experiment ln studium transmutace t pn ch produkt n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Experimentální studium transmutace štěpných produktů PowerPoint Presentation
Download Presentation
Experimentální studium transmutace štěpných produktů

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 20

Experimentální studium transmutace štěpných produktů - PowerPoint PPT Presentation


  • 121 Views
  • Uploaded on

Experimentální studium transmutace štěpných produktů. Vedoucí diplomové práce : RNDr. Vladimír Wagner, CSc. Antonín Krása. ADTT - Accelerator Driven Transmutation Technologies ATW - Accelerator Transmutation of Waste ADS - Accelerator Driven Systems transmutace, spalační reakce

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Experimentální studium transmutace štěpných produktů' - magda


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
experiment ln studium transmutace t pn ch produkt

Experimentální studium transmutace štěpných produktů

Vedoucí diplomové práce : RNDr. Vladimír Wagner, CSc.

Antonín Krása

ADTT - Accelerator Driven Transmutation TechnologiesATW - Accelerator Transmutation of WasteADS - Accelerator Driven Systems

transmutace, spalační reakce

metoda aktivační analýzy

simulace (LAHET+MCNP)

co je transmutace
Co jetransmutace?
  • obecně jakákoli přeměna, při které dochází ke změně ve složení atomového jádra
  • jiný počet neutronů v jádře = jiné fyzikální vlastnosti (poločas rozpadu, aktivita, energie záření atd.)
  • jiný počet protonů v jádře = jiné chemické vlastnosti (odlišné chemické vazby, jiná reakční rychlost atd.)
  • 1951 získali Sir John D. Cockroft a Ernest T. S. Walton Nobelovu cenu za transmutaci atomových jader
jak vytvo it prost ed vhodn pro transmutaci jadern ho odpadu
Jak vytvořit prostředí vhodné pro transmutaci jaderného odpadu?
  • vysoká intenzita neutronů, řádově 1016 n.cm-2.s-1

Jak získat takto silné toky?

  • použitím výkonného urychlovače - svazkem protonů o vysoké energii by ozařoval tlustý terč z vhodného materiálu tříštivé (spalační) reakce - v nich se produkuje velké množství částic a velký podíl tvoří právě neutrony
programy simuluj c produkci neutron a jejich transport
Programy simulující produkci neutronů a jejich transport
  • založeny na matematické metodě Monte Carlo
  • využívají různé fyzikální modely tříštivých reakcí a knihoven účinných průřezů reakcí neutronů s jádry
  • LAHET{Los Alamos High Energy Transport} - průběh spalační reakce, transport neutronů nad 20 MeV  MCNP {Monte Carlo Code for Neutron and Photon Transport}
  • nejnovější: MCNPX {Monte Carlo N-Particle Transport Code} - spojuje přednosti LAHETu a MCNP
experiment
Experiment
  • změřit průběh a intenzitu neutronového pole kolem tlustého olověného terče pomocí aktivačních detektorů
  • výsledky experimentu porovnat s výsledky simulací

 zjištění, které z existujících programů popisují reálnou situaci lépe a které jejich části je potřeba vylepšit

  • studium vlivu:
    • změn a zjednodušení v geometrii terče u provedených simulací
    • nepřesností v určení trajektorie, tvaru a intenzity svazku
    • směšování protonového a neutronového pole
  • různé geometrie a energie svazku (ÚJF Řež & SÚJV Dubna)
spala n ter
Spalační terč

Moderátor

Granulovaný polyetylén s příměsí bóru

100100 100 cm

Tepelná izolace

Pěnový polystyrén

17.6  17.1  52.6 cm

Protonový svazek

885 MeV

Pb terč

d = 9.8 cm, l = 50 cm

metoda aktiva n ch detektor
Metoda aktivačních detektorů
  • tenké vícevrstevné folie (2 cm  2 cm  50 μm)
  • Au
    • 197Au (n,2n) 196Au Ethres = 8,5 MeV
    • 197Au (n,4n) 194Au Ethres = 24,5 MeV
    • 197Au (n,g) 198Au
  • Al
    • 27Al(n,α)24Na Ethres = 5,5 MeV
  • Cu
    • reakce vysokoenergetických nukleonů
    • 63Cu(n, γ)64Cu
  • výhody: jednoduchost, umístění
  • nevýhody: neměří se přímo neutronové spektrum, složitější interpretace
slide8

