قسم الفيزياء يناقش رسالة ماجستير تبحث في استخدام مواد متراكبة في تصميم دروع للوقاية من النيوترونات

Print Friendly, PDF & Email

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة ( تصميم دروع  للوقاية من النيوترونات من مواد متراكبة  ) للطالب ( محمد عبدالقادر ابراهيم ) التي انجزها تحت اشراف التدريسي في القسم ( أ. د. خالد هادي مهدي ).

وتهدف الدراسة الى تقدير التوهين الحاصل من الدروع النيوترونية باستعمال المواد المركبة (Composite material) الايبوكسي (Epoxy) المدعم بالبورون والكادميوم والرصاص وبنسب مختلفة للبورون والكادميوم والرصاص. تم تصميم وتنفيذ منظومة التشعيع بالنيوترونات بما يناسب هذا العمل للحصول على حزمة من النيوترونات وبطاقات متقاربة .

    تضمنت الدراسة اختبار النماذج المحضرة بالتدعيم بمادة البورون باختيار انسب تركيز وسمك ذات التوهين للنيوترونات السريعة والمواصفات الميكانيكية المناسبتين كمرحلة اولى ومن ثم الانتقال للمرحلة الثانية بتوهين النيوترونات الحرارية واستعمال المتراكبات المدعمة بالكادميوم واختيار انسب تركيز وسمك ذات التوهين للنيوترونات الحرارية والمواصفات الميكانيكية المناسبتين. اما المرحلة الثالثة فكانت تتضمن توهين اشعة كاما الناتجة من المرحلة الاولى والثانية وذلك باختيار انسب تركيز وسمك لتوهين اشعة كاما وبمواصفات ميكانيكية جيدة . تمت مقارنة بعض النتائج وذلك كون معظم الدراسات لهذا الموضوع هي دراسات نظرية من خلال المحاكات كون الجزء العملي فيه يتضمن مخاطر كبيرة نتيجة التعرض للاشعاع. حيث يمكن الاستفادة من نتائج هذه الدراسة العملية في تصميم دروع شخصية او مختبرية .

وتم في هذه الدراسة تصنيع درع واقي من  النيوترونات السريعة من عدة متراكبات مدعمة بمواد مختلفة وسمك مختلف. تم استعمال المصدر النيوتروني  241Am-10Be  ذي الفيض النيوتروني 3*n/.s  والنيوترونات المنبعثة عنه ذات الطاقة (5MeV) والمصدر موجود في مختبر النووية المتقدم , كلية التربية للعلوم الصرفة, ابن الهيثم . ان الدرع المصنع يتكون من الاتي:

  1. متراكبة البورون, وتم العمل بتراكيز مختلفة (5% و10% و12% و15%) وبسمك ثابت (0.5) سم وتسجيل القراءات الاشعاعية للمصدر النيوتروني لثلاث محاولات لكل متراكب ومن ثم اخذ المعدل لكل قراءة وتم حساب التوهين لكل قراءة.

  2. متراكبة الكادميوم, وتم تصنيع المتراكب بتراكيز مختلفة (10% و15% و20%) وبسمك ثابت (0.5) سم, ايضا تم تسجيل القراءات الاشعاعية للمصدر النيوتروني وبمعدل ثلاث قراءات لكل أنموذج .

  3. متراكبة الرصاص, وتم تصنيع المتراكب بتراكيز الكادميوم نفسها (10% و15% و20%) وتم ايضا تسجيل القراءات الاشعاعية لكل أنموذج وبمعدل ثلاث قراءات. بينت الفحوصات الاشعاعية حدوث زيادة في توهين النيوترونات السريعة مع زيادة التركيز والسمك واختير التركيز 12% للبورون كأنسب تركيز وبسمك 2 سم ومواصفة ميكانيكية.

  

كما بينت النتائج الاشعاعية زيادة توهين نيوترونات المرحلة الاولى الموهنة باستعمال متراكبة الكادميوم واختير التركيز15% وسمك 1 سم كأنسب درع للمرحلة الثانية, اما نتائج المرحلة الثالثة لدرع متراكبة الرصاص فبينت زيادة توهين اشعة كاما مع زيادة التركيز والسمك حيث تم اختيار انسب تركيز 15% وسمك 1 سم ومواصفة ميكانيكية. كما تم حساب معامل التوهين الخطي للنيوترونات واشعة كاما فكانت النتائج 0.4212 سم-1  لمتراكبة البورون و0.1845 سم-1 لمتراكبة الكادميوم و 0.1424 سم-1 لمتراكبة الرصاص .

    تم حساب الفحوصات الميكانيكية  للدروع النيوترونية( الصلادة والانضغاطية) وقد بينت النتائج ان الصلادة تزداد بزيادة تركيز المادة المدعمة . وكذلك تبين من  فحص الانضغاطية ان متراكبة البورون تكون اكثر تحملا للانضغاطية من متراكبة الكادميوم والرصاص.

    وأظهرت فحوصات مجهر القوة الذرية(الصور الطوبوغرافية) أن الرصاص له توزيع أكبر وأقل خشونة من البقية.

وخلص الطالب الى التوصيات الاتية :

  1. استعمال هذه الدروع في تدريع المصادر النيوترونية الموجودة في الجامعات العراقية والمؤسسات الاخرى.

  2. جعل منظومة التشعيع تعمل الكترونيا لوجود مخاطر اشعاعية كبيرة نتيجة التعرض للفيض النوتروني.

  3. تزويد العاملين في مجال المصادر النيوترونية ببدلات مدرعة بالدرع المصنع في هذا العمل.

  4. قبل البدء بالعمل في هكذا مجال نوصي باجراء حسابات نظرية دقيقة للمخاطر التي سيتعرض لها العامل.