مقایسه تجربی سطح مقطع جذب نوترون‌های حرارتی در ذرات با مقیاس نانو و میکرو

سطح مقطع برخورد نوترون با مواد در موارد استفاده از نوترون برای انجام یک کار خاص مثلاً نوترون تراپی یا حتی در رآکتورهای هسته ای، از اهمیت بالایی برخوردار است. در محاسبات کدهای محاسباتی مثل mcnp، تنها از اطلاعات سطح مقطع برخورد نوترون با توده ماده که در کتابخانه کد محاسباتی وجود دارد استفاده می شود، درصورتی که موادی که دارای ذرات در مقیاس نانو هستند در مقابل توده مواد و یا مواد دارای ذرات در مقیاس میکرو از خواص بهتری برخوردارند و حتی می توانند در برخی موارد سطح مقطع برخورد نوترون متفاوتی از خود نشان دهند. در این پژوهش مقدار جذب نوترون حرارتی در کامپوزیتِ اپوکسی و میکرو ذره نیترید بور (bn) و کامپوزیتِ اپوکسی و نانوذره نیترید بور هگزاگونال (hbn) با اندازه ذرات 80 نانومتر و فاصله صفحات 20 نانومتر مقایسه شده است. کامپوزیت ها از روش فرآوری محلول ساخته شده اند، بدین صورت که محلول اپوکسی با پودر ذرات میکرو و یا نانو با به کاربردن دستگاه آلتراسونیک مخلوط و درنهایت محلول در قالب ریخته گری شده است. دودسته نمونه از کامپوزیت های با ذرات نانو و میکرو با درصد وزنی متفاوت، 5% و 10% در نظر گرفته شده و ساخته شده است. همچنین برای آشکارسازی نوترون های حرارتی از آشکارساز bf3 استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده تفاوت سطح مقطع جذب نوترون حرارتی در کامپوزیت میکرو نیترید بور و کامپوزیت نانو نیترید بور هگزاگونال است. نتایج حاصل از آزمایش ها و داده های به دست آمدهنشان دهنده ی بهبود یا افزایش جذب نوترون های حرارتی در کامپوزیت با ذرات نانو نیترید بور هگزاگونال نسبت به کامپوزیت با ذرات میکرو نیترید بور است.

Experimental comparison of thermal neutron absorption cross section in nano and micro particles

The neutron collision crosssection is important in neutron use for a specific job, such as neutron therapy or even in nuclear reactors. In calculating computational codes such as MCNP, only information from the neutrontomass collision information contained in the computational code library is used, in the case of nanoscale particles in contrast to the mass of materials and / or particulate matter on a micro scale, they have better properties and can even show a different neutron collision cross section in some cases. In this study, the amount of thermal neutron absorption in the epoxy composite of microparticle boron nitride (BN), and epoxy composite of hexagonal boron nitride (hBN) nanoparticles with a particle size of 80 nm and a spacing of 20 nm were compared. The composites are made from a solvent processing method, in which the epoxy solution is mixed with a micro or nanoparticle powder with the use of an ultrasonic device and ultimately dissolved in the mold. Two groups of samples from nanoscale and microparticles with different weight percentages of 5% and 10% have been designed and constructed. BF3 detector was also used to detect thermal neutrons. The results show the difference between the thermal neutron absorption cross section in the boron nitride microparticle composite and hexagonal boron nitride nanoparticle composite. While MCNP calculations yield only one data set, that there is no difference in the simulation of microparticles or nanoparticles. The results of the experiments and the data obtained indicate that the absorption of thermal neutrons in composites with hexagonal nanonitride particles is better than composite with boron nitride micro particles.