نویسنده
1. گروه فیزیک، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر 2. مرکز پژوهشی انرژی هسته‌ای، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر
چکیده
برای محاسبه مقدار بهینه آهنگ تولید نوترون فوق‌سرد چشمه فوق‌سرد، مدل جدیدی ارائه شده است. بخش اصلی چشمه فوق‌سرد، مبدل نوترون سرد می‌باشد. در این مقاله، ما چشمه ای را مطالعه می‌نماییم که دارای کند کننده آب سنگین ، مبدل دوتریم جامد ، باریکه پروتون MeV 590 و هدف تلاشی (ترکیبی از سرب، آب‌سنگین و زیرکونیوم) می‌باشد. به منظور تعیین کمیت‌ها، معادله انتقال نوترون در برنامه MATLAB نوشته شده و با کد شبیه‌سازی MCNPX ترکیب شده است. معادله انتقال نوترون در مختصات استوانه‌ای در سراسر مبدل به کمک شار CN (حاصل از شبیه‌سازی) حل شده است. با بارگذاری یک پوسته استوانه‌ای با جنس‌های مختلف اطراف ظرف مبدل، مقادیر مختلفی برای چگالی و آهنگ تولید نوترون فوق‌سرد به دست آمده‌اند. نتایج حاصل از چگالی و میزان تولید نوترون فوق‌سرد و مقایسه آنان با نتایج قبلی، نشان می‌دهد که روش حاضر از قابلیت خوبی برای بهینه‌سازی پارامترهای چشمه برخوردار است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Ultra- cold neutron sources: UCN production rate in solid deuterium converter
نویسنده [English]
- R Gheisari
چکیده [English]
A new model is presented herein to calculate optimal value for ultra-cold neutron (UCN) production rate of a UCN source. The cold neutron (CN) converter is the main component of UCN source. In this paper, we study the UCN source which contains the D2O neutron moderator, the sD2 converter, 590 Mev proton beam, and the spallation target (a mixture of Pb, D2O and Zr). In order to determine the quantities, the neutron transport equation, written in MATLAB, has been combined with the MCNPX simulation code. The neutron transport equation in cylindrical coordinate has been solved everywhere in sD2 by using simulated CN flux as boundary value. By loading a cylindrical shell with different materials, surrounding the converter, different values for UCN production rate and density were obtained. The results of the UCN production rate and density and their comparison with previous results show that the present method has a good capability for optimization of UCN source parameters.
کلیدواژه‌ها [English]
- converter length
- cylindrical shell
- MCNPX simulation code
- neutron transport
- ultra-cold neutron production rate
2. R Golub, D J Richardson, and S K Lamoreaux, “Ultracold Neutrons”, Higer, Bristol (1991).
3. A Steyerl et al, Phys. Lett. A 116 (1986) 347.
4. V V Nesvizhevsky et al., Nature 415 (2002) 297.
5. T Jenke, P Geltenbort, H Lemmel, and H Abele, Nature Phys. 7 (2011) 468.
6. R Golub and J M Pendlebury, Phys. Lett. A 62 (1977) 337.
7. C R Brome, et al., Phys. Rev. C 63 (2001) 055502.
8. Y Masuda, et al., Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 284801.
9. O Zimmer, et al., Phys. Rev. Lett. 99 (2007) 104801.
10. A P Serebrov, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 440 (2000) 653.
11. A Saunders et al., Phys. Lett. B 593 (2004) 55.
12. F Atchsion, B Blau, K Bodek, B van den Brandt, T Brys, and P Fierlinger, Phys. Rev. Lett. 99 (2007) 262502.
13. R Gheisari, M M Firoozabadi, H Mohammadi, American Institute of Physics Advances 4 (2014) 017105.
14. R E MacFarlane, D W Muir, “The NJOY Nuclear Data Processing System, Version 91”, Los Alamos National Laboratory report LA-12740-M, Los Alamos (1994).
15. H Sekimoto, “Nuclear Reactor Theory”, Tokyo Institute of Technology Press, Tokyo (2007).
16. PSI UCN, http://ucn.web.psi.ch.
)