طراحي و شبيه سازي حفاظ پرتويي نوترون و گاما براي آشكارساز ژرمانيومي فوق خالص (HPGe)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

فيزيك

كارشناسي ارشد

تجزيه و تحليل فعال‌سازي نوتروني گاماي آني (PGNAA)، ابزاري براي تعيين وجود و اندازه گيري مقادير كم عناصري مانند بور، هيدروژن و كربن، كه تشخيص آن با ساير روش‌هاي تجزيه و تحليل نوترون دشوارتر است، مي¬باشد. اساس كار PGNAA، فرآيند جذب پرتوزاي نوترون مي‌باشد. تابش¬هاي گاماي آني ساطع شده از فرآيند جذب پرتوزا توسط يك آشكارساز ژرمانيوم با خلوص بالا (HPGe) و با هدف تعيين تركيب اوليه نمونه‌، اندازه گيري مي¬شوند. از آن جايي كه درPGNAA ، نمونه در حال تابش شمارش مي‌شود، سطح تابش در اطراف تأسيسات به مقدار قابل توجهي افزايش خواهد يافت؛ به همين علت آشكارساز بايد به خوبي در برابر تابش‌ گاماهاي زمينه و نوترون‌ها محفاظت شود. لذا هدف از اين پژوهش، طراحي و شبيه سازي حفاظ پرتويي نوترون و گاما براي آشكارساز HPGe به منظور كاهش مقدار دز نوترون‌ها تا كمتر از µSv. h-110 و كاهش مقدار دز گاما تا كمتر از µSv. h-115 در محل قرارگيري آشكارساز درون حفاظ است. در اين مطالعه، حفاظ آشكارساز HPGe به صورت استوانه‌اي، توسط كد MCNPX شبيه‌‌سازي شد. در اين شبيه سازي از سرب به منظور حذف پرتوهاي گاما و از پلي‌اتيلن بوردار 7% (BPE) براي حذف نوترون‌ها استفاده شد. به منظور دستيابي به حالت بهينه، ضخامت‌هاي مختلف سرب و پلي‌اتيلن بوردار بررسي و پارامترهايي از جمله دز گاما و دز نوترون در موقعيت¬هاي مختلف مانند ورودي حفاظ و محل قرارگيري آشكارساز داخل حفاظ اندازه‌گيري شد. نتايج محاسبات نشان داد مطلوب‌ترين حالت در طراحي حفاظ، استفاده از 4 سانتي¬متر سرب و 10 سانتي¬متر پلي‌اتيلن بوردار است. در اين حالت مقدار دز گاما برابر با µSv. h-1 5/7 و مقدار دز نوترون برابر با µSv. h-1 11/5 است. هم چنين انواع حفاظ¬ نوترون و گاما بررسي شد به طوريكه از مواد مختلف نظير پلي¬اتيلن، پارافين، ليتيوم پلي¬اتيلن، گرافيت، آب، اكسيد آلومينيوم، بورال، پلي¬اتيلن بوردار30% و پلي¬اتيلن بوردار 7% به عنوان جاذب نوترون و از سرب، بيسموت و آهن به عنوان جاذب گاما استفاده شد.

219737

هسته اي

فيزيك

دانشگاه صنعتي اصفهان