BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ TRỊNH THỊ NGỌC HUYỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SO SÁNH KỸ THUẬT GAMMA TÁN XẠ NGƯỢC VÀ KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA TRONG XÁC MẬT ĐỘ DUN[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ TRỊNH THỊ NGỌC HUYỀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SO SÁNH KỸ THUẬT GAMMA TÁN XẠ NGƯỢC VÀ KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA TRONG XÁC MẬT ĐỘ DUNG DỊCH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý Tp Hồ Chí Minh - Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ SO SÁNH KỸ THUẬT GAMMA TÁN XẠ NGƯỢC VÀ KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA TRONG XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ DUNG DỊCH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP Sinh viên thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Huyền Giảng viên hướng dẫn: TS Hoàng Đức Tâm Tp Hồ Chí Minh – Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, tơi xin chân thành cảm ơn người đồng hành hỗ trợ tơi suốt q trình thực Đầu tiên, xin gửi lời tri ân sâu sắc đến Tiến sĩ Hồng Đức Tâm – người tận tình tạo điều kiện hướng dẫn Sự tin tưởng thầy tạo động lực to lớn để hồn thành khóa luận Chân thành gửi lời cảm ơn đến anh chị nhóm nghiên cứu tận tình giải đáp thắc mắc hỗ trợ tơi q trình thực Cuối cùng, tơi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè ln động viên tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Ngọc Huyền DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt FWHM Tiếng Anh Full Width at Haft Maximum Tiếng Việt Bề rộng toàn phẩn nửa cực đại NDE Non – Destructive Evaluation Kỹ thuật không phá hủy vật liệu MCNP Monte Carlo N-Particle Chương trình Monte Carlo RD Relative Deviation Độ lệch tương đối DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Một số mặt thường dùng chương trình MCNP [17] Bảng 2.2 Các thông số nguồn liên quan đến nguồn [17] 15 Bảng 2.3 Các khai báo tallies [17] 15 Bảng 2.4 Đánh giá ý nghĩa sai số tương đối [17] 16 Bảng 2.5 Danh sách dung dịch [12, 13] 17 Bảng 3.1 Thơng số diện tích đỉnh tán xạ đơn vị trí kênh 10 dung dịch 24 Bảng 3.2 Thơng số diện tích đỉnh truyền qua vị trí kênh 10 dung dịch 26 Bảng 3.3 Mật độ dung dịch tính toán kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc hai) 26 Bảng 3.4 Mật độ dung dịch tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc nhất) 28 Bảng 3.5 Mật độ dung dịch tính toán kỹ thuật gamma truyền qua 30 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hiệu tượng quang điện Hình 1.2 Hiện tượng tán xạ Compton Hình 2.1 Ống trụ 13 Hình 2.2 Thơng số tinh thể NaI [1] 18 Hình 2.3 Mơ hình bố trí thí nghiệm gamma tán xạ ngược MCNP5 19 Hình 2.4 Mơ hình bố trí thí nghiệm gamma truyền qua MCNP5 19 Hình 2.5 Phổ tán xạ gamma Glyxerol (Đường kính D = 2,0 cm) khớp hàm bang chương trình Colegram 20 Hình 3.1 Hàm bậc hai thể phụ thuộc cường độ gamma tán xạ vào mật độ (Đường kính D = 2,0 cm) 22 Hình 3.2 Hàm bậc hai thể phụ thuộc cường độ gamma tán xạ vào mật độ (Đường kính D = 3,0 cm) 23 Hình 3.3 Hàm bậc thể phụ thuộc cường độ gamma tán xạ vào mật độ (Đường kính D = 2,0 cm) 24 Hình 3.4 Hàm bậc thể phụ thuộc cường độ gamma tán xạ vào mật độ (Đường kính D = 3,0 cm) 24 Hình 3.5 Hàm bậc thể phụ thuộc cường độ gamma truyền qua vào mật độ (Đường kính D = 2,0 cm) 26 Hình 3.6 Hàm bậc thể phụ thuộc cường độ gamma truyền qua vào mật độ (Đường kính D = 3,0 cm) 26 Hình 3.7 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Đường kính D = 2,0 cm) 29 Hình 3.8 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Đường kính D = 3,0 cm) 29 Hình 3.9 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc nhất) kỹ thuật gamma truyền qua (Đường kính D = 2,0 cm) 31 Hình 3.10 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc nhất) kỹ thuật gamma truyền qua (Đường kính D = 3,0 cm) 31 Hình 3.11 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc hai) kỹ thuật gamma truyền qua (Đường kính D = 2,0 cm) 32 