Phát triển dòng nơtron phin lọc trên kênh ngang số 2 của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

Danh mục các chữ viết tắt, ký hiệu TT Ký hiệu Mô tả 1 PGNAA Phân tích kích hoạt nơtron gamma tức thời 2 IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế 3 HPGe Đầu dò đo gamma bằng vật liệu

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

Cơ quan chủ trì: Viện Nghiên cứu hạt nhân

Chủ nhiệm đề tài: ThS NCV Phạm Ngọc Sơn

9351

LÂM ĐỒNG, THÁNG 6/2012

Lời cảm ơn

Tập thể đề tài xin cảm ơn các tổ chức, đơn vị và cá nhân đã hỗ trợ, hợp tác trong quá trình triển khai thực hiện đề tài Tập thể đề tài xin cảm ơn Bộ Khoa Học và Công Nghệ và Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã hỗ trợ kinh phí

và đồng ý cho thực hiện đề tài Xin cảm ơn Cơ quan An toàn hạt nhân và bức xạ, Phòng An toàn bức xạ của Viện NLNTVN và Hội đồng An toàn bức xạ của Viện NCHN đã xem xét đánh giá và góp ý cho bản báo cáo phân tích an toàn của đề tài Xin cảm ơn Ban lãnh đạo Viện NCHN và Ban lãnh đạo Phòng KH-HTQT đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và hỗ trợ trong quá trình thực hiện đề tài

CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI

Họ và tên Học hàm, hoc vị Cơ quan công tác

TS NCV Ths NCV

CN NCV Ths NCV

Viện NLNTVN Viện NCHN Phòng VL&ĐT, Viện NCHN Phòng VL&ĐT, Viện NCHN Phòng VL&ĐT, Viện NCHN Phòng VL&ĐT, Viện NCHN Trung tâm PT, Viện NCHN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

PHẦN I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 10

I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước 10

I.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước 12

PHẦN II NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM, CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 15

Chương 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN DÒNG NƠTRON VÀ CHE CHẮN BỨC XẠ 15

II.1.1 Khảo sát hiện trạng và cấu trúc thiết kế kênh ngang số 2 15

II.1.2 Thiết kế hệ dẫn dòng nơtron và chuẩn trực lắp đặt bên trong kênh 2 17

II.1.3 Thiết kế hệ đảm bảo kín nước cho kênh ngang số 2 20

II.1.4 Thiết kế hệ che chắn bức xạ lắp đặt bên ngoài kênh 2 22

II.1.5 Các phương pháp tính toán và mô phỏng Monte Carlo 26

Chương 2 CHẾ TẠO HỆ THỐNG DẪN DÒNG NƠTRON VÀ CHE CHẮN BỨC XẠ 37

II.2.1 Chế tạo hệ dẫn dòng nơtron và chuẩn trực 37

II.2.2 Chế tạo hệ đảm bảo kín nước cho kênh ngang số 2 40

II.2.3 Chế tạo hệ che chắn bức xạ lắp đặt bên ngoài kênh 2 41

II.2.4 Chế tạo bộ phin lọc nơtron nhiệt 42

Chương 3 LẮP ĐẶT VÀ ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA DÒNG NƠTRON 46

II.3.1 Lắp đặt hệ dẫn dòng nơtron và phin lọc vào bên trong kênh 2 46

II.3.2 Lắp đặt hệ kín nước và các ống chuẩn trực vào bên trong kênh 2 48

II.3.3 Lắp đặt hệ che chắn bức xạ, chắn dòng nơtron và gamma 50

II.3.4 Xác định thực nghiệm các thông số đặc trưng của dòng nơtron phin lọc trên kênh 2 51

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

III.1 Kết Luận 61

Các sản phẩm chính 61

Các sản phẩm thành phần của đề tài 61

Kết quả tham gia đào tạo 62

Các bài báo đã công bố 62

III.2 Kiến Nghị 63

Giải trình chi tiêu kinh phí 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

PHỤ LỤC 67

Phụ lục I Báo cáo phân tích an toàn 67

Phụ Lục II Quy trình mở và chắn dòng nơtron trên kênh 2 78

Phụ Lục III Quy trình thay đổi phin lọc nơtron trên kênh ngang số 2 81

Phụ Lục IV Các bước thực hiện khi lắp đặt hệ dẫn dòng và che chắn bức xạ vào bên trong kênh 2 83

Phụ Lục V Kết quả tính toán số liệu tiết diện nơtron toàn phần của đơn tinh thể Silic và đơn tinh thể Bismuth 84

Danh mục các chữ viết tắt, ký hiệu

TT Ký hiệu Mô tả

1 PGNAA Phân tích kích hoạt nơtron gamma tức thời

2 IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế

3 HPGe Đầu dò đo gamma bằng vật liệu bán dẫn siêu tinh khiết Ge

4 BGO Đầu dò đo gamma bằng vật liệu nhấp nháy Bi và Ge

5 EXFOR Thư viện số liệu phản ứng hạt nhân thực nghiệm

6 NLNTVN Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam

7 NCHN Viện Nghiên cứu hạt nhân, Đà lạt

8 KYIV Viện Nghiên cứu hạt nhân Kiev, Ucraina

9 BNCT Phương pháp xạ trị bằng phản ứng bắt nơtron của Boron

10 K 0 Phương pháp sử dụng hệ số K 0 trong phân tích kích hoạt

11 LPỨ Lò phản ứng hạt nhân

12 CFNB Chương trình tính toán dòng nơtron phin lọc

13 ENDF File số liệu hạt nhân đã được đánh giá

14 JENDL Thư viện số liệu hạt nhân đã được đánh giá

15 MCNP5 Chương trình mô phỏng Monte Carlo

Tóm Tắt

Một hệ thiết bị dẫn dòng nơtron bằng kỹ thuật phin lọc bao gồm hệ phin lọc,

hệ đảm bảo kín nước kênh ngang, hệ chuẩn trực và cấu trúc che chắn bức xạ

đã được nhóm thực hiện đề tài tính toán thiết kế, tối ưu hóa bằng kỹ thuật

mô phỏng Monte-Carlo Toàn bộ hệ thiết bị dẫn dòng nơtron này đã được

đề tài triển khai thiết kế, chế tạo và lắp đặt thành công trên kênh nơtron số 2

của lò phản ứng Đà lạt, để dẫn dòng nơtron từ lò phản ứng phục vụ các thí

nghiệm nghiên cứu cơ bản về vật lý hạt nhân, vật lý nơtron, số liệu phản

ứng hạt nhân, phân tích nguyên tố và đào tạo nhân lực Sản phẩm chính của

đề tài là hệ thiết bị dẫn dòng nơtron bằng kỹ thuật phin lọc trên kênh ngang

số 2 của lò phản ứng hạt nhân Đà lạt Các kết quả trung gian do đề tài tự

thiết kế chế tạo có thể kể đến là: Hệ dẫn dòng nơtron, bộ phin lọc nơtron

nhiệt, hệ thống các ống chuẩn trực bức xạ, hệ bảo đảm kín nước, hệ thống

che chắn bức xạ và số liệu khảo sát đặc trưng phân bố thông lượng nơtron

của dòng nơtron phin lọc mới trên kênh 2 Qua các kết quả khảo sát và thử

nghiệm có thể đánh giá một cách khách quan rằng sản phẩm chính và các

sản phẩm trung gian của đề tài có chất lượng tốt và đã đáp ứng đầy đủ (vượt

mức) các mục tiêu và nội dung của đề tài Ngoài ra, ý nghĩa khoa học và

thực tiễn của đề tài còn được thể hiện qua kết quả tham gia đào tạo sau đại

học và các bài báo khoa học đã công bố trên các tạp chí và hội nghị chuyên

ngành ở trong nước và Quốc tế.

Abstract

An optimal structural system of filtered neutron beam and radiation

shielding has been designed and optimal calculated using the Monte-Carlo

code MCNP5 The constructions and installations of all components of the

neutron beam facility at the channel No 2 of Dalat research reactor have

been implemented successfully in advance The neutron beam is applicable

for experimental studies on nuclear physics, nuclear data measurements,

nuclear elemental analysis and personal training The primary product of

this project is a filtered neutron beam facility on based on the radial channel

No.2 of Dalat research reactor The component products developed under

this project could be account as: A new channel plug, a composition of filter

for thermal neutron beam, a neutron filter holding, an instrument for safety

of watertight channel, a system of radiation collimators, and a system of

radiation safety shielding for the channel No.2 From the results of testing

measurement and simulations, it could be state that all of these products

have satisfied completely the objectives and contents proposed in the

document of the project Additionally, the signification of the project also

has been represented through the results of supporting in graduated

education and publishing of research papers in scientific journals and/or

conferences

MỞ ĐẦU

Nghiên cứu phát triển các dòng nơtron trên cơ sở các kênh ngang của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt và sử dụng các dòng nơtron này trong trong nghiên cứu cơ bản và ứng dụng về vật lý hạt nhân, khoa học nơtron, che chắn bức xạ

và đào tạo nhân lực là nhiệm vụ quan trọng đã được triển khai tại Viện Nghiên cứu hạt nhân từ những năm 1990 cho đến nay Với sự đầu tư quan tâm của các cấp lãnh đạo, sự hợp tác Quốc tế và sự hợp tác của các cán bộ khoa học chuyên ngành vật lý hạt nhân trong cả nước, các cán bộ khoa học Phòng Vật lý điện tử hạt nhân đã đạt được nhiều kết quả nghiên cứu có ý nghĩa nhất định trong các lĩnh vực số liệu hạt nhân, phát triển dòng nơtron bằng kỹ thuật phin lọc, che chắn bức xạ, phát triển và ứng dụng phương pháp phân tích kích hoạt nơtron gammma tức thời (PGNAA) và trong công tác đào tạo nhân lực về chuyên ngành vật lý hạt nhân Trong đó, một số kết quả nghiên cứu đã đạt đến trình độ quốc tế

