Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



Hình 3.1: Phổ gamma U0.7 với thời gian đo 171650,5s



Hình 3.2: Phổ gamma U.4 với thời gian đo 74281,64s

3.2. Xác định độ giàu đồng vị trong nhiên liệu uran.

Trên hình 3.1 và 3.2 ta thấy đỉnh 258,227 keV xuất hiện rất rõ nét và tách xa các

đỉnh khác. Trong vùng năng lượng từ 120,9 keV bức xạ đặc trưng của U234 đến

258,227 keV bức xạ đặc trưng của U238 bao gồm các đỉnh gamma đặc trưng của

U235 có cường độ lớn đó là các vạch 143,76 keV; 163,33 k3V; 185,715 keV và

205,311 keV. Các đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch trên xuất hiện rất rõ nét và đứng

biệt lập. Vì vậy trong đề tài này hoạt độ phóng xạ của U234 được xác định dựa vào

vạch gamma năng lượng 120,9 keV. Hoạt độ phóng xạ của U238 được xác định dựa

vào vạch gamma năng lượng 258,227 keV.Luận văn sử dụng các vạch gamma của

U235 để xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi.

Bảng 3.1.Bảng số liệu kết quả xử lý đối với mẫu U.0.7.thời gian đo 171650,5s

E(keV)



N



n



Br(%)



n/Br



120,9



49072



0,2859



0,034



835,9159



143,8



722801



4,2109



10,96



38,4205



163,3



327657



1,9089



5,08



37,5760



185,7



3404986



19,8367



57,2



34,6796



44



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



205,3



268043



1,5616



5,01



31,1689



258,23



50095



0,2918



0,076



381,9935



Sử dụng phần mềm Gamma Vision để phân tích phổ gamma của U0.7 và U.4. Phân

tích phổ của 2 nhiên liệu U0.7 và U.4 ta thu được diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần

của các đỉnh quan tâm, kết quả thực nghiệm được chỉ ra trong bảng 3.1 và 3.2 sau

đây. Từ kết quả thực nghiệm căn cứ vào hệ số phân nhánh Br thu được từ tiến hành

xác định tỷ số tốc độ đếm trên hệ số phân nhánh. Đường cong chuẩn nội hiệu suất

ghi được xây dựng dựa vào phần mềm Origin 8.0.

Bảng 3.2.Bảng số liệu kết quả xử lý đối với mẫu U.4 thời gian đo 74281,64s

E(keV)



N



n



Br(%)



n/Br



120,9



19640



0,2644



0,034



773,0968



143,8



362501



4,8801



10,96



44,5264



163,3



193070



2,5992



5,08



51,1646



185,7



2424028



32,6329



57,2



57,0506



205,3



224439



3,0215



5,01



60,3086



258,23



12325



0,1659



0,076



217,1761



3.3. Xác định độ giàu.

3.3.1. Độ giàu nhiên liệu Urani của nguồn U0.7

Từ bảng 3.1 xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi dựa trên các tỉ số n/Br

phụ thuộc đơn trị với năng lượng của các tia gamma: 143,76 keV; 163,33 k3V;



45



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



185,715 keV và 205,311 keV do U235 phát ra. Sử dụng phần mềm Origin 8.0vẽ đồ

thị đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi, kết quả cho ở hình 3.3



Hình 3.3. Đồ thị mơ tả sự phụ thuộc của hàm f(E) vào năng lượng của các tia

gamma đặc trưng phát ra từ đồng vị U235 của nguồn U0.7

Hàm khớp hiệu suất ghi : f(E) =7,75037+0,44676*E-0,00162*E^2

Với hệ sốkhớp: R-Square = 0,99738

trong đó E là năng lượng bức xạ gamma.

Nội suy các giá trị: f(120,9)=38,08

f(258,9)=15,09

Áp dụng các biểu thức :



46



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



25,31

Hàm lượng 235U được xác định như sau:

0,61%

Các kết quả thu được về tỷ số hoạt độ các đồng vị và hàm lượng urani được

ghi trong bảng 3.3.

