بهینه سازی و طراحی چشمه فوتونوترون با استفاده از کد mcnpx و مطالعه برخی از فوتوواکنش ها در این فرآیند

کاربردهای روزافزون نوترون در زمینه های مختلف علوم، پزشکی، صنعت و غیره، توجه جامعه علمی به تحقیق در زمینه روش های نوین تولید نوترون را افزایش داده است. در کنار راکتورها، شتابدهنده ها نیز به یکی از ابزار مهم تولید نوترون تبدیل شده اند که با استفاده از آن ها نوترون از طریق تلاشی و یا واکنش های فوتوهسته ای تولید می شود. در این مطالعه ابتدا با در نظر گرفتن الکترون های با انرژی 5 و 10 مگاالکترون ولت تولید شده از شتابدهنده خطی الکترون (شتابدهنده های پزشکی)، چشمه فوتونوترون ساده و کم حجم طراحی شده است که در آن از تنگستن به عنوان هدف تولید فوتون های پرانرژی تابش ترمزی و از آب سنگین به عنوان هدف تولید فوتونوترون و هم به عنوان ماده خنک کننده استفاده شده است. با استفاده از کد mcnpx هندسه مواد برای افزایش شار فوتونوترون، بهینه سازی گردید. در فرآیند تولید تابش ترمزی، تنگستن به شدت گرم شده و خنک-سازی آن امری ضروری است. با استفاده از روش خنک سازی جت آب، تغییرات دمای تنگستن بر حسب تغییر شدت جریان الکترون و تغییر سرعت آب خنک کننده محاسبه شده است. با به کارگیری ابعاد بهینه هدف ها، فوتونوترون های تولید شده برابر با n/(ma.s) 1010 ×9/1 با انرژی متوسط mev 05/0 برای الکترون های mev 5 و n/(ma.s) 1011 ×25/1 با انرژی متوسط mev 16/0 برای الکترون های mev 10 محاسبه شده است. از سویی به دلیل کمبود امکانات در کشور، انجام آزمایش و بررسی میدانی چشمه فوتونوترون طراحی شده، امکان پذیر نگردید. اما در راستای این طراحی بررسی برخی از فرآیندهای واسط تولید فوتونوترون در دوره فرصت مطالعاتی در کشور کره جنوبی فراهم گردید. یکی از این فرآیندها بررسی سطح مقطع تولید فوتونوترون در انتخاب مواد مناسب به عنوان هدف تولید فوتونوترون است. بنابراین برای اولین بار نسبت سطح مقطع ایزومری واکنش های فوتونوترون در نقره طبیعی (natag) و هم چنین سطح مقطع تولید فوتونوترون در نیوبیوم (93nb) با استفاده از فوتون های تابش ترمزی با بیشینه انرژی 45 و mev 55 اندازه گیری شده است. آزمایش ها به روش فعال سازی و با تکنیک طیف سنجی غیر بر خط پرتو گاما با استفاده از شتابدهنده خطی الکترون mev 100 در آزمایشگاه شتابدهنده پوهانگ (pal) انجام گردید. نسبت بهره ایزومری برای واکنش های natag(?, xn)104m,g,106m,gag اندازه گیری و با نتایج آزمایش های دیگران مقایسه شده است. هم چنین سطح مقطع واکنش-های 93nb(?, xn,x=1–4) اندازه گیری و با استفاده از کد 1.4 talys نیز محاسبه گردید که نتایج آزمایش توافق خوبی با نتایج حاصل از کد دارند.