نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 هیات علمی
2 دکتر / سازمان انرژی اتمی ایران-پژوهشکده راکتور و ایمنی هسته ای
3 کارشناس
4 پژوهشکده راکتور و ایمنی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای
چکیده
یکی از روش‌هایی که در طراحی و بهینه‌سازی موتورها و توربین‌های با بازده بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته، استفاده از حسگرهای بلوری بیشینه دما است. این حسگرها در ابعاد بسیار کوچک ساخته شده و می‌توانند در محل مورد نظر در داخل توربین قرار گیرند و دمای بیشینه ایجاد شده را اندازهگیری نمایند. لازم به ذکر است که برای تولید این حسگرها جریان بالای نوترون‌های سریع مورد نیاز است. روش اندازه گیری حسگر بلوری بیشینه دما مبتنی بر پدیده دمای بالا برای بازگرداندن تغییرات ایجاد شده در شبکه کریستالی که توسط تابش نوترون ایجاد شده‌اند، استوار است. در این مقاله، ابتدا از طریق شبیه‌سازی قلب راکتور تحقیقاتی تهران محاسبات شار بیشینه نوترون سریع برای نمونه الماس با کد MCNP6 انجام گرفت. محاسبات پرتوزایی با استفاده از ORIGEN2 و نرخ دز از طریق MCNP6 و محاسبات دمایی با نرم‌افزارANSYS در نقاط مختلف نمونه انجام شد. مقدار شار بیشینه نوترون سریع محاسبه شد و مقدار پرتوزایی نمونه بعد از 40 روز کاهش چشمگیری یافته و نرخ دز در فاصله یک متری به مقدار µSv/h 4/1 رسیده است. همچنین محاسبات دمایی نشان می دهد که بیشینه دما در کمترین سرعت کانال K 402 است که به لحاظ حرارتی مشکلی ایجاد نخواهد کرد. در ادامه، با استفاده از روش XRD عدد شبکه و حجم سلول واحد برای نمونه در این مقاله محاسبه شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نمونه الماس می تواند از دیدگاه نوترونیک، دزیمتری، ترموهیدرولیکی و تغییرات ساختار شبکه بلوری در راکتور تحقیقاتی تهران جهت تولید حسگر بلوری پیشنهاد شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Calculations and analysis of effective parameters for producing diamond samples as a maximum temperature crystal sensor
نویسندگان [English]
- Mostafa Hasanzadeh 1
- Mohamad Amin Amirkhani Dehkordi 2
- Aref Rahimian 3
- Mohsen Asadi Asadabad 4
1 NSTRI
2 Dr/AEOI
3 thermohydraulic
4 NSTRI
چکیده [English]
One of the methods that is taken to design and optimize engines and turbines to obtain high efficiency is the use of Maximum Temperature Crystal Sensors (MTCS). These sensors are made in very small dimensions and can be placed in the desired location inside the turbine and measured the maximum temperature created. It is worth mentioning, high fluence of fast neutrons is required to produce these sensors. The MTCS method is based on the high temperature phenomenon to restore the changes made in the crystal lattice caused by neutron irradiation. Calculations of the maximum fast neutrons flux for the diamond sample were performed using MCNP6 with the simulation of the core of the Tehran Research Reactor (TRR). Also, activity calculations were done using ORIGEN2 and dose rate through MCNP6 and temperature calculations with ANSYS software at different points of the sample. The highest fast neutron flux is calculated and the amount of activity of the sample has decreased significantly after 40 days and the dose rate at a distance of one meter reached to 1.4 µSv/h. Also, temperature calculations show that the maximum temperature at the lowest speed of the channel is 402 K, which will not cause any problem thermally. Next, using the X-Ray diffraction (XRD) method, the lattice number and unit cell volume were calculated for the sample. The results obtained show that diamond sample from the point of neutronic, dosimetry, thermohydraulic and changes in crystal lattice structure, can be suggested as crystal sensor in Tehran research reactor.
کلیدواژه‌ها [English]
- Maximum Temperature Sensor
- Diamond
- MCNP6
- ORIGEN
- ANSYS
- Flux
- Dose rate and Lattice parameter
)