nghiên cứu xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan bằng chương trình mcnp5
LỜI CẢM ƠN Trong khoảng thời gian học tập và thực hiện khóa luận tại Bộ môn Vật lý Hạt nhân, em đã được sự giúp đỡ tận tình từ quý Thầy Cô, các anh chị và các bạn. Giờ đây, khóa luận đã hoàn thành, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: • TS. Trần Thiện Thanh, người thầy hướng dẫn đã tận tâm chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm để em có thể hoàn thành khóa luận. • TS. Lê Công Hảo, người thầy phản biện đã dành thời gian để đọc và và góp ý cho khóa luận của em được hoàn thiện hơn. • ThS. Huỳnh Đình Chương và ThS. Võ Hoàng Nguyên, các anh đã chỉ bảo những kiến thức về chương trình MCNP, một công cụ hữu ích trong quá trình thực hiện khóa luận. • Quý thầy cô tại bộ môn Vật Lý Hạt Nhân đã giảng dạy em trong hai năm qua. Những kiến thức mà em có được từ các bài giảng của thầy cô là nền tảng để em có thể thực hiện khóa luận này. • Bạn Nguyễn Hoàng Sinh, Nguyễn Trí Toàn Phúc và các bạn học của lớp 11VLHN đã đồng hành và hỗ trợ để em sớm hoàn thành khóa luận. Sau cùng, con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ba mẹ và các thành viên trong gia đình đã luôn tạo điều kiện cho con, ủng hộ con để con có cơ hội được học tập ở giảng đường đại học. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt FWHM Full Width at Half Maximum Bề rộng ở một nửa giá trị cực đại GEB Gaussian Energy Broadening Giãn nở năng lượng dạng Gauss MCNP Monte Carlo N Particles Chương trình mô phỏng MCNP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Đặc trưng phát bức xạ tia X và tia gamma của nguồn 137 Cs 13 Bảng 2.2: Mật độ các mật liệu dùng trong quá trình mô phỏng đầu dò NaI(Tl) 13 Bảng 2.3: Hàm lượng các nguyên tố trong thép C45 15 Bảng 2.4: Giá trị FWHM theo năng lượng thu được từ thực nghiệm 18 Bảng 3.1: Kết quả tính diện tích đỉnh quang điện bằng chương trình Colegram 21 Bảng 3.2: Kết quả tính diện tích đỉnh quang điện theo vị trí bằng chương trình Colegram trong phép đo qua bình chứa nước – dầu 26 Bảng 3.3: Kết quả làm khớp trong phép đo truyền qua nước – dầu 26 Bảng 3.4: Kết quả tính diện tích đỉnh tán xạ một lần theo vị trí bằng chương trình Colegram trong phép đo qua bình chứa nước – dầu 29 Bảng 3.5: Kết quả làm khớp trong phép đo tán xạ qua nước – dầu 30 Bảng 3.6: Kết quả tính diện tích đỉnh quang điện theo vị trí bằng chương trình Colegram trong phép đo qua bình chứa nước – dầu 33 Bảng 3.7: Kết quả làm khớp trong phép đo truyền qua nước – không khí 33 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 3 MỞ ĐẦU Kỹ thuật đo, giám sát mức chất lỏng đã có từ nhiều năm trước với các mức độ phức tạp khác nhau thay đổi theo từng ngành công nghiệp, xây dựng. Trong nhiều trường hợp, mực chất lỏng cần được theo dõi hoặc duy trì một cách liên tục do đó đòi hỏi cần phải có kỹ thuật hiệu quả đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Có nhiều phương pháp được áp dụng rộng rãi trong việc xác định mức chất lỏng hay mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan như: phương pháp siêu âm, phương pháp radar, phương pháp điện trở, phương pháp đo gamma Trong đó, phương pháp đo gamma có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp khác, chẳng hạn: - Phương pháp đo gamma có thể thực hiện trong điều kiện mà đối tượng cần đo ở môi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ cao, áp suất lớn - Trong trường hợp đối tượng cần đo ở trong bình kín, phương pháp gamma là một lựa chọn hàng đầu do không cần tiếp xúc với đối tượng, đặc biệt là khi đối tượng là chất độc, chất dễ cháy nổ, chất dễ ăn mòn (xút, axit…). - Đối với những đối tượng cần đo mà chỉ được phép tiếp cận từ một phía do điều kiện không gian hạn chế hay những đối tượng có kích thước lớn thì phương pháp đo gamma tán xạ có nhiều ưu thế hơn so với phương pháp đo gamma truyền qua. Một số nghiên cứu trong lĩnh vực đo mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan bằng phương pháp đo gamma Priyada và cộng sự [8] đã đưa ra một sự so sánh giữa kỹ thuật gamma truyền qua và gamma tán xạ trong phép đo xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan (lỏng – lỏng hoặc khí – lỏng) và xác định mật độ vật liệu. Các tác giả tiến hành thí nghiệm bằng việc sử dụng nguồn 137 Cs hoạt độ 4,2 Ci và một đầu dò HPGe dùng để ghi nhận tia gamma. Chương trình MCNP với các phép mô phỏng Monte Carlo cũng được sử dụng nhằm so sánh với các dữ liệu đo được từ thực nghiệm. Kết quả cho thấy có sự phù hợp tốt giữa phổ thực nghiệm và phổ mô phỏng. Các giá trị mật độ đo được bằng phương pháp tán xạ gamma phù hợp với mật độ chuẩn và có độ chính xác cao hơn phương pháp gamma truyền qua. Phương pháp gamma tán xạ có khả năng xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan với độ phân giải và chính xác tốt hơn mà chỉ cần tiếp cận từ một phía của đối tượng kiểm tra. Điều này cho thấy phương pháp gamma tán xạ có ưu điểm hơn so với phương pháp gamma truyền qua. Sharma và cộng sự [9] đã tiến hành kiểm tra một số ứng dụng của kỹ thuật tán xạ gamma trong công nghiệp bằng phương pháp thực nghiệm sử dụng nguồn 137 Cs hoạt độ 6 Ci và một detector NaI(Tl) để ghi nhận gamma tán xạ. Trong số đó, ứng dụng về việc xác định vị trí tắc nghẽn trong đường ống được trình bày. Theo đó, ống đặt thẳng đứng và điều kiện tắc nghẽn được giả định là do nước chứa trong ống. Việc quét tán xạ gamma được tiến hành bằng cách dịch chuyển ống theo chiều dọc từng bước 1cm cho mỗi phép đo. Các kết quả thu được cho thấy, có thể phân biệt được vùng ống rỗng và vùng ống có chứa nước từ các dữ liệu cường độ tán xạ 4 tại các vị trí đo. Đồng thời, ứng dụng này cũng được các tác giả đề xuất sử dụng trong việc xác định mức chất lỏng chứa trong ống. Trong khóa luận của Đinh Thiên Phúc [4], một số mô hình đo mực chất lỏng trong bình kín bằng phương pháp gamma truyền qua được trình bày. Tác giả đã đưa ra những ưu điểm, nhược điểm của từng mô hình từ đó tiến hành thực nghiệm đo mực chất lỏng với mô hình tối ưu nhất. Trong mô hình này, tác giả sử dụng nguồn 137 Cs hoạt độ 10 µCi, đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) và máy phân tích đơn kênh SCA-02, nguồn và đầu dò đều nằm ở bên ngoài bình chứa và nằm ở hai phía đối diện nhau sao cho chùm gamma có thể xuyên qua khối chất lỏng để đi tới đầu dò. Kết quả thu được phù hợp với đồ thị đặc trưng của mô hình, đồng thời giá trị mức chất lỏng từ thực nghiệm phù hợp với giá trị thực tế với sai số tương đối là 1%. Mặc dù phương pháp đo gamma có nhiều ưu điểm trong bài toán xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan cũng như đo mức chất lỏng. Tuy nhiên, để áp dụng phương pháp này vào thực tế, yêu cầu đặt ra là cần phải thiết kế, bố trí một hệ đo sao cho đơn giản, có tính cơ động cao, ít tốn kém nhất mà vẫn đảm bảo độ tin cậy của phép đo cũng như an toàn cho người dùng. Do đó, em chọn đề tài “Nghiên cứu xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan bằng chương trình MCNP5” cho khóa luận tốt nghiệp của mình. Mục tiêu của khóa luận là xây dựng một mô hình cho hệ đo gamma truyền qua và tán xạ bằng chương trình MCNP5 để xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan, sau đó khảo sát sự biến thiên của các đặc trưng phổ truyền