استخراج سطح‌مقطع تولید گاز در اثر تابش نوترون

 هر گاه مواد مختلف در معرض تابش، به‌ خصوص تابش نوترون‌های سریع و پرانرژی، قرار می‌گیرند دچار آسیب تابشی می‌شوند. یکی از پارامترهایی که به منظور تخمین و ارزیابی آسیب مکانیکی وارد شده  بر اساس تابش می‌بایست در نظر گرفته شده و بررسی شود "تولید گاز" یا همان "Gas Production" است.

هر گاه مواد مختلف در معرض تابش، به‌ خصوص تابش نوترون‌های سریع و پرانرژی، قرار می‌گیرند دچار آسیب تابشی می‌شوند. یکی از پارامترهایی که به منظور تخمین و ارزیابی آسیب مکانیکی وارد شده  بر اساس تابش می‌بایست در نظر گرفته شده و بررسی شود "تولید گاز" یا همان "Gas Production" است. در واقع پس از آن که ماده‌ای تحت تابش نوترون قرار گرفت، وقوع واکنش‌های هسته‌ای مختلف نوترون با ماده منجر به تولید گازهایی نظیر هلیوم و هیدروژن می‌شود. گازهای تولید شده طی این فرآیند در ماده اثرات مختلفی، به عنوان مثال ترد شوندگی هلیوم در فلزات، بر جای می‌گذارند. لذا بررسی اثرات این پدیده بر ساختار مواد بسیار مهم و ضروری است. بررسی این اثرات در وهله اول مستلزم دسترسی به سطح مقطع آسیب ناشی از تولید گاز حاصل از نوترون در مواد مختلف است. پس از آن با در دست داشتن طیف نوترون در ماده مورد نظر کاربر قادر است میزان تخریب ناشی از تولید گاز در این ماده را از طریق حاصلضرب شار نوترون در هر انرژی و سطح مقطع آسیب ناشی از تولید گاز متناظر با همان انرژی بدست آورد. اطلاعات مربوط به سطح مقطع تولید گازهایی نظیر هیدروژن، هلیوم، تریتیوم و دوتریم بر حسب انرژی‌ نوترون در مواد  مختلف در کتابخانه‌های [1]ENDF موجود می‌باشد. اما آنچه که بیشتر حائز اهمیت است چگونگی استخراج و استفاده از اطلاعات موجود در این کتابخانه است. در این درس آموز سعی بر آن است که نحوه دسترسی و استخراج سطح مقطع تولید گاز بر حسب انرژی نوترون در مواد مختلف به ساده‌ترین روش آموزش داده شود.

بیان مساله

در مسائل مربوط به بررسی آسیب تابشی ناشی از نوترون ارزیابی میزان تخریب ناشی از تولید گاز ضروری است. چرا که این پدیده اثرات مهم و قابل توجی بر ساختار ماده بر جای می‌گذارد.  بنابراین لازم است سطح مقطع تولید گاز ناشی از وقوع واکنش‌های هسته‌ای نوترون در ماده در انرژی‌های مختلف نوترون را در دست داشت.

روش کار/ محاسبه

روش پیشنهادی به منظور دسترسی به اطلاعات مربوط به سطح مقطع تولید گاز در اثر تابش نوترون، استفاده از کتابخانه‌های موجود در ENDF است که در وب سایت https://www-nds.iaea.org/public/download-endf/contents.htm  قابل دسترسی است. به این ترتیب که کاربر می‌بایستی پس از ورود به وب سایت مذکور و مواجه شدن با صفحه‌ای که در بخش 1-7) نشان داده شده است، به قسمت DXS وارد شود. سپس پوشه Gas_Production_XS را انتخاب نموده و با طی مسیر زیر اطلاعات مربوط به ماده مورد نظر را با فرمت DXS مشاهده کند:

DXS/Gas_Production_XS/DXS.(2015)/Files

پس از انتخاب فایل موردنظر داده‌ها تنها نمایش داده می‌شوند اما دانلود نمی‌شوند بنابراین کاربرد می‌تواند با استفاده از کلیدهای ترکیبی Ctrl+A تمامی محتویات صفحه را کپی کرده و به یک فایل متنی خالی انتقال دهد. اکنون کاربر با فایلی مواجه است که تصویر نمونه‌ای از آن در بخش 1-7) ارائه شده است. همان طور که مشاهده می‌شود در نگاه اول سر در آوردن از این فایل کار دشواری به نظر می‌رسد. با کمی دقت می‌توان دریافت چند خط اول از این فایل حاوی اطلاعاتی نظیر نام ماده، عدد اتمی و عدد جرمی آن، محدوده انرژی نوترون، انواع گازهایی که سطع مقطع تولید آن‌ها لحاظ شده است و ... می‌باشد و پس از آن چهار سنون عددی وجود دارد. اولین داده‌ای که این سنون‌ها با آن شروع شده‌اند انرژی نوترون بر حسب الکترون‌ولت است و داده  بعدی در در همین سطر سطح مقطع تولید گاز متناظر با این انرژی بر حسب بارن است و به همین ترتیب ادامه پیدا می‌کند. بنابراین ترتیب این داده‌ها به صورت سطری می‌باشد و تا انرژی 2E+8 الکترون‌ولت (200  مگاالکترون‌ولت) ارائه شده است. استفاده از این اطلاعات و رسم آن‌ها مستلزم آن است که کاربر ابتدا ستون‌های مربوط به انرژی و سطح مقطع را جداگانه یعنی به صورت یکی در میان و با نهایت دقت از این فایل به فایل دیگری کپی کرده و سپس فرمت سطری این اعداد را به ستونی تغییر دهد تا امکان استفاده و یا رسم سطح مقطع جابه‌جایی بر حسب انرژی نوترون فراهم شود. به منظور کپی کردن داده‌ها به صورت ستونی می‌توان از نرم‌افزارهایی نظیر Textpad و یا Notepad استفاده کرد که به راحتی از سایت‌های مختلف قابل دانلود و نصب هستند. به این ترتیب که کاربر پس از باز کردن فایل مورد نظر با یکی از این نرم‌افزارها قادر است ستون مد نظر را با استفاده از کلیک بر روی ستون و فشردن هم‌زمان کلید Alt انتخاب نماید. نحوه تبدیل فرمت سطری به ستونی نیز به روشی بسیار ساده در درس آموز شماره 4 آموزش داده شده است.