Thiết kế chế tạo các hệ công nghệ chính cho máy chiếu xạ công nghệ nguồn cobalt 60

MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách các cá nhân tham gia thực hiện đề tài x Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt xi Danh sách các bảng xii Danh sách các hình xi v Chng 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cu 2 1.2 Hiện trạng các máy chiếu xạ công nghiệp nguồn Cobalt-60 ở Việt Nam 4 1.3 Mô tả thiết bị máy chiếu xạ công nghiệp nguồn Cobalt-60 5 1.4 Tình hình nghiên cu ngoài nước 7 1.5 Tình hình nghiên cu trong nước 7 1.6 Phạm vi nghiên cu 8 1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 8 1.7.1 Về mặt khoa học 8 1.7.2 Về mặt thực tiễn 8 1.8 Mục đích ca đề tài 9 vi 1.9 Nhiệm vụ và giới hạn ca đề tài 9 1.9.1 Nhiệm vụ ca đề tài 9 1.9.2 Giới hạn ca đề tài 9 1.10 Phương pháp nghiên cu 9 1.11 Kết cấu luận văn 10 Chng 2 C SỞ LÝ THUYT 11 2.1 Tính an toàn ca thiết bị 11 2.2 Đối tượng chiếu xạ 11 2.3 Hệ công nghệ 12 2.3.1 Hệ đảo hàng 12 2.3.2 Hệ nạp-dỡ-vận chuyển hàng 16 Chng 3 THIT K, CH TO H ĐO HÀNG 19 3.1 Tính toán thông số vật lý hệ đảo hàng và phân bố liều thùng hàng 19 3.1.1 Tính toán thông số vật lý hệ đảo hàng để tìm phương án tối ưu 19 3.1.1.1 Trường hợp nguồn bao ph hàng 19 3.1.1.2 Trường hợp hàng bao ph nguồn 22 3.1.2 Tính toán phân bố liều thùng hàng để tìm kích thước tối ưu 24 3.2 Thiết kế cơ khí và chế tạo thùng hàng 32 3.3 Thiết kế nguyên lý hoạt động ca hệ đảo hàng 36 3.4 Thiết kế chu trình hệ đảo hàng 38 3.5 Tính kết cấu ca hệ đảo hàng 42 3.5.1 Tính độ bền thanh dẫn dọc 1R 42 3.5.2 Tính độ bền cho hệ đảo hàng 46 3.5.2.1 Kết quả phân tích bền hệ đảo hàng với phần mềm Inventor 46 3.5.2.2 Kết quả phân tích bền hệ đảo hàng với Ansys 14 49 3.5.2.3 So sánh kết quả 51 vii 3.6 Chọn thiết bị nâng và đẩy thùng hàng trong hệ đảo hàng 51 3.6.1 So sánh 3 thiết bị và chọn thiết bị nâng, đẩy thùng hàng cho hệ đảo hàng51 3.6.2 Tính toán đường kính xy lanh khí nén 52 3.6.2.1 Tính lực nâng cho khung nâng hạ (C10N, C20N) 53 3.6.2.2 Tính lực đẩy cho các thùng hàng theo hàng dọc (C1D, C3D….) 54 3.6.2.3 Tính lực đẩy các thùng hàng theo hàng ngang (C5D, C15T) 56 Chng 4 THIT K, CH TO H VẬN CHUYỂN THÙNG HÀNG 59 4.1 Nguyên lý hệ vận chuyển thùng hàng 59 4.2 Thiết kế, chế tạo hệ vận chuyển thùng hàng 60 4.2.1 Hệ trống quấn cáp 60 4.2.2 Xe chở thùng hàng 62 4.2.3 Hệ căng cáp 63 4.2.4 Đường ray 65 4.2.5 Biến tần 65 Chng 5 THIT K, CH TO H NP - DỠ HÀNG 68 5.1 Nguyên lý hệ nạp-dỡ hàng 68 5.2 Thiết kế, chế tạo hệ hệ nạp-dỡ hàng 69 Chng 6 KT LUẬN VÀ Đ NGHỊ 72 6.1 Kết luận 72 6.2 Đề nghị 73 TÀI