محاسبات آسیب تابش به منظور شبیه سازی تابش نوترون با تابش یون و توسعه برنامه محاسباتی AMTRACK

Abstract

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.