báo cáo tính toán phân bố của đồng vị phóng xạ bên trong thùng thải bằng phương pháp quét gamma phân đoạn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN Lâm thu văn TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CỦA ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG THÙNG THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUÉT GAMMA PHÂN ĐOẠN Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao Mã số: 60 44 05 Hướng dẫn khoa học: TS. Lê Bảo Trân Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 9/27/20141 Thiết bị và phương pháp nghiên cứu 2 Kết luận và kiến nghị 4 Kết quả và thảo luận 3 Tổng quan 1 Nội dung báo cáo 9/27/20142 1. Tổng quan 1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước • Năm 1993, Cesana và cộng sự [8] đã đưa ra phương pháp xác định hoạt độ của nguồn có kích thước như 137Cs,134Cs, 54Mn, 60Co, trong thùng thải phóng xạ. • Năm 1995, Filb [12] đã xây dựng công thức tính hoạt độ thùng thải từ tốc độ phát tia gamma. • Năm 2009, Bai và cộng sự [17] đã đưa ra phương pháp tính hoạt độ của thùng thải không đồng nhất bằng phương pháp quét gamma phân đoạn. • Năm 2011, Krings và Mauerhofer [13] đã thay đổi hàm đáp ứng trong biểu thức của Bai, kết quả là giảm sai số một cách đáng kể. 9/27/20143 1. Tổng quan 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước • Năm 2012, Trần Quốc Dũng cùng cộng sự  Nghiên cứu những hạn chế của phương pháp quét gamma phân đoạn và đề nghị một phương pháp bổ sung để kiểm tra thùng thải phóng xạ [15].  Giảm sai số hệ thống bằng cách cải tiến dùng hai đầu dò đồng nhất và áp dụng cho phân tích thùng thải mật độ thấp [16]. • Năm 2012, Lê Anh Đức [1] trong luận văn tốt nghiệp đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của phân bố nguồn trong một phân đoạn đến sai số hệ thống của phép đo bằng phương pháp quét gamma phân đoạn. 9/27/20144 1. Tổng quan 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước • Năm 2013, Huỳnh Thị Yến Hồng cùng cộng sự [2] áp dụng kỹ thuật quét gamma phân đoạn để xác định vị trí nguồn trong thùng thải. • Năm 2013, Trương Nhật Huy [3] trong luận văn tốt nghiệp đã xác định vị trí một đồng vị được thả ngẫu nhiên vào thùng có các chất độn khác nhau. • Năm 2014, Nguyễn Thị Thanh Thủy [7] trong luận văn tốt nghiệp đã xác định tên, vị trí đồng vị và dùng chương trình MCNP5 để xây dựng đường chuẩn hiệu suất theo năng lượng trong trường hợp không có chất độn và chất độn cát. 9/27/20145 Được phát triển bởi phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos – Mỹ vào đầu những năm 1970. Phổ biến nhất trong số các kỹ thuật phân tích không hủy mẫu. Các dụng cụ đo và lắp ráp không quá phức tạp với độ tin cậy cao, giá thành sản xuất phù hợp Nguyên tắc cơ bản là chia thùng thải thành các phân đoạn ngang có chiều cao nhỏ hơn nhiều so với chiều cao thùng. 1.3. Giới thiệu kỹ thuật quét gamma phân đoạn (Segmented Gamma Scanning Technique - SGS) 1. Tổng quan 9/27/20146 Mục tiêu  Xác định tên và vị trí đồng vị phóng xạ được thả ngẫu nhiên vào thùng bằng phương pháp quét gamma phân đoạn.  