ساخت و آزمايش آشكارساز ترموپيلي نوترون در ستون حرارتي رآكتور تحقيقاتي تهران

Manufacturing and testing of a Neutron Thermopile detector at Tehran research reactor’s thermal column

با توجه به نياز و كاربرد وسيع آشكارساز‌هاي نوترون به‌ويژه در رآكتورهاي هسته‌اي و همچنين افزايش تعداد دستگاه‌هاي شتاب‌دهندۀ خطي، طراحي و ساخت آن‌ها يك امر ضروري به‌حساب مي‌آيد. هدف اين مقاله، ساخت آشكارساز نوترون باقابليت جبران‌سازي پاسخ گاما و دماي محيط است. براي ساخت اين آشكارساز ازترموكوپل‌هاي ويژه‌اي كه محل اتصال سيم‌ها (نقطۀ داغ ترموكوپل) در آن باكاربيد بور پوشش‌دهي شده است، استفاده شد. دريك شار نوتروني در محيط، ترموكوپل پوشش داده ‌شده با كاربيد بور به‌دليل برهم كنش اتم‌هاي بور با نوترون‌ها و آزاد شدن ذرات آلفاي پرانرژي (باانرژي 2/31MeV) باعث توليد ولتاژي در دو سر نقطۀ اتصال ترموكوپل‌ها مي‌شود. ولتاژ (سيگنال) ترموكوپل، متناسب است با چگالي ذرات نوترون و براي حذف اثر پرتوهاي گاما و دماي محيط از ترموكوپل‌هاي پوشش‌دهي‌شده با آلومينيوم به‌صورت تفاضلي در آشكارساز قرار داده مي‌شود، زيرا به‌ لحاظ عدد اتمي، چگالي اتمي و ضريب رسانايي گرمايي و ظرفيت گرمايي به كاربيد بور نزديك مي‌باشد. اين آشكارساز در ستون حرارتي رآكتور تحقيقاتي تهران مورد آزمايش قرار گرفت و آستانۀ شار اندازه‌گيري‌شده به‌وسيلۀ آن آشكارساز با آزمايش فويل اينديم 108×1/526 n/cm2-sبه‌دست آمد

Upon increasing needs and vast application of neutron detectors, especially in nuclear reactors and growing number of linear accelerators, design and manufacturing of neutron detectors is a serious demand. The aim of this project is building neutron detectors capable of compensating gamma and temperature response in a radiation media. A special thermocouple coated with Boron carbide at the junction is developed. In a neutron flux, the nuclear reaction between neutron and Boron carbide which produces alpha particles, induce a voltage across the junction which is proportional to neutron density. To eliminate the effect of gamma and temperature of the medium, a thermocouple coated with Aluminum used as a differentiation mode in the detector, because of close atomic number, density, conduction coefficient and heat coefficient of Boron carbide and Aluminum. Detector is placed into thermal column of TRR. The threshold of measured flux was found to be using indium foil.