تاکنون روشهای متعددی جهت تعیین آهنگ گسیل چشمههای نوترونی به کار گرفته شده است، که در این میان روش حماممنگنز ترجیح داده میشود. در این روش چشمه نوترونی در مرکز یک حجم بزرگ از کندکنندهی محلول سولفات منگنز (MnSO4.H2O) قرار میگیرد. نوترونهای گسیلشده از چشمه با برخورد به هستههای کُند کنندهی محیطکُند، و سپس حرارتی و از طریق واکنش ۵۵Mn( n, )56Mn جذب منگنز میشوند. با اندازه-گیری تعداد هستههای ۵۶Mn تولید شده از طریق شمارش تابش گاما میتوان آهنگ گسیل نوترونی چشمه را تعیین نمود .[۱] قدرتتفکیک انرژی محدود آشکارسازهای سوسوزن، میزان حداقل اکتیویته قابل اندازهگیری

و در نتیجهی آن، ارزیابی دقیق آهنگ گسیل نوترون چشمههای رادیوایزوتوپی را با محدودیتهایی مواجه میکند. از جمله محدودیتها اینکه، احتمال پراکندگی کامپتون در انرژیهای در حد MeV افزایش مییابد در نتیجه بخش کمانرژی طیف، محل انباشت پیوستار کامپتون قلههای پرانرژی میگردد.به منظور کاهش این اثر از سامانه فرونشان کامپتون میتوان استفاده نمود. در این سامانه، فوتونهایی که از آشکارساز اصلی میگریزند توسط آشکارسازهای اطراف آشکارسازی میشوند. اگر دو آشکارساز در مد غیرهمزمانی عمل کنند برهمکنش-های کامپتون درون آشکارساز اصلی که در همزمانی با آشکارساز حفاظ قرار میگیرند، حذف میشود. لذا پیوستار کامپتون که در نتیجهی فرار فوتونهای پراکنده شده از آشکارساز اصلی ایجاد شده، کاهش مییابد .[۲]

-۲ شبیهسازی پدیدهی فرونشانی کامپتون با کد MCNPX

۱۲۷۵

(P/C)unsuppression

(P/C)suppression

ساختار شبیهسازی شده، در یک نمونه ساده، شامل آشکارساز حفاظ NE102 با هندسه مکعبی به ضخامت ۱۲cm و ارتفاع ۱۵cm و چگالی ۱/۰۳۲g/cm3 است. جهت طیفسنجی گاما، از آشکارساز اصلی NaI(Tl) به ابعاد ۲″×۲″ و چگالی ۳/۶۷g/cm3 استفاده شد. فرض میشود چشمه تابش گاما در مبداء قرار داشته و بصورت همسانگرد تابش میکند. شکل (۱)، نمونهی شبیهسازی شده توسط کد MCNPX را نشان میدهد.

شکل -۱ نمونهی شبیهسازی شده توسط کد MCNPX

انرژی انباشته شده توسط ذرات با استفاده از کد MCNPX به دو روش محاسبه شد که در ادامه به آن پرداخته میشود.

(الف) محاسبهی انباشت انرژی بر پایهی تالی :F8 تالی F8 توزیع ارتفاع پالس مربوط به فوتون، الکترون یا هر دو را حساب میکند. این تالی توزیع انرژی پالسهای تولید شده درون آشکارساز را فراهم میکند. با کارت FT8، تالی F8 میتواند به تالی نوری غیرهمزمان (FT8 PHL) تبدیل شود که با استفاده از آن میتوان محاسبات توزیع انرژی ارتفاع پالس تولید شده در حالت پادهمفرودی را شبیهسازی کرد .[۳]

(ب) محاسبهی انباشت انرژی بر پایهی کارت :PTRAC با این روش، انرژی انباشته شده توسط ذرات و نیز مکان دقیق انباشت انرژی توسط کارت PTRAC ثبت میشود. خروجی این کارت به تنهایی قابل استفاده نیست لذا با استفاده از یک برنامه فرترن پسپردازش، دادههای کارت PTRAC دریافت شده و انباشت انرژی درون سلول به ازای هر ذره محاسبه میشود. میزان انباشت انرژی درون آشکارساز NaI(Tl)، برای دو حالت بدونفرونشانی و فرونشانشده محاسبه شده است.

-۳ تعیین عملکرد سامانه فرونشانی کامپتون

عوامل فرونشانی طیف چشمهی ۱۳۷Cs با رابطه SF = محاسبه شد که در این رابطه، P/C،

نسبت قله به پیوستار کامپتون در محدودهی انرژی ۳۵۸keV تا ۳۸۲keV است .[۴] چشمهی ۱۳۷Cs چسبیده به آشکارساز NaI(Tl) در نظر گرفته شد. سپس طیف NaI(Tl) در هشت فاصله ۱۷/۵)، ۱۶/۵ ،۱۵، ۱۲/۵، ۹/۵، ۵/۵، ۲/۵ سانتیمتر) درون لولهی آلومینیومی بدست آمد. طیف شبیهسازی شدهی ۱۳۷Cs برای فاصلهی ۱۵cm در شکل (۲) نشان داده شده است. عوامل فرونشانی، محاسبه و در جدول (۱) لیست شده است.

۱۲۷۶

×

۰٫۰۱۶
Unsuppression
Suppression 0.014
F8- based MCNP Simulation
0.012
0.010
0.008
0.006
0.004
0.002
0.000
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
Energy (MeV)

(#)Particle

۱E8
Unsuppression
Suppression 1E7
PTRAC – Based MCNP Simulation

۱۰۰۰۰۰۰
۱۰۰۰۰۰ Counts
10000
1000
100
10
1
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
Energy (MeV)

شکل-۲ طیف شبیهسازی شده توسط کد MCNP برای چشمهی ۱۳۷Cs در حالات با و بدون فرونشانی.

با استفاده از کد MCNPX، طیف گامای حاصل از MnSO4.H2O به حجم۸×۸×۸ cm3 و چگالی ۱/۳۸۲ g/cm3، شکل((۳ شبیهسازی شد. آشکارساز NaI(Tl) در ارتفاع ۱۲ cm از مبداء قرار گرفت. نتایج در جدول (۲) آمده است. شبیهسازیها برای انرژیهای ۸۴۶/۸keV، ۱۸۱۰/۸keV و ۲۱۱۳/۱۵keV مربوط به ۵۶Mn با توزیع وزنی ۰/۷، ۰/۱۹ و ۰/۱۱ انجام گرفته است .[۵]