báo cáo nghiên cứu các đặc trưng truyền qua của gamma đa năng lượng trong ứng dụng khảo sát đường ống công nghiệp

9/5/2014 1 Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Khoa Vật Lý- Vật Lý Kỹ Thuật Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân Đề Tài: NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG TRUYỀN QUA CỦA GAMMA ĐA NĂNG LƯỢNG ỨNG DỤNG TRONG KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG CÔNG NGHIỆP CBHD: KSC Nguyễn Hữu Quang KS Trần Thanh Minh KS Mai Công Thành GVPB: TS. Trần Thiện Thanh SVTH: Nguyễn Văn Phận 05/09/2014 2 I. Giới thiệu-đặt vấn đề II. Cơ sở lý thuyết III. Mô phỏng khảo sát đặc trưng truyền qua của nguồn Se-75 IV. Thực nghiệm V. Kết luận- hướng phát triển 05/09/2014 3 I. Giới thiệu- đặt vấn đề 9/5/2014 4 9/5/2014 5 2.1. Một số đặc trưng truyền qua của bức xạ gamma. Các tương tác chính của gamma với vật chất: • Hiệu ứng quang điện • Hiệu ứng tán xạ compton • Hiệu ứng tạo cặp Sự suy giảm của chùm bức xạ khi tương tác với vật chất: Độ nhạy của chùm bức xạ trong phép kiểm tra gamma truyền qua -μx 0 I=I e -μx 0 dI =μI e dx (1) (2) 9/5/2014 6 Sự suy giảm của nguồn đa năng và độ nhạy của nguồn đa năng lượng Nguồn gamma đa năng lượng có ưu điểm trên cả dải năng lượng • Sự tương tác, suy giảm thể hiện trên nhiều đỉnh năng lượng khác nhau: Năng lượng thấp truyền qua kém, suy giảm tốt với các vật liệu, kể cả vật liệu nhẹ. Năng lượng cao có khả năng xuyên sâu, suỵ giảm tốt với các vật liệu năng, dày. • Độ nhạy của nguồn đa năng lượng luôn lớn hơn các năng lượng thành phần. i nn -μx i i 0i i=1 i=1 dI dI = μ I e = dx dx  i i nn io i=1 i=1 -μx I= I = I .e  (3) (4) 9/5/2014 7 2.2. Một số nguồn đồng vị thường dùng trong công nghiệp Se-75 E (keV) 96 121 136 264 279 400 Xác suất phát (%) 3,41 17,15 58,15 59,00 25,00 11,50 Nguồn bức xạ E (keV) T 1/2 Ytterbium (Yb-169) 8 - 308 32 ngày Selenium (Se-75) 66 - 400 120 ngày Iridium (Ir-192) 206 - 612 74 ngày Gadolinum (Gd-153) 6 – 173 240 ngày Caesium (Cs-137) 661 32 năm Cobalt (Co-60) 1173; 1332 5 năm 9/5/2014 8 Tinh thể Tỉ lệ phát sáng (p/ keV ) Ánh sáng đầu ra (%)/ kết hợp PMT Thời gian phát sáng (ns) Bước sóng tối đa (nm) Chiết suất Bề dày suy giảm một nữa (cm,661 keV) Độ nở nhiệt (/ 0 C) 10 -6 Độ cứng (Mho) Mật độ (g/cm 3 ) Hút ẩm NaI(Tl) 38 100 250 415 1.85 2.5 47.4 2 3.67 Có CsI(Tl) 54 45 1000 550 1.79 2 54 2 4.51 Ít CsI(Na) 41 85 630 420 1.84 2 54 2 4.51 Có BGO 8-10 20 300 480 2.15 1 7 5 7.13 Không CdWO 4 15 40 1.1 (40%) 14.5 (60%) 470 2.3 1 4-4.5 7.90 Không 2.3. Một số loại đầu dò thường dùng trong công nghiệp 05/09/2014 9 3.1. MỤC TIÊU MÔ PHỎNG: • Kiểm tra một số đặc trưng truyền qua của nguồn gamma đa năng lượng Se-75 như khả năng truyền qua, suy giảm, khả năng phân giải mật độ… • Đánh giá khả năng sử dụng nguồn Se-75 vào khảo sát ống công nghiệp. 05/09/2014 10  Nguồn bức xạ: Se-75 (1,5 Ci), nguồn Cs-137 ( 20mCi). Vật liệu che chắn: • Vật liệu nặng là thép, độ dày thay đổi từ 0-5,2 cm. • Vật liệu nhẹ là nhựa, chiều dày thay đổi từ 0-10cm.  Khoảng cách từ nguồn tới đầu dò là 50 cm. [...]