حساب التدفق النتروني والجرعة النترونية لوحدة المشعع النتروني الكود باستعمال (2) (1) علي الطعاني نحيلي وماجدة سوريا دمشق جامعة العلوم كلية الفيزياء قسم الملخص استعمل الكود لحساب الجرعة النترونية والتدفق النتروني في قنوات وحدة النتروني المشعع المتوف ةر في قسم الفيزياء بكلية العلوم بجامعة دمشق. بينت نتائج حساب التدفقات النترونية في مجاالت الطاقة: الح اررية MeV( 10( 9-10- 6- والسريعة MeV( 0.11-12.0( والمتوسطة MeV( )10-5 -10-1 أن لها نفس القيم تقريبا في القنوات 11( )4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, حيث بلغ التدفق القيم: )الح ارري و السريع %70.0 %18.0 والمتوسط %12.0( وفي القناة 13 وفي القناة )%21.0 و %39.0 و %40.0( 12 )%14.0 و %26.0 و %60.0( على الترتيب وذلك بوجود صفيحة الكادميوم ذات السمك 2. mm %17 %40.0 13 12 226 تخفض صفيحة الكادميوم التدفق النتروني الكلي للمصدر في القناتين و بنسبة و على الترتيب. وبلغ متوسط الجرعة النترونية على سطح المشعع القيمة Rem/h) 3.43x10). 7- كلمات المفتاح:. مشعع نتروني, مصدر كادميوم تدفق نتروني جرعة كود طالب دكتو اره في قسم الفيزياء- كلية العلوم- جامعة دمشق :(1) (2): أ.د. في قسم الفيزياء- كلية العلوم- جامعة دمشق Calculation of the flux and neutron dose for the neutron irradiator unit using the code 1
A. AlTaani, M. Nahili Department of Physics, Faculty of Sciences, University of Damascus, Damascus, Syria Abstract The code was used to calculate the neutron flux and neutron dose for the neutron source using the irradiator which is available at the Physics Department of the Sciences Faculty, Damascus University. The calculation results show that the average of the neutron flux at the channels (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) have magnitudes about 70.0%, 18.0 % and 12.0%, and in the channels 12 have magnitude about 40.0%, 39.0% and 21.0%, and in the channels 13 have magnitude about %60.0, %26.0 and %14.0 respectively to the energies range: thermal (10-9 -10-6 MeV), fast (10.11-12.0 MeV) and medium (10-5 - 10-1 MeV) using the Cadmium plate of 2 mm thickness. The Cadmium plate has decreased the total neutron flux of the source in the channels 12 and 13 for about 40.0%.and %17.0 respectively. The calculated neutron dose at the surface of the irradiator was in average (3.43x10-7 Rem/h). Keywords Neutronic irradiator, source, Cadmium, Neutron flux, dose, code. (1) :P.H.D, Department of Physics, Faculty of Sciences, University of Damascus (2). Professor. Department of Physics, Faculty of Sciences, University of Damascus MeV) (Q=5.7 للحصول 9 Be(α, n) 12 C 1.المقدمة من المعلوم أن استعمال المصادر النترونية التي تعتمد على التفاعل على النترونات شاع في الفترة الزمنية من خمسينيات إلى ثمانينيات القرن الماضي وذلك لتميز ال ارديوم بعمر نصف Ra- 2 طويل )نحو 1620( Y مما يميز المصدر بإمكانية استعماله لفت ةر زمنية طويلة. إال أن عيوب المصدر
