Download miễn phí Đề tài Xác định tuổi của thanh nhiên liệu đã được làm giàu bằng phương pháp phổ gamma
Trong phổ gamma, vị trí đỉnh tương ứng với năng lượng của tia gamma và hoạt độ phóng xạ được xác định qua diện tích phổ. Đối với các tia gamma và hoạt độ phóng xạ được xác định qua diện tích phổ. Đối với tia gamma năng lượng lớn hơn 1022keV còn xuất hiện các đỉnh tán xạ ngược trong khoảng 200 keV đến 300 keV. Đối với các detector kích thước lớn còn xuất hiện thêm các đỉnh tổng của hai tia gamma dịch chuyển nối tầng. Các đỉnh năng lượng kể trên làm cho phổ gamma lên phức tạp và trong một số trường hợp có thể can nhiễu lẫn nhau.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
c hạt nhân 1 và 2. Từ hai phương trình này ta được hệ hai phương trình vi phân sau đây:= - l1N1(t) (1.12)
= l1N1(t) - l2N2(t) (1.13)
Để giải hệ phương trình vi phân (1.12) và (1.13) ta đặt các điều kiện ban đầu tại thời điểm t = 0 như sau: Số hạt nhân 1 là N1(0) = N10 và số hạt nhân 2 là N2(0) = N20. Nghiệm của hệ phương trình (1.12) và (1.13) có dạng [4]:
N1(t) = N10 (1.14)
N2(t) = (1.15)
Nếu ở thời điểm ban đầu chỉ có đồng vị 1 mà không có đồng vị 2, nghĩa là
N20 = 0 thì (1.15) trở thành:
N2(t) = (1.16)
1.2.3. Chuỗi ba phân rã phóng xạ
Ta xét chuỗi gồm ba đồng vị phóng xạ nối tiếp nhau từ đồng vị mẹ 1 sang đồng vị con 2, đồng vị 2 sang đồng vị cháu 3 và đồng vị cháu 3 lại tiếp tục phân rã. Ví dụ chuỗi phân rã trong dãy U238:
88Ra226 ® 86Rn222 + 2He4 (TRa = 1622 năm) (1.17)
86Rn222 ® 84Po218 + 2He4 (TRn = 3,82 ngày) (1.18)
84Po218 ® 82Pb214 + 2He4 (TPo = 3,05 phút) (1.19)
Đồng vị 3 có số hạt nhân tại thời điểm t là N3(t), tại thời điểm t = 0 là N30 với hằng số phân rã l3. Khi đó ta có hệ ba phương trình vi phân sau đây:
= - l1N1(t) (1.20)
= l1N1(t) - l2N2(t) (1.21)
= l1N1(t) + l2N2(t) - l3N3(t) (1.22)
Nghiệm đối với N1(t) và N2(t) có dạng (1.14) và (1.15) còn nghiệm đối với N3(t) như sau:
(1.23)
Nếu ở thời điểm ban đầu chỉ có đồng vị 1 mà không có đồng vị 2 và đồng vị 3, nghĩa là N20 = 0 và N30 = 0 thì (1.23) trở thành:
(1.24)
1.2.4. Cân bằng phóng xạ
Trong trường hợp chuỗi hai phân rã phóng xạ với N20 = 0, nếu đồng vị mẹ 1 có hằng số phân rã nhỏ hơn hằng số phân rã của đồng vị con 2, nghĩa là l1 < l2 và các thời gian bán rã của chúng xấp xỉ bằng nhau T1 » T2 thì các đồng vị đó thiết lập một trạng thái cân bằng phóng xạ động. Từ biểu thức (1.16) thấy rằng, sau khoảng thời gian t lớn thì số hạng thứ hai trong dấu ngoặc đơn có thể bỏ qua so với số hạng thứ nhất và (1.16) trở thành:
N2(t) = (1.25)
Nhân cả hai vế biểu thức này với l2 và chú ý rằng N1(t) = N10 ta có hệ thức cân bằng phóng xạ động như sau:
(1.26)
Nếu đồng vị mẹ có thời gian bán rã rất lớn hơn thời gian bán rã của đồng vị con, nghĩa là T1 >> T2 thì sau khoảng thời gian t >> T2 (T2 << t << T1) các đồng vị mẹ và con sẽ đạt tới trạng thái cân bằng bền, được biểu thị bởi hệ thức:
N1l1 = N2l2 (1.27)
Từ (1.27) ta được:
(1.28)
Suy rộng cho một chuỗi nhiều đồng vị phóng xạ nối tiếp nhau ở trạng thái cân bằng bền, ta có:
N1l1 = N2l2 = . . . . . . = Nnln (1.29)
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.1. Hệ phổ kế gamma bán dẫn
Trong phương pháp phân tích phổ gamma, hoạt độ các đồng vị phóng xạ được xác định trên cơ sở đo cường độ của các tia gamma do các sản phẩm con cháu phát ra. Hiện nay việc đo phổ gamma chủ yếu sử dụng các hệ phổ kế gamma nhiều kênh với các detector nhấp nháy (NaI(Tl)) và detector bán dẫn (Ge). Chất lượng của một hệ phổ kế được đánh giá bởi các thông số: hiệu suất ghi, độ phân giải năng lượng (FWHM), dải năng lượng có thể ghi nhận, tỷ số đỉnh trên phông, độ tuyến tính và ổn định của ADC…Trong khuôn khổ của luận văn này chỉ đề cập đến hiệu suất ghi của detector.
