طراحی کندکنندی بهینه برای نمونه ی مورد بررسی در تحلیل گامای آنی حاصل از فعالسازی نوترونی (pgnaa) با استفاده از کد mcnpx و نتایج تجربی

پرتودهی مواد با نوترون و آشکارسازی اشعه ی گامای آنی، ناشی از برهم کنش (n,?)، پایه و اساس تحلیل گامای آنی حاصل از فعالسازی نوترونی (pgnaa) است. pgnaa یک روش هسته ای پایدار است که کاربردهای مهمی در زمینه ی شناسایی مواد منفجره، شناسایی عناصر موجود در بدن و ... دارد. در این پایان نامه، با استفاده از کد محاسباتی mcnpx، یک سیستم pgnaa برای شناسایی عنصر نیتروژن موجود در مواد طراحی شده است. سیستم شامل چشمه ی نوترون am-be، آشکارساز اشعه ی گاما nai، پودر ملامین به عنوان نمونه حاوی نیتروژن، کندکننده و حفاظ اشعه ی گاما است. به علت سطح مقطع بالای برهم کنش نوترون های حرارتی با عناصر در برهم کنش (n,?)، یک کندکننده با جنس و ضخامت مناسب برای قرار دادن در اطراف نمونه ی حاوی نیتروژن طراحی شد. هندسه ی کندکننده باید به گونه ای باشد که باعث بیشترین برهم کنش نوترون با هسته های هدف در نمونه شود. بدین منظور نمونه در ظرفی قرار داده شده که از 5 وجه توسط کندکننده احاطه شده و وجه ششم آن مقابل آشکارساز اشعه ی گاما قرار دارد. با استفاده از کد، شبیه سازی این سیستم pgnaa برای ضخامت های مختلف سه کندکننده ی آب سبک، آب سنگین و پلی اتیلن انجام شد تا بیشینه شار نوترون حرارتی در محل نمونه و یا به عبارتی بیشینه اشعه ی گامای ذخیره شده در آشکارساز حاصل شود. ضخامت بهینه برای سه کندکننده با بهینه کردن فراوانی اشعه ی گامای آنی mev 8/10 نیتروژن در آشکارساز تعیین شد. ضخامت cm6 برای آب سبک، cm 12 برای آب سنگین و cm6 برای پلی اتیلن به دست آمد. پس از محاسبات mcnpx6 و با توجه به امکانات آزمایشگاهی و به منظور بررسی صحت محاسبات، سیستم pgnaa با کندکننده ای از جنس آب با ضخامت های cm 6 و cm 9 به طورر تجربی نیز مورد آزمایش قرار گرفت و طیف اشعه ی گامای حاصل از فعالسازی نمونه با نوترون، توسط آشکارساز nai و تعداد نوترون ها در بازه ی حرارتی توسط آشکارساز bf3 در انتهای نمونه اندازه گیری شد و با نتایج محاسبات مقایسه شد که سازگاری خوبی دارند و می توان نتیجه گرفت که سیستم طراحی شده برای آشکارسازی نیتروژن، شرایط بهینه را دارا می باشد.