LIU THAM KHO 76 PHỤ LỤC… 77 viii DANH SÁCH CÁC CÁ NHÂN THAM GIA THC HIN Đ TÀI STT Họ và tên Cơ quan 01 ThS.Lê Minh Tuấn Trung tâm Nghiên cu và Triển khai Công nghệ Bc xạ Tp. Hồ Chí Minh 02 KS.Cao Văn Chung 03 ThS.Nguyễn Anh Tuấn 04 KS.Nguyễn Hiếu Dũng 05 KS.Phan Phước Thắng 06 PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM 07 KS.Trần Danh Vũ Học viên cao học - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM x DANH MỤC CÁC KÝ HIU VÀ CH VIT TT Tên đầy đủ Ký hiu, chữ vit tắt Trung tâm Nghiên cu và Triển khai Công nghệ Bc xạ VINAGAMMA Cobalt-60 Co-60 Vận chuyển thùng hàng VCTH Hệ nạp-dỡ hàng HNDH Hệ đảo hàng HĐH Hệ vận chuyển thùng hàng HVCTH Độ bất đồng đều về liều (Tỉ số giữa giá trị liều cực đại và liều cực tiểu trong đơn vị cha sản phẩm) DUR xi DANH SÁCH CÁC BNG TRANG Bảng 1.1: Thống kê các máy chiếu xạ công nghiệp nguồn Cobalt-60 hiện tại có ở Việt Nam tính đến cuối năm 2013 3 Bảng 3.1: Kết quả tính thông số vật lý trường hợp nguồn bao ph hàng 1 chiều 20 Bảng 3.2: Kết quả tính thông số vật lý trường hợp nguồn bao ph hàng 2 chiều 21 Bảng 3.3: Kết quả tính thông số vật lý trường hợp hàng bao ph nguồn 23 Bảng 3.4: So sánh hiệu suất sử dụng nguồn ca 3 trường hợp 23 Bảng 3.5: Số liệu tính toán với tỉ trọng hàng giả 0,15 g/cm 3 ; hoạt độ nguồn 335 kCi; Kích thước thùng 50 cm x 50 cm x 90 cm 26 Bảng 3.6: Số liệu tính toán với tỉ trọng hàng giả 0,15 g/cm 3 ; hoạt độ nguồn 335 kCi; Kích thước thùng 50 cm x 67 cm x 90 cm 27 Bảng 3.7: Số liệu tính toán với tỉ trọng hàng giả 0,15 g/cm 3 ; hoạt độ nguồn 335 kCi; Kích thước thùng 50 cm x 80 cm x 90 cm 28 Bảng 3.8: Số liệu tính toán với tỉ trọng hàng giả 0,4 g/cm 3 ; hoạt độ nguồn 335 kCi; Kích thước thùng 50 cm x 50 cm x 90 cm 29 Bảng 3.9: Số liệu tính toán với tỉ trọng hàng giả 0,4 g/cm 3 ; hoạt độ nguồn 335 kCi; Kích thước thùng 50 cm x 67 cm x 90 cm 30 Bảng 3.10: Số liệu tính toán với tỉ trọng hàng giả 0,4g/cm 3 ; hoạt độ nguồn 335 kCi; Kích thước thùng 50 cm x 80 cm x 90 cm 31 Bảng 3.11: So sánh 3 phương án với tỉ trọng hàng giả 0,15g/cm 3 32 xii Bảng 3.12: So sánh 3 phương án với tỉ trọng hàng giả 0,4g/cm 3 32 Bảng 3.13: Chu trình thời gian ca hệ đảo hàng theo chế độ chiếu liên tục 39 Bảng 3.14: Chu trình thời gian ca hệ đảo hàng theo chế độ chiếu mẻ 41 Bảng 3.15: So sánh ưu nhược ca 3 thiết bị nâng đẩy trong hệ đảo hàng 52 Bảng 4.1: Tốc độ xe chở thùng hàng 67 Bảng 5.1: Các bước hoạt động ca hệ nạp-dỡ hàng máy chiếu xạ VINAGA1 70 xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 1.1 Sơ đồ khối máy chiếu xạ nguồn Cobalt-60 5 Hình 2.1 Mặt cắt tổng thể