Thiết kế của Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt có 4 kênh ngang dẫn dòng nơtron ra ngoài để xây dựng các thiết bị nơtron phục vụ nghiên cứu khoa học

và đào tạo cán bộ Tuy nhiên, do khó khăn về kinh phí đầu tư nên cho đến nay chỉ có 2 kênh được đưa vào sử dụng là kênh tiếp tuyến số 3 và kênh xuyên tâm số 4; còn 2 kênh xuyên tâm số 1 và số 2 đang được đóng kín bởi các nút đóng kênh Trong chương trình tăng cường tiềm lực nghiên cứu khoa học và đào tạo nhân lực thực hiện Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020, thông qua dự án IAEA, RER4028-80763N

- VIE/9/012, Viện Nghiên cứu hạt nhân đã được đầu tư một hệ phổ kế gamma chống Compton và tạo cặp dùng một hệ đầu dò gồm một đầu dò HPGe ở trung tâm và 12 đầu dò bao quanh loại BGO Để đưa hệ thống thiết bị này vào

sử dụng một cách có hiệu quả, góp phần tăng cường tiềm lực về cơ sở vật chất

và năng lực cán bộ của đơn vị, cần thiết phải lắp đặt và vận hành hệ thống phổ

kế này trên một dòng nơtron từ kênh ngang của lò phản ứng Về mặt kỹ thuật, kênh ngang số 2 sẽ đáp ứng tốt cho mục đích này Để đáp ứng yêu cầu thực tế

nêu trên, đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ "Phát triển dòng nơtron phin lọc

trên kênh ngang số 2 của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt" đã được Viện

Nghiên cứu hạt nhân chủ trì thực hiện trong giai đoạn 2009-2011 với mục tiêu

và các nội dung đã đăng ký trong thuyết minh đề tài như sau:

Mục tiêu của đề tài:

ƒ Đưa kênh nơtron số 2 của lò phản ứng Đà Lạt vào trạng thái hoạt động

và sẵn sàng phục vụ các thí nghiệm nghiên cứu về vật lý nơtron, vật lý hạt nhân và đào tạo nhân lực

ƒ Phát triển dòng nơtron nhiệt có chất lượng tốt để lắp đặt hệ phổ kế gamma-triệt Compton dùng hệ đầu dò HPGe và mở ra khả năng phát

triển các dòng nơtron phin lọc đơn năng khác trên kênh ngang số 2 của

lò phản ứng Đà Lạt

Nội dung của đề tài:

Nội dung 1: Khảo sát cấu trúc thiết kế và hiện trạng thực tế của kênh 2

ƒ Xác định kích thước hình học của ống dẫn kênh và các nút đóng kênh,

ƒ Kiểm tra và vận hành các thiết bị phục vụ việc tháo lắp các nút đóng kênh

Nội dung 2: Mô phỏng Monte-Carlo xác định các đặc trưng về vật liệu

và cấu trúc hình học của các hệ che chắn chuẩn trực bảo đảm tiêu chuẩn

về an toàn bức xạ

ƒ Xây dựng các file số liệu input tương ứng với các mô hình che chắn, chuẩn trực,

ƒ Mô phỏng để chọn lựa mô hình tối ưu đối với các hệ che chắn bức xạ

và chuẩn trực dòng nơtron, bảo đảm được các yêu cầu về an toàn bức

xạ và chất lượng của dòng nơtron,

ƒ Mô phỏng Monte-Carlo xác định phân bố phổ năng lượng và mật độ thông lượng của dòng nơtron

Nội dung 3: Thiết kế và chế tạo hệ che chắn và chuẩn trực mới (lắp đặt

bên trong kênh) bao gồm:

ƒ Hệ che chắn giảm liều bức xạ nơtron và gamma,

ƒ Hệ chuẩn trực dòng nơtron

Nội dung 4: Tính toán thiết kế và xây dựng hệ che chắn bảo đảm an

toàn bức xạ (lắp đặt bên ngoài kênh) bao gồm:

ƒ Hệ đóng mở dòng (beam catcher),

ƒ Hệ dẫn dòng và chiếu mẫu,

ƒ Hệ chắn dòng nơtron và gamma (beam stopper)

Nội dung 5: Chế tạo bộ phin lọc tạo dòng nơtron nhiệt (lắp vào ống

chuẩn trực bên trong kênh)

Nội dung 6: Tiến hành lắp đặt các khối che chắn dẫn dòng và phin lọc,

đo thực nghiệm các số liệu đặc trưng của dòng nơtron:

ƒ Đo thực nghiệm thông lượng dòng nơtron nhiệt, tỉ số Cadmi, suất liều bức xạ,

ƒ Đo phân bố thông lượng theo bán kính của dòng nơtron,

ƒ Đo phân bố thông lượng theo khoảng cách tính từ lối ra của dòng nơtron

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Đề tài có ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc phát triển mới dòng nơtron phin lọc trên cơ sở kênh ngang số 2 của lò phản ứng hạt nhân Đà lạt, góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học và ứng dụng trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật hạt nhân Trình độ nghiên cứu khoa học và năng lực của tập thể đề tài đã có những bước tiến bộ mạnh mẽ trong lĩnh vực phát triển dòng nơtron và che chắn bức xạ Ý nghĩa khoa học của đề tài còn được khẳng định qua 2 bài báo khoa học đã công bố trên tạp chí quốc tế và 7 bài báo công

bố trên các tạp chí và Hội nghị chuyên ngành ở trong nước Ngoài ra, đề tài cũng góp phần tăng cường hợp tác Quốc tế tại Viện NCHN trong lĩnh vực phát triển dòng nơtron và nghiên cứu số liệu hạt nhân thông qua việc tham gia trình bày và thảo luận tại một số hội thảo và hội nghị Quốc tế, cụ thể là Hội thảo về số liệu hạt nhân phục vụ phát triển lò phản ứng hạt nhân tiến tiến tại ICTP, Ý năm 2010; Hội nghị về số liệu hạt nhân phục vụ khoa học và công nghệ hạt nhân ND2010, tại Hàn Quốc năm 2010; Hội thảo về các ứng dụng của lò phản ứng nghiên cứu tại KAERI năm 2011; Tổ chức thảo luận và thực hành giữa nhóm thực hiện đề tài với chuyên gia đến từ JAEA, Nhật Bản năm

2009 về lĩnh vực số liệu phản ứng hạt nhân

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là góp phần nâng cao năng lực về cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu khoa học và đào tạo nhân lực tại Viện NCHN, góp phần thực hiện Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020 của Viện NLNTVN Sản phẩm chính của đề tài là dòng nơtron mới từ kênh ngang số 2 của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt với thông lượng nơtron nhiệt cao hơn 106n/cm2/s, và có khả năng ứng dụng để tạo ra các chùm nơtron đơn năng khác nhau bằng kỹ thuật phin lọc, các dòng nơtron phin lọc này sẽ có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong công tác đào tạo nhân lực trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật hạt nhân; và có tiềm năng ứng dụng vào thực tiễn là: phương pháp phân tích kích hoạt nơtron gamma tức thời (PGNAA), phương pháp chụp ảnh nơtron, phương pháp chuẩn liều bức xạ nơtron, phương pháp nhiễu xạ nơtron, phương pháp nghiên cứu hiệu ứng tương tác của nơtron trên các sản phẩm sinh học,

Đơn vị thực hiện chính:

Phòng Vật lý và Điện tử hạt nhân, Viện Nghiên cứu hạt nhân

Nguồn kinh phí và mức kinh phí được cấp:

- Từ ngân sách sự nghiệp khoa học của Bộ Khoa học và Công nghệ

- Mức kinh phí là: 634 triệu đồng,

Trong đó: Nguyên vật liệu và năng lượng là: 320 triệu đồng

Công lao động (khoa học, phổ thông) là: 214 triệu đồng

Thiết bị máy móc là: 20 triệu đồng

Chi khác là: 80 triệu đồng

Bố cục của bản báo cáo tổng kết: ngoài phần tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, phần kết luận và kiến nghị, các nội dung chính của

