3.7. Mật Độ Mức Kích Thích  Và Hàm Lực Photon K Của Các Dịch Chuyển Nối

I.3.7. Mật độ mức kích thích và hàm lực photon k của các dịch chuyển nối tầng



Theo các nghiên cứu về dịch chuyển gamma nối tầng, mối liên hệ giữa hàm lực của các dịch chuyển gamma nối tầng k và mật độ mức có quan hệ

k i

/(E3 A2 / 3 D ) . Độ rộng bức xạ riêng phần và cường độ phân rã có

quan hệ như sau:



i

mi , (1.49)

if mif

I i if 

i n

if

(1.50)



, f i

i

i

, f

i mi

Trong đó i là độ rộng riêng phần của dịch chuyển gamma có năng lượng E, A là khối lượng của hạt nhân và D là khoảng cách giữa các mức phân rã . Các giá trị của độ rộng gamma toàn phần và riêng phần được tính cho trạng thái hợp phần và mức trung gian i của nối tầng tương ứng; m là tổng số mức kích thích và n là số mức kích thích trong khoảng năng lượng xác định cường độ nối tầng trung bình.

Các tính toán được tiến hành với một khoảng giá trị E, khoảng lấy tổng trên các mức cuối f của nối tầng phụ thuộc vào khả năng thực nghiệm. Khoảng của spin lấy tổng trên các mức trung gian i được xác định bằng quy tắc lọc lựa.

Các phương trình (1.49) và (1.50) không cho phép xác định trực tiếp k và một cách độc lập tường minh. Ví dụ, độ lệch của  từ các giá trị thực nghiệm có thể bù trừ với độ lệch của hàm lực với biên độ tương ứng. Các đại lượng này xác định độ rộng toàn phần và cường độ của các nối tầng. Như vậy số liệu thực nghiệm về mật độ mức và cường độ dịch chuyển gamma càng chính xác bao nhiêu thì khả năng xác định mật độ mức và hàm lực bức xạ gamma càng chính xác bấy nhiêu.

I.4. Kết luận

Chương này trình bày một số vấn đề về nghiên cứu số liệu và cấu trúc hạt nhân dựa trên phản ứng (n,):

- Các ưu và nhược điểm của một số hệ đo thực nghiệm trong nghiên cứu phản

ứng (n,).

- Việc sử dụng phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng.

- Sau khi xem xét các nội dung chính của các mẫu lý thuyết để lựa chọn áp dụng vào thực nghiệm, nghiên cứu sinh và các cán bộ hướng dẫn đã lựa chọn mẫu khí Fermi có dịch chuyển ngược (có tính đến bổ chính lớp) và sử dụng công thức (1.8) để làm khớp với số liệu thực nghiệm của luận án. Đồng thời, việc phân tích sự phù hợp giữa số liệu của các phòng thí nghiệm khác với lý thuyết cũng được thực hiện.

Chương II

PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU PHÂN RÃ GAMMA NỐI TẦNG TRÊN LPƯHNĐL

II.1. Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

LPƯHNĐL là loại lò làm việc bằng nơtron nhiệt, chất làm chậm và chất tải nhiệt là nước thường. Lò được xây dựng trên cơ sở lò phản ứng TRIGA MARKII, công suất lò được nâng từ 250 kW lên 500 kW. Lần nạp nhiên liệu đầu tiên ngày 1/11/1983 và bắt đầu làm việc ở công suất danh định vào đầu tháng 2/1984. Cho đến nay cấu hình các bó nhiên liệu trong vùng hoạt của lò đã được thay đổi nhiều lần. Hình 2.1 và hình 2.2 là mặt cắt đứng và mặt cắt ngang của lò phản ứng.

3,65 m

1,98 m 2

4 7

Bê tông Graphite

1. Nắp đậy

2. Thùng nhôm

3. Giá đỡ

4. Giếng hút

5. Cột nhiệt

6. Vùng hoạt

7. Vành phản xạ

Graphite

8. Bể chứa thanh nhiên liệu

6 5

Hình 2.1: Sơ đồ mặt cắt đứng của LPƯHNĐL.

