bakalářská práce

Neutronové zdroje ve vědě a průmyslu

Text práce 3.28 MB

Autor práce: Jan Andrýsek

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: Ing. Dušan Král

Oponent: Ing. Miroslav Zeman

Abstrakt:

Tato práce obsahuje rešerši na téma neutronových zdrojů a experimentální část zpracovávající reakční rychlosti v experimentálním modelu neutronového zdroje v závislosti na typu izotopu použité fólie. Jsou zde vypsány nejvyužívanější neutronové zdroje ve světě i v České republice. Je popsán vznik neutronů u radionuklidových zdrojů AmBe a PuBe, jaderných reaktorů, spalačních zdrojů a fúzních neutronových generátorů. U těchto zařízení je popsáno jejich využití ve vědě a průmyslu. Od každého typu je vybráno několik příkladů, u kterých je detailně popsána technologie.
V praktické části je popis návrhu (\(\gamma \), n) neutronového zdroje v programu MCNP a jeho následný výpočet metodou Monte-Carlo. Vstupem pro jadernou reakci jsou zde elektrony urychleny na energii 70 MeV, které naráží na terč, kde se díky brzdnému záření generují gama paprsky. Záření následně interaguje s jádry konvertoru z oxidu beryllia nebo lithné soli.
Zpracovány jsou výsledky z experimentálního měření v Jerevanu pro fólie z izotopů 197-Au, 209-Bi a 59-Co. Tyto fólie byly využity u modelů s konvertory z Beo a LiCl.

Klíčová slova:

Neutronové zdroje, výzkumné reaktory, spalační zdroje, radionuklidové zdroje, neutronové generátory

Termín obhajoby

23.6.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaEznamka

Klasifikace

E

Průběh obhajoby

Student seznámil komisi s výsledky své bakalářské práce na téma Neutronové zdroje ve vědě a průmyslu. S posudky vedoucího a oponenta seznámil komisi oponent Ing. Zeman. Oponent položil studentovi otázky. Student na otázky odpovídal velmi nejistě a ne všechny výsledky dokázal obhájit. Dále se dotázal Ing. Foral, student nebyl schopen odpovědět správně. Dále se tázal Ing. Bátora, a to ohledně původu měřených dat a způsobu jejich získání. Student dokázal odpovídat, avšak se značnou podporou tázajícího. Celkově však student dokázal dostatečným způsobem obhájit výsledky své práce.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Specializace

bez specializace (---)

Složení komise

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
Ing. Štěpán Foral (člen)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Morávek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Dušan Král

Student bakalářského studijního oboru, pan Jan Andrýsek zpracoval bakalářskou práci na téma Neutronové zdroje ve vědě a průmyslu. Práce je členěna do velkého množství kapitol, kdy toto členění nedává z hlediska zkoumané problematiky příliš smysl. Kapitoly jako Teoretický rozbor a Fotojaderné zdroje neobsahují žádné podkapitoly, což neodpovídá praxi pro psaní odborných textů.

V rešeršní části se volně mísí neutronové zdroje pro použití v průmyslu a ve vědě. Řada informací je velmi povrchních, případně ne úplně aktuálních. Student správně člení zdroje neutronů na radionuklidové, fúzní, štěpné a spalační zdroje. Dále zdroje využívající fotojaderných reakcí nebo jiných jaderných reakcí na lithiu, deutrium nebo beryllium. Bohužel různé typy zdrojů jsou uváděny velmi chaoticky. Řada z těchto zdrojů potřebuje pro svoji funkci urychlovačů částic, což má reflektovat kapitola Urychlovače nabitých částic, která by ale měla předcházet i kapitolu o spalačních zdrojích. To opět potvrzuje špatnou strukturu práce.

Cíl práce, jež se zabývá možnostmi návrhu fotojaderného zdroje, je zpracován ledabyle a dle mého názoru nedostatečně. Student uvádí jen několik terčových materiálů, pomocí kterých je generováno brzdné záření. U vlastního konvertoru brzdného záření na neutrony, je více diskutován úhel, pod kterým toto záření na konvertor dopadá než materiály vhodné pro vlastní konvertor. Bylo by vhodné uvést použití těchto zdrojů v praxi, definovat jejich výhody a nevýhodu, dále ukázat příklady neutronových spekter, jež generují a porovnat je např. s lithiovými nebo beryliovými neutronovými zdroji.

V kapitole věnované programu MCNP student popisuje vlastní kód, resp. jeho syntaxi při vytváření vstupního souboru. Při popisu opět používá řadu nesprávných nebo zavádějících pojmů, např. uvádí že písmeno „p“ je symbolem pro protony, což ale není pravda. V syntaxi kódu MCNP se pro označení protonů používá písmeno „h“ a písmeno „p“ označuje fotony. Je otázkou, jak moc student rozumí dané problematice, když splete takto zásadní věc. Uvažování protonů v simulaci fotojaderného zdroje nemá hlubší smysl, naopak vynecháním fotonů by celá simulace ztratila smysl.

Původním cílem práce bylo provést simulace na jejichž základě by bylo možné optimalizovat vlastní fotojaderný zdroj (vzdálenosti terče a konvertoru, jejich rozměry a tloušťky, materiál konvertorů). To se bohužel nepovedlo, a tak bylo směřování práce upraveno. Přesto měl student uvést alespoň nějaké výsledky a pokusit se o diskusi proč generované výsledky nebyly relevantní.