đề tài được trình bày trong Phần II bao gồm: Chương I mô tả các nghiên cứu tinh toán và thiết kế hệ thống dẫn dòng nơtron, hệ bảo đảm an toàn kín nước,

hệ che chắn bảo đảm an toàn bức xạ và hệ phin lọc nơtron nhiệt Chương II

mô tả các nội dung triển khai chế tạo, gia công và thử nghiệm các hệ thống dẫn dòng nơtron, hệ bảo đảm an toàn kín nước, hệ che chắn bảo đảm an toàn bức xạ và các phin lọc nơtron nhiệt theo kết quả thiết kế Chương III trình bày các nội dung lắp đặt thực tế các hệ thống đã được chế tạo vào bên trong và bên ngoài kênh 2, mô tả các kết quả đo thực nghiệm về suất liều bức xạ gamma và nơtron tại các vị trí xung quanh hệ che chắn bức xạ bên ngoài kênh 2; các kết quả đo thực nghiệm thông lượng nơtron và tỷ số Cardmi RCd tại vị trí chiếu mẫu và đo phân bố thông lượng nơtron nhiệt theo chiều dọc và theo tiết diện ngang của kênh

Ngoài các nội dung nêu trên, bản báo cáo tổng kết này còn có Phụ lục I trình bày báo cáo phân tích an toàn; Phụ lục II mô tả quy trình các thao tác thực hiện mở và đóng dòng nơtron tại kênh 2; Phụ lục III mô tả quy trình thao tác hực hiện thay đổi cấu hình phin lọc tại kênh 2; Phụ lục IV mô tả quy trình các bước thực hiện lắp đặt các hệ thống dẫn dòng nơtron, hệ bảo đảm kín nước và hệ che chắn bức xạ vào kênh 2 ; Phu lục V mô tả các kết quả tính toán số liệu tiết diện nơtron toàn phần đối với đơn tinh thể Si và Bi trong khoảng năng lượng từ 1×10-7eV đến 1eV

Phần I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Các nội dung cơ bản của đề tài đã được đề xuất và thực hiện dựa trên sự phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu ở ngoài nước, tình hình nghiên cứu ở trong nước và các kết quả đã đạt được về phát triển và ứng dụng các dòng nơtron từ lò phản ứng tại Viện Nghiên cứu hạt nhân, Đà lạt

I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

Một trong những phương pháp tạo dòng nơtron chuẩn đơn năng cường

độ mạnh nhất hiện nay trong vùng năng lượng keV là các chùm nơtron phin lọc trên cơ sở các kênh ngang của các lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu Phương pháp tạo ra các chùm nơtron phin lọc đã được phát triển trên thế giới trong vài thập niên qua Các dòng nơtron phin lọc từ các lò phản ứng nghiên cứu có vai trò quan trọng trong việc cung cấp số liệu thực nghiệm có độ chính xác cao về tiết diện phản ứng hạt nhân trong vùng năng lượng từ 0.4keV đến vài trăm keV Xuất phát từ những ưu điểm quan trọng này, Hội đồng tư vấn phát triển số liệu hạt nhân của IAEA đã đề xuất các chương trình hợp tác quốc

tế nhằm khuyến khích phát triển các dòng nơtron phin lọc và theo một tiêu chuẩn thống nhất về phin lọc nơtron và bia mẫu [2], để cung cấp số liệu hạt nhân thực nghiệm chất lượng cao cho chương trình phát triển hệ thống cơ sở

dữ liệu thực nghiệm về số liệu hạt nhân Quốc tế EXPOR

Kỹ thuật phin lọc nơtron trên cơ sở các kênh nơtron từ lò phản ứng có ưu điểm là cho phép người sử dụng nhận được các dòng nơtron đơn năng cao và

có cường độ tương đối cao so với nhiều kỹ thuật khác Một số nghiên cứu ứng dụng của các chùm nơtron phin lọc trong các lĩnh vực đo tiết diện nơtron, nghiên cứu phản ứng bắt bức xạ và nghiên cứu về liều bức xạ nơtron đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng Ngoài ra, các chùm nơtron phin lọc từ lò phản ứng còn có phông gamma thấp và được chuẩn trực rất tốt (đường kính của chùm cỡ 4-40 mm) Các ưu điểm này cùng với cường độ chùm nơtron cao (thông lượng 106-108 n/cm2/s) cho phép sử dụng các chùm nơtron phin lọc trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng như nghiên cứu vật liệu, đo đạc số liệu hạt nhân, nghiên cứu cấu trúc hạt nhân và phản ứng hạt nhân, nghiên cứu vật lý thiên văn và y học hạt nhân, [5-13]

Viện Nghiên cứu hạt nhân Kiev (Ucraina), đã phát triển các tổ hợp phin lọc nơtron sử dụng các loại vật liệu Ni, Fe, S, B, Al, Mn, Mg, Si, Sc và các đồng vị Cr-52, Fe-54, Fe- 56, Ni-58, Ni-60, Ni-62, Ni-64, B-10, để làm phin lọc và đã nhận được các dòng nơtron chuẩn đơn năng 0.498, 1.772 , 1.866, 4.302, 12.67, 17.63, 24.34, 58.8, 133.3, 148.3, 275.0 và 313.7 keV Trên cơ

sở các chùm nơtron phin lọc này, các nghiên cứu thực nghiệm về tiết diện phản ứng nơtron toàn phần đã được tiến hành trên một số hạt nhân và đã có kết quả công bố trên một số hội nghị và tạp chí Quốc tế Một số thông tin đặc trưng về các dòng nơtron phin lọc và cấu trúc thiết kế của hệ dẫn dòng nơtron bằng kỹ thuật phin lọc tại lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu KYIV của Viện Nghiên cứu hạt nhân Kiev của Ukraina được giới thiệu trong Bảng 1.1 và Hình 1.1 [1]

Bảng 1.1 Các dòng nơtron phin lọc tại lò phản ứng nghiên cứu KYIV [1] của Ukraina

Cường độ tương đối ( % )

Hình 1.1 Cấu trúc hệ dẫn dòng nơtron bằng kỹ thuật phin lọc tại lò phản ứng nghiên cứu

KYIV [1] của Ukraina.1) vành phản xạ Berili, 2) kênh ngang, 3) ống chuẩn trực trước phin lọc, 4) cơ cấu đóng dòng, 5) các chuẩn trực chứa phin lọc, 6) ống chuẩn trực sau

phin lọc, 7) phin lọc nơtron, 8) vị trí chiếu mẫu, 9) cơ cấu thay mẫu

Các ứng dụng điển hình của dòng nơtron phin lọc đơn năng trên cơ sở các kênh ngang từ các lò phản ứng nghiên cứu có thể được tổng quát hoá thành 7 chủ đề như sau:

1 Nghiên cứu vật lý hạt nhân cơ bản (đo số liệu hạt nhân, hàm lực gamma, )

2 Phân tích nguyên tố và đồng vị bằng phương pháp đo phổ gamma tức thời,

3 Phương pháp chụp ảnh nơtron,

4 Phương pháp xạ trị bằng kỹ thuật BNCT (Boron neutron capture theraphy),

5 Nghiên cứu các hiệu ứng sinh học của vật chất với nơtron,

6 Nghiên cứu cấu trúc vật liệu bằng phương pháp nhiễu xạ nơtron,

7 Chuẩn hoá thiết bị đo liều bức xạ nơtron

I.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước

Lò phản ứng hạt nhân Đà lạt có 4 kênh nơtron phục vụ cho các mục đích nghiên cứu với đường kính kênh là 15,2 cm, trong đó có 3 kênh xuyên tâm và

1 kênh tiếp tuyến Cho đến nay mới có 2 kênh được đưa vào sử dụng là kênh tiếp tuyến số 3 và kênh xuyên tâm số 4 Các dòng nơtron phin lọc từ kênh ngang số 3 và số 4 đã được đưa vào sử dụng từ những năm 1990 phục vụ các

nghiên cứu cơ bản và ứng dụng [5] Năm 1990 kỹ thuật phin lọc nơtron được phát triển ở lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt cho phép nhận được các chùm nơtron chuẩn đơn năng với thông lượng từ 105-106 n/cm2/s thích hợp cho các nghiên cứu số liệu phản ứng hạt nhân với nơtron Các dòng nơtron đơn năng cao trên kênh ngang số 4 bao gồm: nhiệt, 54keV, 148keV đã được phát triển

và đưa vào sử dụng từ những năm 1990; và các dòng nơtron đơn năng mới 24keV, 59keV và 133keV đã được phát triển vào năm 2008 [5] Năm 1988 kênh tiếp tuyến số 3 được đưa vào sử dụng phục vụ cho phân tích kích hoạt nơtron gamma tức thời (PGNAA), chụp ảnh nơtron và các thí nghiệm đo nơtron truyền qua Hiện nay, dòng nơtron nhiệt từ kênh ngang số 3 đang được

sử dụng cho mục đích nghiên cứu thực nghiệm về cấu trúc và mật độ mức hạt nhân bằng phương pháp đo tổng biên độ các xung gamma trùng phùng từ phản ứng bắt nơtron nhiệt Đặc trưng của các dòng nơtron phin lọc tại lò phản ứng hạt nhân Đà lạt được mô tả trong Bảng 1.2 [5]

