Skip to main content
SUPERVISOR
احمد شیرانی بیدابادی (استاد راهنما) مجید جلالی حاجی آبادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Leila Alizadeh tazeh abad
لیلا علیزاده تازه آباد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Irradiation of materials with neutrons and detection of the prompt gamma ray due to (n,?) reaction, is the basis of prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA). PGNAA is a stable nuclear method that has important applications in detection of explosive materials, identify various elements in body and….In this project, using the MCNPX simulation code, a PGNAA system is designed for identification of nitrogen in materials. The PGNAA system consists of Am-Be neutron source, NaI gamma ray detector, a sample (melamine powder) containing nitrogen, moderator and gamma shield. Due to the high cross section of thermal neutron interactions with elements in (n,?) reaction, a moderator is designed with suitable material and thickness to put around the sample containing nitrogen. Geometry of the moderator should be such that to increase thermal neutron flux in the sample. For this purpose, the moderator covers the sample from 5 faces and the sixth face is in front of the gamma ray detector. Using the code, simulation of PGNAA system is done for different thicknesses of three moderator light water, heavy water and polyethylene to achieve the maximum neutron flux in the sample or in other words, to maximize the stored gamma ray in the detector. Optimum thicknesses for three moderators were determined with optimizing the abundance of prompt 10.8 MeV nitrogen gamma ray in detector. The optimum thicknesses were found to be 6 cm, 12 cm and 6 cm for light water, heavy water and polyethylene respectively. After obtaining the simulation results, the PGNAA system was also set up experimentally for light water moderators of 6 and 9 cm thicknesses. The experimental results obtained were in good agreements with simulation results and we can therefore conclude that the designed PGNAA system has optimum conditions for detection of nitrogen in various samples. Keywords PGNAA, Neutron source, Gamma ray detector, Moderator
همگام پرتودهی مواد با نوترون و آشکارسازی اشعه‌ی گامای آنی، ناشی از برهم‌کنش (n,?)، پایه و اساس تحلیل گامای آنی حاصل از فعالسازی نوترونی (PGNAA) است. PGNAA یک روش هسته‌ای پایدار است که کاربردهای مهمی در زمینه‌ی شناسایی مواد منفجره، شناسایی عناصر موجود در بدن و ... دارد. در این پایان‌نامه، با استفاده از کد محاسباتی MCNPX، یک سیستم PGNAA برای شناسایی عنصر نیتروژن موجود در مواد طراحی شده‌ است. سیستم شامل چشمه‌ی نوترون Am-Be، آشکارساز اشعه‌ی گاما NaI، پودر ملامین به عنوان نمونه حاوی نیتروژن، کندکننده و حفاظ اشعه‌ی گاما است. به علت سطح مقطع بالای برهم‌کنش نوترون‌های حرارتی با عناصر در برهم‌کنش (n,?)، یک کندکننده با جنس و ضخامت مناسب برای قرار دادن در اطراف نمونه‌ی حاوی نیتروژن طراحی شد. هندسه‌ی کندکننده باید به گونه‌ای باشد که باعث بیشترین برهم‌کنش نوترون با هسته‌های 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 اشعه‌ی گاما قرار دارد. با استفاده از کد، شبیه‌سازی این سیستم PGNAA برای ضخامت‌های مختلف سه کندکننده‌ی آب سبک، آب سنگین و پلی اتیلن انجام شد تا بیشینه شار نوترون حرارتی در محل نمونه و یا به عبارتی بیشینه اشعه‌ی گامای ذخیره شده در آشکارساز حاصل شود. ضخامت بهینه برای سه کندکننده با بهینه کردن فراوانی اشعه‌‌ی گامای آنی MeV 8/10 نیتروژن در آشکارساز تعیین شد. ضخامت cm6 برای آب سبک، cm 12 برای آب سنگین و cm6 برای پلی‌اتیلن به دست آمد. پس از محاسبات MCNPX6 و با توجه به امکانات آزمایشگاهی و به منظور بررسی صحت محاسبات، سیستم PGNAA با کندکننده‌ای از جنس آب با ضخامت‌های cm 6 و cm 9 به‌طور تجربی نیز مورد آزمایش قرار گرفت و طیف اشعه‌ی گامای حاصل از فعالسازی نمونه با نوترون، توسط آشکارساز NaI و تعداد نوترون‌ها در بازه‌ی حرارتی توسط آشکارساز BF3 در انتهای نمونه اندازه‌گیری شد و با نتایج محاسبات مقایسه شد که سازگاری خوبی دارند و می‌توان نتیجه گرفت که سیستم طراحی شده برای آشکارسازی نیتروژن، شرایط بهینه را دارا می‌باشد کلمات کلیدی:PGNAA ، چشمه نوترون، آشکارساز اشعه‌ی گاما، کندکننده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی