Nghiên cứu sự phân bố liều theo độ sâu sản phẩm chiếu xạ và hiệu ứng phát bức xạ hãm của chùm electron từ máy gia tốc rf linac và lwfa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỤ NHIÊN NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN củư SỤ PHÂN BÓ LIÈU THEO ĐƠ SÂU SẢN PHẤM CHIẾU XẠ• VÀ HIỆU • ỨNG PHÁT BỨC XẠ• HÃM CỦA CHÙM ELECTRON TÙ MÁY GIA TÓC RF-LINAC VÀ LWFA LUẬN ÁN TIÊN Sĩ VẬT LÝ TP Hồ Chí Minh - Năm 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỤ NHIÊN NGUYỀN ANH TUẤN NGHIÊN CỬU SỤ PHÂN BÓ LIÈƯ THEO ĐỘ SÂU SẢN PHẤM CHIÉU XẠ VÀ HIỆU ÚNG PHÁT BỨC XẠ HÃM CỦA CHÙM ELECTRON TỪ MÁY GIA TỐC RF-LINAC VÀ LWFA Ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã sổ ngành: 62 44 05 01 Phản biện 1: PGS.TS Phạm Đức Khuê Phản biện 2: PGS.TS Nguyền Tuấn Khải Phản biện 3: PGS.TS Hoàng Đức Tâm Phản biện độc lập 1: PGS.TS Nguyễn Tuấn Khải Phản biện độc lập 2: PGS.TS Nguyền Văn Hùng NGƯỜI HƯỚNG DÀN KHOA HỌC GS.TS Châu Văn Tạo GS.TS Chary Rangacharyulu Tp Hồ Chí Minh - Năm 2022 11 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trinh nghiên cứu riêng với dẫn cúa tập thể cán hướng dần GS.TS Châu Văn Tạo GS.TS Chary Rangacharyulu, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa đế bão vệ học vị Tôi xin cam đoan công trình cơng bố có liên quan đến luận án đồng ý đồng tác giả khơng có xung đột lợi ích nhóm nghiên cứu Tôi xin cam đoan rang giúp đỡ cho việc thực luận án gửi lời cảm ơn, tài liệu tham khảo, trích dần luận án chi rõ nguồn gốc Tác giả luận án Nguyễn Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN Lời xin câm ơn chân thành quý thầy cô, cán trẽ, nghiên cứu sinh, học viên cao học em sinh viên môn Vật lý Hạt nhân, khoa Vật lý - Vật lý kỹ thuật, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Tp Ho Chí Minh Trong suốt thời gian thực luận án, nhận tận tâm chi bảo truyền đạt nhiều kiến thức quý báu cùa thầy cô bạn Mỗi lần gặp khó khăn, tơi giúp đỡ, động viên khích lệ tinh thần quý thầy bạn Đó động lực đề tơi hồn thành luận án Hơn hết, tơi xin gừi lời cảm ơn sâu sắc đến người thầy đáng kính đặc biệt tơi, GS.TS Châu Văn Tạo, thầy trực tiếp hướng dần, bảo, uốn nắn chình sửa đề tài suốt q trình tơi thực luận án Có thời điểm gần gục ngã nghiên cứu, nghiệp song thầy đă chi dạy với cám thông đầy nghiêm khắc đe vững vàng bước đường chinh phục tri thức Thầy cịn cầu nối vơ quan trọng để tơi bạn sinh viên, học viên, nghiên cứu sinh có nhiều hội học tập tiếp cận với kiến thức từ Giáo sư nước ngồi Tơi xin chân thành cảm ơn GS.TS Chary Rangacharyulu trường dại học Saskatchewan, Canada Mặc dù tận bên bán cầu hàng năm thầy sang môn vừa để giăng dạy vừa tận tinh dần bước thực luận án Thời gian thầy nước thầy ln giao bài, phân tích kết hướng dẫn viết báo qua email đế tơi có kết luận án Tôi vô biết ơn Trung tâm Nghiên cứu Triên khai Công nghệ Bức xạ - Viện Nàng lượng Nguyên từ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi để tơi tiến hành thi nghiệm luận án Cuối xin cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp đặc biệt người thân gia đình động viên tinh thần tạo điều kiện thời gian đế chuyên tàm thực luận án *• 11 MỤC LỤC LỞI CAM ĐOAN i LÒI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỬ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xi MỞ DẦU CHƯƠNG TỐNG QUAN 1.1 Tinh hình nghiên cứu vấn đề tồn đọng 1.1.1 Tinh hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.1.3 Nhừng vấn đê tồn đọng 1.1.4 Những vấn đề luận án tập trung giải 10 1.2 Cơ sở lý thuyết tương tác electron với vật chất 10 1.2.1 Quá trình ion hóa tạo electron thứ cấp 12 1.2.1.1 Công thức Bethe Bloch 12 1.2.1.2 Tán xạ M0ller 13 1.2.2 Cơ chế phát xạ hãm 14 1.3 Phương pháp Monte Carlo mơ phịng tương tác electron .14 1.4 Các đặc trưng chiếu xạ sứ dụng chùm electron lừ máy gia lốc 16 1.4.1 Dặc trưng phân bố liều chùm electron sản phẩm chiếu xạ 16 1.4.2 Hiệu ứng phát xạ hãm phản ứng (y, n) chiếu xạ 18 1.5 Kết luận chương .19 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHÂN BÓ LIỀU TRONG SẢN PHÁM CHIÉU XẠ TRÊN MÁY GIA TỐC RF-LINAC BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP VÀ THỤC NGHIỆM 20 2.1 Máy gia lốc RF-LINAC 20 2.1.1 Đặc trưng nguồn phát electron trường chiếu 21 *** 111 2.1.2 Đặc trưng sản phẩm chiểu xạ 23 2.2 Mô phân bố liều theo độ sâu san phâm chiếu xạ MCNP 24 2.2.1 Mô phân bố liều sản phẩm đồng 24 2.2.2 Mô phóng phân bố liều sán phấm khơng đong 25 2.2.2.1 Sản phẩm xếp theo cột 25 2.2.2.2 Sản phâm xếp theo lớp 26 2.3 Đo phân bố liều theo độ sâu sàn phẩm chiếu xạ lieu kc B3000 28 2.3.1 Tạo dựng thùng giả hàng, cài đặt liều kế 28 2.3.1.1 Thùng giả hàng đồng 28 2.3.1.2 Thùng giả hàng xếp theo cột 29 2.3.1.3 Thùng giả hàng sap xếp theo lớp 29 2.3.2 Chiếu xạ thùng giả hàng 31 2.4 Ket quã phân bố liều từ mô phông MCNP thực nghiệm 31 2.4.1 Đường phân bố liều sản phẩm đồng 32 2.4.2 Dường phân bố liều sản phẩm xếp theo cột 36 2.4.3 Đường phân bố liều sản phẩm xếp theo lớp 40 2.5 Kết luận chương 44 CHƯƠNG KHAO SÁT HIỆU ỬNG PHÁT BỬC XẠ HÃM TRÊN BIA CỦA CHÙM ELECTRON TÙ MÁY GIA TỐC RF-L1NAC 45 3.1 Mô phổ xạ hãm sau bia MCNP 45 3.1.1 Phô electron từ máy gia tổc RF-L1NAC 45 3.1.2 Phổ xạ hãm vị trí góc khác 46 3.1.3 Phổ xạ hãm phản ứng (y, n) bia 49 3.1.3.1 Pho xạ hãm sau bia 49 3.1.3.1 Phàn ứng (y, n) bia bị chiếu xạ bang chùm electron 50 3.2 Hiệu suất chuyển đồi electron-photon sau bia 51 3.2.1 Mô MCNP cho bia chuyên đoi electron-photon 51 3.2.2 Xác định chiều dày bia bang thực nghiệm 52 3.2.3 Chuẩn bị bia 54 iv 3.2.4 Chiểu xạ bia chùm electron 54 3.2.5 Các kết quà từ mô MCNP thực nghiệm 56 3.2.6 Hiệu suất chuyển đổi tia X bia hồn hợp 57 3.3 Kết luận chương 58 CHƯƠNG MỎ PHÓNG PHÂN BÓ LIỀU TRONG SẢN PHÀM CHIẾU XẠ VÀ ĐẶC TRUNG BỨC XẠ HÀM TRÊN MÁY GIA TỐC LWFA BANG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 60 4.1 Cơ chế gia tổc electron máy gia tốc LWFA 60 4.2 Điện trường gia tốc khối plasma 62 4.3 Dừ liệu phổ nãng lượng electron cho mô MCNP 63 4.4 Mơ phóng MCNP phân bố liều sản phẩm chiếu xạ phố xạ hãm bia 64 4.4.1 Phân bố liều theo chiều sâu sân phẩm chiếu xạ 64 4.4.2 Hiệu ứng xạ hãm phản ứng (y, n) trôn vật liệu chiếu xạ 67 4.4.2.1 Mô phổ xạ hãm sau bia 67 4.4.2.2 Năng lượng ngưỡng tạo phàn ứng (y, n) số vật liệu chiếu xạ 68 4.5 So sánh kết mô phông MCNP máy gia tốc LWFA RF-L1NAC 69 4.5.1 Đường phân bố liều theo chiều sâu sản phẩm chiếu xạ 69 4.5.1.1 Đường phân bố liều chiểu xạ mặt 69 4.5.1.2 Đường phân bổ liều chiếu xạ hai mặt 73 4.5.2 Phổ xạ hàm xác suất tạo phản ứng (y, n) từ máy gia tốc LWFA 76 4.5.2.1 Phố xạ hãm bia pp, Al Fe Pb 76 4.5.2.2 Phân ứng (y, n) bia bị chiếu xạ máy gia tốc LWFA 77 4.6 Kết luận chương 78 KÉT LUẬN 80 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CÙA TÁC GIẢ 83 TÀI LIỆU THAM KHÁO 85 PHỤ LỤC 91 V DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỬ VIẾT TẲT Ký hiệu, Tiếng Việt Tiếng Anh chữ viết tắt p Mật độ khối Density

X in ci inO' in oo cn ri•x in MD oo ri X cr X 00 cn X cn r« ri o X X r» c^i © + © 00 ci X OS m 4ỳ o X MD in X 00 »x CM so so rx r so X oc rir» 00r© CMrx rf X 00 in ri r-_ X X ÔS 00r» ri X s © 4ti X OS MD X cn ri X oo X © co o o X in o oo o \O X MD e> r- xO Õ o X i5 X 2' Ó O' \Ơ X MD IT,r< X •n