Be )ارتفاع نسبة أشعة غاما المنبعثة منه( قد أفضت بتصميم مصادر نترونية نظائرية أخرى مثل 227 Ac, 239 Pu 241 Am يمكن والتي تتميز ببعض الحسنات اإلضافية )إصدار نتروني النترونات عن الكشف السريعة أو الح اررية أعلى واصدار باستعمال رقائق معدنية من بمقطع عرضي كبير لألسر النتروني حيث تتكون نظائر مشعة تت ارو أقل نسبيا ألشعة غاما(.[ 1 ] أعمار و نظائر مختلفة تتميز الدقائق بين لها النصف والساعات. وبقياس النشاط اإلشعاعي التوازني )الناجم عن أشعة غاما أو بيتا( للرقاقة يمكن حساب التدفق النتروني وبسبب ص ر حجم الرقائق )أبعادها نحو 2( cm يمكن استعمال هذه الطريقة في تحديد التدفق النتروني مث في حالة المفاع ت النووية المنظومات المقادة بالمسرعات Accelerator ( [2]. ADS )Driven Systems هناك صنفان ت لتفاع الرقاقة التفاع ت المحدودة والتفاع ت باحتمالية غير صفرية على كامل طيف النترونات النموذجية مقاطع عرضية متشابهة النتروني أما الح ارري. التفاع ت المحدودة )كما هو موضح فتحدث فقط في غير المحدودة. تحدث التفاع ت غير المحدودة وتعتمد على تماثل المقطع العرضي. تمتلك هذه التفاع ت الشكل تحت تأثير تستعمل ومنه )1( بشكل رئيسي لتحديد التدفق النترونات التي تمتلك طاقة حركية فوق طاقة محددة )طاقة العتبة( حيث أنه في هذه الحالة يكون المقطع العرضي صفر بالنسبة للطاقات األدنى من طاقة العتبة التي تساوي عدة MeV وتستعمل هذه التفاع ت لتحليل الطيف السريع. ويستعمل في بعض األحيان غطاء من الكادميوم لرقاقة التشعيع حيث يمتلك الكادميوم مقطع عرضي مرتفع جدا المتصاص النترونات الح اررية ومقطع عرضي منخفض المتصاص النترونات التجاوبية والسريعة.[ 1 ] 0.55 ev أن الشكل يوضح (1) معظم النترونات بطاقات أقل من يتم امتصاصها في الكادميوم بينما تنفذ منه [2] النترونات التي طاقتها أكبر من ذلك. عند الطاقة )0.55 ev. [2] الشكل (1) المقطع العرضي الكلي للكادميوم الطبيعي )بدء منطقة الكادميوم المهدئات 2. 3
تخضع النترونات فوق الح اررية والسريعة في أثناء انتقالها في المادة لعمليتي التبعثر المرن وغير المرن وبذلك تفقد طاقتها إلى أن تصل إلى التوازن الح ارري أو تهرب من المهدئ وتعرف هذه العملية بتهدئة النترونات. وتتميز المهدئات بكبر نسبة مقطع التبعثر إلى مقطع االمتصاص وعندئذ يصل عدد كبير من النترونات إلى المجال الح ارري قبل امتصاصها في الوسط. تتكون المواد المهدئة الجيدة بشكل رئيسي من الهدروجين الديتيريوم البيريليوم الكربون واألكسجين [3]. تستعمل مادة البا ارفين ذات الكثافة (0.904 g/cm 3 ) كمهدئ في المشعع. 3. الغرض من البحث حساب التدفق النتروني والجرعة النترونية لوحدة المشعع النتروني في جامعة دمشق وذلك باستعمال الكود المتوفرة في قسم الفيزياء بكلية العلوم. الطرائق الحاسوبية[ 5,4] الكود MCNP.4.1.4 يعد كود فكود MCNP (Monte Carlo N-Particle) المطو ر من قبل الفريق X-6 في مختب ارت لوس آالموس في الواليات المتحدة األمريكي ة الركيزة األساسي ة التي تقوم عليها الحسابات النتروني ة والفوتوني ة في المختبر ومؤخ ار شاع استعماله في العالم كل ه. MCNP كانت مصادر عادي ة بإمكاناته المتعد دة قادر على إج ارء حساب للنقل اإلشعاعي ألي نوع من المصادر اإلشعاعي ة سواء )sealed( أو حرجة Kritical من خ ل النماذج الفيزيائي ة لمختلف التفاع ت النووي ة المعر فة ضمنه والمرتبطة مباشرة بأحدث بيانات المقاطع