thiết bị chiếu xạ công nghiệp nguồn Cobalt-60 15 Hình 2.2 Mặt bằng máy chiếu xạ 2 hệ đảo hàng 15 Hình 2.3 Mặt bằng ca hệ nạp-dỡ hàng 17 Hình 2.4 Mặt bằng ca đường ray hệ vận chuyển hàng 18 Hình 3.1 Trường hợp nguồn bao ph hàng 1 chiều 19 Hình 3.2 Trường hợp nguồn bao ph hàng 2 chiều 21 Hình 3.3 Trường hợp hàng bao ph nguồn 22 Hình 3.4 Hình khối thùng hàng và hướng chiếu xạ 25 Hình 3.5 Thùng nhôm khung Inox SUS 304 33 Hình 3.6 Phân bố lực trên trục thùng hàng 34 Hình 3.7 Sơ đồ bố trí ổ lăn 35 Hình 3.8 Nguyên lý hoạt động ca hệ đảo hàng dạng thùng 37 Hình 3.9A Chu trình thời gian ca hệ đảo hàng theo chế độ chiếu liên tục 38 Hình 3.9B Chu trình thời gian ca đảo hàng theo chế độ chiếu liên tục 39 Hình 3.10 Chu trình thời gian ca hệ đảo hàng theo chế độ chiếu mẻ 41 Hình 3.11 Phân bố lực trên thanh dẫn dọc 1R 43 Hình 3.12 Tiết diện các thanh dẫn dọc 44 Hình 3.13 Tiết diện nguy hiểm trên thanh dẫn 1R 45 Hình 3.14 Mô hình hệ đảo hàng 46 xiv Hình 3.15 Hệ lực tác động lên hệ đảo hàng 48 Hình 3.16 Kết quả phân tích chuyển vị 48 Hình 3.17 Kết quả phân tích ng suất 49 Hình 3.18 Setup vật liệu Inox SUS 304 49 Hình 3.19 Hệ lực tác động lên hệ đảo hàng 50 Hình 3.20 Kết quả phân tích chuyển vị 50 Hình 3.21 Kết quả phân tích ng suất 51 Hình 3.22 Mô tả lực nâng hạ ca khung để chọn đường kính xy lanh 53 Hình 3.23 Mô tả xy lanh khí nén 54 Hình 3.24 Mô tả lực đẩy thùng hàng theo phương nằm dọc ca hệ đảo hàng 55 Hình 3.25 Mô hình đơn giản một con lăn trên đường nằm dọc 55 Hình 3.26 Mô tả lực đẩy thùng hàng theo phương nằm ngang ca hệ đảo hàng 56 Hình 3.27 Mô hình đơn giản một con lăn trên đường nằm ngang 57 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ vận chuyển thùng hàng ca máy chiếu xạ VINAGA1 59 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ trống quấn cáp 61 Hình 4.3 Hệ trống quấn cáp máy chiếu xạ VINAGA1 61 Hình 4.4 Sơ đồ cấu tạo xe chở thùng hàng máy chiếu xạ VINAGA1 62 Hình 4.5 Cơ cấu khóa thùng hàng trên xe 62 Hình 4.6 Xe chở thùng hàng máy chiếu xạ VINAGA1 63 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hệ căng cáp 63 Hình 4.8 Hệ căng cáp máy chiếu xạ VINAGA1 64 Hình 4.9 Sơ đồ quấn cáp hệ vận chuyển thùng hàng máy chiếu xạ VINAGA1 64 xv Hình 4.10 Cấu tạo đường ray máy chiếu xạ VINAGA1 65 Hình 4.11 Đường ray máy chiếu xạ VINAGA1 65 Hình 4.12 Tốc độ ca xe khi đi vào buồng chiếu xạ 66 Hình 4.13 Tốc độ ca xe khi đi ra từ buồng chiếu xạ 66 Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý hệ nạp-dỡ hàng ca máy chiếu xạ VINAGA1 68 Hình 5.2 Cơ cấu nguyên lý phần nạp hàng tự động 70 Hình 5.3 T điều khiển hệ nạp-dỡ hàng và hệ vận chuyển thùng hàng 71 Hình 5.4 Hệ nạp-dỡ hàng và hệ vận chuyển thùng hàng ca máy chiếu xạ VINAGA1 71 Hình 6.1A Khung hệ đảo hàng dạng thùng 74 Hình 6.1B Hệ đảo hàng dạng thùng đã lắp thùng nhôm 74 Hình 6.1C Hệ đảo hàng dạng thùng đã lắp các xy lanh khí nén 75 Hình 6.2 Thùng nhôm 75 xvi [...]