Đang tải... (xem toàn văn)
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ PHỔ KẾ NEUTRON XẾP LỒNG VÀ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỊNH LIỀU NEUTRON DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (Khóa luận tốt nghiệp)
HU NH HUY THÁI B O TÍNH TỐN THI T K H PH K NEUTRON X P L NG VÀ PHÁT TRI N K THU NH LI U NEUTRON D A TRÊN TU NHÂN T O KHÓA LU N T T NGHI P K THU T H T NHÂN HU NH HUY THÁI B O 1211534 TÍNH TỐN THI T K H PH K NEUTRON X P L NG VÀ PHÁT TRI N K THU NH LI U NEUTRON D A TRÊN NHÂN T O KHÓA LU N T T NGHI P K THU T H T NHÂN NG D N TS TR N TU N ANH CN NGUY N MINH TUÂN NH N XÉT C NG D N NH N XÉT C A GIÁO VIÊN PH N BI N L IC Trong q trình th c hi n khóa lu n t t nghi c s truy n t, h tr t n tình v ki n th c, thơng tin, tài li u, cơng c tính tốn, kinh nghi m nghiên c u c a th y cô Khoa k thu t h t nhân cán b nghiên c u Vi n Nghiên c u h t nhân (Vi bày t lòng bi ih t, c bi t, em xin n: Chú Nguy n Minh Tuân, Vi n NCHN v vi xu nghiên c u, mô hình tính tốn, phân tích k t qu dành nhi u th th o lu n, gi c m c, t o m u ki n thu n l i nh t trình ti n hành th c hi n khóa lu cơng c tốn trí tu nhân t o i ý cho nghiên c Hoàng, Vi c bi c ti ng d n, cung c p s li u ng d n tính tốn mơ ph ng MCNP5 thu t TS Tr n Tu n Anh, Vi c uc ch nh c trình bày lu t v n i dung, ph m vi nghiên t cách khoa h c hoàn Xin g i l i c n toàn th b n bè l p HNK36, nh ng ng hành h c t p, nghiên c i ki n th c Xin c m ng viên tinh th em hoàn thành lu g ng ch nh s a lu n m t cách hồn thi ch n s khơng tránh kh i nh ng thi u sót, v y em r t mong nh c nh góp ý ki n quý báu t quý th y cô Em xin chân thành c ih Sinh viên Hu nh Huy Thái B o c DANH M C CÁC T Ch vi t t t VI T T T Ti ng Anh Ti ng Vi t ATBX An toàn b c x BSS Bonner Sphere Spectrometer GRNN Genetalized Regession Neural Networks HDPE High density polyethylene IAEA International Atomic Energy Agency MCNP Monte Carlo N-Particle H ph k qu c u Bonner M -ron h i quy t ng quát Polyethylene có m cao ng nguyên t qu c t ng Monte Carlo NCHN Nghiên c u h t nhân NNS Nested Neutron Spectrometer SSE Sum of squared error H ph k x p l ng T M CL C i L IC DANH M C CÁC T VI T T T ii U M NGHIÊN C U T C 1.1 LÝ THUY T NH LI U NEUTRON Neutron 1.1.1 Các ngu n neutron 1.1.2 c x c a neutron 1.1.3 a neutron 1.1.4 .8 1.1.5 1.1.5.1 nh li u neutron nhanh .9 1.1.5.2 nh li u neutron nhi t 10 1.2 10 1.2.1 Ghi neutron nhi t .10 1.2.2 12 15 15 15 2.1.2 Ma tr i cu n 16 2.1.2.1 Ma tr ng c a h ph k NNS 16 2.1.2.2 M t s gi i cu n 17 2.1.3 2.1.3.1 -ron nhân t o 18 18 2.1.3.2 H p công c M -ron MATLAB (MATLAB Neural Network Toolbox) 19 2.1.3.3 M -ron H i quy T ng quát .19 2.1.3.4 Mô t hàm MATLAB 21 2.1.3.5 H ng s kernel spread .22 2.1.3.6 Hu n luy n ki m tra d li u 23 2.1.4 H s chuy i li u .23 2.2 Mơ hình tính tốn 24 2.2.1 C u hình h ph k x p l ng 24 2.2.2 c ti n hành xây d ng M -ron nhân t o 25 K T QU VÀ TH O LU N .28 3.1 Mô ph ng c u hình h ph k b ng MCNP5 28 3.2 Ma tr ng c a h ph k NNS 29 3.3 M t s k t qu áp d nhân t o 30 3.4 