طراحي و ساخت يك سيستم جديد پرتونگاري نوتروني در راكتور تحقيقاتي تهران

Design and construction of a new neutron radiography system at Tehran Research Reactor

براي دستيابي به يك باريكه ي نوترون حرارتي براي مقاصد پرتونگاري نوتروني، يك كوليماتور جديد نوترون در رآكتور تحقيقاتي تهران طراحي، نصب و مشخصه يابي شده است. رآكتور تحقيقاتي تهران، با قدرت 5 مگاوات از نوع استخرباز با كندكننده ي آب سبك و داراي هفت بيم تيوب مي باشد. كوليماتور نوتروني، كه قسمت مهمي از سيستم پرتونگاري نوتروني است، درون بيم تيوب شش اينچي E نصب شده است. طراحي كوليماتور با استفاده از كد MCNPX انجام شده است. در طراحي كوليماتور نوتروني به منظور بهبود كيفيت باريكه، از پلي كريستال بيسموت به عنوان فيلتر گاما و گرافيت به عنوان كندكننده نوترون هاي سريع استفاده شده است. بر اساس اين طراحي، نسبت L/D كوليماتور در محدودهي 150تا 250 قابل تغيير است. شار نوترون حرارتي در صفحه ي تصوير بين مقادير 6/5 × 1000000 n cm-2 s-1تا 2/6 × 1000000 ميتواند متفاوت باشد. اندازه گيري هاي اوليه بر روي باريكه ي نوتروني پس از نصب كوليماتور درون بيم تيوب با استفاده از فعال سازي پولك هاي اينديوم براي اندازه گيري شار نوترون و دزيمتر TLD700 براي اندازه گيري دز گاما انجام شده است. نتايج نشان ميدهد كه تطابق خوبي بين نتايج محاسباتي و اندازه گيري وجود دارد و همچنين باريكه ي نوتروني سيستم حاضر، جهت مقاصد پرتونگاري نوتروني كيفيت مناسبي دارد و پارامترهاي آن قابل قياس با ساير سيستم هاي پرتونگاري نوتروني در دنيا است.

In order to achieve a thermal neutron beam for neutron radiography applications, a new neutron collimator has been designed, installed and characterized at Tehran Research Reactor (TRR). TRR is a 5 MW, open pool and light water coolant reactor with seven beam tubes. Neutron collimator that is an important part of neutron radiography system was installed in the six inch E beam tube. Collimator design was performed using MCNPX code. To improve the beam quality, polycrystalline bismuth as gamma filter and graphite as fast neutron moderator were used. Based on this design, the L/D of the system ranges between 150 to 250. The neutron flux at the image plane can be varied from 2.6x106 n cm-2 s-1 to 6.5x106 n cm-2 s-1. Preliminary measurements of the neutron beam were performed using foil activation method and TLD700 dosimeter for measuring neutron flux and gamma dose rate respectively after installation of the collimator in the beam tube. Results show that the measurements are in a good similarity with calculations and also the obtained beam has a good quality for neutron radiography applications and the parameters of this beam is comparable with other neutron radiography systems around the world.