Bảng 1.2: Thông số đặc trưng của các dòng nơtron phin lọc trên kênh nơtron số 4,

Tổ hợp vật liệu phin lọc Kích thước/mật độ

Trong một vài năm gần đây với sự đầu tư của Viện Năng lượng nguyên

tử Việt Nam cho hướng nghiên cứu này, một hệ phổ kế gamma chất lượng cao phục vụ cho nghiên cứu phản ứng (n,γ) và hệ phổ kế tổng biên độ các xung trùng phùng đã được lắp đặt trên các kênh ngang số 4 và số 3 của lò phản ứng Vì vậy, các hướng nghiên cứu về số liệu hạt nhân thực nghiệm dựa trên phản ứng (n,γ), hướng nghiên cứu cấu trúc hạt nhân dựa trên phản ứng (n,2γ) và các nghiên cứu về tính toán thiết kế che chắn bức xạ đã có những tiến bộ vượt bậc, từng bước tiếp cận đến trình độ Quốc tế

Hình 1.2: Sơ đồ mặt cắt ngang mô tả các kênh nơtron nằm ngang của lò

phản ứng Đà Lạt

Trên cơ sở các chùm nơtron đơn năng và nơtron nhiệt tại kênh ngang số

3 và số 4 lò phản ứng Đà lạt các hướng nghiên cứu về tiết diện nơtron toàn phần, tiết diện bắt bức xạ nơtron, cấu trúc và mật độ mức hạt nhân, phổ gamma của phản ứng bắt bức xạ trên các vật liệu cấu trúc lò phản ứng đối với các dòng nơtron năng lượng khác nhau đã được tiến hành

Các kết quả cụ thể như sau:

• Tạo ra các dòng nơtron phin lọc chuẩn đơn năng trên kênh ngang số 4 bằng kỹ thuật phin lọc: nơtron nhiệt, 25keV, 54 keV, 59keV, 133keV

• Đo tiết diện bắt bức xạ nơtron đối với các hạt nhân 238U, 12C, 151Eu,

153Eu, 98Mo, 158Gd, 160Gd, 186W, 109Ag, 69Ga, 70Ga, 27Al, 56Fe,…

• Đo phổ gamma từ phản ứng bắt bức xạ của một số vật liệu: Ti, Cl, Al

• Nghiên cứu sơ đồ mức năng lượng và mật độ mức hạt nhân dựa trên phản ứng (n,2γ) đối với một số đồng vị: 153Sm, 172Yb, 52V, 48Ti

Phần II

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

Chương 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN DÒNG NƠTRON

VÀ CHE CHẮN BỨC XẠ

II.1.1 Khảo sát hiện trạng và cấu trúc thiết kế kênh ngang số 2 trước khi

thiết kế hệ dẫn dòng nơtron mới

Từ trước đến ngày 01 tháng 11 năm 2011, hiện trạng của kênh ngang số

2 đang được đóng bởi hai nút đóng kênh (hay còn gọi là nút che chắn kênh – Shielding Plug) của lò phản ứng Để đưa kênh ngang số 2 vào trạng thái sử dụng và khai thác dòng bức xạ nơtron hoặc gamma từ lò phản ứng, phục vụ các nghiên cứu khoa học và ứng dụng liên quan như đã xác định trong mục tiêu đã đặt ra của đề tài, cần thiết phải nghiên cứu thiết kế, chế tạo và lắp đặt một hệ thống dẫn dòng và che chắn bức xạ đối với kênh ngang số 2 Việc khảo sát chính xác cấu trúc thiết kế của kênh và các nút che chắn kênh là rất quan trọng nhằm cung cấp thông tin cần thiết cho một thiết kế có độ chính xác hình học tốt, bảo đảm được chất lượng dòng nơtron và an toàn bức xạ Cấu trúc thiết kế kỹ thuật của của kênh ngang số 2 gồm hai phần chính:

a) Phần bên trong được cấu tạo bởi một ống hình trụ bằng nhôm có đường kính trong 15,2 cm và có chiều dài 120 cm, mặt trong của kênh dừng lại tại bề mặt của vành phản xạ Graphit Trong vành phản xạ Graphit có một

lỗ khoan đường kính 15,2 cm tương ứng với vị trí của kênh để dẫn dòng nơtron từ vùng hoạt của lò phản ứng và chỉ bị ngăn cách bởi lớp vỏ bọc nhôm của vành phản xạ và mặt trong của kênh; với đặc trưng này, kênh ngang số 2

có thông lượng ra của dòng nơtron cao bao gồm cả ba thành phần nơtron nhiệt, nơrton trên nhiệt, nơtron nhanh và bức xạ gamma (tương đương với kênh ngang số 4)

b) Phần bên ngoài được cấu tạo bởi một ống hình trụ bằng thép có đường kính 20,3 cm và có chiều dài 155 cm Trong thành bê tông của thành lò phản ứng, tại vị trí khớp nối giữa phần trong và phần ngoài của kênh có lắp đặt bao quanh bởi một đĩa thép dày 10,2 cm để tăng cường che chắn bức xạ

Hiện nay kênh đang được đóng bởi hai nút che chắn, một khối cản xạ

và một cửa sắt có cấu tạo như Hình 2.1.1, cụ thể như sau:

Nút che chắn 1: có tổng chiều dài 122 cm, khối lượng 82 kg, đường kính 15,1 cm Thành phần vật liệu bao gồm: một lớp Bo dày 3,18 mm, tiếp theo là một lớp chì (Pb) dày 10,16 cm, tiếp theo là lớp bê tông pha Bo dày 102 cm Ngoài cùng là một lớp thép dày 12,7 cm có đường kính 20 cm, có gắn hai con lăn (bánh xe) để việc tháo lắp được dễ dàng Tại tâm của mặt thép có một lỗ ren và vành khuyết hình nón để liên kết với thanh đẩy sử dụng khi tháo và lắp nút che chắn này

cm, khối lượng 20 kg (được lắp đặt tiếp sau nút che chắn 1)

bằng chì có vỏ bọc bằng thép, kích thước 22,4 x 22,4 cm, dày 11,4 cm Khối cản xạ có thể di chuyển lệch ra khỏi tiết diện ngang của kênh nhờ hai thanh trượt bằng thép Tác dụng chính của khối cản xạ này là hạn chế bức xạ gamma khi tháo hoặc lắp đặt các nút che chắn bên trong kênh

chì dày 3,2 cm Tại các biên tiếp xúc giữa thành lò phản ứng và cửa sắt có lớp roăng cao su có tác dụng chống mất nước trong thùng lò phản ứng khi có sự

cố rò nước qua kênh

Hình 2.1.1: Mô tả vị trí lắp đặt và cấu tạo của các nút che chắn bên trong kênh ngang số 2

hiện nay 1: Vành dẫn hướng bằng nhôm, 2: Lớp Boron dày 3.18 mm, 3: Lớp chì dày 10,16 cm, 4:

Betông pha Boron dài 102 cm, 5: Kkối chắn bức xạ bằng thép, 6: Lớp thép dày 12,7 cm, 7: Nút che chắn bằng gỗ, 8: Khối cản xạ của kênh ngang số 2, 9: Cửa sắt của kênh ngang số 2, 10: Thành

bêtông của lò phản ứng

II.1.2 Thiết kế hệ dẫn dòng nơtron và chuẩn trực bên trong kênh 2

Thiết kế hệ dẫn dòng nơtron bằng kỹ thuật phin lọc:

Trên cơ sở các số liệu về cấu trúc thiết kế của kênh ngang xuyên tâm số

2 của lò phản ứng Đà lạt, cấu trúc thiết kế của các nút che chắn kênh và trên

cơ sở đánh giá các ưu điểm và hạn chế của các hệ dẫn dòng trên kênh ngang

số 3 và số 4, hệ dẫn dòng nơtron trên kênh ngang số 2 đã được các thành viên thực hiện đề tài đề xuất thiết kế ban đầu Bản thiết kế ban đầu này có ý nghĩa quan trọng về mô hình tổng quát, các thông số chi tiết như tỷ lệ thành phần vật liệu, cấu trúc hình học và kích thước của các yếu tố thành phần chỉ có tính chất ước lượng gần đúng Trên cơ sở mô hình thiết kế tổng quát này, đề tài đã tiến hành chuyển đổi thành mô hình số và mô phỏng bằng phương pháp Monte Carlo Quá trình tính toán mô phỏng được thực hiện lặp lại nhiều lần

để điều chỉnh và chính xác hoá các các yếu tố chi tiết của mô hình thiết kế Sau khi tất cả các tham số đã được tính toán điều chỉnh phù hợp, bản thiết kế ban đầu đã được tối ưu hoá trên cơ sở thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Suất liều gamma và nơtron bên ngoài kênh < 10μSv/h,

- Thông lượng nơtron nhiệt tại lối ra ≥ 106 n/cm2/s,

- Tiết diện ngang của dòng nơtron có đường kính 3cm,

- Giảm thiểu được cấu trúc che chắn phức tạp bên ngoài kênh,

- Có cơ chế tháo lắp dễ dàng,

- Khả thi trong giới hạn kinh phí của đề tài

Hệ dẫn dòng nơtron được đề xuất thiết kế và tính toán tối ưu trong đề tài này

có các thông số đặc trưng như sau:

Hệ dẫn dòng nơtron có dạng hình trụ; tổng chiều dài là 153 cm; đường kính trong là 9,4 cm; đường kính ngoài gồm 2 phần liên kết cố định với nhau: phần thứ nhất (hướng vào phía vành phản xạ của lò phản ứng) có chiều dài 99,6 cm với đường kính ngoài là 15 cm khớp với đường kính trong (φ = 15,2 cm) của ống dẫn kênh 2 bằng nhôm (inner part) và phần thứ 2 có chiều dài 50,7 cm với đường kính ngoài là 20,1cm khớp với phần đường kính trong (φ

= 20,3 cm) của ống dẫn kênh 2 bằng thép (outer part)

Mặt ngoài của hệ dẫn dòng là một vỏ bọc được chế tạo bằng vật liệu nhôm dày 4mm; mặt trong là một ống nhôm dày 2,5 mm Mặt đáy trong là một vành bằng nhôm dày 3cm có dạng hình côn có tác dụng dẫn hướng, để tạo ra sự dễ dàng trong quá trình lắp đặt, đường kính ngoài 15cm khớp với mặt ngoài bằng ren vặn, đường kính trong là 6,5cm và chuẩn tâm cho mặt trong Mặt đáy trong ngoài chức năng dẫn hướng, còn có chức năng chính là tạo ra sự liên kết kín giữa mặt trong và mặt ngoài, chốt phin lọc và ống chuẩn trực không vượt ra khỏi hệ dẫn dòng Mặt đáy ngoài là một vành tròn bằng nhôm dày 2,7cm, đường kính ngoài 15cm khớp với mặt ngoài bằng ren vặn,

đường kính trong là 9,4cm khớp và chuẩn tâm cho mặt trong Trên mặt đáy ngoài này có hai lỗ ren φ= 8mm và khe tiện theo rãnh hình chữ L có tác dụng

để tạo ra sự liên kết với thanh đẩy trong quá trình lắp đặt hoặc tháo ra Ngoài

ra mặt đáy ngoài cũng có chức năng tạo ra sự liên kết kín và vững chắc giữa mặt ngoài và mặt trong

Phần không gian của hình trụ giữa các mặt trong và mặt ngoài được lấp đầy bằng hợp chất hấp thụ nơtron SWX-277 (chứa 1,56% Bo, 3.44x1022 nguyên

tử Hydro/cm3) và 3 cm chì tiếp giáp với mặt đáy ngoài Phần không gian hình trụ bên trong và đồng trục với hệ dẫn dòng có đường kính 9,4cm được sử dụng để lắp ống đựng các phin lọc nơtron (neutron filter holding tube) Tại vị trí tiếp giáp giữa mặt đáy trong của hệ dẫn dòng và ống đựng phin lọc được lắp hai vành khuyên Boron-Carbide dày 2mm x 2, đường kính ngoài 9,35cm, đường kính trong 6,5cm và một vành trụ bằng chì dày 5cm, đường kính ngoài 9,35cm đường kính trong 6,5cm Các vành Boron-Carbide và Chì này có chức năng giảm thiểu được suất liều bức xạ nơtron và gamma qua các khe hở giữa ống đựng phin lọc và hệ dẫn dòng, từ đó giảm thiểu được phông bức xạ và khối lượng vật liệu che chắn bên ngoài kênh 2; ngoài ra chúng còn có tác dụng hạn chế sự kích hoạt nơtron đối với ống đựng phin lọc và các vỏ bọc phin lọc nơtron Ống đựng phin lọc là một ống bằng nhôm dài 141,8cm, đường kính ngoài 9,0cm, đường kính trong 8,4cm Dọc theo ống đựng phin lọc có gia công một rãnh thoát không liên tục có tác dụng thoát khí và chống kẹt phin lọc ở bên trong, ở phía sát mặt trong có gia công một chốt chặn để cố định vị trí phin lọc và ở sát mặt ngoài có gia công một lỗ khoan sử dụng khi tháo lắp hoặc thay đổi phin lọc nơtron Ống đựng phin lọc có tác dụng tạo ra

sự liên kết đồng trục cho các phin lọc nơtron và là cơ cấu lắp hoặc tháo phin lọc vào hệ dẫn dòng một cách dễ dàng, giảm thiểu được tối đa thời gian thao tác trên kênh khi lắp hoặc thay đổi cấu hình phin lọc nơtron Chiều dài tổng cộng của các phin lọc có thể lắp được là 140cm Ngoài ra, ống đựng phin lọc còn được sử dụng để lắp các nút chắn nơtron và gamma bảo đảm được an toàn bức xạ khi thực hiện các thao tác kiểm tra bảo dưỡng hệ dẫn dòng, hệ kín nước và các ống chuẩn trực Bản vẽ thiết kế và mô hình của hệ dẫn dòng được

mô tả trên các Hình 2.1.2 - 2.1.4

Hình 2.1.2: Bản vẽ thiết kế hệ dẫn dòng nơtron bằng kỹ thuật phin lọc, tại kênh ngang số

2

Hình 2.1.3: Bản vẽ thiết kế hệ dẫn dòng nơtron qua phin lọc trên kênh ngang số 2

Hình 2.1.4: Bản vẽ mô hình thiết kế hệ dẫn dòng nơtron qua phin lọc, lắp đặt trên kênh 2

Thiết kế hệ thống các khối che chắn chuẩn trực bên trong kênh 2

Sau khi truyền qua bộ phin lọc nơtron có chiều dài cực đại là 140cm, dòng nơtron sẽ được chuẩn trực đến vị trí chiếu mẫu qua hệ thống các ống chuẩn trực với đường kính chùm là 3cm Hệ các ống chuẩn trực, có các mức đường kính khác nhau là φngoài = 20,1cm, φgiữa = 12cm, φtrong = 3cm, bao gồm:

3 lớp vật liệu chuẩn trực dọc theo chiều của dòng nơtron Các lớp chuẩn trực được chế tạo từ vật liệu Pb tổng chiều dài là 30cm và 5 lớp chuẩn trực chế tạo

từ vật liệu Borated + Hydrogenated Concrete (SWX-277 chứa 1.56% B) tổng chiều dài là 60 cm Bản vẽ thiết kế ống chuẩn trực được mô tả trên Hình 2.1.5 Các lớp chuẩn trực khác loại được thiết kế xen kẽ nhau như trên Hình 2.1.3 Ở vị trí cách lối ra của kênh khoảng 30cm, là khối chuẩn trực bằng thép không rỉ, dày 7cm, nặng 25kg, được thiết kế vừa có chức năng che chắn bức

xạ gamma vừa có chức năng bảo đảm kín nước chủ động cả khi kênh mở cũng như khi kênh ở trạng thái đóng

Hình 2.1.5: Bản vẽ thiết kế ống chuẩn trực Nơtron và Gamma trên kênh 2 (đơn vị mm)

II.1.3 Thiết kế hệ đảm bảo kín nước cho kênh ngang số 2

Hệ che chắn đảm bảo kín nước được khiết kế để áp dụng cho kênh nơtron nằm ngang số 2 của Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Hệ này có chức năng đảm bảo kín nước cho kênh ngang, chống mất nước cho lò phản ứng khi

có sự cố rò nước qua kênh Hệ đảm bảo kín nước được các thành viên của đề tài thiết kế bao gồm 3 hình trụ tròn bằng thép không rỉ có đường kính ngoài 20cm, đường kính trong 4cm, dày 7cm Giữa hai khối thép chính hình trụ có một lá tròn bằng nhôm dày 2 mm và 2 vòng roăng cao su lắp khớp vào rãnh khuyết trên biên ngoài và biên trong của khối thép không rỉ Trên các khối trụ bằng thép có gia công 4 lỗ khoan và 4 Bulong vặn bằng thép không rỉ Khi vặn chặt 4 Bulong, hai khối thép chính hình trụ di chuyển trượt tương đối trên khối thép thứ ba theo hướng tiến tới gần nhau hơn, quá trình này tạo ra lực ép lên các roăng cao su Khi roăng cao su được ép chặt nhờ 4 ốc vặn, sẽ tạo ra hiệu ứng dãn nỡ về phía thành ống thép của kênh ngang làm cho kênh ngang được đóng kín về mặt vật lý và mở về mặt bức xạ, hay nói cách khác là kênh

sẽ được đảm bảo đóng kín nước Các thông số chi tiết về khối thép, lá nhôm

và roăng cao su được lắp khớp với nhau như mô tả trên bản vẽ thiết kế Hình 2.1.6 Thiết kế tổng thể của hệ dẫn dòng nơtron, hệ kín nước và các ống chuẩn trực trong khung cảnh của kênh 2 và lò phản ứng được mô tả trên Hình 2.1.7

Hình 2.1.6: Bản vẽ thiết kế kỹ thuật hệ che chắn bảo đảm kín nước kênh 2

Các ưu điểm của hệ che chắn kín nước cho kênh ngang số 2 do nhóm thực hiện đề tài thiết kế có thể được đánh giá như sau:

• Hệ được lắp đặt cố định trong lòng kênh nên yêu cầu về đảm bảo kín nước cho kênh ngang luôn luôn được đáp ứng một cách chủ động kể cả khi có hoặc không làm thí nghiệm trên kênh