العرضي ة )المكتبات على تعريف أعقد أنواع البنى الهندسي ة. إذ يمكن نمذجة مايصل إلى.)ENDF/v- ENDF/vi 26 ويتمي ز أيضا بقدرته سطحا من الدرجة األولى والثاني ة وال اربعة إضافة إلمكاني ة تعريف سطو عشوائي ة )باستعمال نقاط(. يتم تتبع األخطاء المرتكبة في التوصيف الهندسي من خ ل عرضها واإلشارة إلى مواضع الخطأ ما يسه ل المهم ة أمام المستخدم. أم ا اعتماده على ط ارئق مونتي كارلو فتمك نه من إج ارء حسابات دقيقة بأخذ عينات عشوائية لعدد من البا ارمت ارت الفيزيائي ة وذلك باستعمال العدادات (Tallies) المتاحة في الكود ولعدد كبير من الت طبيقات تخص مث مسائل الفيزياء الطبي ة بأنواعها ومسائل الت دريع وحسابات الحرجي ة والت طبيقات اإلشعاعي ة والن ووي ة وحسابات الجرعة على اخت فها. ويتضمن الكود MCNP عددا من مكتبات المقاطع العرضية حيث تتوفر معلومات كافية لجميع العناصر من إلى 98=Z. ويحاكي الكود Z=1 MCNP (10-3 -100) MeV وتتميز النسخة بواجهة إلدخال المعطيات وللرسم البياني. انتقال النترونات في مجال الطاقة (20- MeV 10) 11- والفوتونات في مجال الطاقة بإمكانية التعامل مع الكود من خ ل نافذة Windows مزودة 5. توصيف وحدة المشعع راديوم بريليوم 4
تتكون وحدة المشعع بريليوم ارديوم )المتوفر بقسم الفيزياء بكلية العلوم( رئيسيين: ج أزين من - - حاوية معدنية مملوءة بمهدئ من مادة البا ارفين مصدر الحاوية المعدنية بريليوم. ارديوم هي حاوية مصنوعة من الفوالذ )بسمك 4( mm على شكل متوازي مستطي ت )أبعاده 50x50x60 cm 3 وم طى ب طاء فوالذي مستطيل الشكل( محمول على أربع عج ت ومجهز بأربع قبضات. تحوي الحاوية بداخلها مهدئ من البا ارفين والذي يحوي بدوره 10 منها 2.2 cm وعلى قنوات للتشعيع أسطوانية الشكل مبطنة ببطانة من الفوالذ )بسمك )1mm فجوة على شكل متوازي مستطي ت ولها بطانة من الفوالذ )بسمك )1mm مخصصة قطر كل إلدخال صفيحة من الكادميوم والتي تؤدي دور ماص للنترونات الح اررية يخفض من التدفق النتروني في قنوات التشعيع التي تقع خلف الصفيحة. قنوات 5 تتوزع (4, 5, 6, 7 8) حول المصدر (9,12,13) على المحور 15, 20, 25 cm وتبعد مسافة ox على محيط دائ ةر نصف قطرها 10 cm بينما تقع ث ث قنوات عن المصدر وهناك قناتان أخريان (11, 10) قطرية 20, 25 cm المصدر راديوم- بيريليوم يتكون مصدر النترونات )نسبة الفوالذ المصدر من مصدر ال ارديوم- بيريليوم كما هو موضح في الجدول (1) من خليط متجانس من النظيرين Be و Ra إلى Ra طولها الجسيمات يبلغ 1/5 تبلغ Be ووزن الخليط 3.5 mg 7 cm وقطرها 2 cm والشكل )2(. تبعدان مسافة حيث يكو ن البيريليوم أغلب مادته والذي يوجد ضمن أنبولة أسطوانية مزدوجة الجد ارن من النيكل ثم وتحيط بها من الرصاص طولها وقطرها 7 cm 4 cm ونشاط 9.09x10 4 n/s )وذلك بم ارعاة أن بعض ألفا وهي بذلك تساهم بزيادة الناتج النتروني الكلي بنسبة هذا نواتج تفكك ال ارديوم مثل ال اردون البولونيوم والبزموت تصدر 6/ 7 0.86 من وتنشأ المحضر بشكل جيد يصل إلى النترونات من المصدر 2.0x10 7 n/s نتيجة للتفاعل لكل واحد كوري من ال ارديوم(. 9 Be(α,n) 12 C المصدر ويتميز.Be وبناته في Ra بطيف نتروني مستمر يقع حيث أن حصيلة نتاج المصدر الذي يجري تحت تأثير الجسيمات ألفا المنبعثة %63 (0.75-12) MeV وبطاقة وسطية.