... Se-75 có các đặc trưng truyền qua, suy giảm, độ nhạy và độ phân giải mật độ tốt cho phép đo gamma truyền qua Có thể phát hiện tốt các ăn mòn với bề dày thép nhỏ hơn 3cm Phù hợp cho mục đích ứng dụng khảo sát đường ống công nghiệp Kết quả mô phỏng và thực nghiệm đều cho kết quả tốt, tương quan về đặc trưng truyền qua của nguồn Se-75 tuy cấu hình mô phỏng và thực nghiệm không giống nhau Với các kết quả... nghiệm không giống nhau Với các kết quả trên, việc sử dụng nguồn đa năng lượng Se-75 trong một cấu hình gamma truyền qua, ứng dụng khảo sát ăn mòn đóng cặn trên các đường ống công nghiệp cho cho kết quả nhanh, chính xác, đáp ứng được nhu cầu thực tế, phù hợp với điều kiện Việt Nam là hoàn toàn có thể 9/5/2014 27 Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô và các bạn đã lắng nghe ! 9/5/2014 28 ... Se-75, khả năng ghi nhận của các thiết bị với nguồn Se-75 • Kiểm tra các đặc trưng truyền qua của nguồn đa năng lượng Se-75 trên thực tế 05/09/2014 16 Thiết bị thí nghiệm 9/5/2014 17 • Nguồn Se-75 và Cs-137 đặt trong buồng chứa có cửa sổ chuẩn trực đường kính 2mm • Khoảng cách từ nguồn tới đầu dò: 5m đối với Se-75 và 2,5m đối với Cs-137 • Thời gian đo 6s 05/09/2014 18 9/5/2014 19 • • Khoảng cách từ nguồn... 22 Thí nghiệm 3 -khảo sát đóng cặn vật liệu nhẹ Bố trí thí nghiệm: Chiều dày thép: 1,5 cm Đóng cặn nhựa 0.15-1cm Thời gian đo 30 s 9/5/2014 23 Thí nghiệm 4- khảo sát nguồn Se-75 trên ống thép công nghiệp Dụng cụ thí nghiệm 9/5/2014 24 9/5/2014 25 Giá trị trung bình Io =127203 số đếm, Kết quả tính toán sự khác biệt (Hệ số F) giữa Io và I theo tiêu chuẩn 3 sigma (độ tin cậy 99,7%) tại các vị trí khác... hiện ăn mòn 1mm thép • Dựa vào tiêu chuẩn 3 sigma trong các tiêu chuẩn đánh giá số liệu westgard một khuyết tật có thể xác định với độ tin cậy 99,7% khi: I  I  I 0  3  3 I 0 • Đặt F là hệ số khác biệt số đếm giữa Io và I : (5) I I  I 0 F  3 3 I 0 (6) Nếu: F > 1: điểm bất thường F < 1: điểm bình thường 9/5/2014 14 3.3 Mô phỏng độ nhạy với các vật liệu nhẹ • Cấu hình mô phỏng: • Kết quả mô... và 2,5m đối với Cs-137, Thời gian đo 6s Vật liệu che chắn: Thép: chiều dày 0-4cm, mỗi bước thay đổi 1mm Nhựa: chiều dày 0-10cm, mỗi bước thay đổi 4mm 9/5/2014 20 9/5/2014 21 Giới hạn phát hiện 1mm thép trong thực nghiệm 12 Tỉ lệ độ thay đổi số đếm với sai số phép đo ( hệ số khác biệt F) Hệ số khác biệt F 10 8 6 tổng phổ Se-75 4 Cs-137 2 0 0 10 20 30 40 50 Chiều dày thép (mm) Với cấu hình thí nghiệm thực . Hạt Nhân Đề Tài: NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG TRUYỀN QUA CỦA GAMMA ĐA NĂNG LƯỢNG ỨNG DỤNG TRONG KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG CÔNG NGHIỆP CBHD: KSC Nguyễn Hữu Quang KS Trần Thanh Minh KS Mai Công Thành GVPB: TS thường dùng trong công nghiệp 05/09/2014 9 3.1. MỤC TIÊU MÔ PHỎNG: • Kiểm tra một số đặc trưng truyền qua của nguồn gamma đa năng lượng Se-75 như khả năng truyền qua, suy giảm, khả năng phân giải. chùm bức xạ trong phép kiểm tra gamma truyền qua -μx 0 I=I e -μx 0 dI =μI e dx (1) (2) 9/5/2014 6 Sự suy giảm của nguồn đa năng và độ nhạy của nguồn đa năng lượng Nguồn gamma đa năng lượng có ưu