học nguyên tử: Nghiên cứu các ứng dụng chum notron lưu lọc ở lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> <br /> VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM<br /> <br /> -----------------------<br /> <br /> TRẦN TUẤN ANH<br /> <br /> NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC ỨNG DỤNG<br /> CHÙM NƠTRON PHIN LỌC Ở LÒ PHẢN ỨNG<br /> HẠT NHÂN ĐÀ LẠT<br /> Chuyên ngành: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ<br /> Mã số chuyên ngành: 62 44 01 06<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ<br /> <br /> ĐÀ LẠT-2014<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại:<br /> Viện Nghiên cứu hạt nhân- Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. Vương Hữu Tấn<br /> Người hướng dẫn khoa học 2:.PGS. TS. Phạm Đình Khang<br /> <br /> Phản biện độc lập 1:<br /> Phản biện độc lập 2:<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> Phản biện 2:<br /> Phản biện 3:<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại<br /> <br /> vào lúc<br /> <br /> giờ<br /> <br /> ngày<br /> <br /> tháng<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:<br /> <br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Thư viện Viện Nghiên cứu hạt nhân<br /> <br /> năm<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> 1.<br /> <br /> Tính cấp thiết của luận án<br /> Một trong các thực nghiệm quan trọng và phổ biến của vật lý nơtron là nghiên<br /> <br /> cứu phản ứng hạt nhân và các hiệu ứng tương tác của nơtron với vật chất trên cơ sở<br /> các chùm nơtron đơn năng từ lò phản ứng hạt nhân bằng kỹ thuật phin lọc. Chất<br /> lượng của chùm nơtron đơn năng là một trong những yếu tố quyết định đến độ chính<br /> xác của các kết quả thực nghiệm. Để tạo ra các nguồn nơtron đơn năng người ta đã<br /> ứng dụng các kỹ thuật khác nhau như: kỹ thuật phin lọc, kỹ thuật tán xạ tinh thể,<br /> phương pháp thời gian bay…. Trong đó, kỹ thuật sử dụng các phin lọc nơtron khác<br /> nhau trên cơ sở các kênh ngang của lò phản ứng để tạo ra các chùm nơtron có năng<br /> lượng đơn năng, có độ phân giải năng lượng tốt và thông lượng lớn là một trong<br /> những phương pháp hiệu quả đáp ứng được các yêu cầu nêu trên. Kỹ thuật phin lọc<br /> nơtron đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới như: Ukraina, Mỹ,<br /> Nhật Bản, Việt Nam,... để tạo ra các chùm nơtron nhiệt và đơn năng trong vùng năng<br /> lượng từ eV đến keV đến vài MeV [14, 21].<br /> Một trong những vấn đề quan tâm hiện nay là độ chính xác của các số liệu hạt<br /> nhân thực nghiệm. Các số liệu thực nghiệm về tiết diện phản ứng của nơtron với hạt<br /> nhân được phân tích để xác định các tham số phản ứng hạt nhân. Độ chính xác của<br /> các tham số này là yếu tố quan trọng trong các mô hình tính toán lý thuyết để tạo ra<br /> các thư viện số liệu hạt nhân phục vụ tính toán và phân tích an toàn lò phản ứng và<br /> các ứng dụng khác.<br /> Hiện nay hầu hết các nghiên cứu số liệu hạt nhân tập trung vào vùng năng lượng<br /> cộng hưởng phân giải được do tại vùng năng lượng này cấu trúc cộng hưởng của tiết<br /> diện phản ứng thường có sự khác biệt lớn giữa đồng vị này với đồng vị khác và khó<br /> có thể tính toán được một cách chính xác từ các mô hình lý thuyết. Do đó, trong các<br /> thực nghiệm người ta dùng các thiết bị có độ phân giải rất cao trên toàn giải phổ<br /> năng lượng. Các thí nghiệm này thường chỉ có thể thực hiện được bởi các thiết bị đo<br /> thời gian bay của nơtron (n_TOF). Ngoài ra, các thực nghiệm đo số liệu tiết diện<br /> 1<br /> <br /> phản ứng trong vùng cộng hưởng phân giải được còn được chuẩn hoá về các giá trị<br /> đo chính xác trong vùng năng lượng thấp sử dụng nguồn nơtron từ lò phản ứng.