Xây dựng đường chuẩn hiệu suất theo năng lượng và theo vị trí  Tính toán hoạt độ của các đồng vị tại một số vị trí trong thùng. 9/27/20147 Chương trình PENELOPE • Mô phỏng sự vận chuyển 3 loại hạt: photon, electron và positron trong hệ thống vật liệu tùy chọn. • Các tập tin dữ liệu được dùng để mô phỏng: tập tin vật liệu; tập tin hình học, tập tin đầu vào; tạo ứng dụng penmain.exe. Xử lý phổ mô phỏng • Tác động hàm FWHM vào đỉnh năng lượng toàn phần để so sánh với kết quả thực tế. • Hàm FWHM: Phương pháp nghiên cứu: thực nghiệm và mô phỏng 2. Thiết bị và phương pháp nghiên cứu 9/27/20148 2 FWHM 0,002 0,0656 E 0,064E = − + − 2. Thiết bị và phương pháp nghiên cứu 1. Nguồn - Thùng thải 2. Thiết bị ghi nhận •. Đầu dò NaI(Tl) •. Khối Osprey •. Ống chuẩn trực chì •. Chương trình hiển thị và phân tích phổ 3. Thiết bị dịch chuyển thùng •. Mâm quay thùng thải •. Hệ dịch chuyển đầu dò Bố trí hệ đo 9/27/20149 2. Thiết bị và phương pháp nghiên cứu Nguồn - Thùng thải • Chiều cao : 85 cm • Đường kính: 58 cm • 11 phân đoạn, 12 góc quay • 12 ống có đánh số • 2 tấm xốp • 1 nguồn kim • 5 nguồn điểm + 9/27/201410 [...]... vào thùng và cố định bằng xốp o Nhận diện và xác định vị trí đồng vị phóng xạ được thả ngẫu nhiên vào thùng bằng phương pháp quét gamma phân đoạn o Kiểm tra độ tin cậy của hệ đo bằng chương trình PENELOPE o Sử dụng chương trình PENELOPE xây dựng đường chuẩn hiệu suất theo năng lượng tại một vị trí và đường chuẩn hiệu suất tại 12 vị trí ống của 60Co và 137Cs o Tính toán hoạt độ của đồng vị phóng xạ với... 4 Xác định vị trí nguồn Bảng 3 Số đếm đỉnh trên từng vị trí phân đoạn Phân đoạn Vị trí Số phân đếm đoạn (cm) Phân đoạn Vị trí Số phân đếm đoạn (cm) 3 8-16 9142 8 48-56 22867 4 16-24 13832 9 56-64 18009 5 24-32 17803 10 64-72 15349 6 32-40 21294 11 72-80 15519 7 40-48 Hình 4 Phổ nguồn phóng xạ 19883 Hình 5 Đồ thị biểu diễn số đếm đỉnh theo vị trí phân đoạn 3 Kết quả và thảo luận Xác định vị trí nguồn... trên từng vị trí phân đoạn Phân đoạn Vị trí Số phân đếm đoạn (cm) Phân đoạn Vị trí Số phân đếm đoạn (cm) 3 8-16 18416 8 48-56 65981 4 16-24 22442 9 56-64 49256 5 24-32 22774 10 64-72 32461 6 32-40 28703 11 72-80 25547 7 40-48 53357 Hình 1 Phổ nguồn phóng xạ Hình 2 Đồ thị biểu diễn số đếm đỉnh theo vị trí phân đoạn 3 Kết quả và thảo luận Xác định vị trí nguồn Thả một nguồn Bảng 2 Số đếm đỉnh theo vị trí... của kỹ thuật quét gamma phân đoạn bằng phương pháp ngẫu nhiên, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh [2] Huỳnh Thị Yến Hồng, Huỳnh Đình Chương, Vũ Ngọc Ba, Bùi Tuấn Khải, Trần Kim Tuyết, Lê Thị Ngọc Trang, Vũ Tiến Bảo Đăng, Trương Nhật Huy, Hoàng Đức Tâm, Trần Thiện Thanh (2013), Áp dụng kỹ thuật quét gamma phân đoạn xác định vị trí một nguồn bất kỳ trong thúng thải phóng xạ, ... 9,98% 4 Kiến nghị o Tăng số lượng ống nhựa đặt trong thùng để có thể khảo sát tại nhiều vị trí hơn o Chia nhỏ các phân đoạn theo chiều cao thùng và góc quay để xác định vị trí đồng vị chính xác hơn o Tiến hành thí nghiệm trên nhiều loại chất độn và các nguồn khác nhau, giúp đánh giá chính xác về hệ đo o Xây dựng đường chuẩn hiệu suất ở các vị trí khác nhau bằng thực nghiệm và mô phỏng để so sánh Danh... thiết kế hệ đo thùng thải phóng xạ, luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh [4] Trương Thị Hồng Loan (2006), Các phương pháp thống kê đánh giá số liệu thực nghiệm hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh [5] Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hóa, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [6] Trần Thiện Thanh (2013), “Hiệu chỉnh phổ gamma bằng phương pháp Monte Carlo”,... hoạt độ thực hoạt độ tính toán dao động từ 3,99 % đến 9,98 %, nguyên nhân do: o Khoảng cách từ bề mặt ống chuẩn trực đến bề mặt thùng được thiết lập bị chênh lệch với khoảng cách đã đặt ra là 6,3 cm Bên cạnh đó, khe chuẩn trực chưa nằm trong khoảng giữa mỗi cung tròn khi quay thùng o Mật độ chất độn có sự chênh lệch giữa thực tế và mô phỏng 4 Kết luận o Cải tiến một số chi tiết trong hệ đo: sử dụng... nguồn Bảng 4 Số đếm đỉnh theo vị trí góc Góc Vị trí góc (cm) Số đếm Góc Vị trí góc (cm) Số đếm 1 0-15 20771 7 90-105 96654 2 15-30 21924 8 105-120 47788 3 30-45 24817 9 120-135 29596 4 45-60 35462 10 135-150 25656 5 60-75 55778 11 150-165 22521 6 75-90 130202 12 165-180 21203 Hình 6 Đồ thị biểu diễn số đếm đỉnh theo vị trí góc Kết luận: Hai nguồn 241Am và 226Ra, ở phân đoạn 8, góc thứ sáu 3 Kết quả... nguồn Bảng 2 Số đếm đỉnh theo vị trí góc Góc Số đếm Góc Vị trí góc (cm) Số đếm 1 0-15 58277 7 90-105 10006 2 15-30 58177 8 105-120 9366 3 30-45 28139 9 120-135 9596 4 45-60 17675 10 135-150 13153 5 Hình 3 Đồ thị biểu diễn số đếm đỉnh theo vị trí góc Vị trí góc (cm) 60-75 11229 11 150-165 18608 6 75-90 7941 12 165-180 31385 Kết luận: Nguồn 60Co, ở phân đoạn 8, giữa góc quay thứ nhất và thứ hai 3 Kết quả... Thủy (2014), Phát triển hệ kiểm tra chất thải phóng xạ, luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Cần Thơ Tiếng Anh [8] A Cesana, M Terrani, and G Sandrelli (1993), Gamma Activity Determination in Waste Drums from Nuclear Plants, Applied Radiation Isotopes Vol 44, No 3, 517 – 520 6 Tài liệu tham khảo Tiếng Anh [8] A Cesana, M Terrani, and G Sandrelli (1993), Gamma Activity Determination in Waste Drums . HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN Lâm thu văn TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CỦA ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG THÙNG THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUÉT GAMMA PHÂN ĐOẠN Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng. và vị trí đồng vị phóng xạ được thả ngẫu nhiên vào thùng bằng phương pháp quét gamma phân đoạn.  Xây dựng đường chuẩn hiệu suất theo năng lượng và theo vị trí  Tính toán hoạt độ của các đồng. những hạn chế của phương pháp quét gamma phân đoạn và đề nghị một phương pháp bổ sung để kiểm tra thùng thải phóng xạ [15].  Giảm sai số hệ thống bằng cách cải tiến dùng hai đầu dò đồng nhất