Sai s trình gi i cu n 32 3.5 K t qu nh li u neutron .34 K T LU N VÀ KI N NGH 36 TÀI LI U THAM KH O 38 PH L C 1: INPUT MCNP MÔ T H PH K NEUTRON X P L NG 39 PH L C 2: CODE MATLAB 42 M U nh li u chi u x neutron m t nh ng nhi m v quan tr ng công m b o an toàn b c x h t nhân Vi nh li u neutron giúp có th ki lò ph n ph thu th k c an toàn b c x nh li u neutron c n ph ng làm vi c có ngu n phát neutron ng neutron n th c) s d ng qu c c s d ng t nh ng kính khác làm b ng v t li u HDPE (High density polyethylene) s d ng m t h He ho c m nh p nháy m c ph neutron v i d i ng r ng (t ng nhi t t i vài ch c MeV, th m chí có th cv n n Tuy nhiên, mc c u Bonner có kh i n i tháo l p m nhi u l n ( ng t i hình h c c bi t ph i mua c ngồi v i chi phí cao Hi n nay, tro c ch có m t h tm cl t t i phòng chu n li u, Vi n Khoa h c k thu t h t nhân Hà N i Nh m gi i quy t v này, vi c tìm hi u thi t k ti n t i t ch t om th chu n li u neutron mang nh mc áp ng th i kh c ph c nh ng h n ch t nhi m v c quan tâm t i Vi n NCHN M c tiêu c a khóa lu n tìm hi u th c hi n tính tốn mơ ph ng m t h u neutron (h ph k x p l ng NNS - Nested Neutron Spectrometer) v i c u hình hình h n, kh ng nh , giá thành r , có th t ch t c, d s d ng phát tri n m t công c ph n m m x lý s li u (gi i cu n) d a thu t tốn trí tu nhân t mm ic c hi n bao g m tính tốn ma tr ng, tính tốn mơ ph ng cho c a h ph k x p l ng, tính toán gi i cu n ph th c nghi m tính li u cho 35 ph d li u c a IAEA K t qu th c hi khoa h c th c ti c bi t vi ng phát tri n, ti n t i ch t o thi t b nh li u chu n li u neutron Vi c v công tác nghiên c u gi ng d y v k thu t h t nhân t i h c Vi t Nam Khóa lu n bao g m Ph n m u ba c : Nghiên c u t lý thuy t c neutron; : : K t qu th o lu n nh li u 3.2 Ma tr ng c a h ph k NNS Sau ti n hành mô ph ng v i t t c c u hình, giá tr t ng k t ng s kh i hình tr công th c sau (Wang n.d): ng c a ng kính d s c tính theo (3.1) as detector (n/cm3 ); nHe j n,p(Ej) tính tốn ma tr Hình Ma tr j c bi u di He He (n/cm2), (Ej, Ej+1) (cm2) i Hình ng c a h ph k NNS (tính b ng code MCNP5) Ti t di n h p th neutron c a 3He l n nh t n ng nhi t ng h p detector tr n (C0) giá tr ng l n nh t n m vùng neutron nhi t gi m d ng v i m dày HDPE khác nhau, ta có giá tr ng c a d ng neu dày c a l p ng, ng v i d i v ng h p C1 (b ng quan tâm n m kho ng 1en 1en 22cm (C7) d ng neutron quan tâm n ng kho ng t n 10 MeV Do v y, d a 29 h NNS hồn tồn có th gi d ah cm r cm r n th ng BSS (hi n 3.3 M t s k t qu áp d nhân t o t s k t qu gi i cu n ph -ron nhân t o ng li u neutron b ng Hình 10 Ph u c a ngu n 252Cf xuyên qua 20 cm bê tơng v i 10% s t c a phòng thí nghi m qu c gia Oak Ridge ph sau gi i cu n Hình 11 Ph u c a ngu n chu n Am-B (IAEA) ph sau gi i cu n 30 Hình 12 Ph u c a ngu n 252 c làm ch m b i 5cm Fe (Vi n Nghiên c u h t nhân C ng hòa Sec (NRI, REZ)) ph sau gi i cu n Hình 13 Ph u c a ngu n neutron 14 MeV che ch n b i 5cm H2O (Lò ph n ng h t nhân Cadarache (Pháp)) ph sau gi i cu n 31 Hình 14 Ph ph n ng SILENE (Pháp)) ph sau gi i cu n Nhìn