محاسبات آسيب تابش به منظور شبيه سازي تابش نوترون با تابش يون و توسعه برنامه محاسباتي AMTRACK

Calculation of Radiation Damage for Simulation of Neutron Radiation Damage by Ion Irradiation and Development AMTRACK Program.

يكي از مهم‌ترين نتايج تابش نوترون بر روي هدف جابه‌جايي اتم‌هاي ماده از محل ثابت خود در شبكه كريستالي در پي يك واكنش هسته‌اي مي‌باشد، كه اين پديده موجب ايجاد آسيب تابشي نوتروني مي‌شود. آسيب تابشي نوتروني را مي‌توان با استفاده از تابش يون‌هاي سبك و سنگين شبيه‌سازي كرد، اين روش شرايط انعطاف پذيري را در زمان تابش يون فراهم مي­آورد. داشتن دانش مقدماتي از اتم‌هاي پس زده شده اوليه (PKA)1و همچنين چگونگي توزيع عيوب نقطه‌اي ثانويه نسبت به انرژي اتم‌هاي پس زده اوليه نخستين گام براي شبيه‌سازي آسيب تابشي نوتروني مي‌باشد، سپس محاسبه ميزان آسيب جابه‌جايي به ازاي هر اتم شبكه (DPA)2 و چگونگي نفوذ عمقي آسيب در نمونه مراحل بعدي محاسبات است. در اين مطالعه از كد MCNPX و كد SRIM به ترتيب براي شبيه‌سازي برهم‌كنش نوترون و يون‌هاي پر انرژي با مواد استفاده شده و سپس يك برنامه جديد ( AMTRACK) با نرم‌افزار MATLAB نوشته شده كه مشخصات PKA ها و همچنين مشخصات عيوب نقطه‌اي ايجاد شده را مورد تجزيه و تحليل قرار مي‌دهد. با مقايسه طيف اتم‌هاي پس زده شده و همچنين طيف وزني عيوب نقطه‌اي ناشي از يون‌ها و نوترون‌ها چگونگي آسيب يوني و نوتروني مقايسه مي‌شود و بهترين يون‌ها براي شبيه‌سازي آسيب تابشي نوتروني در راكتورها تعيين مي‌شوند. هدف نهايي ما اين است كه با توسعه برنامه‌اي مقدمات فيزيكي و آزمايشگاهي لازم براي جايگزيني تابش يون به جاي تابش نوترون را فراهم كرده و از اين طريق به آسيب تابشي نوتروني دست پيدا كنيم

One of the most important results of neutron irradiation on targets is that atoms are displaced from their lattice sites after that a nuclear reaction. The neutron irradiation damage is often simulated by using light/heavy ion irradiations, which prepare flexible irradiation conditions. The knowledge of primary knock-on atoms (PKA) and point defect energy distribution is the first step to simulate radiation damage induced by neutrons and also calculation of the amount of damage in “displacements per atom” (DPA) and damage profile in target is another purpose. In this study the MCNP code and SRIM code have been used to simulate the interaction of neutrons and energetic ions with materials then a new program was written by MATLAB software, AMTRACK, which analyzed PKA and point defect specifications. Finally the comparison of fraction of recoils spectra as well as weighted recoil spectra induced by ions/neutrons leads to determine best ions and its energy to simulate damage in reactors and our final goal is to be able to predict the amount and profile of radiation damage by best ion and neutron spectrum.