(4-5) MeV ويكون الناتج النتروني للمصدر منه في مجال النترونات السريعة ثابت مع الزمن عمليا وذلك لكبر عمر النصف لل ارديوم ومن عيوب هذا المصدر إصدا هر القوي لألشعة غاما. ويوضح الشكل (3) طيف مصدر النترونات المستعمل في المحاكاة في هذا البحث [6]. يظهر الطيف النتروني للمصدر النترونات تبلغ 11MeV )الشكل 3(. وجود ث ث قمم واضحة تقع عند,3.5,4 5 MeV والقيمة العظمى لطاقة يضم ال ارديوم ونواتج تفككه خمس نظائر مشعة للجسيمات ألفا التي تت ير طاقتها في المدى من 4.8 5 7.7 إلى MeV ويبلغ متوسط طاقتها 5.8MeV وهذه الطاقة كافية للت لب على الحاجز الكموني لنوى البيريليوم الذي يبلغ
ارتفاعه 4.0 MeV تقريبا. وتتبادل الجسيمات ألفا التأثير مع إلكترونات ذ ارت البيريليوم حيث تفقد جزء من طاقتها وتتباطأ وتصبح طاقتها أقل في البيريليوم حيث أن جسيم واحد فقط من بين (, من 4.0, MeV ولذلك ال تستطيع جميع الجسيمات ألفا أن تثير التفاعل النووي (n (1-1.5)x10 4 جسيما [7]. 9 Be(α, n) 12 C يستطيع النفاذ إلى نواة البيريليوم ليثير التفاعل الجدول )1( الخصائص الفيزيائية لوحدة المشعع راديوم- بيريليوم المستعملة في المحاكاة بالكود مالحظات 226 البعد عن المصدر األبعاد الشكل االسم cm cm 3 تحوي مهدئ البارافين 60x70x50 متوازي الحاوية الفوالذية مستطيالت على المحور ox 17.5 40x10x0.2 صفيحة كادميوم قنوات التشعيع وقطرها 2cm )حسب رقمها في المحاكاة( رقم القناة على المحور oy 10 4 على المحور ox 10 5 على المحور oy -10 6 في المستوي xoy -11.18 7 في المستوي xoy -11.18 8 على المحور ox 15 9 في المستوي xoy 25 10 في المستوي xoy 18.023 11 على المحور ox 20 12 على المحور ox 25 13 الطول داخل البارافين 20 cm نصف القطر cm) 0.5) والطول cm) 30) اسطوانة بالستيكية حامل العينات 226 المصدر يوجد الخليط ضمن أنبولة أسطوانية مزدوجة الجدران نيكل- فوالذ طولها 7 cm 3.5 mg وزن الخليط وقطرها 2 cm 1/5 9 226 نسبة Ra إلى Be تحيط باألنبولة طولها 7 cm وقطرها 2 cm من الرصاص طوله 18 cm وقطره 4 cm أسطواني الشكل حامل المصدر 6
الشكل )2( صورة توضح وحدة المشعع النتروني )( وملحقاته الشكل (3) الطيف النتروني للمصدر [1] نمذجة 6. وحدة المشعع استعمل الكود لنمذجة وحدة المشعع ويوضح الشكل (2) حيث اعتمد البا ارفين( المعتمدة المصدر النتروني لحساب التدفقات النترونية مركزها على مكان وجود المصدر داخل كتلة مسافة 35 cm على شكل نقطي عن السطح الجانبي األيمن و 25 cm )المصدر لوحدة تخطيطا رسما و الجرعة النترونية في قنوات التشعيع وفي صفيحة الكادميوم ويقع في مركز البا ارفين )على عمق 25 cm جملة اإلحداثيات الديكارتية عن عن السطح الجانبي األيسر األعلى السطح لوحدة المشعع(. التي ينطبق لوحدة المشعع وعلى 7. توصيف مصدر النترونات وصف المصدر النتروني باستعمال بطاقة تعريف المصدر شكل نقطي ويقع في مركز جملة اإلحداثيات المعتمدة في النمذجة النترونية في قنوات التشعيع وفي صفيحة الكادميوم. SDEF المتاحة في الكود.(0,0,0) واستعملت البطاقة F4 على لحساب التدفقات 7
. نقطي مهدئ بارافين( باستعمال رسام الكود )مصدر رسم تخطيطي لوحدة المشعع (a):. أرقام قنوات التشعيع وصفيحة الكادميوم (1) وفق إدخالها في ملف دخل الكود (b): الشكل (4) 8. النتائج والمناقشة 1.8. حساب التدفق النتروني داخل قنوات المشعع SDEF المصدر وصف النتروني باستعمال بطاقة تعريف المصادر المتاحة في الكود -1 على شكل نقطي. استعملت قيم الطيف النتروني للمصدر القيم في ملف الدخل باستعمال البطاقتين النترونية الواردة في العمل [6] المتاحتين في الكود Pi و Si في توصيف هذا المصدر حيث أدخلت هذه.[5] لتوصيف المصادر -2 8