Namísto simulací bylo přistoupeno k vyhodnocení experimentálních dat pro dva typy konvertorů gama záření na neutrony. Vizualizace výsledků je provedena velmi nepřehledně. Taktéž výběr prahových aktivačních materiálů, jež jsou porovnávány není dostatečný. Student uvádí, že po konzultaci vybral materiály Au, Bi a Co. Vedoucí, ale doporučoval vybrat více materiálů tak, aby prahy jaderných reakcí na těchto materiálech pokud možno rovnoměrně popisovali generované neutronové spektrum v předpokládaném energetickém rozsahu.

Práce obsahuje celou řadu překlepů, gramatických chyb, nepřesných nebo vyloženě špatných formulací. Jako plus je nutno uvést, že autor práci vypracoval v sázecím jazyce LaTeX, což není u absolventských prací zvykem. Student konzultoval spíše v první polovině akademického roku, následně jeho aktivita poklesla. Častokrát nedbal všech doporučení, což se nutně projevilo na kvalitě výsledné práce. Kromě nedostatků v kvalitě textu a odborné stránce práce je nutno zmínit i naprosto nevhodné nakládání s použitými zdroji, jež neodpovídá citační etice. Student v případě webových zdrojů neuvádí přesné odkazy, či používá nevhodné zdroje, jako je např. Wikipedia. Mimo to jsou uvedené reference plné špatně vysázených písmen, což mohlo být způsobeno použitím nevhodného fontu a nebo nesprávným nastavením LaTeXu.

Praktickou část práce student vypracovával na poslední chvíli, což se negativně projevilo na její kvalitě. Vzhledem ke všem výše uvedeným nedostatkům práci nedoporučuji k obhajobě a hodnotím ji 49 body, tedy známkou F a doporučuji nechat studenta práci dopracovat.

Známka navržená vedoucím: F

Posudek oponenta
Ing. Miroslav Zeman

Bakalářská práce s názvem Neutronové zdroje ve vědě a průmyslu byla vypracována studentem Janem Andrýskem. Zadání práce bylo vedoucím práce rozděleno do tří částí: rešerše, návrh jednoduchého neutronového zdroje a vyhodnocení dat z provedeného experimentu, přičemž celá práce je vypracována na 56 stranách a obsahuje 43 stran textu včetně seznamu literatury.
Studentem odevzdaná práce je zvláštně členěna, protože se skládá z celkem 13 kapitol včetně úvodu a závěru. V práci se nachází několik kapitol v rozsahu dvou až tří stran. Rešeršní část práce je provedena napříč několika tématy ve velmi povrchní a triviální formě. Z textu je patrné, že student se v problematice pohybuje jen okrajově, protože některé formulace jsou kostrbaté nebo nepřesné – místo termínu spalační terč je několikrát uváděn cíl (způsobeno překladem z angličtiny), neutronový tok namísto hustoty neutronového toku. Některá souvětí jsou napsána na několik řádků, ale student v nich zmiňuje informace, které by bylo možné vyjádřit jednou větou. Student u popisu experimentu uvádí, že na obr. 10-2 je hliníkový váleček k přeměně generovaných gama částic na neutrony. Toto tvrzení je chybné, protože zmíněný válec je zde z důvodu pohlcení elektronů vylétajících z wolframového terče. K produkci neutronů slouží LiCl/BeO konvertor.
Ve vyhodnocení dat z ozařování student uvádí, že Ip je integrál počtu částic za sekundu, nicméně je to chybné tvrzení. Veličina udává počet částic za celou dobu aktivace. Student se v experimentální části práce věnuje vyhodnocení aktivovaných terčíků Au, Bi a Co, nicméně neuvádí, o jaké radionuklidy se jedná, ale zmiňuje pouze stabilní prvek a práh reakce.
Zhruba v první polovině práce nejsou správně číslovány obrázky, ale jsou vždy o jednu kapitolu posunuty. Některé obrázky a tabulky nejsou v textu vůbec popsány, konkrétně obr. 2-1, 4-4, 4-5,5-2 a tab. 8.2. Tabulka 8.0 má jiný formát než ostatní a v tabulce 11-0 není jasné, o čem tato tabulka vypovídá, protože nejsou popsány názvy sloupců. Označení tabulky 11-0 se navíc objevuje u dalších dvou. Následně se student v textu odkazuje na tabulky 12-3 a 12-4, které v práci vůbec nejsou a nejspíše se jedná o zbylé tabulky 11-0.
Při vypracování bakalářské práce bylo použito celkem 39 zdrojů literatury, nicméně 15 zdrojů odkazuje pouze na obrázky. V literatuře se student převážně odkazuje na různá skripta a weby určené k propagaci, nicméně se zde objevila i citace z Wikipedie, což do odborné práce nepatří. Citace jsou často provedeny laxní formou. V práci se vyskytuje přiměřené množství gramatických chyb, překlepů a často není používán horní index pro označení radionuklidu.
Lze konstatovat, že práce měla velký potenciál, který nebyl autorem využit. První bod zadání byl po obsahové stránce rozpracován dobře, nicméně jen velmi povrchně. Zbylé dva body zadání byly také zpracovány okrajově. Z výše zmíněných důvodů hodnotím práci 51 body, tedy stupněm E.

Známka navržená oponentem: E