Hình 3.13 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc hai) kỹ thuật gamma truyền qua (Đường kính D = 3,0 cm) 32 MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN 1.1 Tương tác gamma với vật chất 1.1.1 Hiệu ứng quang điện 1.1.2 Hiệu ứng Compton 1.2 Kỹ thuật gamma tán xạ ngược 1.2.1 Kỹ thuật gamma tán xạ ngược 1.2.2 Ảnh hưởng tán xạ nhiều lần 1.3 Kỹ thuật gamma truyền qua Chương MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG MƠ PHỎNG MONTE CARLO 10 2.1 Chương trình MCNP 10 2.2 Đặc điểm chương trình MCNP5 11 2.2.1 Cấu trúc chương trình MCNP5 11 2.2.2 Đánh giá sai số 16 2.3 Mô Monte Carlo xác định khối lượng riêng dung dịch 16 2.3.1 Nguồn phóng xạ 17 2.3.2 Vật liệu 17 2.3.3 Đầu dò 17 2.3.4 Mơ hình mơ 18 2.4 Kỹ thuật xử lí phổ 20 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 Sự phụ thuộc cường độ chùm tia gamma tán xạ ngược cường độ chùm tia gamma truyền qua vào mật độ dung dịch 21 3.1.1 Đường phụ thuộc cường độ chùm tia gamma tán xạ ngược vào mật độ dung dịch 21 3.1.2 Khảo sát hàm bậc cho phụ thuộc cường độ chùm tia gamma tán xạ vùng mật độ nhỏ 23 3.1.3 Đường phụ thuộc cường độ chùm tia gamma truyền qua vào mật độ dung dịch 25 3.2 Xác định mật độ dung dịch 27 3.2.1 Kỹ thuật gamma tán xạ ngược 27 3.2.2 Kỹ thuật gamma truyền qua 30 3.2.3 Kết xác định mật độ dung dịch kỹ thuật gamma tán xạ ngược kỹ thuật gamma truyền qua 30 KẾT LUẬN 33 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 34 MỞ ĐẦU Kỹ thuật kiểm tra không phá hủy NDT sử dụng tia gamma áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực xác định cấu trúc sản phẩm khuyết tật sản phẩm [10], bề dày vật liệu [4] Việc áp dụng kỹ thuật không phá hủy xác định mật độ tiến hành [1, 2, 14, 17] Đặc biệt, cơng trình nhóm nghiên cứu Priyada cho thấy tiềm xác định mật độ vật liệu kỹ thuật NDT, mà đây, đề cập đến kỹ thuật gamma tán xạ ngược gamma truyền qua Với cường độ ghi nhận lớn đầu dò, kỹ thuật gamma truyền qua thể khả áp dụng rộng rãi có tiềm lớn thơng qua nhiều cơng trình nghiên cứu xác định hệ số suy giảm [7], cấu trúc khuyết tật ống [10]…Đặc biệt, việc áp dụng thành công xác định mật độ dung dịch Priyada [14] làm sở cho việc mở rộng nghiên cứu xác định mật độ vật liệu kỹ thuật gamma truyền qua Tuy nhiên, việc bố trí nguồn đầu dị hai phía mẫu gặp hạn chế số loại vật liệu, để khắc phục nhược điểm này, người ta phát triển kỹ thuật gamma tán xạ ngược Với ưu điểm kiểm tra không phá hủy NDT việc tiếp xúc mẫu từ phía, tiềm kỹ thuật gamma tán xạ ngược phát triển nhiều thí nghiệm xác định bề dày vật liệu [4], cấu trúc bê tơng [2] … Trong cơng trình nhóm nghiên cứu Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh khẳng định độ tin cậy kỹ thuật xác định mật độ dung dịch [1] Thêm vào đó, cơng trình Priyada cơng bố kết kỹ thuật gamma tán xạ ngược vượt trội so với kỹ thuật gamma truyền qua xác định mức lỏng – lỏng lỏng – khí [14] Tuy nhiên, cường độ ghi nhận kỹ thuật gamma tán xạ ngược ghi nhận không tăng liên tục mà đạt giá trị bão hịa ngưỡng Do vậy, việc áp dụng kỹ thuật áp dụng cho tất mật độ dung dịch Từ mặt ưu điểm hạn chế hai kỹ thuật, Priyada [14] tiến hành xác định mật độ dung dịch hai kỹ thuật, đánh giá so sánh độ tin cậy kỹ thuật gamma tán xạ ngược gamma truyền qua Trong nghiên cứu này, Priyada sử dụng đầu dò HPGe với độ phân giải lớn, song điều kiện áp dụng có nhiều hạn chế ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ SO SÁNH KỸ THUẬT GAMMA TÁN XẠ NGƯỢC VÀ KỸ THUẬT GAMMA TRUYỀN QUA TRONG XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ DUNG DỊCH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP... 3.11 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc hai) kỹ thuật gamma truyền qua (Đường kính D = 2,0 cm) 32 Hình 3.13 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc hai) kỹ thuật gamma. .. tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc nhất) kỹ thuật gamma truyền qua (Đường kính D = 2,0 cm) 31 Hình 3.10 Mật độ tính tốn kỹ thuật gamma tán xạ ngược (Bậc nhất) kỹ thuật gamma truyền qua