fólie

17,6 cm

terč

polystyren

9,6 cm

17,1 cm

Umístění aktivačních detektorů

obsah rtuti ve zlat ch f li ch
Obsah rtuti ve zlatých fóliích
  • podezření: příměs Hg, která by mohla ovlivnit naměřené výsledky  experiment: ozáření Au fólie neutronovým svazkem (v reaktoru LVR-15) a následné proměření γ-spekter detektorem (stejná metodika)
  • 197Au (n,g) 198Au 202Hg (n,g) 203Hg109Ag (n,g) 110Ag 58Fe (n,g) 59Fe 191Ir (n,g) 192Ir
  • T1/2 (203Hg) = 46,6 d T1/2 (198Au)= 2,7 d

279,194 keV 411,8 keV

  • výsledek:

izotop relativní zastoupení statistická chyba

203Hg 5. 10-6 2.10-6

192Ir 9.10-8 3.10-8

198Au 1 0

110Ag 2.10-4 1.10-4

59Fe 4.10-5 2.10-5

slide11

terč

3 cm

fólie

svazek

  • reakce vysokoenergetických protonů v Cu a Au (produkce 48V, 52Mn, 58Co, 44mSc, 47Sc)
  • zjednodušující předpoklady:
    • centrální fólie plně zasažena
    • homogenní protonový svazek
    • kruhový průřez protonového svazku

Geometrie svazku

  • střed svazku posunut o 0,8 cm napravo a 0,8 cm dolů od osy terče (při pohledu ve směru pohybu svazku), poloměr svazku 3,5 cm
vliv geometrie svazku

fólie

terč

svazek

Vliv geometrie svazku

Vzdálenost fólií:

5 cm top

9,3 cm top

slide13

Podíl protonů na produkci radioaktivních jader

27Al(n,α)24Na 27Al(p,x)24Na (např. (p,3np)) 197Au(n,2n)196Au 197Au(p,x)194Au (např. (p,np), (p,d)) 197Au(n,2n)196Au 197Au(p,x)196Au (např. (p,p3n), (p,t))

9,3 cm top

Vzdálenost fólií:

5 cm top

vliv polystyr nu
Vliv polystyrénu
  • polystyren funguje mírně jako absorbátor
  • např. 24Na v Al fóliích:
vliv polystyr nu a polyetyl nu na prahov reakce
Vliv polystyrénu a polyetylénu na prahové reakce
  • úplné simulace: berou v úvahu všechny části experimentálního uspořádání
  • jednoduché simulace: berou v úvahu pouze spalační terč
porovn n simulac s v sledky experimentu
Porovnání simulací s výsledky experimentu

prahové reakce neutronový záchyt

z v r
Závěr
  • studována produkce neutronů v reakcích relativistických protonů na tlustém olověném terči
  • průběh a intenzita neutronového pole měřena metodou aktivační analýzy
  • zjištěn významný vliv geometrie svazku
  • zjištěn významný vliv protonů na výtěžky aktivačních reakcí ~ 10 %
  • zjištěn malý vliv polystyrénu
  • zjištěn malý vliv tepelné izolace i moderátoru na produkci vysokoenergetických neutronů - v simulacích stačí započítat jen terč!
  • dobrá shoda experimentu se simulacemi prahových reakcí (větší rozdíly pouze ke konci terče)
  • větší odchylka v případě bezprahových reakcí  bude třeba popsat realističtěji průběh účinných průřezů a provést simulace kódem MCNPX
  • důležité: důkladná analýza všech možných zdrojů systematických chyb, porovnání s experimenty při jiných energiích protonů
forma z pisu statistick chyby
Forma zápisu statistické chyby

_____________

*) definitoricky 1, chyba (1%) započítána do chyb u ostatních izotopů, jejichž zastoupení je vztaženo k zastoupení 198Au

efektivn inn pr ez
Efektivní účinný průřez
  • rychlost reakce

N - počet terčíkových jader

 - neutronový tok

 - účinný průřez

  • rychlost reakce
  • konvenční tok

počet neutronů n s rychlostí v

efektivn inn pr ez1
Efektivní účinný průřez
  • absorpce snížení počtu neutronů
  • popsáno v LAHETu:
  • popis poměru pomocí eff: