Studium tříštivých reakcí, produkce a transportu neutronů v terčích vhodných pro produkci neutronů k transmutacím Filip Křížek Vedoucí diplomové práce:

Prezentace na téma: "Studium tříštivých reakcí, produkce a transportu neutronů v terčích vhodných pro produkci neutronů k transmutacím Filip Křížek Vedoucí diplomové práce:"— Transkript prezentace:

1 Studium tříštivých reakcí, produkce a transportu neutronů v terčích vhodných pro produkci neutronů k transmutacím Filip Křížek Vedoucí diplomové práce: RNDr. Vladimír Wagner, CSc.

2 Co se ukrývá ve vyhořelém jaderném palivu ? Roční produkce štěpných fragmentů a transuranů v lehkovodním reaktoru s výkonem 3 GW.

3 Pozor: Silná neutronová pole zkracují život!

4 Urychlovačem řízené transmutační technologie (ADTT) Urychlovačem řízená transmutace odpadu. Urychlovačem řízená produkce energie. Urychlovačem řízená přeměna plutonia. Urychlovačem řízená produkce tritia.

5 Projekt elektrárny založené na principu ADTT

6 Experiment na urychlovači Nuklotron v SÚJV Dubna Experiment proběhl v roce 2001. Ozařoval se tlustý olověný terč, který byl obklopen blanketem z uranových prutů. Celková hmotnost této sestavy přesáhla 200 kg. Energie svazkových protonů byla 1,5 GeV. Ozařování trvalo cca 12 hod. Integrální protonový tok za celé ozařování byl Tomu odpovídá proud cca 40 pA. Cíle experimentu: - studium neutronového pole v sestavě, - průběh transmutace radioaktivních vzorků, - produkce tepla v sestavě.

7 Olověný terč s blanketem z přírodního uranu

8 Celkový náhled na experimentální sestavu

9 Metoda aktivačních detektorů 209 Bi(n,5n) 205 Bi Fredholmova rovnice V aktivačním detektoru sledujeme reakce typu (n,  ), (n,2n), (n,3n),...

10 Umístění aktivačních detektorů v sestavě Sendviče obsahovaly fólie Al, Au, Co a Bi. Rozměr fólií byl 2 cm × 2 cm.

11 Sledované aktivační reakce

12 Vyhodnocování gama spekter programem DEIMOS HPGe gama spektrometr firmy Ortec Grafické prostředí programu DEIMOS

13 Výtěžek (N yield ) je počet vyprodukovaných jader daného izotopu v aktivačím detektoru za celé ozařování vztažený na gram hmotnosti fólie a jeden svazkový proton. Výpočet výtěžku N det (E) - plocha píku přechodu s energií E určená DEIMOSem I  (E) - absolutní intenzita přechodu  p (E) - píková efektivita detektoru COI - opravný faktor na efekty kaskádních koincidencí t real / t live - oprava na mrtvou dobu detektoru m I(p + ) - součin hmotnosti fólie a celkového protonového toku - rozpadová konstanta sledovaného izotopu t 0 - čas od konce ozařovaní do začátku měření t irr - délka ozařování

14

15

16 Tvrdnutí spektra neutronů

17 Výsledek simulace neutronového toku v různých místech sestavy programem MCNPX

18 Porovnání experimentu se simulacemi provedenými MCNPX

19 Porovnání experimentu se simulacemi programu MCNPX

20 Možné zdroje systematických chyb Simulace neurčitosti v definici geometrie měření. Kalibrace je provedena bodovými zářiči. Měřené vzorky jsou nebodové.

21 Závěr Experimentálně jsme studovali produkci neutronů v sestavě tvořené tlustým olověným terčem a blanketem z uranových prutů. Ke studiu energetického spektra neutronů v různých místech sestavy bylo použito metody aktivačních detektorů. Začali jsme provádět simulace chování sestavy pomocí programu MCNPX. Simulace dobře vystihují trendy závislostí výtěžků na radiálním a podélném směru. Oproti experimentu ale předpovídají rychlejší pokles produkce izotopů v radiálním směru. V roce 2003 jsem se v SÚJV Dubna zúčastnil přípravy a průběhu experimentu na stejné sestavě. Energie protonů byla 1 GeV. Další experiment s 2,5 GeV protony je plánován na rok 2004.