Neutron fluxs (n/cm 2.s) -3 استعملت البطاقة F4 المتاحة في الكود التدفق النتروني مع مجموع المسا ارت موضح بالع قتين التي طولها k Lk لحساب التدفق النتروني في حجم كل قناة حيث يتناسب للنترونات ذات الطاقة Ej و (1) 1 Φ (1) K j Lk (E j) V k 1 :(2) والتي تعبر حجم القناة كما هو حيث: V- التشعيع. قناة حجم F4 Φ (cm j 2 يعبر عن ) التدفق النتروني باستعمال البطاقة بالع قة :[3] (2) حيث: F 4 V t E Φ r,e, t dv de dt V (2) -Φ r,e,t -V de حجم قناة التشعيع. التدفق النتروني للنترونات ذات الطاقة E في النقطة -dv r سرعة النترون في المجال الطاقي مركبات (5) الشكل يوضح التدفق النتروني )الح ارري المتوسط والسريع( في قنوات وحدة المشعع باستعمال الكود.MCNP5-bet 1.0E-03 MeV Thermal flux Fast flux 5,0E+02 5,0E+01 5,0E+00 5,0E-01 5,0E-02-20 -10 0 10 20 30 Distance (cm) ي حظ من الشكل الشكل (5) مركبات التدفق النتروني في كافة قنوات المشعع كتابع لبعد القنوات عن المصدر 9 (5) أن مركبات التدفق النتروني )الح ارري المتوسط والسريع( تتناقص مع االبتعاد عن المصدر النتروني وأن التدفق النتروني الح ارري هو ال الب في جميع القنوات باستثناء القناة التي تحوي صفيحة الكادميوم )حيث يجري امتصاص النترونات التي طاقتها أقل من طاقة قطع الكادميوم.)0.55eV دل الحساب أن نسبة التدفق النتروني الح ارري إلى التدفق النتروني السريع:
4, 5, 6, 7, 8 تبلغ في المتوسط 3.17 في القنوات - تنخفض إلى 0.024 في صفيحة الكادميوم - تنخفض إلى القيمة و 0.8 على الترتيب في القناتين ذات الرقم 13 و 12 المحور )تقعان بعد صفيحة الكادميوم على 1.83 )ox - 11 10 9 2.95 3.01 تبلغ القيم 2.41 و و على الترتيب في القنوات ذات الرقم و و -.4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 تبلغ في المتوسط 3.0 في جميع القنوات - يوضح الشكل (6) متوسطة الطاقة في المجال MeV 10-5 النترونات في المهدئ البا ارفينى: النترونات السريعة في مجال الطاقة 0.11-12.0 MeV والنترونات -10-1 والنترونات الح اررية في المجال MeV.10-9 -10-6 )a( النترونات السريعة 10
)b( النترونات متوسطة الطاقة )c( النترونات الحرارية الشكل (6) النترونات السريعة المتوسطة والحرارية في مهدئ المشعع باستعمال رسام الكود توضح األشكال ت ير التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في قنوات وفي صفيحة المشعع (7-11) الكادميوم. 11
Flux / Lethargy (n.s -1.cm -2 per unit lethargy) Flux / Lethargy (n.s -1.cm -2 per unit lethargy) Channel 4 Channel 5 Channel 6 1,60E+01 1,20E+01 8,00E+00 4,00E+00 0,00E+00 1,0E-09 1,0E-07 1,0E-05 1,0E-03 1,0E-01 1,0E+01 Neutron energy (MeV) الشكل (7) التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في القنوات,4,5 6 باستعمال الكود 1,60E+01 Channel 7 Channel 8 1,20E+01 8,00E+00 4,00E+00 0,00E+00 1,0E-09 1,0E-07 1,0E-05 1,0E-03 1,0E-01 1,0E+01 Neutron energy (MeV) يوضح الشك ن و الشكل (8) التدفق النتروني في القناتين 7 و 