Bảng 3.3. Kết quả xác định hàm lượng urani trong mẫu U0.7

Đồng vị



Tỉ số



Tỉ số



Hàm lượng (%)

0,61

±



235



U



25,31



21,95



0,09



3.3.2. Độ giàu nhiên liệu Urani của nguồn U4

Từ bảng 3.2xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi dựa trên các tỉ số n/Br

phụ thuộc đơn trị với năng lượng của các tia gamma: 143,76 keV; 163,33 k3V;

185,715 keV và 205,311 keV do U235 phát ra. Sử dụng phần mềm Origin 8.0 vẽ đồ

thị đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi, kết quả cho ở hình 3.3



47



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



Hàm khớp hiệu suất ghi: f(E) =-52,5237+0,96752 E-0,00203E2

Với hệ số khớp:R-Square = 0,9982

trong đó E là năng lượng bức xạ gamma.

Nội suy các giá trị : f(120,9)=34,777

f(258,9)=61,897

Áp dụng biểu thức:



22,361

3,378



Hàm lượng 235U trong mẫu U4

4,40%

Qua đó, hàm lượng đồng vị được xácđịnh hàm lượng trong mẫu

trị hàm lượng



235



U ta có thể xác định được hàm lượng của đồng vị



kết quả được liệt kê trong bảng 3.4.



48



234



Từ giá



U và 238U, các



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



Bảng 3.4.Kết quả xác định hàm lượng urani trong mẫu U.4.

Đồng vị

235



U



Tỉ số



Tỉ số



Hàm lượng (%)



22,361



3,378



4,40± 0,22



Từ các kết quả thu trong việc phân tích hàm lượng



235



U trong 02 mẫu urani



như đã liệt kê trong các bảng 3.3 và 3.4, ta có thể nhận thấy đây là các mẫu urani

có độ giàu thấp, trong đó mẫu U4 là loại viên nhiên liệu hạt nhân độ giàu thấp được

sử dụng phổ biến trong các lò phản ứng ngày nay. Các số liệu thực nghiệm nhận

được khá phù hợp với các giá trị danh định là 0,7% và 4,46 % tương ứng với mẫu

U0.7 và U4. Từ các kết quả phân tích hàm lượng



235



U, căn cứ vào tỷ số hoạt độ



phóng xạ của các đồng vị ta cũng có thể xác định được hàm lượng của các đồng vị

234



U và 238U trong các mẫu urani trên.



3.3. Đánh giá sai số và kết quả thực nghiệm

Sai số của kết quả thực nghiệm bao gồm sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

Việc giảm thiểu các sai số thường bằng cách tiến hành phép đo nhiều lần theo các

điều kiện và thời gian khác nhau, tăng thời gian đo, tăng khối lượng mẫu đảm bảo

thống kê số đếm, giảm thời gian chết, chuẩn hiệu suất ghi chính xác cho hệ đo,…

Việc xác định sai số của kết quả thực nghiệm sử dụng hàm truyền sai số:



Các sai số chính được đánh giá bao gồm: Thống kê số đếm các đỉnh gamma ,

sai số do quá trình nội suy và ngoại suy qua hàm hiệu suất ghi f(E), sai số của số

liệu hạt nhân như chu kỳ bán rã, tỷ số rẽ nhánh bức xạ gamma, hiệu ứng cộng đỉnh,

và các sai số khác,.. Sai số toàn phần được tính theo cơng thức truyền sai số và được

xác định nằm trong phạm vi 5 ÷ 7 %.