<br /> Trong vùng năng lượng trung gian, do sự chồng chập của các cộng hưởng nên số<br /> liệu tiết diện thể hiện sự phụ thuộc đơn điệu theo năng lượng. Một số các mô hình<br /> và chương trình tính toán có thể mô tả khá chính xác đối với nhiều phản ứng hạt<br /> nhân trong vùng năng lượng này. Tuy nhiên các mô hình này thường dựa trên các<br /> tham số được khớp từ số liệu đo thực nghiệm mà việc đo số liệu tiết diện trong vùng<br /> này cần có các chùm nơtron đơn năng từ máy gia tốc hạt Van de Graff hoặc các<br /> chùm nơtron phin lọc từ lò phản ứng nghiên cứu.<br /> Vì những lý do và tồn tại đã nêu, việc nghiên cứu phát triển các kỹ thuật tạo<br /> nơtron năng lượng trung gian, đặc biệt là các nơtron đơn năng trên lò phản ứng<br /> nghiên cứu công suất nhỏ và trên máy gia tốc phục vụ đo số liệu hạt nhân vẫn được<br /> các nước quan tâm.<br /> Ở Việt Nam, từ những năm 1990, kỹ thuật phin lọc đã được áp dụng thành công<br /> tại kênh ngang số 4 (KS4) lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt để tạo ra các chùm nơtron<br /> phin lọc nhiệt, 55 keV và 144 keV phục vụ các nghiên cứu về đo đạc thực nghiệm<br /> số liệu hạt nhân, phân tích nguyên tố bằng phương pháp PGNAA, chụp ảnh nơtron<br /> và đào tạo nhân lực [1]. Trong bối cảnh hiện nay, nước ta đang tiến đến sản xuất<br /> điện nguyên tử và tăng cường phát triển các ứng dụng phi điện năng của khoa học<br /> và kỹ thuật hạt nhân, phục vụ sự phát triển chung của nền kinh tế xã hội. Để góp<br /> phần nâng cao tiềm lực về cơ sở nghiên cứu vật lý hạt nhân và đào tạo nhân lực, việc<br /> nghiên cứu phát triển một số chùm nơtron phin lọc đơn năng mới trên cơ sở các kênh<br /> ngang của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt và các nghiên cứu, ứng dụng liên quan được<br /> thực hiện trong luận án này.<br /> Đề tài luận án được đặt ra nhằm mục tiêu:<br /> 1.<br /> <br /> Tạo ra các chùm nơtron phin lọc mới dải năng lượng keV và nâng cao chất<br /> lượng 2 chùm nơtron 55 keV và 144 keV hiện có tại KS4 lò phản ứng hạt<br /> nhân Đà Lạt.<br /> 2<br /> <br /> 2.<br /> <br /> Nghiên cứu tiết diện nơtron toàn phần của các vật liệu lò phản ứng trên các<br /> chùm nơtron phin lọc đơn năng dải keV.<br /> <br /> 3.<br /> <br /> Nghiên cứu đặc trưng phổ phát xạ gamma từ phản ứng bắt nơtron nhiệt của<br /> các vật liệu lò phản ứng.<br /> <br /> 2.<br /> <br /> Nội dung luận án<br /> Với các mục tiêu nêu trên, luận án cần giải quyết các nội dung sau:<br /> 1.<br /> <br /> Phát triển hai chùm nơtron phin lọc mới là 59 keV và 133 keV sử dụng<br /> chương trình tính toán mô phỏng Monte Carlo MCNP5. Tính toán nâng cao<br /> chất lượng 2 chùm nơtron hiện có là 55 keV và 144 keV với độ sạch đạt<br /> 98%. Đo đạc thực nghiệm các đặc trưng cơ bản của các chùm nơtron phin<br /> lọc 54 keV, 59 keV, 133 keV và 148 keV bằng hệ phổ kế prôton giật lùi.<br /> <br /> 2.<br /> <br /> Xác định thực nghiệm tiết diện nơtron toàn phần của các vật liệu cấu trúc<br /> lò phản ứng 12C, 93Nb và 238U trên các chùm nơtron phin lọc 24 keV, 54 keV,<br /> 59 keV, 133 keV và 148 keV.<br /> <br /> 3.<br /> <br /> Xác định thực nghiệm phổ phát xạ gamma từ phản ứng bắt nơtron nhiệt của<br /> các vật liệu chuẩn cho phương pháp PGNAA là 36Cl và vật liệu cấu trúc lò<br /> phản ứng là 49Ti.<br /> <br /> 3.<br /> <br /> Đóng góp mới của luận án<br /> 1.<br /> <br /> Tạo 02 chùm nơtron phin lọc mới là 59 keV và 133 keV với độ sạch đạt<br /> 93%, thông lượng nơtron tại vị trí chiếu mẫu là 5,2  105 và 3,3  105 n.cm.s . Các chùm nơtron phin lọc mới được phát triển trên cơ sở các vật liệu<br /> <br /> 2 -1<br /> <br /> tự nhiên có giá thành phù hợp với điều kiện nghiên cứu của Việt Nam, đảm<br /> bảo chất lượng cho việc nghiên cứu số liệu hạt nhân.<br /> 2.<br /> <br /> Xây dựng được hệ phổ kế prôton giật lùi và hoàn thiện phương pháp đo và<br /> xử lý số liệu thực nghiệm đo tiết diện nơtron toàn phần bằng kỹ thuật đo<br /> truyền qua. Phương pháp và thiết bị này đã được ứng dụng thành công trong<br /> việc đo chỉ số hydro trong mẫu đá móng dầu khí.<br /> <br /> 3<br /> <br />