chung, hình d ng ph sau gi i cu l ch v li u neutron tính b i ph sau gi i cu n so v i ph ng ph ban i 10% 3.4 Sai s trình gi i cu n Sai s d trình gi i cu a ph t ph d c tính b i công th c (Jia 2007): a GRNN sau (3.2) Yi I; N 32 B ng Giá tr sai s d Ph 10 11 12 Sai s 7,59E-03 9,48E-03 7,83E-03 1,31E-02 6,41E-03 7,25E-03 1,41E-02 7,27E-03 1,20E-02 6,66E-03 8,51E-03 1,05E-02 a trình gi i cu n Ph Sai s 2,88E-02 9,98E-03 1,22E-02 1,30E-02 1,63E-02 1,37E-02 7,63E-03 1,69E-02 1,36E-02 6,14E-03 8,00E-03 8,22E-03 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hình 15 Sai s d Ph Sai s 7,87E-03 1,08E-02 6,04E-03 1,94E-02 1,33E-02 8,23E-03 3,41E-02 1,08E-02 6,86E-03 7,19E-03 1,18E-02 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 nhân t o Nhìn chung, sai s d a 35 ph pháp trí tu nhân t ki i 1% 33 3.5 K t qu nh li u neutron B ng K t qu Ph 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Li u ph ban u (pSv/n) 196,456 364,210 108,730 304,458 371,728 339,571 203,362 213,688 219,854 86,028 184,692 187,304 128,421 407,709 145,158 309,592 403,379 271,406 394,587 375,301 378,905 355,566 287,493 335,749 287,493 57,844 77,739 390,659 240,168 218,479 436,684 280,306 181,727 213,782 287,251 ng li u neutron c a 35 ph ki m tra Li u ph gi i cu n (pSv/n) 190,104 381,708 104,052 295,192 370,135 345,746 195,212 211,820 220,393 70,259 181,096 179,075 110,030 401,978 157,126 333,929 401,363 269,709 401,329 366,305 368,216 348,511 296,034 348,511 296,034 60,076 81,972 401,262 241,126 211,552 401,476 272,974 178,957 216,488 281,229 34 l ch 3% 5% 4% 3% < 1% 2% 4% 1% < 1% 18% 2% 4% 14% 1% 8% 8% < 1% 1% 2% 2% 3% < 1% 3% 4% 3% 4% 5% 3% < 1% 3% 8% 3% 2% 1% 2% th i s cho nhìn tr nhân t o neutron b vi nh li u 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Hình 16 Giá tr M t s 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 ng li u c a ph u ph sau gi i cu n ng li u c a ph u ph sau gi i cu n g ng h l ch cao (ph u có th gi i thích s t ng sai s d l ch cao ( > 10%) ng li u t ng li u toàn ph nên giá tr sai s c a li u gi i cu u tính s có T ng k Các k t qu cc qu tính 35 ph (trong 140 ph d li u c a IAEA) v i sai s d ng li c tính t ph nh i ph u 35 ng k t l ch K T LU N VÀ KI N NGH I K t lu n Trong khuôn kh th i gian n c hi n nh ng công vi - Nghiên c u t ng quan v v liên quan t nh li n a neutron v i v t ch t, b n ch t c a li u chi u neutron nh li u b ng h ph - k qu c u Bonner Tìm hi u v thi t k h ph k neutron x p l ng d ki n ch t o bao g m kh i hình tr làm b ng kính chi n 22 cm, th c hi n vi c tính toán ma tr - - ng t 6,6 ng c a h ph k b pháp mô ph ng dùng code MCNP5 Xây d ng mơ hình M -ron nhân t o s d ng hàm công c phát tri n m t công c ph n m m giúp tính tốn ng neutron t d li u (gi i cu n) Các k t qu tra có hình d u ki ng li l ch nh K t qu ng phát tri n ch t o thi t b t kh quan: ph ki m u; 35 ph (trong 140 ph c a IAEA) t qu sai s d c tính t ph ng neut c có i ph u khoa h c th c ti nh li u neutron Vi nghiên c u gi ng d y v k thu t h t nhân t c bi t vi nh ng nhu c u