Določanje difuzijske dolžine nevtronov v vodiČižmek, Sebastjan (Avtor) Snoj, Luka (Mentor) Ambrožič, Klemen (Komentor) Difuzijska dolžina nevtronovAm-Be izvorHe-3 detektorradiacijske dozeščitenje pred sevanjemMonte Carlo transport nevtronovBoltzmannova transportna enačbadifuzijski približekOpenMC.Motivacija za magistrsko nalogo je izdelava eksperimentalne naprave za merjenje difuzijske dolžine nevtronov v vodi ter primerjava izračunanih in izmerjenih difuzijskih dolžin nevtronov v vodi pri različnih temperaturah. V prvem delu obnovimo teoretične osnove, definiramo Boltzmannovo enačbo za transport nevtronov in iz nje izpeljemo enogrupni difuzijski približek. V nadaljevanju uporabljamo odprtokodni program OpenMC za simuliranje transporta delcev z metodo Monte Carlo, izvedemo vrsto simulacij in iz rezultatov izračunamo difuzijske dolžine nevtronov v vodi, grafitu, betonu, polietilenu in parafinu. Pri temperaturi 20 °C znaša izračunana difuzijska dolžina nevtronov v vodi 7,27 cm, v grafitu 26,11 cm, v betonu 11,96 cm, v polietilenu 5,02 cm in v parafinu 6,38 cm. Zraven preverimo tudi vpliv temperature vode na difuzijsko dolžino ter, kako se vrednosti difuzijske dolžine razlikujejo, če se meritev izvede v zloženi kopici materiala in v ploščah, ki se nahajajo v vodi ali na zraku. Izkaže se, da so vsi trije načini določanja difuzijskih dolžin dobri. Na podlagi dobljenih rezultatov načrtujemo dimenzije bazena za eksperimentalni del in izračunamo pričakovane hitrosti doz na robovih, ki znašajo 85,8 nSv/h. V drugem delu sestavimo eksperimentalno napravo za merjenje difuzijske dolžine. Za bazen uporabimo rezervoar za vodo volumna 1m3, ki ga napolnimo z demineralizirano vodo. Ker preverjamo temperaturno odvisnost difuzijske dolžine, rezervoar toplotno izoliramo, vanj pa namestimo grelca skupne moči 11kW. Temperaturo vode nadziramo s petimi Pt100 temperaturnimi senzorji, vzdržujemo pa jo s vklaplanjem in izklapljanjem grelcev preko kontaktorja. Za mešanje vode in enakomerno temperaturo po bazenu poskrbi potopna črpalka. Kot izvor se uporabi Am-Be izvor nevtronov, kot detektor pa He-3 plinski detektor. Meritve fluksa nevtronov izvedemo na devetih oddaljenostih stran od izvora, pri šestih temperaturah vode. Izmerjena difuzijska dolžina nevtronov v vodi pri temperaturi 25 °C znaša 7,36 cm, kar se zelo dobro ujema z izračunano, ki znaša 7,32 cm. Negotovosti izmerjene difuzijske dolžine ocenimo na podlagi negotovosti v razdalji detektorja od izvora in temperature vode. Relativne vrednosti negotovosti se gibajo med 1% - 2%. Sledi primerjava izmerjenih in izračunanih rezultatov ter zaključek, kjer predstavimo možnosti nadgradnje eksperimentalne naprave in izboljšave rezultatov.20232023-09-17 08:15:26Magistrsko delo/naloga150448sl