Neutronové záření ve výzkumných reaktorech Tereza Lehečková
Výzkumné reaktory ve světě a v ČR Okolo 25, nepřibývají Nulového výkonu či nízkovýkonové Nejčastěji PWR, VVER Obr.1 LR-, [2] Základní a aplikovaný výzkum, technická a jiná podpora JE V ČR: LVR-15 (ÚJV Řež), obohacení 19,75%, výkon 1MW, radiofarmaka LR- (ÚJV Řež) obohacení 1,6-4,4%, výkon 1 KW speciální řízení, výzkum VR-1 (FJFI-KJR) obohacení 19,7%, výkon 1KW výuka, studentské práce Obr. 2 LVR-15 [1]
Obr. 3 VR-1 AZ Obr. 4. VR-1 práce
Neutrony Nepřímo ionizující Různé reakce, různé účinné průřezy Spektrum Produkce (zářiče, reaktory, generátory, urychlovače) Problematická detekce neutronů (nepřímá) Mnoho typů detektorů (a typů rozdělení) Graf 1 Spektrum v dobře moderovaném reaktoru [3]
Axiální profil hustoty neutronů Zásadní pro řízení i využití Relativní X absolutní rozložení He detektor (aktivní, diferenciální, v impulzním režimu), začíná 4,5cm nade dnem Problémy s mrtvou dobou Po 5cm Obr. 6 Měření LR-
Vlastní měření axiálního profilu VR-1 a LR- Doba nabírání 2s VR-1, 1-2m na LR-, dvakrát nahoru a dolů Na výkonu E2 Na VR-1 korekce na m.d. metodou výpočtu korekčního činitele, poměr globální max/ reflektorové peaky přibližně 1/6 a 1/7 Globální maximum a reflektorové peaky, symetrie Na LR- bez korekce na m.d., korekce na výkon Globální maximu (podhodnoceno), reflektorový peak Důležité jsou tvary (relativní četnosti jiné- korekce na výkon nutná jen u LR)
Relativní čestnost 1 1 1 1 2 4 6 8 1 12 14 Poloha ode dna (cm) Graf 2 Axiální profil LR- 7 č e t n o s t relativní rozložení s korekcí 6 5 4 n 3 ( i m p / s ) ( 2 i m 1 p / s ) Poloha ode dna (mm) Graf 3 Axiální profil VR-1 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 poloha (mm) Graf 4 Axiální profil VR-1 s korekcí na m.d.
NAA Kvantitativně i kvalitativně analytická metoda Reakce (n, γ), podle odezvy dceřinných izotopů můžeme učit mateřské (někdy i jiné reakce) Potřebujeme aktivující částice dostatečného toku a γ spektrometr (HPGe) Vlivy-různé geometrie, tvary, velikosti, homogenita, čas vymírání
Analýzy na VR-1 Výkon max E4, potrubní pošta Kvantitativní: potravinové doplňky (Zn velmi přesné s Fe problém s Mn), šperk (31% Ag) Kvalitativní: houby (Fe, Co, Sr), písky (velmi rozmanité), žraločí zuby... Obr. 7 Vzorky Obr. 8 Výstup ze spektrometru
NAA žraločích zubů na LVR-15 Potrubní pošta, 2s na výkonu až E13 Geometrie 2cm, dvě proměření (F), 6 referenčních materiálů Fluor detekován a stanoven Zničení jednoho zubu, vysoká aktivita po měření U F. Zubu špatné vyhodnocení automatem- ruční výpočet z Řeže určil přibližně 1661 (z RF fluorit) Alternativní reakce 23Na (n, α) 2F zanedbatelná Tab. 1 Fluor
Mnohem více linek Certifikované SRM Navíc V, Mo Tab. 3 Stanovení prvků na LVR-15 Tab. 2 Izotopy detekované na VR-1
Další zjištění, možnosti a závěry Zpožděné neutrony Rozšíření nápadu s doplňky na KJR, článek Homogenizace zubu?... Možnosti výzkumných reaktorů jsou obrovské, výzkum ale naráží na řadu problémů a tak jejich potenciál není zcela využit. Přesto však představují užitečný kompromis mezi přístupností a ideálními podmínkami. 1 č e t n1 o s t 1 f(x) = 33916,33 exp(,2 x ) f(x) = 4765635,5 exp(,95 x ) f(x) = 22986,35 exp(,3 x ) ( i 1 m p 1 ) l o g f(x) = 3634,52 exp(,1 x ) 1 1 2 3 4 5 čas (s) Graf 5 Zpožděné neutrony na VR-1 6 7
Reference [1] CV Řež- Výzkumný reaktor LVR-15: http://cvrez.cz/vyzkumna-infrastruktura/vyzkumny-reaktorlvr-15/ [2] CV Řež- Výzkumný reaktor LR-: http://cvrez.cz/vyzkumna-infrastruktura/vyzkumny-reaktor-lr-/ [3] Enpedie- Spektrum neutronů v dobře moderovaných jaderných reaktorech: http://enpedie.cz/wiki/spektrum_neutronů_v_dobře_moderovaných_jaderných_reaktorech [4] K. Matějka a kol., Experimentální úlohy na školním reaktoru VR-1, Vydavatelství ČVUT, Praha 2 [5] J. Fyrýbort, L. Heraltová, M. Štefánik, Úvod do reaktorové fyziky, Vydavatelství ČVUT, Praha 213 [6] National institute of standards and technology, https://www.nist.gov/ [7] Table of isotopes, decay data search,http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/ [8] Annals of nuclear energy, M. Košťál, M. Švadleková, P. Baroň, V. Rypar, J. Milčák, Determining the axial power profile of partly flooded fuel in a compactcore assembled in reaktor LR- Internetové zdroje dostupné k 25.11. 217.
Děkuji za pozornost.