i h c Vi t Nam II Ki n ngh Trong khuôn kh h n ch v th i gian th c hi n khóa lu n, khố lu c hi c vi c mô ph ng m t ngu n neutron th th c nghi m so h ph k NNS d ki n thi t k , ch t tu nhân t o N i dung c a khóa lu n ch nghiên c u, kh u trình nghiên c u, ch t o m t h ph k n m t ph n m nh li u neutron dùng cho h ph k m t s công vi c c n làm th i gian t i là: 36 - Kh o sát l p b dày t i HDPE hình tr ng t t nh t Thu th p thêm nhi u ph tham kh làm d li u h c cho M -ron nhân t o Th c hi n vi c thi t k , ch t m t h ph k i dùng HDPE l t c i ti n th c s v thi t b mà t p th giáo viên ng d n em mong mu n phát tri n th i gian t i) 37 TÀI LI U THAM KH O Bedogni, R., Domingo, C., Esposito, A and Fernandez, 2007, F "FRUIT: an operational tool for multisphere neutron spectrometry in workplaces" Nucl Instrum Methods Phys Res A, 580, 1301 1309 Bramblett, Richard L., Ewing, Ronald I., Bonner, T.W 1960 "A new type of neutron spectrometer" Nuclear Instruments and Methods (1): 12 S.Barrros, V Mares, R Bedogni, A Esopito, I F Goncalves, P Vaz, Ruhm, Radiation Protection Dosimetry, January pp.1-7 Fung, K 2014, Study of 3He neutron spectrometer with bonner spheres and its application in low background environment, University of Hong Kong, Pokfulam, Hong Kong SAR James, E 2006, Physics for Radiation Protection: A Handbook, Copyright WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KgaA, Weinheim, ISBN: 3-527-40611-5, pp 639-673 Jia, H 2007, Artificial Neural Network for Spectrum unfolding Bonner Sphere Data, University of Tennessee, Knoxville INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, 2001, Compendium of Neutron Spectra and Detector Responses for Radiation Protection Purposes, Technical Reports Series No 403, IAEA, Vienna Reginatto, M., Goldhagen, P and Neumann, S, 2002 "Spectrum unfolding, sensitivity analysis and propagation of uncertainties with the maximum entropy deconvolution code MAXED", Nucl Instrum Methods A, 476, 242 246 Sannikov, A.V 1994, "BON94 code for neutron spectra unfolding from Bonner spectrometer data" CERN internal report CERN/TIS-RP/IR/94-16 (1994) 10 Wang et al, P n.d, Simulation of the response function of Extended Range Neutron Multisphere Spectrometer using FLUKA program, Chinese Physics C, China 38 PH L C INPUT MCNP MÔ T H PH K NEUTRON X P L NG NG H P C7 B C 22CM HDPE NG 28) 39 40 41 PH L C CODE MATLAB CODE T CODE CHU N HÓA 42 CODE GI I CU N 43 ... p th h t alpha ngu ng neutron phát trung bình ch kho ng vài MeV - Ngu n neutron phân h ch t phát 252Cf ngu c dùng ph bi n nh t hi n v phát 2,3x1012 neutron/ s/g Neutron phát có ph ng phân b t... chuy n tr c ti p a neutron phát Các neutron phát t ngu n neutron ng v ng cách (James 2006, p.639) ng c a gi m theo quy lu t bình - Ngu n phát neutron t máy gia t c Cyclotron ngu c phát b ng cách...HU NH HUY THÁI B O 1211534 TÍNH TỐN THI T K H PH K NEUTRON X P L NG VÀ PHÁT TRI N K THU NH LI U NEUTRON D A TRÊN NHÂN T O KHÓA LU N T T NGHI P K THU T H T NHÂN NG D N TS TR N TU N ANH CN