• Hệ mới này khắc phục được nhược điểm của hệ kín nước cũ (trên kênh 4) là: Không cần phải ở trạng thái mở khi muốn lấy dòng nơtron ra ngoài; không cần lắp đặt một hệ điều khiển điện tử; không cần cung cấp nguồn điện cho các môtơ điện và hệ điều khiển góp phần tiết kiệm tiêu thụ điện

• Không cần thiết kế và xây dựng hệ che chắn bức xạ nơtron và gamma riêng cho hệ kín nước

• Các ưu điểm này đã góp phần làm lợi được một khoản kinh phí lớn trong việc chế tạo lắp đặt và vận hành Nâng cao khả năng an toàn và kín nước cho kênh lên nhiều lần

• Hệ cũng có tác dụng giảm liều gamma từ vùng hoạt LPỨ do được cấu tạo từ khối thép không rỉ có tổng bề dày 7 cm

Hình 2.1.7: Mô tả vị trí lắp đặt hệ thống dẫn dòng nơtron và kín nước vào bên trong kênh

ngang số 2 1: Hệ dẫn dòng nơtron, 2: Các phin lọc nơtron, 3: Vỏ nhôm của hệ dẫn dòng, 4: Khối

cản chắn bức xạ bằng thép, 5: Ống chuẩn trực nơtron và gamma, 6: Các khối che chắn bức xạ gamma và nơtron, 7: Hệ bảo đảm kín nước, 8: Khối cản xạ của kênh ngang số 2, 9: Cửa sắt của

kênh ngang số 2, 10: Thành bê tông lò phản ứng

II.1.4 Thiết kế hệ che chắn bức xạ lắp đặt bên ngoài kênh 2

Dòng nơtron và gamma sau khi truyền qua các khối chuẩn trực và kín nước bên trong kênh sẽ được tiếp tục dẫn qua hệ che chắn đảm bảo an toàn bức xạ bên ngoài kênh 2 và dừng lại tại khối chắn dòng (beam stopper) Hệ thống có tổng chiều dài là 2,4m và được thiết kế để lắp đặt trên một hệ giá đỡ bằng thép có các bánh xe di chuyển được dọc theo chiều của kênh

Thiết kế hệ che chắn bức xạ bên ngoài kênh 2

Hệ che chắn dẫn dòng bên ngoài kênh 2 được thiết kế là một ống dẫn hình vuông có chiều dài 1.7m kích thước mặt cắt ngang ngoài là 30x30cm, kích thước mặt cắt ngang trong là 16x16cm, bao gồm lớp ngoài Pb dày 5cm

và lớp trong dày 2cm bằng vật liệu 5% borated polyethylene Hệ che chắn này được lắp đặt từ các khối nhỏ vuông bằng Pb có kích thước 30x40x5cm và 25x40x5cm, các khối nhỏ này được thiết kế có khớp nối âm dương 2,5cm Bản vẽ thiết kế kỹ thuật cho từng khối nhỏ và tổng toàn hệ được mô tả trên các Hình 2.1.8-2.1.10

Hình 2.1.8: Bản vẽ thiết kế các khối che chắn nơtron và gamma bên ngoài kênh 2

Thiết kế hệ đóng mở dòng và chắn dòng bức xạ trên kênh 2 (beam

catcher and beam stopper)

Hệ chắn dòng bức xạ nơtron và gamma là một khối hình vuông có đáy kín đặt vuông góc với hướng của chùm tia Mặt đáy dày 35cm bao gồm một lớp Pb ngoài dày 20 cm và 15 cm hợp chất Borated + Hydrogenated Concrete chứa 1,56% B (SWX-227) Các mặt bên có lớp Pb ngoài dày 10 cm và lớp trong là 7cm hợp chất Borated + Hydrogenated Concrete chứa 1,56% Boron Kích thước mặt cắt ngang của khối chắn dòng là 40x40x20x20cm Pb và 20x20x6x6cm hỗn hợp SWX-277 Bản vẽ thiết kế kỹ thuật được mô tả trên các Hình 2.1.9-2.1.10

Hệ đóng mở dòng được thiết trên cơ sở kết hợp với khối cản xạ có sẵn của kênh Khối cản xạ được đóng, mở theo cơ chế trượt trên hai thanh dẫn hướng cố định theo chiều ngang vuông góc với hướng ra của kênh Bộ phận thiết kế mới bổ sung để tăng cường bảo đảm an toàn bức xạ Khối thiết bị đóng mở dòng này được thiết kế bằng phương pháp xoay ống chuẩn trực có tâm lệch so với tâm của dòng nơtron Hình vẽ thiết kế được mô tả trên Hình 2.1.11

Hình 2.1.9: Bản vẽ thiết kế khối chắn dòng nơtron và gamma kênh 2

Hình 2.1.10: Bản vẽ thiết kế tổng thể hệ che chắn dẫn dòng nơtron và gamma kênh 2

(mặt cắt đứng theo chiều của chùm tia)

Hình 2.1.11: Bản vẽ mô hình thiết kế khối đóng mở dòng nơtron và gamma (beam

catcher) theo cơ chế xoay lệch tâm để lắp đặt trên kênh nơtron số 2

Các mô hình thiết kế của hệ dẫn dòng nơtron, hệ chuẩn trực, hệđảm bảo

an toàn kín nước và hệ che chắn bức xạ cho kênh ngang số 2 đã được Hội đồng An toàn của Viện Nghiên cứu hạt nhân, Phòng cấp phép của Cục An toàn bức xạ và hạt nhân và Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam xem xét và phê duyệt thông qua bản Báo cáo phân tích an toàn được trình bày trongPhụ lục I

II.1.5 Các phương pháp tính toán và mô phỏng Monte Carlo

Phương pháp tính toán dòng nơtron phin lọc

Các bước cơ bản nhất để tạo ra các dòng nơtron phin lọc mới trên cơ sở các kênh ngang của lò phản ứng nghiên cứu bao gồm: (i) Tính toán chọn lựa kích thước và tổ hợp các vật liệu phù hợp nhất làm phin lọc để thu được phổ nơtron đơn năng có cường độ tương đối đạt đến giá trị cao nhất có thể (trong thực tế đạt từ (85- 97%) (ii) Gia công, lắp đặt phin lọc và chuẩn trực dòng nơtron (iii) Đo và kiểm tra thực nghiệm đỉnh năng lượng, thông lượng và độ sạch đơn năng Trong nội dung này, chúng tôi trình bày các kết quả tính toán nhằm chọn lựa các thông số về kích thước, mật độ, tổ hợp các vật liệu và phân

bố phổ năng lượng dự kiến sẽ thu được trên cơ sở dòng nơtron nhiệt từ kênh ngang số 2 của lò phản ứng Đà Lạt Các kết quả này sẽ là số liệu cần thiết để tiến hành phát triển dòng nơtron phin lọc nhiệt trên kênh ngang số 2

Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật phin lọc nơtron nhiệt là sử dụng một lượng

đủ lớn các vật liệu dạng đơn tinh thể có phân bố cực tiểu trong tiết diện hấp thụ nơtron toàn phần trong vùng năng lượng lân cận nơtron nhiệt En = 0.0253eV Như vậy khi cho chùm nơtron từ lò phản ứng truyền qua tổ hợp vật liệu đơn tinh thể này thì chúng ta sẽ nhận được một dòng nơtron có thành phần thông lượng nơtron nhiệt cao, tỉ số nơtron nhiệt / nơtron nhanh có thể đạt giá trị từ 300 đến 700 lần

Một chương trình máy tính gọi là CFNB (Calculation for filtered neutron beams) đã được nhóm thực hiện đề tài phát triển tại Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân để sử dụng trong tính toán các đặc trưng phân bố của phổ nơtron tạo thành sau khi truyền qua các tổ hợp phin lọc khác nhau Các số liệu về kích thước, mật độ và thành phần vật liệu được thay đổi để thu được dòng nơtron đơn năng có độ sạch cao và thông lượng đáp ứng được yêu cầu (trên 106 n/cm2/s) Số liệu ban đầu về phổ thông lượng nơtron từ lò phản ứng (white neutron spectrum) đã được xác định thực nghiệm tại vị trí trước phin lọc của kênh ngang số 4 của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Các mô hình tính toán được mô tả qua các biểu thức sau [11]:

k

tk k k i

MeV

eV o

dE E

dE E I

) (

) (

φ (E) là phổ thông lượng nơtron tạo thành sau phin lọc,

i

φ (E) là phổ thông lượng nơtron từ lò phản ứng tại vị trí trước phin lọc,

ρk là mật độ hạt nhân của thành phần phin lọc thứ k (số hạt nhân/cm3),

dk là chiều dài của thành phần phin lọc thứ k (cm),

σtk(E) là tiết diện hấp thụ nơtron toàn phần của vật liệu thứ k,

E là năng lượng nơtron,

I là cường độ tương đối (độ sạch) của đỉnh phổ đơn năng,

El và Eh là cận dưới và cận trên của đỉnh phổ năng lượng chính

Kiểm tra chương trình tính toán phổ nơtron phin lọc CFNB

Chương trình tính toán các thông số vật lý của phổ nơtron phin lọc CFNB (Calculation for Filtered Neutron Beams) đã được nhóm nghiên cứu của đề tài phát triển bằng ngôn ngữ lập trình VC++6.0 Để đưa chương trình tính toán này vào sử dụng trong các nghiên cứu của đề tài, chương trình CFNB đã được kiểm tra và hiệu lực hoá bằng cách so sánh với kết quả tính toán bằng phương pháp Monte Carlo sử dụng chương trình MCNP5, so sánh với kết quả tính toán của tác giả [1] ở nước ngoài và kiểm chứng thực nghiệm Một số kết quả của chương trình đã được đăng trong bài báo [16] Từ các kết quả so sánh cho thấy rằng chương trình CFNB có độ chính xác tốt và hoàn toàn có thể sử dụng được cho các nội dung nghiên cứu tính toán của đề tài Các kết quả quả kiểm tra so sánh và sơ đồ thuật toán của chương trình được mô tả trong các Hình 2.1.12-2.1.17