8 كتابع لطاقة النترونات باستعمال الكود أن التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في القنوات,4,5,6,7 8 تقريبا وذلك ألن هذه القنوات تبعد نفس المسافة عن المصدر النتروني حيث في القنوات يملك نفس القيم تمثل النترونات %71.02 4, 5, 6 10-9 -10-6 في مجال الطاقة 0.11-12.0 MeV النسبة %18.28 وفي مجال الطاقة MeV النسبة أما النسبة 7, 8 10-5 -10-1 MeV (8) (7) فتشكلها النترونات في مجال الطاقة أما في القناتين فتبلغ نسبة النترونات في %72.436 10-9 -10-6 MeV %17.90 0.11-12.0 MeV %10.70 مجال الطاقة القيمة فتشكلها النترونات في مجال الطاقة MeV وفي مجال الطاقة القيمة أما النسبة.10-5 -10-1 %10.42 12
Flux / Lethargy (n.s -1.cm -2 per unit lethargy) Flux / Lethargy (n.s -1.cm -2 per unit lethargy) Channel 9 Channel 11 6,00E+00 4,00E+00 2,00E+00 0,00E+00 1,0E-09 1,0E-07 1,0E-05 1,0E-03 1,0E-01 1,0E+01 Neutron energy (MeV) يوضح الشكل الشكل (9) التدفق النتروني في القناتين,9 11 كتابع لطاقة النترونات باستعمال الكود أن التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في القناتين,9 11 يملك نفس الصورة كما في حالة %21.79 10-5 9 (9) القنوات السابقة حيث في القناة ذات الرقم وفي مجال الطاقة MeV النسبة تمثل النترونات في مجال الطاقة 0.11-12.0 MeV النسبة أما النسبة %12.14 فتشكلها النترونات في مجال الطاقة %18.80 %66.07 11 10-9 -10-6 10-. 1- أما في القناة ذات الرقم فتمثل النترونات في مجال الطاقة 0.11-12.0 MeV النسبة وفي 10-5 -10 - %10.78 %70.42 10-9 -10-6 MeV مجال الطاقة MeV النسبة أما النسبة فتشكلها النترونات في مجال الطاقة. 1 MeV Channel 10 Channel 12 Channel 13 1,20E+00 8,00E-01 4,00E-01 0,00E+00 1,0E-09 1,0E-07 1,0E-05 1,0E-03 1,0E-01 1,0E+01 Neutron energy (MeV) الشكل (10) التدفق النتروني في القنوات,10,12 13 كتابع لطاقة النترونات باستعمال الكود 13
Flux / Lethargy (n.s -1.cm -2 per unit lethargy) يوضح الشكل (10) أن التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في القنوات حالة القنوات السابقة حيث في القناة ذات الرقم 10, 12, 13 10 يملك نفس الصوةر كما في تمثل النترونات في مجاالت الطاقة: 0.11-12.0 MeV و 10-9 10-5 -10-1 MeV -10 و -6 MeV على الترتيب النسب ) 18.0 %و %72.0 و %10.0( بينما في القناة ذات الرقم 12 )تقع مباشرة خلف صفيحة الكادميوم وتتمحور معها على المحور )ox تمثل النترونات في نفس مجاالت الطاقة السابقة على الترتيب النسب )%39 و المحور و.%40 %21.0( وفي القناة ذات الرقم 13 )تقع مباشرة خلف القناة 12.)ox تمثل النترونات في نفس مجاالت الطاقة السابقة على الترتيب النسب )%26 و و.%60 على )%14.0 Cd plate 1,60E+00 1,20E+00 8,00E-01 4,00E-01 0,00E+00 1,0E-09 1,0E-07 1,0E-05 1,0E-03 1,0E-01 1,0E+01 Neutron energy (MeV) الشكل (11) التدفق النتروني في صفيحة الكادميوم كتابع لطاقة النترونات باستعمال الكود يوضح الشكل (11) الطاقة 0.11-12.0 MeV أن التدفق النتروني في صفيحة الكادميوم يتكون بمعظمه من النترونات السريعة في مجال بنسبة النترونات في مجال الطاقة MeV %63.0 وفي مجال الطاقة MeV 10-9 -10-6 أما النسبة %3.0 بنسبة %34.0.10-5 -10-1 فتشكلها 2.8. تأثير صفيحة الكادميوم في التدفق النتروني 226 تأثير حساب جرى عدم وجود صفيحة الكادميوم في التدفق النتروني في قنوات شعع ا مل وذلك بإ ازلة الصفيحة من مكانها في المشعع. يوضح الشكل الكادميوم. (11) مقارنة بين قيم التدفق النتروني الكلي في قنوات المشعع في حالة وجود وعدم وجود صفيحة 14
Neutron flux (n/cm 2.s) with Cd without Cd 2,00E+01 1,60E+01 1,20E+01 8,00E+00 4,00E+00 0,00E+00 17 19 21 23 25 27 Distance (cm) الشكل (11): التدفق النتروني الكلي في قنوات وحدة المشعع في حالة وجود وعدم وجود صفيحة الكادميوم باستعمال الكود. ي حظ من الشكل (11) أن هناك انخفاض واضح في التدفق النتروني الكلي في القناتين 12 و 13 صفيحة الكادميوم مقارنة مع حالة عدم وجود صفيحة الكادميوم وأن هذا االنخفاض نسبته على الترتيب %17.0 حينما اليؤثر وجود وعدم وجود صفيحة الكادميوم على التدفق النتروني في القنوات ناجم عن وجود %40.0.4, 5, 6, 7, 8, 9, 11 تؤدي صفيحة الكادميوم ذات السمك 2mm دور ماص للنترونات حيث تخفض التدفق النتروني الكلي للمصدر و Ra- (9.09x10 4 Bq) Be في القناتين 13 و 12 على الترتيب بنسبة %40.0 وجود صفيحة الكادميوم إلى زيادة نسبة التدفق النتروني الح ارري إلى و %17.0 ولكن من جهة أخرى يؤدي عدم %66.0 و %64.0 12 و 13( والى خفض التدفق النتروني السريع إلى مع زيادة المسافة من المصدر %24.0 والى %22.0 )على الترتيب في القناتين )على الترتيب في القناتين 13( حيث و 12 إلى القناة تنخفض قيمة التدفق النتروني من جهة وفق قانون التربيع العكسي النتقال اإلشعاع في المادة ومن جهة أخرى بسبب ازدياد نسبة النترونات الح اررية الممتصة في مادة المهدئ البا ارفيني ولكن ي حظ أن التدفق النتروني الح ارري في القناة إلى يزداد من 12 %40.0 %64 في حالة عدم وجود الصفيحة وفي القناة %60.0 من 13 )في حالة وجود صفيحة الكادميوم( كما هو موضح في األشكال )في حالة وجود صفيحة الكادميوم( )في حالة وجود صفيحة الكادميوم( إلى %66.0.(12, 13, 14) 15
Flux/Lethargy(n.cm -2.s -1 per unit lethargy) Flux/Lethargy(n.cm -2.s -1 per unit lethargy) 1,00 Chaneel 10 (-Cd) (+Cd) 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1,0E-09 1,0E-07 1,0E-05 1,0E-03 1,0E-01 1,0E+01 Neutron energy (MeV) الشكل (12) التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في القناة 10 في حالة وجود وعدم وجود صفيحة الكادميوم باستعمال الكود 2,50 Chaneel 12 (-Cd). (+Cd). 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 1,0E-09 1,0E-07 1,0E-05 1,0E-03 1,0E-01 1,0E+01 Neutron energy (MeV) الشكل (13) التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في القناة 12 في حالة وجود وعدم وجود صفيحة الكادميوم باستعمال الكود 16
Dose rate (Rem/h) Flux/Lethargy(n.cm -2.s -1 per unit lethargy) Chaneel 13 (-Cd) 1,20 (+Cd).. 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1,0E-09 1,0E-06 1,0E-03 1,0E+00 Neutron energy (MeV) الشكل (14) التدفق النتروني كتابع لطاقة النترونات في القناة 13 في حالة وجود وعدم وجود صفيحة الكادميوم باستعمال الكود 3.8. حساب الجرعة النترونية على سطح المشعع 226 جرى حساب الجرعة النترونية مقدرة بالواحدة (Rem/h) في نقاط تقع على المحور على سطح وحدة المشعع ox ويوضح الشكل (15) قيم هذه الجرعات. 