ساخت و کالیبراسیون آشکارساز نوترون های سریع (long counter) بر اساس طراحی کد محاسباتی mcnpx
چکیده
آشکارساز طویل (long counter) یکی از آشکارسازهای پرکاربرد و مهم برای آشکارسازی نوترون های تند است. در این آشکارساز ابتدا نوترون های تند به نوترون های کند تبدیل شده و سپس توسط یک آشکارساز نوترون های کند مانند ، آشکارسازی می شوند. در این مطالعه، بر اساس طراحی های انجام شده توسط کد محاسباتی mcnpx، کلیه مراحل ساخت و آزمایش این آشکارساز انجام گردیده است. بدین منظور ابتدا دو قطعه استوانه ای شکل از جنس پلی اتیلن، اولی به قطر داخلی13، قطر خارجی 38 و ارتفاع 35 سانتی متر و دیگری قطعه توپری به قطر 20 و ارتفاع 35 سانتی متر تهیه گردید. آنگاه مطابق طراحی، استوانه بیرونی با قطر داخلی 19.5، قطر خارجی 34.5 و ارتفاع 28.9 سانتی متر، استوانه داخلی به قطر داخلی 2.57، قطر خارجی 17.5 و ارتفاع 18.2 سانتی متر و قطعه انتهایی آشکارساز به قطر داخلی 2.57، قطر خارجی 19.5 و ارتفاع 4.8 سانتی متر در کارگاه دانشکده فیزیک تراش داده شدند. پس از تراش این قطعات، قطعه انتهایی درون پلی اتیلن خارجی قرار داده شد و سپس توسط یک واشر پلی اتیلنی به ضخامت 0.5 و ارتفاع 0.2 سانتی متر، پلی اتیلن داخلی درون پلی اتیلن خارجی و روی قطعه انتهایی قرارگرفته و چسبانده شد. اکنون مطابق طراحی بایستی در ساخت دهانه ورودی آشکارساز و همچنین مابین پلی اتیلن داخلی و انتهایی از صفحات کادمیومی با ضخامت 0.2 سانتی متر استفاده گردد که به دلیل عدم دسترسی به این صفحات از صفحه آلومینیومی با ضخامت 0.2 سانتی متر در دهانه ورودی و از به ضخامت 0.2 سانتی متر (ارتفاع واشر پلی اتیلنی) ما بین دو پلی اتیلن استفاده شد و شبیه سازی بر این اساس مجددا انجام گردید. اکنون فضای بین پلی اتیلن خارجی و داخلی که ضخامت آن 1 سانتی متر طراحی شده است از b2o3 خمیری (خمیر شده در آزمایشگاه توسط حلال مناسب (dmso) به عنوان جاذب نوترون پر شد. سپس جهت ساخت روکش محافظ آشکار ساز یک استوانه آلومینیومی به قطر داخلی 33، قطر خارجی 36.5 و ارتفاع 30 سانتی متر ریخته گری شد و در کارگاه با دستگاه های تراش به قطر خارجی 35.5، قطر داخلی 34.5 و ارتفاع 28.9 سانتی متر تغییر داده شد. به منظور ایجاد فضای خالی سطح جلویی آشکارساز، حلقه آلومینیومی با قطر خارجی 17.5 و قطر داخلی 16.5 و ارتفاع 5.2 سانتی متر تهیه و بکار گرفته شد. برا ی ساخت صفحات محافظتی ابتدایی وانتهایی آشکارساز صفحات مستطیل شکل آلومینیومی تهیه و سپس توسط دستگاه های تراش مراحل گرد کردن و ساخت آن انجام گردید. پس از آن آشکارساز در آزمایشگاه هسته ای توسط چشمه نوترونی am/be با شدت 4.7 کوری مورد آزمایش قرار گرفت ومشاهده گردید که نتایج شبیه سازی با کد mcnpx (با توجه به محیط اطراف آشکارساز و چشمه) و آزمایشات عملی (اندازه گیری توسط آشکارساز ساخته شده در فواصل مختلف) همخوانی خوبی با هم دارند و خطای آنها کمتر از 7% است.