CFNB và MCNP5 đối với đỉnh năng lượng

nơtron phin lọc 54keV

Hình 2.1.13 Kết quả so sánh chương trình

CFNB và MCNP5 đối với đỉnh năng lượng

nơtron phin lọc 133keV

CFNB và MCNP5 đối với đỉnh năng lượng

nơtron phin lọc 24keV

Hình 2.1.15 Kết quả so sánh chương trình

CFNB và MCNP5 đối với đỉnh năng lượng

nơtron phin lọc 148keV

Bắt đầu

Đọc dư õliệu thông lượng nơtron

(white neutron spectrum)

Chọn các nguyên tố làm

tổ hợp phin lọc

Đọc dư õliệu tiết diện hấp thụ

neutron toàn phần [5]

Khởi tạo các gia ùtrị

E dE

E dE

φ φ

∫

∫ h i

30000 0 E E

Cường đo ätương đối của đỉnh phổ đơn năng

Lưu lại dư õliệu ?

Lưu lại dư õliệu

n n n

k n

E h E h

k

Eσ 1

k k= + 29,999

trong vùng năng lượng nhiệt từ 10-7eV đến 10eV Mô hình tính toán tiết diện nơtron toàn phần đối với chất rắn kết tinh được mô tả như sau [13]:

σ =σabs +σtds +σbragg

Trong đó: σabs: tiết diện bắt nơtron

σtds: tiết diện khuếch tán nhiệt hay tiết diện tán xạ không đàn hồi

σbragg: tán xạ Bragg

Đối với một mẫu có độ dày đủ lớn thì tán xạ Bragg có thể bỏ qua, chỉ còn hai thành phần chính là σabs và σtds đóng góp vào tiết diện nơtron toàn phần Thành phần σabs là tiết diện hấp thụ nơtron tuân theo quy luật 1/v (v là vận tốc của nơtron) và phụ thuộc vào năng lượng E của nơtron như sau [13]:

2 / 1

,3

6

2 / 1

x x

x R

E A

D bat sph

θσ

Thành phần σmphlà tiết diện tán xạ Đa-Phonon (multi-phonon scattering),

thành phần này chiếm trọng số chủ yếu trong σtdskhi năng lượng E ≥ KB θD

(KB là hằng số Boltzamann)

σmph = σ free{ 1 − exp [ − ( B0 + BT ) C2E ] } (2.1.4)

Với: C2 =4,32exp(A/61)

B0 =3h2/(2K BθD), trong đó h là hằng số Plank

σ free =σbat[A/(A+1)]2 là tiết diện nguyên tử tự do

Các giá trị của các tham số sử dụng trong tính toán được trích dẫn từ tài liệu tham khảo [13] và được tổng hợp trong Bảng 2.1.1

Bảng 2.1.1 Giá trị các tham số sử dụng trong tính toán tiết diện nơtron toàn phần

đối với một số vật liệu đơn tinh thể [13]

bảng số liệu trong Phụ lục V

0.1 1 10

Hình 2.1.18 Đồ thị biểu diễn kết quả tính toán tiết diện nơtron toàn phần của đơn

tinh thể Silic trong vùng năng lượng từ 10-7eV đến 1eV Số liệu thực nghiệm trích

dẫn từ tài liệu tham khảo [18]

0.1 1 10

Hình 2.1.19 Đồ thị biểu diễn kết quả tính toán tiết diện nơtron toàn phần của đơn

tinh thể Bismuth trong vùng năng lượng từ 10-7eV đến 1eV Số liệu thực nghiệm

trích dẫn từ tài liệu tham khảo [19]

Từ các kết quả so sánh cho thấy rằng có sự phù hợp tương đối tốt giữa số liệu tính toán của đề tài và các giá trị thực nghiệm trích dẫn trong các tài liệu [18,19] Các số liệu tính toán của đế tài về tiết diện nơtron toàn phần trong khoảng năng lượng tứ 10-7eV đến 1eV đối với đơn tinh thể Silicon và Bismuth sẽ được kết hợp với số liệu trong thư viện số liệu hạt nhân JENDL4.0 để tính toán, đánh giá phổ năng lượng và các tham số của dòng nơtron nhiệt qua phin lọc tại kênh ngang số 2 của lò phản ứng Đà Lạt

Tính toán phân bố phổ năng lượng của dòng nơtron phin lọc

Phổ nơtron nhiệt tạo thành sau phin lọc đơn tinh thể Silic và Bismuth với các độ dài khác nhau đã được tính toán sử dụng chương trình CFNB, chương trình này được nhóm tập thể Đề tài phát triển bằng ngôn ngữ VC++6.0 Từ các kết quả tính toán, chúng tôi đã xác định được hàm phân bố của tỷ số của thành phần nơtron nhiệt trên thành phần nơtron nhanh theo bề dày của phin lọc đơn tinh thể Silic và Bismuth, từ các giá trị cực đại của hàm phân bố này chúng ta có thể xác định được độ dài tối ưu của đơn tinh thể Silicon cho dòng nơtron nhiệt Các số liệu đầu vào đã sử dụng trong các tính toán bao gồm:

ƒ Phổ nơtron của lò phản ứng tại vị trí trước phin lọc đã được xác định thực nghiệm bằng phương pháp kích hoạt nhiều lá dò [17] đối với vùng nơtron nhiệt và trên nhiệt, phương pháp phản ứng ngưỡng được áp dụng để đo phổ nơtron nhanh

ƒ Số liệu tiết diện hấp thụ toàn phần đối với các năng lượng trên 10eV được trích dẫn từ thư viện Jendl3.3

ƒ Số liệu tiết diện khuếch tán nhiệt được tính toán từ các công thức (2.1.3) và (2.1.4), Phụ lục V

Tỷ số thành phần nơtron nhiệt trên thành phần nơtron nhanh được xác định theo công thức sau:

dE E N

) (

Các kết quả tính toán tỷ số Nnhiet/Nnhanh và phân bố phổ năng lượng của dòng nơtron nhiệt theo các độ dài phin lọc khác nhau được mô tả trên các Hình 2.1.20-2.1.22

Hình 2.1.20 Mô tả phân bố thông lượng nơtron nhiệt tương đối theo chiều dài của

các tổ hợp phin lọc Si và Bi

Nhận xét: từ các kết quả tính toán phân bố thông lượng nơtron tương đối theo các

bề đày phin lọc Si và Bi như mô tả trên Hình 2.1.20 cho thấy rằng đối với đơn tinh thể Bi thông lượng nơtron nhiệt suy giảm mạnh hơn nhiều lần so với đơn tinh thể

Si Do đó với mục tiêu tạo dòng nơtron nhiệt có cường độ cao thì sử dụng các phin lọc đơn tinh thể Si sẽ có hiệu quả cao hơn; tuy nhiên Bi cũng có tác dụng lọc thành phần bức xạ gamma từ lò phản ứng và thành phần nơtron năng lượng cao cho nên

sự kết hợp đơn tinh thể Bi như là một phin lọc phụ bổ sung cho phin lọc chính Si là cần thiết Để xác định được độ dài phù hợp tốt nhất đối với các loại phin lọc, cần tiếp tục tính toán phân bố của tỉ số thông lượng nơtron nhiệt trên nơtron nhanh theo chiều dài phin lọc như mô tả trong Hình 2.1.21

Hình 2.1.21 Kết quả tính toán phân bố của tỷ số thành phần nơtron nhiệt / nơtron nhanh

theo các độ dài phin lọc khác nhau

Nhận xét: Từ các kết quả tính toán tỉ số thông lượng nơtron nhiệt trên nơtron nhanh theo chiều dài phin lọc như mô tả trên Hình 2.1.21 cho thấy rằng giá trị chiều dài tốt nhất đối với phin lọc đơn tinh thể Si là 80 cm Khi bổ sung phin lọc phụ Bi từ 2 đến 4cm thì tỷ số nơtron nhiệt / nơtron nhanh tăng từ 420 đến