8,00E-07 6,00E-07 y = 7E-12x 3-1E-09x 2 + 3E-09x + 5E-07 R² = 0,8702 4,00E-07 2,00E-07 0,00E+00-25 -20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 Distance (cm) الشكل (15): الجرعة النترونية في نقاط تقع على المحور ox على سطح وحدة المشعع باستعمال الكود MCNP5-.beta ي حظ من الشكل المصدر 17 (15) أن الجرعة النترونية تملك قيمة قصوى في النقطة x=0 (0, 0, 0) ثم تتناقص في النقاط على طرفي المحور ox على المحور ox والتي توافق إحداثيات بالتوافق مع تناقص التدفق النتروني باالبتعاد عن
Ra- المصدر. ويعزى عدم تناظر توزع الجرعة النترونية بالنسبة إلى المحور oy إلى عدم توضع المصدر في مركز مهدئ البا ارفين حيث يبعد المصدر مسافة 35 cm عن الجانب األيمن لحاوية المهدئ ومسافة 25 cm %95.16 x=30 Be عن جانبها األيسر. وي حظ أيضا أن الجرعة النترونية تتناقص في النقطة من الجانب األيمن لحاوية المهدئ وتبلغ قيمتها في النقطة 0=x حينما تنقص في الجانب األيسر من حاوية المهدئ وتبلغ في النقطة القيمة من %84.49 x= -20 من قيمتها في النقطة 0=x. 9. االستنتاجات استعمل الكود والجرعة النترونية على سطح المشعع في هذا البحث لحساب كل من مركبات التدفق النتروني في قنوات المشعع. بي نت نتائج الحساب إمكانية إج ارء عملية تشعيع للعينات: )4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 بالنترونات الح اررية باستعمال )ذات األرقام القنوات - - بالنترونات السريعة باستعمال القناتين )13,12( وأن الجرعة النترونية Rem/h=30μSv) 3.43x10) 7- تقع ضمن القيم المسموحة لعموم الناس وللعاملين في References (1mSv) مجال اإلشعاع.(20mSv) [1]. O. Peter, (2014)," Determination of shielding and unshilding dose rates around a neutron source" Bachelor of science degree, the department of physics, college natural sciences federal university of agriculture, Abeokuta, ogun state, Nigeria. January,. [2]. Mattew R. Halstead, B.S. Nuc. E., B.S.M.E. Civilian (2011), Characterization of the energy spectrum at the Indiana University neutron source, Department of the air force air University. [3]. M. Nahili (accepted 2014), " Calculation of the reaction rate and energy response matrix of a neutron spectrometry consisting of a Polyethylene sphere of variable diameter and BF3 detector using the code", journal of Damascus University for Fundamental Sciences, [4]. Oak Ridge National Laboratory, (2000), Rsicc Computer Code Collection MCNP4C, [5]. H. rayya, M. Nahili and S. AL-Zawahera (accepted 2015), "Interim dry storage cask design for spent nuclear fuel obtained from power reactor and studying it s radiation and criticality safety Using MCNP5C & GETERA codes ", journal of Damascus University for Fundamental Sciences, [6]. Geiger K. W, Hum. R and Jarvis C. J. D,(1964), " Neutron Spectrum of a (a, n) Source ", Division of Applied Physics, National Research Council of Canada Ottawa ", [7]. Livin.V.E, (1979) " Nuclear Physics and Nuclear Reactor ", Book, p. 288. 18