Lò gồm một thùng nhôm chứa nước cao 6 m, đường kính 1,98 m. Toàn bộ thùng nhôm được đặt vào giữa khối bê tông bảo vệ sinh học có tiết diện cắt

ngang dạng tám cạnh như hình 2.2. Độ dày bê tông ở nửa dưới cỡ 2,5 m và nửa trên cỡ 0,9 m.

Kênh số 1 Cửa cột nhiệt

Kênh số 3

Kênh số 4

Tường bê tông bảo vệ

Bể chứa nhiên liệu đã cháy

Hình 2.2: Sơ đồ mặt cắt ngang của LPƯHNĐL.

Vùng hoạt của lò có dạng hình trụ chiều cao 0,6 m, đường kính 0,4 m đặt vào trong vành phản xạ và gắn liền với một giếng hút cao 2 m, đường kính 0,5 m. Giếng hút được treo trên một giá đỡ cao 3 m, đường kính khung 2 m. Giá đỡ tạo sự thuận lợi khi lắp ráp các hệ thống công nghệ trong lò với điều kiện phóng xạ cao. Giếng hút có tác dụng tăng cường sự đối lưu của nước làm nguội vùng hoạt theo cơ chế đối lưu tự nhiên. Trong bể lò còn có các ống cấp và hút nước của hệ thống đối lưu nước vòng 1, hệ thống dẫn các thanh điều khiển, hệ thống các buồng ion hóa ghi đo nơtron. Lò được đậy bằng một nắp thép dày 20 cm, nhằm đảm bảo an toàn cho người làm việc. Trên nắp lò có cửa sổ bằng kính thủy tinh hữu cơ để nhìn và một cửa sổ để thao tác nghiệp vụ.

Lò có 4 kênh ngang với đường kính 0,152 m dài cỡ 3 m và một cột nhiệt bằng graphite với kích thước 1  1,2  1,2 m3. Trong các kênh ngang có 3 kênh xuyên tâm và 1 kênh tiếp tuyến. Đến thời điểm hiện nay, chỉ mới có kênh ngang số 3 và số 4 được khai thác.

II.2. Nâng cao chất lượng của chùm nơtron

II.2.1. Kênh thực nghiệm nơtron số 3 và các thiết bị dẫn dòng, che chắn bức xạ

Kênh nơtron số 3 là kênh tiếp tuyến với vùng hoạt của lò phản ứng, do đó có tỉ số cadmi cao hơn và suất liều gamma thấp hơn so với các kênh xuyên tâm. Từ năm 2004, kênh được sử dụng để bố trí hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng phùng, sử dụng cho mục đích nghiên cứu phân rã gamma nối tầng của hạt nhân sau khi bắt nơtron nhiệt. Các thiết bị chuẩn trực, che chắn bức xạ được thiết kế, bố trí lại cho phù hợp như các hình 2.3 và hình 2.4. Phương pháp Monte Carlo đã được sử dụng để hỗ trợ cho công việc thiết kế.

II.2.2. Các khối chuẩn trực và hệ thống đóng mở kênh

Ống dẫn nước ra

152 mm

80 mm

150 cm

Chì

315 cm

H2O Si

Ống dẫn nước vào/ra

Graphite

Bo + Paraphin

Không khí

Bê tông

Hình 2.3: Sơ đồ mặt cắt ngang kênh nơtron số 3.

Các khối chuẩn trực, dẫn dòng gồm hai loại có lỗ với đường kính 8 mm và 10 mm, được chế tạo bằng các vật liệu có tiết diện hấp thụ nơtron lớn như B,

Paraphin, Li, Cd… Ngoài ra còn có các khối chuẩn trực bằng chì để giảm các tác động của phông gamma từ phía lò phản ứng đi vào các đetectơ làm tăng các trùng phùng - của phông, hoặc của mẫu với phông làm tăng sai số của phép đo và làm phức tạp thêm quá trình xử lý.

Chùm nơtron được đóng mở nhờ bơm nước, ống dẫn và các bình chứa đặt ở trong và ngoài kênh. Để tăng chất lượng của chùm nơtron nhiệt, phin lọc Si đã được sử dụng.

II.2.3. Hệ giá đỡ và che chắn bức xạ cho các đetectơ

Hệ giá đỡ và che chắn phông bức xạ cho các đetectơ có thiết kế và cấu tạo như trên hình 2.4.