... v máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 trong tư ng lai gần, đ tƠi“Thi t k ch tạo các h công ngh chính cho máy chi u xạ công nghi p ngu n cobalt- 60 được đặt ra Qua đ tƠi nƠy cũng nhằm khẳng định đ i ngũ nghiên c u vƠ kỹ thuật c a Vi t Nam có th thi t k ch tạomáy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 ti n tới n i địa toƠn b các thi t bị ngoại nhập 1.2 Hi n tr ng các máy chi u x công nghi pngu n Cobalt- 60. .. u xạ công nghi p nhập ngoại: 07 máy chi u xạ ngu n Cobalt- 60 vƠ 01 máy gia t c chùm tia đi n tử sử dụng tia X cho chi u xạ vƠ 01 máy gia t c chùm tia đi n tửsử dụng chùm tia đi n tử cho chi u xạ (02 c s nhƠ nước vƠ 03 c s tư nhơn) Hi n nay, nước ta các máy chi u xạ công nghi p ngu n cobalt- 60 đ u hoƠn toƠn nhập ngoại V n đ n i địa hóa, ti n tới tự s n xu t các máy chi u xạ công nghi p ngu n cobalt- 60. .. n công ngh chi u xạ ngu n Cobalt- 60 như Trung Qu c có h n 90 máy chi u xạ, Thái Lan có 4 máy chi u xạ, Malaysia có 4 máy chi u xạ, n Đ có 3 máy chi u xạ nhìn chung trên th giới hi n nay các máy chi u xạ chỉ s n xu t đ n chi c, không có máy ch tạo sẵn mƠ các nước chỉ s n xu t máy chi u xạ khi có đ n đặt hƠng c a các nước khác 1.5 Tình hình nghiên cứu trong n Hi n nay c nước ta có 09 máy chi u xạ công. .. ch tạo máy chi u xạ Vì vậy đ tƠi nƠy có th được xem lƠ giai đoạn hoƠn thi n quan trọng đ ti n tới ch tạo máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 vƠ s lƠ sự khẳng định Vi t Nam có th tự tính toán, thi t k và ch tạo máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 1.6 Ph m vi nghiên cứu Đ tƠi chỉ tập trung nghiên c u, tính toán, thi t k ch tạo c khí các h công ngh chính cho máy chi u xạ công nghi p ngu n cobalt- 60: ... Cobalt- 60 [1] Trong đó 05 máy chi u xạ được ch tạo b i Hungary, 02 máy c a Nga, 01 máy c a Trung Qu c,01 máy c a Hoa Kỳ T t c 8 máy chi u xạ nƠy -7- phía Nam vƠ 01 máy chi u xạ được ch tạo b i Nga, máy chi u xạ nƠy HƠ N i T t c 05 máy chi u xạ c a Hungary vƠ 01 c a Trung Qu c, 01 máy c a Hoa Kỳ, 01 máy c a Nga đ u lƠ dạng thùng ch hƠng, trong khi máy chi u xạ HƠ N i lƠ loại quang treo Hai trong s các. .. chắn, b n vƠ chính xác đ đ m b o đ an toƠn vƠ tin cậy trong vận hƠnh thi t bị chi u xạ Đ hi u rõ h đ o hƠng lƠ m t h