فعال‌سازی نوترونی و بهینه‌سازی چیدمان آزمایش با کد مونته‌کارلو به منظور آنالیز نسبی عناصر اصلی سیمان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر،

2 دانشکده‌ی مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

(با عرض پوزش به دلیل مشکلات تایپ فرمول در محیط سایت اصل چکیده را از روی نسخه پی دی اف مطالعه فرمایید) ایران چهارمین کشور تولیدکننده­‌ی سیمان در جهان و یکی از پیشگامان این صنعت در دنیا به شمار می­‌رود. از این­‌رو، مطالعه و پژوهش‌­های بیش‌­تر در زمینه­‌های مربوط به صنعت سیمان از اهمیت ویژه‌­ای برخوردار است. در دستگاه‌­های تحلیل خط نقاله­‌ی سیمان، از روش آنالیز گامای آنی با فعال­‌سازی نوترون (PGNAA) استفاده می‌­شود. در این پژوهش براساس همین روش، آنالیز نسبی عناصر سیمان با فعال­‌سازی نوترون، برای سه نمونه‌­ی سیمان با درصد عناصر مشخص انجام گرفت. قبل از آزمایش، پارامترهایی مانند اندازه­‌ی نمونه‌­ها و ضخامت
کند کننده برای نتیجه‌­ی بهتر، با کد MCNP بهینه­‌سازی شدند. در این آزمایش، شمارش نسبی طیف­‌های گرفته شده از سه نمونه‌­ی سیمان، با کم کردن زمینه‌­ی پیوستار هر یک از قله­‌های اصلی انرژی عناصر اصلی سیمان برای Si مساوی 3.539 و 4.935MeV و برای Ca   مساوی 4.418 و 6.419 MeV و برای Fe مساوی 5.92 و 7.630 MeV و برای Al مساوی 7.725MeV محاسبه و رسم شدند. سپس آنالیز کیفی و نسبی عناصر اصلی سیمان انجام، و با مقادیر واقعی مقایسه شد. در نهایت با محاسبه­‌ی خطاهای هر یک از هفت قله­‌ی انرژی عناصر اصلی، امکان‌­سنجی آزمایش و آزمایشگاه نیز صورت گرفت. این آزمایش‌­ها با چشمه‌­ی نوترون
Am–Be با پرتوزایی  550 GBq یعنی (15 Ci)و با آشکارساز یدور سدیم انجام گرفتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Neutron Activation and Layout Optimization Experiments by MCNP Code for the Main Elements of Cement

نویسندگان [English]

  • S.A. Safari 1
  • S. A Moussavi Zarandi 2
  • A Jafari 2
چکیده [English]

Iran is the fourth largest cement producing country in the world, and one of the pioneers in this industry. For this reason, study and further research in the fields related to the cement industry are of great importance. The cement conveyor on-line analyzer systems use the prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA) method. In this paper, based on the same method a comparative analysis for three samples of cement with certain elements was carried out. Prior to the experiment, porameters such as moderator thickness and size of samples were optimized by the MCNP code. In this experiment, the relative counts of the obtained spectra were calculated and plotted by subtraction of the continued background of three cement samples for each of the main peaks of the energy (3.539 and 4.935MeV for Si, 4.418 and 6.419 MeV for Ca, 5.92 and 7.630 MeV for Fe and 7.725 MeV for Al). Then, the qualitative and relative analyses of the main elements of cement were performed and compared with the actual values. At last, according to the calculated errors for each element of the peak energy, feasibility studies and laboratory experiments were carried out. These experiments were carried out by an Am-Be neutron source with an activity of  555GBq (15Ci) and a NaI detector.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analysis
  • Cement
  • Neutron Activation
  • Optimization
  • MCNP
  • PGNAA

[1] A. Ramezanpoor, N. Arabi, Testing of concretes and cements, Amir Kabir University Publications, Tehran, (2012).

 [2] Z.B. Alfassi, M. Ghanadeih Maragheh, Chemical Analysis by Nuclear Methods, Nuclear Science and Technology Research Institute, Publications (1998).

 

[3] M. Sadeghi, Simulation Analyst moment in the process of making cement conveyor line real-time gamma-ray elemental analysis of neutron activation, M.S.c. Thesis, Sharif University, (2012).

 

[4] G.E. Knoll, Radiation Detectibn and Measurement, John Wiley & Sons, Inc, New York, (2000).

 

[5] A.A. Naqvi, M.A. Garwan, M. Maslehuddin, M.M.Nagadi, O.S.B. Al-Amoudi, M. Raashid, Response of a PGNAA setup for pozzolan-based cement concretespecimens, Appl. Radiat. Isotopes (2010) 635–638.

 

[6] M.I. Al-Jarallaha, A.A. Naqvia, Fazal-ur-Rehmana, M. Maselehuddinc, F. Abu-Jarada, M. Raashida, Neutron moderation in a bulksample and its effects on PGNAA setup geometry, Radiat. Meas. (2003) 471–474.

 

[7] P. Ghorbani, E. Bayat, D. Sardari, V. Doost mohammadi, Increase the thermal neutron flux in the sample using neutron reflectors to improve PGNAA, Physics Conference of Iran No. 978, (2011).

 

[8] A.A. Naqvi, M.M. Nagadi, S. Kidwai, Khateeb-ur-Rehman, M. Maslehuddin, Search of a prompt gamma ray for chlorine analysis in a Portland cement sample, Nucl. Instrum. Methods (2004) 591–597.

 

[9] A.A. Naqvia, M.M. Nagadib, Khateeb-ur-Rehmanb, M. Maslehuddinc, S. Kidwai, Monte Carlo simulations for design of the KFUPM PGNAA facility, Radiat. Phys. Chem. (2003) 89–98.

 

[10] M. Ghanadeih maragheh, P. Sheir mardi, Application of radioactivity and nuclear radiation, Nuclear Science and Technology Research Institute, Publications (2011).