Việc áp dụng kỹ thuật chuẩn trong vào vùng năng lượng trung bình của phổ

bức xạ gamma hồn tồn thích hợp trong việc phân tích được thành phần và hàm

lượng các đồng vị có trong mẫu nhiên liệu, vật liệu hạt nhân.Kết quả so sánh với



49



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



hàm lượng đã được xác định trước đây cho thấy độ chính xác của phương pháp này

hoàn toàn chấp nhận được. Cùng với việc có thể phân tích được thành phần và hàm

lượng các đồng vị trong các mẫu urani có giả hàm lượng rộng, hình dạng bất kỳ đã

cho thấy ưu thế nổi trội của phương pháp này khi áp dụng vào việc khảo sát đặc

trưng thanh nhiên liệu hạt nhân trên thực tế.



50



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



KẾT LUẬN

Bản luận văn trình bàycác kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định một số

đặc trưng của nhiên liệu urani và xác định độ giàu bằng phương pháp phổ kế

gamma.

Các kết quả chính của luận văn bao gồm:

- Nghiên cứu khái quát về nhiên liệu hạt nhân và vật liệu Urani.

- Tìm hiểu các phương pháp và kỹ thuật thực nghiệm xác định hàm lượng

urani. Tập trung vào phương pháp đo phổ gamma năng lượng thấp sử dụng phổ kế

gamma bán dẫn, kết hợp với kỹ thuật chuẩn trong.

- Xây dựng công thức tính tốn tỉ số hoạt độ, xây dựng được đường cong

hiệu suất ghi tương đối cho từng phép đo. .

- Đã xác định được độ giàu của urani trong 02 mẫu U0.7 và U4.

Các kết quả nghiên cứu có độ tin cậy cao, phù hợp với các giá trị danh định

và cho thấy ưu thế của việc sử dụng phương pháp đo phổ gamma kết hợp với kỹ

thuật chuẩn trong để xác định các đặc trưng của nhiên liệu urani.

Qua việc thực hiện bản luận văn, em đã có thêm được những kiến thức cơ

bản, các kỹ năng tính tốn phân tích sốliệu cũng như kinh nghiệm thực nghiệmvề

vật lý và kỹ thuật hạt nhân.



51



Luận văn Thạc sĩ



Đặng Đình Ngọc



TÀI LIỆU THAM KHẢO



Tài liệu tiếng Việt.

[1] Ngô Quang Huy,“Kỹ thuật ghi đo phóng xạ ứng dụng trong nghiên cứu mơi

trường”NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội -2013.

[2] Bùi Văn Loát, “Thống kê và xử lý số liệu thực nghiệm hạt nhân”, Hà Nội2010.

[3] Nguyễn Văn Đỗ, “Phương pháp phân tích hạt nhân”, NXB Đại học Quốc Gia

Hà Nội - 2005.

Tài liệu tiếng Anh.

[4]



P. Martin and G. Hancock. “Routine analysis of naturally occurring

radionuclides in environmental samples by alpha-particle spectrometry”.

Supervising Scientist Report 180. Australia, 2004.



[5]



Tam.Ng.C et al., “Characterization of uranium-bearing malerial by passive

non- destructive gamma spectrometry”, Procce. of the 7th Confere. On Nucl.

And Part. Phys. 11-15 Nov. 2009, Sham El- Sheikh, Egypt, 413-423..



[6]



C.T. Nguyen, J. Zsigrai, “Gamma-spectrometric uranium age-dating using

intrisic efficiency calibration”, Nucl. Instr. And Meth. B 243 (2006) 187.



[7]



A Luca, “Experimental Determination of the Uranium Enrichment Ratio”,

Rom. Journ. Phys, Vol. 53, No. 1-2, P35 -39, Bucharest, 2008.



[8]



Y.Nir- El. "Isotopic analysis of uranium in U2O3 by passive gamma-ray

spectrometry". Applied radiation and Isotopes 52 (2000) 753-757.



[9]



K. Debertin and R.G.Heimer, “Gamma and X-ray spectrometry with

semiconductor detectors”, North-Holland Elsevier, New-York, 1988.



[10] Table of Radioactive Isotopes - Ernest Orlando Lawrence Berkeley National

Laboratory, website:http://ie.lbl.gov/toi.html.



52



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×