c b n vƠ quan trọng c a máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60, tôi xin giới thi u c u tạo máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 c a Trung tơm Nghiên c u vƠ Tri n khai Công ngh b c xạTp H Chí Minh [1] Hình 2.1 mô t t ng th m t máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 g m các phần c... đo phóng xạ BU NG CHI U H ĐI U KHI N VÀ H KHÓA LIểN Đ NG Hình 1.1: Sơ đồ khối máy chiếu xạ nguồn Cobalt- 60 H nạp - dỡ hƠng:H nạp - dỡ hƠng có nhi m vụ nạp hƠng vƠo các đ n vị ch a hƠng c a máy chi u xạ vƠ l y hƠng ra sau khi đã chi u xạ HƠng hóa được x p vƠo các thùng (máy chi u xạ loại thùng hƠng) hoặc x p vƠo các thùng treo (máy chi u xạ loại thùng treo) hoặc x p vƠo các pallet (máy chi u xạ loại... m máy nén khí, bình ch a khí nén vƠ máy s y khí đ không có khí ẩm vƠo các xy lanh khí nén Với đặc trưng vƠ nhi m vụ c a các phần c b n c a m t máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 được mô t như trên, m t lần nữa tác gi có th khẳng định h đ o hƠng lƠ h c b n vƠ quan trọng nh t c a m t máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 - 14 - Hình 2.1: Mặt cắt tổng thể thiết bị chiếu xạ công nghiệp nguồn Cobalt- 60. .. chuy n hƠng chi u xạ m t cách th công bằng thi t bị c khí bán tự đ ng vƠ tự đ ng 1.7.2 V mặt thực ti n -8- Đã nghiênc u, tínhtoán, thi tk ch tạothƠnhcôngcách côngngh chínhchomáychi uxạcôngnghi pngu n Cobalt- 60 với những c i ti n sau: - Hi u su t sử dụng ngu n Cobalt- 60lớn h n 20% trong chi u xạ khử trùng các vật phẩm y t (tỉ trọng kho ng 0,15g/cm3) và kho ng trên 40% trong chi u xạ thực phẩm (tỉ trọng... chi u xạ công nghi p ngu n nhi u nước trên th giới từ thập kỷ 70 c a th kỷ trước Các nước đã ch tạo máy chi u xạ công nghi p ngu n Cobalt- 60 đi n hình lƠ: Canada, Nga, Pháp, Anh, Mỹ, n Đ , Hungary, Trung Qu c, Đ c, Hi n nay, trong khu vực Đông Nam Á chưa có nước nƠo thi t k , ch tạo máy chi u xạ công nghi p ngu n cobalt- 60, mƠ họ đ u mua c a các nước khác, trong đó có Vi t Nam Máy chi u xạ công nghi . Nghiên cucác h chính cho máy chiu x công nghip. - Tính toán, thit k các h chính cho máy chiu x công nghip ngun Co -60. - Tính toán, thit k vƠ ch tạo c khí cho các h chính. 1.9.2. lĩnh vực nghiên cu 2 1.2 Hiện trạng các máy chiếu xạ công nghiệp nguồn Cobalt- 60 ở Việt Nam 4 1.3 Mô tả thiết bị máy chiếu xạ công nghiệp nguồn Cobalt- 60 5 1.4 Tình hình nghiên cu ngoài. tínhtoán, thitkchtạothƠnhcôngcáchcôngnghchínhchomáychiuxạcôngnghipngun Cobalt- 60 với những ci tin sau: - Hiu sut sử dụng ngun Cobalt- 60lớn hn 20% trong chiu xạ khử trùng các vật phẩm