Hình 2.4: Hệ giá đỡ và che chắn bảo vệ cho các đetectơ.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 118 trang tài liệu này.

Thiết kế này giúp tối ưu việc bố trí thí nghiệm trong không gian hẹp, các đetectơ được bố trí trên khung giá đỡ bằng thép, toàn bộ hệ thống có thể di chuyển trên hệ thống ray dẫn hướng song song với chùm nơtron. Phần tinh thể và tiền khuếch đại của các đetectơ được đặt trong các buồng chì kích thước 30 × 25 × 20 cm, để giảm tác động của phông bức xạ gamma. Để tránh ảnh hưởng của nơtron tán xạ từ mẫu vào các đetectơ, các vật liệu Li2CO3

được nén với mật độ 1,4 g/cm3 và B4C được sử dụng để che chắn bổ sung ở

bên ngoài buồng chì và phía mặt đối diện với mẫu của đetectơ.

II.2.4. Các giá trị về thông lượng và suất liều

Với cấu hình che chắn và nhiệt hoá được sử dụng, giá trị thông lượng nơtron tại vị trí đặt mẫu đạt 1,02  106 n.cm-2.s-1, tỉ số Cd ~ 900 (sử dụng hộp Cd dày 1 mm) và kích thước đường kính chùm nơtron tại vị trí đặt mẫu là 1,5 cm.

Hình 2.5: Ảnh chụp chùm nơtron tại vị trí đặt mẫu.

Suất liều bức xạ gamma và nơtron trong không gian kênh số 3 được xác định tại các vị trí liên quan đến người thí nghiệm và bố trí thiết bị như trên hình

2.6. Số liệu đo được trình bày trong bảng 2.1 cập nhật năm 2007.

Hình 2.6: Sơ đồ các vị trí đo liều bức xạ trong khu vực kênh nơtron số 3.

Bảng 2.1: Giá trị suất liều gamma (Sv/h) và nơtron (Sv/h) ở các vị trí trên hình 2.6.

Vị trí

Độ cao 0,5 m			Độ cao 1,0 m		Độ cao 1,5 m
gamma	nơtron	gamma	nơtron	gamma	nơtron
1	1,70	0,40	0,70	0,40	0,70	0,40
2	1,80	3,00	2,60	0,40	1,90	0,40
3	4,40	0,50	3,70	0,60	3,90	0,60
4	7,50	2,60	8,00	3,10	9,00	2,10
5	3,90	2,00	4,30	2,50	6,90	2,20
6	3,00	1,10	4,00	0,70	4,90	1,10
7	4,50	0,70	6,00	1,00	9,50	0,90
8	10,00	1,30	8,00	1,30	10,00	1,30
9	17,00	1,20	10,50	1,20	18,50	1,20
10	24,00	1,10	26,00	1,10	23,00	1,10
11	18,50	0,10	26,80	0,10	26,00	0,00
12	1,90	0,00	2,20	0,10	2,90	0,10
13	0,65	0,10	1,25	0,10	0,78	0,10
14	0,65	0,10	0,55	0,10	0,82	0,10
15	0,45	0,20	0,45	0,20	0,41	0,20
16	0,45	0,20	0,65	0,30	0,60	0,20
17	0,50	0,30	0,60	0,30	0,45	0,30

Ghi chú: Các vị trí 1, 2, 3 được xác định ở trung tâm; các vị trí còn lại được xác định ở sát vách tường. Số liệu được đo bằng máy đo liều FH40F2 của hãng Eberline và Dineutron 362 của hãng Eurisys Measures.

Từ kết quả đo đạc thu được trong bảng 2.1, ta thấy suất liều ở các khu vực liên quan đến người làm thí nghiệm khi kênh mở có giá trị từ 2  20 Sv/h Khi tiến hành thí nghiệm, người làm việc chỉ đứng ở vị trí đặt các khối điện tử (vị trí số 3), hoặc thay mẫu với thời gian vài phút nên giá trị này hoàn toàn chấp nhận được theo các tiêu chuẩn an toàn bức xạ hiện hành (TCVN 6866:2001) để có thể tiến hành nghiên cứu thực nghiệm.

Xem toàn bộ nội dung bài viết ᛨ