مقدمه:

در زمان فعالیت رآکتورها،آنتی نوترینوی حاصل از شکافت هسته ای راکتور در محیط منتشر میشود و طبق معادله واپاشی بتای معکوس آنتی نوترینو به پروتونهای آب برخورد میکند و دو ذره پوزیترون و نوترون تولید می شود. تعدادی از پوزیترونها با سرعت بالاترازسرعت نور در آب، تولید فوتونهای چرنکوف می کنند و تعدادی دیگری از این پوزیترونها با الکترونهای محیط از طریق فرایند نابودی، تولید پرتوگاما مینمایند[۱]

×اندازه گیری فعالیت راکتور از راه دور به روش چرنکوف آبی:

با آگاهی از نحوه تولید نور در فرایند چرنکوف، معادله [۲]۱ (به عنوان رابطه اصلی فرایند چرنکوف)، رابطه بین زاویه فضایی نور چرنکوف و ضریب شکست نور و همچنین سرعت ذره بار دار عبوری درمحیط شفاف دی الکتریک را نشان می دهد .
۱ ۱ cos =

۴۲۲

که در آن برابربا v/cو n ضریب شکست محیط است. ضریب شکست ماده تابع طول موج نور و دماست. تعداد فوتونهای چرنکوف ایجاد شده توسط ۱ پوزیترون در طول مسیر عبور از محیط دی الکتریک توسط معادله ۲ داده می شود.[۲]

۲

 ۱  ۱  ۲ ۲sin dN
 

    dx
 ۲ 
۱

در این رابطه N تعداد فوتون های تولیدی، x مسافتی که ذره باردار طی کرده، الفا ثابت ساختار ریز ، زاویه تولید و۱ و ۲ محدوده طول موج پرتو چرنکوف می باشد. حداکثر زاویه چرنکوف برای آب از رابطه ۱ مقدار ۴۱ درجه به دست میآید. پس از قرار دادن پارامترهای مساله در رابطه ۲ تعداد فوتونهای حاصل از یک پوزیترون حدود ۳۲۸ عدد به دست میآید.

طیف انرژی آنتی نوترینوی درون یک نیروگاه هسته ای وابسته به پارامتر های آن راکتور است. انرژی متوسط آنتی نوترینوها در یک راکتور نوعی حدود ۴ مگا الکترون ولت است [۷]که به ماده برخورد میکند.سپس آنتی نوترینو با پروتون موجود در آن ماده برخورد و پوزیترون و همچنین نوترون مطابق معادله ۳ واکنش می کند،
̅+ → + + ۳ ×

ذرات ثانویه واکنش در این انرژی پوزیترون ها هستند. بعضی از پوزیترونها با سرعت بیشتر از سرعت نور در محیط مادی حرکت میکنند و تابش چرنکوف در محدوده قرمز تا بنفش تولیدمی نمایند.سپس پی ام تی ها روی ظرف آشکارساز فوتون های چرنکوف راثبت میکنند. بعضی از آنها پس از کند شدن با الکترونها واکنش داده واز طریق نابودی زوج تولید گامای با نرژی حدود۰/۵۱۱ MeVمیکند که در این قسمت نیز آشکارساز سوسوزن مایع درون آشکار ساز به کمک پی ام تی ها میتوانند این گاما را آشکار سازی کنند.

مطابق شکل ۱ طیف انرژی پوزیترون در واکنش۱IBD را نزدیک یک راکتور در نظر میگیریم.[۴] این توزیع به کدGEANT4 داده شده و تابش چرنکوف ذره ثانویه (پوزیترون) شبیه سازی میشود.

۱ Ibd inverse beta decay

۴۲۳

×

×

×

×

شکل ۱ طیف پوزیترون حاصل از واکنش ibd در راکتور[۴]

نمودار که با نقاط مربعی شکل دیده می شودطیف انرژی پوزیترون است که از معادله واپاشی بتای معکوس در رآکتور ایجاد میشود و نمودار ی که با مثلث علامت گذاری شده،(نمودار سمت راست) نمودار طیف انرژی آنتی نوترینو است که حدود۱/۸ مگا الکترون ولت (انرژی آستانه واکنش ) نسبت به طیف پوزیترون منتقل شده است. این طیف بعد از نوشتن برنامه اصلی به کد به عنوان ورودی داده شد.