Một hệ phổ kế gamma hiện đại bao gồm: detector bán dẫn siêu tinh khiết HPGe, các hệ điện tử như tiền khuyếch đại, khuyếch đại phổ, bộ biến đổi tương tự số (ADC), máy phân tích biên độ nhiều kênh (MCA), nguồn nuôi áp… Ngoài ra, còn có thể có các bộ phận khác như máy phát xung chuẩn hay bộ loại trừ chồng chập xung để hiệu chỉnh các hiệu ứng gây mất số đếm trong trường hợp tốc độ đếm lớn, bộ khuếch đại phổ… Hệ phổ kế được ghép nối với máy tính thông qua card ghép nối, việc ghi nhận và xử lý phổ được thực hiện bằng các phần mềm chuyên dụng như Genie 2000, Gamma Vision [7].
1
2
3
5
6
7
4
Hình 2.1. Sơ đồ hệ phổ kế gamma.
1: Detector HPGe
5: Khuếch đại tuyến tính
2: Nguồn nuôi cao áp
6: Máy phân tích biên độ nhiều kênh
3: Tiền khuếch đại
7: Máy tính
4: Máy phát xung chuẩn
Trong luận văn này, đã sử dụng hệ phổ kế gamma với detector bán dẫn Germani siêu tinh khiết (HPGe) model GLP-10180/07 với tinh thể có đường kính 10mm, chiều dài 7mm do hãng ORTEC sản xuất để đo bức xạ gamma có năng lượng thấp và sử dụng Detector Germanium đồng trục thể tích 150cm3 (Detector đồng trục trong “PIGC 3520” sản xuất bởi PGT) phân giải năng lượng 1,97keV tại đỉnh năng lượng 609,3 keV của 214Bi để đo các bức xạ gamma có năng lượng cao. Hai Detector này đặt tại viện khoa học đồng vị hạt nhân Hungary. Phần mềm Gamma Vision được sử dụng để ghi nhận, lưu trữ và phân tích phổ. Khi bức xạ gamma bay vào đầu dò, do tương tác của gamma với vật chất, các cặp điện tích trong đầu dò sẽ được hình thành. Số lượng cặp điện tích này tỷ lệ với năng lượng của tia gamma bị hao phí trong đầu dò. Các khối điện tử có nhiệm vụ xử lý các xung này và sau đó hiển thị trên máy tính dưới dạng phân bố của tia gamma được ghi nhận theo năng lượng của chúng.
2.2. Hiệu suất ghi của detector
Nguyên tắc chung của detector ghi nhận bức xạ là khi bức xạ đi qua môi trường vật chất của detector, chúng tương tác với các nguyên tử và gây nên ion hóa và kích thích các nguyên tử. Ở lối vào có bức xạ hạt nhân đi vào, còn ở lối ra xuất hiện tín hiệu. Ở các loại detector khác nhau tín hiệu xuất hiện rất khác nhau, có thể là nháy sáng, xung dòng hay các vết... Tương ứng với các loại detector, phương pháp ghi nhận và đo độ lớn các tín hiệu lối ra của detector cũng khác nhau. Với hệ phổ kế gamma bán dẫn tín hiệu ở lối ra là xung dòng, độ lớn của các xung dòng ở lối ra của detector tỷ lệ với năng lượng bức xạ hạt nhân đã hao phí trong detector. Đặc trưng cơ bản nhất của detector là hàm hưởng ứng G. Hàm này có thể được định nghĩa là xác suất hạt tới có những tính chất đã cho, kích thích trong detector kết quả ở lối ra cho một tín hiệu nhất định. Dạng tường minh của G được xác định bởi tính chất của bức xạ và những quá trình xảy ra trong detector.
Hiệu suất ghi của detector
Không phải bất kỳ hạt nào, đặc biệt là photon và nơtron khi đi vào detector đều xảy ra tương tác với nó. Hơn nữa, khi tương tác xảy ra và ở lối ra xuất hiện một tín hiệu thì tín hiệu chỉ được ghi nhận khi độ lớn của nó vượt quá giá trị ngưỡng của hệ ghi. Xác suất ghi nhận bức xạ phụ thuộc dạng và năng lượng của bức xạ, kích thước của detector, dạng hình học của nguồn bức xạ và ngưỡng ghi của thiết bị.
Trong các bài toán phân tích và đo phổ gamma thường quan tâm tới hiệu suất ghi tuyệt đối ứng với đỉnh hấp thụ toàn phần được xác định theo công thức sau [7]:
(2.1)
Trong đó : là hiệu suất ghi tuyệt đối
N là diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần
n là tốc độ đếm của Detector
A là hoạt độ của nguồn tại thời điểm đo
tm là thời gian đo
B là hệ số phân nhánh của từng đỉnh gamma còn gọi là xác suất phát đỉnh gamma.
Có thể xác định hiệu suất ghi của detector bằng tính toán lý thuyết hay đo đạc thực nghiệm. Trong thực tế, người ta thường sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định hiệu suất ghi theo năng lư