11502

10565

كارشناسي ارشد

هسته اي

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده فيزيك

1395

نه، 95ص.: مصور

محمدحسن علامت ساز، اميرحسين فقهي

اكبر پروازيان

احمد شيراني، مريم حسنوند

1395/07/14

فيزيك

ID10565

چكيده راديوگرافي نوتروني يك آزمون غير مخرب است كه امروزه از آن براي مصارف گوناگون استفاده مي شود سيستم راديوگرافي نوتروني متشكل از چشمه نوتروني كوليماتور موازي ساز و آشكارساز مي باشد امروزه براي توليد نوترون در راديوگرافي نوتروني از چشمه هاي نوتروني مختلفي استفاده مي شود يكي از جديدترين منابع نوترون كه مورد توجه قرار گرفته چشمه هاي فوتونوترون واداشته با شتابدهنده الكتروني است در اين پروژه يك چشمه فوتونوتروني واداشته با شتابدهنده رودترون طراحي شده است به اين منظور در اثر بمباران هدف الكتروفوتوني مواد با عدد اتمي باال فوتون برم اشترالنگ توليد و با برخورد اين فوتون ها با هدف فوتونوترون نوترون توليد شده و با عبور از كوليماتور پارامترهاي راديوگرافي براي آن محاسبه شده است در اين پروژه تنگستن و تانتاليوم با دو هندسه متفاوت استوانه و استوانه برش دار به عنوان هدف الكتروفوتوني بررسي شده و نهايتا 2 119 cm استوانه برش دار تنگستني با شعاع 1 9 cm براي هدف الكتروفوتوني انتخاب شده است همچنين مواد مختلف برليوم اكسيد دوتريم تانتاليوم و طال به عنوان هدف فوتونوتروني در ضخامت ها و شعاع هاي مختلف بررسي شده و در نهايت برليوم با ضخامت 3 cm و شعاع 19 cm براي هدف فوتونوتروني انتخاب شده است براي انتخاب كند كننده سه حالت با هندسه هاي متفاوت و مواد مختلف در نظر گرفته شده است اين سه هندسه به صورت كندكننده استوانه اي كندكننده مخروطي و كندكننده تركيبي مي باشد در كليه حالت ها بهره فوتون و نوترون خروجي در سه بازه انرژي بررسي و پس از محاسبه اين حاالت 19 cm پلي اتيلن به علت باالترين ميزان نوترون حرارتي به نوترون كل و كمترين ميزان فوتون خروجي به عنوان كند كننده انتخاب شده است كوليماتور اين سيستم يك كوليماتور طراحي شده رآكتور 24 مگاواتي است كه به صورت همگرا واگرا مي باشد در قسمت همگرا از فيلتر هاي آهن و فلوئنتال و در قسمت واگرا از پلي اتيلن به عنوان كند كننده استفاده شده است همچنين از بيسموت به عنوان بازتابنده در اطراف كوليماتور و از B4C به عنوان جاذب نوترون حرارتي در دهانه استفاده شده است پس از عبور باريكه نوترون از كوليماتور پارامترهاي راديوگرافي TNC نسبت شار نوترون حرارتي به شار كل نوترون ها شار نوترون حرارتي و همچنين نسبت n نسبت شار نوترون حرارتي به آهنگ دز گاما محاسبه شده است در اين طراحي 14 2 TNC به دست آمده است كه بيشتر از ميزان به دست آمده در رآكتور 91 مي باشد شار نوترون حرارتي در اين طراحي 6 62 124 n cm2 s در حالي كه شار نوترون حرارتي در رآكتور 8 1 124 n cm2 s به دست آمده است و نسبت n در اين طراحي 1 29 121 n cm2 mR درحالي كه اين نسبت در رآكتور 9 21 121 n cm2 mR به دست آمده است نتايج به دست آمده تقريبا برابر با نتايج به دست آمده در رآكتور مي باشد و همچنين اين نتايج با محدوده متداول در شتابدهنده ها تطابق خوبي را نشان مي دهد واژه هاي كليدي راديوگرافي نوتروني كوليماتور كندكننده رودترون هدف فوتونوتروني TNC نسبت n

Design and feasibility study of electron accelerator driven neutron radiography system Author Parisa Maani Parisa maani@gmail com Department of physics Isfahan University of Technology Isfahan Iran Degree M Sc Language Persian Date 18 May 2016 Supervisors Dr M H Alamatsaz Dr S A H FeghhiAbstract Neutron radiography NR is a powerful non destructive testing technique widely used either on its own or as complementary to X ray radiography This technique is used for analyzingthe objects in order to determine structural defects In comparison with X ray or rayradiography X rays are attenuated by large atomic number materials therefore they are not suitablefor low atomic number materials On the other hand neutrons can be attenuated by low atomicnumber materials such as materials containing hydrogen Three main components of neutronradiography system are source collimator and detector Various effective parameters on the imagequality are needed to be studied for neutron radiography In this work an electronaccelerator driven neutron radiography system based on rhodotron TT200 has been simulatedutilizing MCNPX code To design an optimized photon and photoneutron target differentmaterials in different thicknesses and radii have been investigated Between tungsten and tantalum tungsten cylinder with 0 175 cm thickness and 1 2 cm radius has been chosen for the photon target Among beryllium deuterium oxide tantalum and gold a beryllium cylinder placed around photontarget with 3 cm thickness and 15 cm radius has been selected as a photoneutron target due to itshigh neutron flux The neutron flux of the designed photoneutron target obtained 1 8E12 n s Theuse of 12 cm Pb as a reflector around photoneutron target was investigated and the neutron fluxwas calculated According to this calculation neutron flux increased 37 in the outlet surface Inthe next step different geometries and materials were investigated in order to choose a suitablemoderator Among polyethylene plexiglass BeD2 and BeO conical polyethylene with 15 cmthickness has been chosen to be placed before a collimator This collimator is a convergent divergent one which the converge section contains Fe and Fluental as fast neutron filters and thedivergent section of this collimator contains polyethylene Bi is also used around it as a reflector By placing 15 cm polyethylene as moderator Neutron radiography parameters TNC ThermalNeutron Content and n ratio and thermal neutron flux were calculated The results obtainedfrom this work are compared with 40 MW reactor and standard ranges of neutron radiography Forinstance calculated thermal neutron flux was 6 69E4 n cm2 s while the obtained one in reactor was8 10E4 n cm2 s and the standard range in accelerator is 104 105 n cm2 s The obtained n ratiowas 1 05E7 n cm2 mR whereas in reactor it was 5 01E7 n cm2 mR and the standard range is morethan 106 n cm2 mR TNC shows a better rank in this design and was obtained 74 9 while in thereactor TNC was 72 So the designed photoneutron source can be a suitable substitute instead ofreactor source which is not economical and it shows that the results obtained using MCNPsimulations are really in good agreement with the results obtained from 40 MW reactor and thestandard ranges of neutron radiography Keywords Neutron radiography rhodotron collimator moderator photoneutron target TNC n ratio

محمدحسن علامت ساز، اميرحسين فقهي

اكبر پروازيان

احمد شيراني، مريم حسنوند