شبیه سازی، طراحی و ساخت کره های بونر جهت طیف نگاری نوترون

امروزه منابع مولد نوترون به نحو چشمگیری در حال افزایش هستند و استفاده کارآمد از نوترون ها نیازمند ابزاری جهت اندازه گیری آن است لذا ضرورت توسعه آشکارساز ها و روش های طیف نگاری نوترون، مشهود است. در این تحقیق تغییراتی بر روی توابع پاسخ کـره های بونر و روش بازیابی طیف انـرژی نوترون قرار گرفت تا مناسب ترین طیف انرژی نوترون بدست آید. در ابتدا شبیه سازی آشکارساز lii(eu) و کره های کند کننده تا قطر 18 اینچ توسط کد 6.2mcnpx انجام شد. سپس توابع پاسخ آشکارساز برای کره های کند کننده از جنس پلی اتیلن (pe) و پلی اتیلن حاوی بور (2%، 5% و 10%) bpe مورد بررسی قرار گرفت. در بخش دوم این تحقیق با هدف بهبود توابع پاسخ آشکارساز در انرژی های پایین برای نوترون ها (mev20e<)، بررسی و محاسبه توابع پاسخ آشکارساز برای ترکیب pe و مواد جاذب بور (کادمیوم، بور و گادولینیوم) به عنوان کره های کند کننده انجام شد. در بخش سوم به منظور ایجاد تابع پاسخ مناسب برای آشکار ساز فوق در انرژی های بالا (mev 20e>)، از ترکیب pe و مواد با عدد اتمی بالا (اورانیوم، تنگستن، سرب، آهن و مس) برای طراحی کره های کند کننده استفاده شد. در بخش چهارم، یک کره کند کننده با قطر 12 اینچ از جنس پلی اتیلن به همراه 24 جفت آشکارساز ترمولومینسانس (600tld- و700tld-) در هر یک از قطرهای اصلی آن، برای طیف نگاری غیر فعال نوترون توسط نرم افزار pro engineering طراحی شد و توابع پاسخ مربوط به هریک از tldها بر اساس موقعیت قرار گیری شان محاسبه گردید و در ادامه توسط ماشین های تراشکاری ساخته شد. در بخش پنجم با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی (شبکه fitting)، نرم افزار بازیابی طیف های انرژی نوترون (insu-ann) طراحی گردید. در ادامه اعتبار سنجی توابع پاسخ بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت و ماتریس پاسخ کره های کند کننده با قطر 1 تا 18 اینچ محاسبه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با استفاده از کره کند کننده ی 5 اینچی از جنس 2%-bpe و کره کند کننده ی 3 اینچی از جنس 10%-bpe ، می توان توابع پاسخ مناسبی در انرژی های پایین بدست آورد. همچنین می توان تـوابع پاسخ مناسبی از کـره های کند کننده (mm cd1 + inch pe2) ، (mm b5 + inch pe4) ، ( cm b1 + inch pe5) و ( cm b1 + inch pe6) برای نوترون های با انرژی پایین بدست آورد. کـره های کند کننده (inch pe3 + pb cm2 + cd mm1 + pe inch2) ، (inch pe3 + fe cm1 + cd mm1 + pe inch2) و (inch pe5.75 + pb inch0.5 + pe inch5.75) مناسب ترین توابع پاسخ را برای نوترون های با انرژی بالا بدست می آورد. سپس در بازیابی طیف انرژی نوترون ها بهترین میانگین مربعات خطای نسبی 06- e 33/4 و مقدار رگرسیون حدود 99/0 بدست آمد.