نویسندگان
1 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه اراک، اراک
2 پژوهشکده مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، ایران
چکیده
یکی از مهم‌ترین نتایج تابش نوترون بر روی هدف جابه‌جایی اتم‌های ماده از محل ثابت خود در شبکه کریستالی در پی یک واکنش هسته‌ای می‌باشد، که این پدیده موجب ایجاد آسیب تابشی نوترونی می‌شود. آسیب تابشی نوترونی را می‌توان با استفاده از تابش یون‌های سبک و سنگین شبیه‌سازی کرد، این روش شرایط انعطاف پذیری را در زمان تابش یون فراهم میآورد. داشتن دانش مقدماتی از اتم‌های پس زده شده اولیه (PKA)1و همچنین چگونگی توزیع عیوب نقطه‌ای ثانویه نسبت به انرژی اتم‌های پس زده اولیه نخستین گام برای شبیه‌سازی آسیب تابشی نوترونی می‌باشد، سپس محاسبه میزان آسیب "جابه‌جایی به ازای هر اتم شبکه (DPA)2" و چگونگی نفوذ عمقی آسیب در نمونه مراحل بعدی محاسبات است. در این مطالعه از کد MCNPX و کد SRIM به ترتیب برای شبیه‌سازی برهم‌کنش نوترون و یون‌های پر انرژی با مواد استفاده شده و سپس یک برنامه جدید ( AMTRACK) با نرم‌افزار MATLAB نوشته شده که مشخصات PKA ها و همچنین مشخصات عیوب نقطه‌ای ایجاد شده را مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهد. با مقایسه طیف اتم‌های پس زده شده و همچنین طیف وزنی عیوب نقطه‌ای ناشی از یون‌ها و نوترون‌ها چگونگی آسیب یونی و نوترونی مقایسه می‌شود و بهترین یون‌ها برای شبیه‌سازی آسیب تابشی نوترونی در راکتورها تعیین می‌شوند. هدف نهایی ما این است که با توسعه برنامه‌ای مقدمات فیزیکی و آزمایشگاهی لازم برای جایگزینی تابش یون به جای تابش نوترون را فراهم کرده و از این طریق به آسیب تابشی نوترونی دست پیدا کنیم.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Calculation of Radiation Damage for Simulation of Neutron Radiation Damage by Ion Irradiation and Development AMTRACK Program.
نویسندگان [English]
- A Mohammadi 1
- S Hamidi 1
- M Asadi Asadabad 2
چکیده [English]
One of the most important results of neutron irradiation on targets is that atoms are displaced from their lattice sites after that a nuclear reaction. The neutron irradiation damage is often simulated by using light/heavy ion irradiations, which prepare flexible irradiation conditions. The knowledge of primary knock-on atoms (PKA) and point defect energy distribution is the first step to simulate radiation damage induced by neutrons and also calculation of the amount of damage in “displacements per atom” (DPA) and damage profile in target is another purpose. In this study the MCNP code and SRIM code have been used to simulate the interaction of neutrons and energetic ions with materials then a new program was written by MATLAB software, AMTRACK, which analyzed PKA and point defect specifications. Finally the comparison of fraction of recoils spectra as well as weighted recoil spectra induced by ions/neutrons leads to determine best ions and its energy to simulate damage in reactors and our final goal is to be able to predict the amount and profile of radiation damage by best ion and neutron spectrum.
کلیدواژه‌ها [English]
- Radiation damage
- defect production
- Primary recoil spectra
- weighted recoil spectra
- MCNP code
- SRIM code
- AMTRACK program
[3] R.S. Averback, Journal of Nuclear Materials 216 (1994) 49–62.
[4] A. Mohammadi, S. Hamidi, M.A. Asadabad, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 412 (2017) 19–27.
[5] M.R. Gilbert, J. Marian, J.C. Sublet, Journal of Nuclear Materials 467 (2015) 121–134.
[6] L. Luneville, D. Simeone, D. Gosset, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 250 (2006) 71–75.
[7] J.F. Ziegler, in:, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2004, pp. 1027–1036.
[8] J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack, SRIM – The Stopping and Range of Ions in Matter ( 2010 ), Ion Implantation Press, 2010.
[9] J.P. Biersack, J.F. Ziegler, The Stopping and Range of Ions in Solids, pergamon Press, 1982.
[10] J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 268 (2010) 1818–1823.
[11] D.B. Pelowitz, (2010).
[12] B. Khorsandi, T. Blue, W. Windl, J. Kulisek, S. Dean, Journal of ASTM International 3 (2006) 100358.
[13] P. Vladimirov, S. Bouffard, Comptes Rendus Physique 9 (2008) 303–322.
[14] M.T. Robinson, Journal of Nuclear Materials 216 (1994) 1–28.
[15] S. Fazel, G. Ardekani, K. Hadad, Nuclear Energy and Technology 3 (2017) 73–80.
[16] S.F. Ghazi Ardekani, K. Hadad, Progress in Nuclear Energy 99 (2017) 96–102.
)