توصيفگر ها :
PGNAA , آشكارساز HPGe , راكتور MNSR اصفهان , حفاظ آشكارساز , كد MCNPX , مونت كارلو
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
Promt Gamma Neutron Activation Analysis (PGNAA) is a technique to determine the presence and measure the amount of trace elements such as boron, hydrogen and carbon, which are more difficult to detect with other neutron analysis methods. PGNAA is based on the radioactive neutron absorption process. prompt gamma rays emitted from the radioactive absorption process are measured by a high-purity germanium (HPGe) detector determine the initial composition of the sample. Since in PGNAA, counting is during the radiation, the radiation level around the facility will increase significantly. Therefore, the detector must be well protected against background gamma radiation and neutrons. The purpose of this research is to design and simulate a neutron-gamma radiation shield for the HPGe detector in order to reduce the doses. Hence the design goals include the reduction of the neutron dose less than 10 µSv. h-1 and reduction of gamma dose to less than 15 µSv. h-1, at the location of the detector inside the shield.
In this study, the cylindrical HPGe detector shield was simulated by MCNPX code. In this simulation, lead was applied to remove gamma rays and background, and borated polyethylene 7% (BPE) was applied to remove neutrons. In order to achieve the optimal condition, different thicknesses of lead and borate polyethylene were investigated and parameters such as gamma dose and neutron dose were measured in different positions such as the entrance of the shield and the location of the detector inside the shield. The results of the calculations showed that the more effective design of the shield is obtained for 4 cm of lead and 10 cm of borated polyethylene. In this case, the gamma dose is equal to 7.5 µSv. h-1 and the neutron dose is equal to 5.11 µSv. h-1. On the other hand, according to the investigations carried out on different materials as neutron and gamma absorbers. Also, the types of neutron and gamma shielding were investigated, such as polyethylene, paraffin, lithium polyethylene, graphite, water, aluminum oxide, Borax, borated polyethylene 30% and borated polyethylene 7% as neutron absorbers, lead, bismuth and iron were used as gamma absorbers.