700

Mô phỏng Monte Carlo

Quá trình mô phỏng Monte Carlo đã được thực hiện lặp lại nhiều lần qua các bước thiết kế, hiệu chỉnh và tối ưu hoá Trong nội dung này, chúng tôi tập trung mô tả các kết quả tính toán mô phỏng đối với mô hình thiết kế đã được chọn lựa tốt nhất để đưa vào triển khai chế tạo Các kết quả chính được quan tâm đánh giá là mức độ an toàn bức xạ và thông lượng dòng nơtron Toàn bộ

thiết kế tổng thể bao gồm hệ thống dẫn dòng nơtron, hệ kín nước và các hệ che chắn bảo đảm an toàn bức xạ để lắp đặt trên kênh ngang số 2 đã được mô hình hoá và mô phỏng bằng chương trình MCNP5 (Hình 2.1.24) Các kết quả tính toán cho thấy suất liều gamma và nơtron tại vị trí làm việc thường xuyên (ở khoảng cách >1m) trong khu vực xung quanh kênh 2 thấp hơn so với mức cho phép hiện hành là 10 μSv/h (Hình 2.1.25-2.1.26) Suất liều trung bình tại các vị trí sát bề mặt hệ thống che chắn là < 3.0 μSv/h đối với bức xạ nơtron và

<15μSv/h đối với bức xạ gamma; suất liều trung bình tại khoảng cách 1m từ

bề mặt hệ thống che chắn là < 2 μSv/h đối với bức xạ nơtron và < 6.5 μSv/h đối với bức xạ gamma Các kết quả tính toán trên đây là đối với cấu hình phin lọc tối thiểu (50 cm phin lọc Silic), trong thực tế thường sử dụng kích thước phin lọc nơtron từ 80 cm đến 100 cm do đó trong thực tế suất liều bức xạ còn

có thể thấp hơn và hoàn toàn bảo đảm an toàn về mặt bức xạ (thấp hơn mức cho phép hiện hành) Kết quả tính toán về thông lượng dòng nơtron tại vị trí chiếu mẫu đối với các độ dài phin lọc Silic khác nhau được mô tả trên Hình 2.1.22

1.E-05 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03

Năng lượng En (eV)

Hình 2.1.22 Kết quả tính toán phân bố phổ năng lượng nơtron tương đối theo các độ dài

hình thiết kế toàn bộ hệ thống dẫn dòng, chuẩn trực và che chắn bức xạ cho kênh ngang số 2 đã đáp ứng được các mục tiêu và yêu cầu của đề tài

Do không có điều kiện đo thực nghiệm phổ năng lượng nơtron đầu vào tại kênh ngang số 2 (kênh 2 đóng từ trước cho đến khi lắp đặt hệ thống dẫn dòng nơtron mới do đề tài chế tạo), phổ nơtron đầu vào (input neutron spectrum) được xác định thực nghiệm tại kênh ngang xuyên tâm số 4, Hình 2.1.23 [17] Theo sơ đồ mặt cắt ngang mô tả các kênh nơtron nằm ngang của

lò phản ứng Đà lạt mô tả trên Hình 1.2 thì kênh ngang số 2 và kênh ngang số

4 là hai kênh xuyên tâm có sự tương đồng cao; trong vành phản xạ của lò phản ứng tại vị trí tương ứng với hai kênh này đều có lỗ khoan đường kính 15,2cm để dẫn nơtron từ vùng hoạt của lò phản ứng Như vậy, một cách gần đúng khi sử dụng phổ nơtron đầu vào đo thực nghiệm tại kênh ngang số 4 để thực hiện các tính toán phân bố tương đối của phổ nơtron theo chiều dày phin lọc đối với kênh ngang số 2 là hoàn toàn có thể chấp nhận được

Hình 2.1.24 Mô phỏng Monte-Carlo cấu trúc hình học và vật liệu hệ thống che chắn chuẩn

trực và dẫn dòng nơtron và gamma trên kênh 2

Hình 2.1.25 : Kết quả mô phỏng dòng hạt và tính toán liều bức xạ nơtron đối với mô hình

thiết kế (suất liều μSv/h tại các vị trí sát kênh và khoảng cách 1m)

Hình 2.1.26 : Kết quả mô phỏng dòng hạt và tính toán liều bức xạ gamma đối với mô hình

thiết kế (suất liều μSv/h tại các vị trí sát kênh và khoảng cách 1m)

34 3.2 2.5 4.4 3.0 3.2 1.8 1.2 0.8 0.5

Chương 2 CHẾ TẠO HỆ DẪN DÒNG NƠTRON VÀ CHE CHẮN BỨC XẠ

Trên cơ sở các bản vẽ thiết kế kỹ thuật cho các hệ dẫn dòng nơtron, hệ các ống chuẩn trực, hệ đảm bảo kín nước, hệ che chắn bức xạ đã được Hội đồng Khoa học và An toàn bức xạ Viện Nghiên cứu hạt nhân đồng ý cho triển khai chế tạo Nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành chế tạo hoàn thành các hệ thiết bị nói trên theo đúng thiết kế và có độ chính xác cao (sai số < 0.2mm) về hình học và vật liệu đã mô tả trên các bản vẽ kỹ thuật trong Chương I

II.2.1 Chế tạo hệ dẫn dòng nơtron và chuẩn trực bức xạ

Hệ dẫn dòng nơtron đã được chế tạo hoàn thành như mô tả trên các Hình 2.2.1 và Hình 2.2.2 Các mặt trong, mặt ngoài và hai mặt đáy được gia công bằng máy tiện từ vật liệu nhôm có độ sạch cao (thành phần nhôm 99,97%); thành phần các nguyên tố tạp chất trong vật liệu nhôm như trong Bảng 2.2.2b,

số liệu này được xác định bằng phương pháp INAA Các bề mặt đã được gia công để có được độ bóng (độ nhẵn) cao nhằm giảm thiểu ma sát và tạo ra sự

dễ dàng trong quá trình lắp đặt Trong quá trình chế tạo, do chiều dài của hệ là 1,5m vượt ra khỏi tầm hoạt động của một máy tiện cỡ lớn nên một giá đỡ và

cơ cấu mô tơ xoay bổ sung đã được chế tạo như một giải pháp để thực hiện tốt mục tiêu đặt ra Phần không gian giữa mặt trong, mặt ngoài và hai mặt đáy được lấp đầy bởi vật liệu che chắn nơtron chuyên dụng loại SWX-277 chứa Boron 1,43x1021 atoms/cm3 và Hydrogen 3,4x1022 atoms/cm3, tiết diện hấp thụ nơtron nhiệt vĩ mô là Σ = 1.1cm-1, mật độ 1,68g/cm2, là loại vật liệu không cháy và chịu nhiệt độ thường xuyên lên đến 177oc Vật liệu SWX-277 được nhập khẩu từ công ty Shieldwerx của Mỹ, vật liệu này đã được sử dụng trong các hệ thống che chắn nơtron ở nhiều cơ sở hạt nhân ở Mỹ và nhiều nước trên thế giới trong đó có cả nhà máy điện nguyên tử Các thành phần nguyên tố của vật liệu SWX-277 đã được phân tích và cung cấp bởi nhà sản xuất như trong Bảng 2.2.1

Bảng 2.2.1 Thành phần nguyên tố trong trong vật liệu hấp thụ nơtron SWX-277

Bảng 2.2.2a Thành phần nguyên tố trong trong vật liệu Chì (Pb)

Hình 2.2.1 Hình ảnh hệ dẫn dòng nơtron đã được chế tạo để lắp đặt trên Kênh 2

Hình 2.2.2 Hình ảnh hệ các ống chuẩn trực đã được chế tạo để lắp đặt trên kênh 2

II.2.2 Chế tạo hệ đảm bảo kín nước cho kênh ngang số 2

Hệ che chắn đảm bảo kín nước đã được chế tạo theo đúng bản vẽ thiết kế trên Hình 2.1.6, bằng kỹ thuật máy tiện Vật liệu sử dụng để gia công chết tạo

là thép không rỉ Chức năng chính của hệ cơ cấu này là đảm bảo kín nước cho kênh ngang, chống mất nước cho lò phản ứng khi có sự cố rò nước qua kênh

Hệ che chắn đảm bảo kín nước được chế tạo bao gồm 03 hình trụ tròn bằng thép không rỉ có đường kính 201mm, dày 70mm, tại tâm của mỗi khối trụ bằng thép có gia công một lỗ tròn đường kính 40mm để chuẩn trực và đưa dòng nơtron ra ngoài Để đảm bảo kín nước và nơtron suy giảm không đáng

kể tại vị trí này, một đĩa tròn bằng nhôm đường kính 100mm dày 2mm được lắp kín vào lỗ tròn và ép chặt bằng 1 vòng roăng cao su Một vòng roăng cao

su thứ 2 có đường kính 200mm được lắp ở rãnh khuyết của 2 đĩa tròn, khi ép

2 đĩa tròn bằng các bulông thì roăng cao su nở ra ép sát với lòng kênh (đường kính 203mm) đảm bảo kín nước từ thùng lò trong trường hợp có sự cố rò rỉ ra ngoài qua kênh nơtron nằm ngang số 2 Hệ đã được chế tạo và thử nghiệm kiểm tra độ kín nước với áp lực chịu nén đo được là 1,5bar (tương đương với

áp suất cột nước cao 15m, chiều cao cột nước của thùng lò là 6m ) Hình ảnh của hệ đảm bảo kín nước sau khi chế tạo và thử nhiệm được mô tả trên các Hình 2.2.3 và 2.3.4

Hình 2.2.3 Hình ảnh hệ đảm bảo kín nước sau khi chế tạo để lắp trên kênh 2