طراحی و ساخت ملزومات سامانة پرتونگاری نوترونی راکتور تحقیقاتی تهران با قابلیت تصویربرداری دیجیتال زمان واقعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

10.30494/jndt.2021.276160.1059

چکیده

پرتونگاری نوترونی یکی از روشهای پیشرفته و بسیار کارآمد در آزمون غیرمخرب مواد و تجهیزات است. حوزه کاربردهای این روش سودمند و منحصر به فرد بسیار گسترده و متنوع است و از صنعت هسته ای تا صنایع نیروگاهی، صنایع نظامی، مطالعه آثار باستانی و تحقیقات مواد جدید را شامل میشود. در این روش، یک دسته نوترون پس از عبور از ماده و انجام برهمکنش با نمونه تحت آزمون، متناسب با سطح مقطع برهمکنش نوترون با هسته‌ها و ضخامت ماده، تضعیف می‌شوند و به آشکارساز می‌رسند. میزان پرتو رسیده به آشکارساز حاوی اطلاعات ارزشمندی از درون ماده آزمون است که با آشکار نمودن و تبدیل آن به تصویر، میتوان به جزئیات ساختاری ماده پیبرد. راکتور تحقیقاتی تهران با دارا بودن چند پورت مناسب نوترون، مهمترین منبع نوترونی کشور برای انجام تحقیقات کاربردی و توسعهای مانند پرتونگاری نوترونی است. از الزامات اصلی برای تصویربرداری نوترونی میتوان منبع تولید نوترون، شکل دهنده باریکه (کولیماتور)، شاتر، میز نمونه، محیط ثبت تصویر، متوقف کننده باریکه و اتاقک حفاظ را نام برد. در پروژه حاضر، به غیر از کولیماتور که قبلا ساخته شده است، دیگر اجزاء مورد نیاز برای برپایی یک سامانه پرتونگاری نوترونی با رعایت اصول حفاظت در برابر اشعه و مطابق دانش روز حوزه پرتونگاری نوترونی مبتنی بر دو روش تصویربرداری بر پایه فیلم و تصویربرداری دیجیتال طراحی و ساخته شده است. پرتونگاری نوترونی دیجیتال به روش مستقیم برای اولین بار در کشور در این پروژه طراحی و پیاده سازی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and construction of the neutron radiography facility for Tehran Research Reactor with real-time digital imaging capability

نویسندگان [English]

  • Behrouz Rokrok
  • Mohammad Hosein Choopan Dastjerdi
  • Amir Movafeghi
Institute of Nuclear Science and Technology
چکیده [English]

Neutron radiography is one of the most advanced methods in non-destructive testing. The application of this useful and unique method is very wide and diverse and includes from the nuclear industry to the power plant industry, military industry, study of antiquities and research on new materials. In this method, neutrons are attenuated after passing through the material and interacting with the test sample, in proportion to the cross-section of neutron interaction with the nuclei and the thickness of material. The amount of radiation reaching to detector contains valuable information from inside the test material, which by detecting and converting into an image, the structural details of the material can be realized. Tehran Research Reactor, with several suitable neutron ports, is the most important neutron source in the country for applied research such as neutron radiography. The main requirements for neutron imaging are the source of neutron, the neutron beam shaping (collimator), the beam shutter, the sample table, the imaging medium, the beam catcher and the shielding room. In the present project, apart from the collimator which has been previously designed and built, other components required to create and set up a neutron radiography system has been designed and made in accordance with the principles of radiation protection and current knowledge in the field of neutron radiography. This design can implement two imaging methods based on film and digital imaging. Direct real time neutron radiography has been designed and implemented in this project for the first time in the country.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Neutron Radiography
  • Tehran Research Reactor
  • Film radiography
  • Digital Neutron Imaging
  • Neutron Beam-line
 
[1]     Domanus, J. C., Bayon, G., Greim, L., Harms, A. A. )1992(. Practical Neutron Radiography, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, LONDON.
[2]     INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (2008). Neutron Imaging: A Non-Destructive Tool for Materials Testing, IAEATECDOC- 1614, IAEA, Vienna
[3]     von der Hardt, P., and Röttger, H. (1981) Neutron Radiography Handbook. D. Reidel Publishing Company.
[4]     Moghadam K.K. and Tabatabaeian Z. (1991) NR facility for AEOI nucl. Research center, Proc. 9nd World, Conf on NR, Paris, France.
[5]     Moghadam, K., Kamali Dj., and Ziaie F. (1996) Modification of the neutron beam spectrum for neutron radiography at Tehran Research Reactor (TRR). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 377,1,: 54-57.
[6]   چوپان دستجردی م. (1394)آزمون سوخت هسته‌ای تولید داخل با استفاده از ساخت یک سیستم جدید پرتونگاری نوترونی در راکتور تحقیقاتی تهران، رساله دکتری، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای.
[7]     American Society for Testing and Materials International, (2005) Standard Method for Determining Image Quality in Direct Thermal Neutron Radiographic Examination. Standard ASTM E545-04.
[8]     https://www.iaea.org/resources/databases/research-reactor-database-rrdb,
[9]     IAEA Nuclear Energy Series (2014) No.NP-T-523, “Applications of Research Reactors”, VIENNA,.
[10]  Harms, A.A., and Wyman, D. (1986) Mathematics and Physics of Neutron Radiography. Reidel Publishing Company
[11]  Safety analysis report of Tehran Research Reactor, (2009) prepared by AEOI, vol.1, Junuary.
[12]  ASTM International (2010) Standard Practice for Fabrication of the Neutron Radiographic Sensitivity Indicator. ASTM Standard E2023-10.
[13] ASTM International (2010) Standard Practice for Fabrication of the Neutron Radiographic Beam Purity Indicators. ASTM Standard E 2003-10.