qua và phổ tán xạ ngược theo độ rộng của chuẩn trực đầu dò. Từ các kết quả khảo sát đó, ta đưa ra điều kiện tối ưu cho phép đo và tiến hành so sánh kỹ thuật gamma truyền qua và gamma tán xạ trong việc xác định mặt phân cách cho các cặp môi trường có mật độ khác nhau. Sau khi hoàn thành, mô hình có thể được áp dụng để thiết lập một hệ đo thực nghiệm, đồng thời các kết quả mô phỏng có thể được dùng để đối chiếu với các dữ liệu thực nghiệm và đưa ra các hiệu chỉnh tối ưu cho hệ đo thực tế. Nội dung khóa luận được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý thuyết Chương 2: Mô hình hệ đo gamma truyền qua và tán xạ Chương 3: Kết quả và thảo luận 5 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Tương tác của bức xạ gamma với vật chất Khi đi qua môi trường vật chất, tia gamma không gây hiệu ứng ion hóa hoặc kích thích trực tiếp môi trường vật chất. Nó tương tác với vật chất thông qua việc bứt các electron ra khỏi nguyên tử hoặc tạo ra các cặp electron – positron là các hạt mang điện tích. Các hạt này là tác nhân trực tiếp gây ion hóa môi trường. Tương tác của bức xạ gamma với môi trường vật chất xảy ra theo ba cơ chế chính: - Hiệu ứng quang điện. - Hiệu ứng Compton. - Hiệu ứng tạo cặp. 1.1.1. Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện là quá trình tương tác giữa gamma và các electron liên kết trong nguyên tử. Trong quá trình tương tác này, năng lượng của gamma tới bị electron hấp thụ hoàn toàn. Một phần năng lượng này giúp electron thắng lực liên kết, phần còn lại trở thành động năng giúp electron bứt ra khỏi lớp vỏ nguyên tử, các electron này được gọi là các electron quang điện. Ngoài ra, một phần nhỏ năng lượng cũng được truyền cho nguyên tử giật lùi để đảm bảo sự bảo toàn năng lượng và động lượng. Trong hiệu ứng quang điện, năng lượng giật lùi của nguyên tử xem như không đáng kể, do đó động năng của electron T e được tính bằng công thức [2]: T e = E – E i (1.1) với E: năng lượng của gamma tới. E i : năng lượng liên kết của electron tầng i ( i = K, L, M…). Hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra khi năng lượng gamma tới lớn hơn năng lượng liên kết của electron nguyên tử. Do điều kiện bảo toàn năng lượng và động lượng, electron tự do không thể hấp thụ hay bức xạ một gamma. Do đó, hiệu ứng quang điện xảy ra mạnh nhất đối với gamma có năng lượng cùng bậc với năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử. Năng lượng liên kết của electron càng lớn khi nó nằm ở các lớp vỏ càng sâu của nguyên tử và với những nguyên tử có bậc số nguyên tử Z càng cao. Vì vậy, với khoảng năng lượng của bức xạ gamma cao hơn tia X, hiệu ứng quang điện chủ yếu xảy ra ở lớp K (30%). Tiết diện hấp thụ của hiệu ứng quang điện phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng của tia gamma tới và điện tích Z của hạt nhân nguyên tử. Đối với những vật liệu nặng (Z lớn), tiết diện hấp thụ quang điện lớn ngay cả với những tia gamma có năng lượng cao. Đối với những vật liệu nhẹ, hiệu ứng quang điện chỉ có ý nghĩa đối với những tia gamma có năng lượng thấp. Tiết diện hấp thụ quang điện σ K cho electron lớp K tỷ lệ với Z 5 E -3.5 . Hiệu ứng quang điện là cơ cấu hấp thụ chủ yếu ở vùng năng lượng thấp, vai trò của nó trở nên không đáng kể ở vùng năng lượng cao. 6 Hình 1.: Hiệu ứng quang điện. Bên cạnh việc tạo ra các electron quang điện, tương tác này còn tạo ra các lỗ trống do sự rời đi của các electron ra khỏi lớp vỏ nguyên tử. Lỗ trống này nhanh chóng được lấp đầy bằng cách bắt một electron tự do trong môi trường hay tạo một sự chuyển dời từ một electron ở tầng khác của cùng nguyên tử. Sự chuyển dời này tạo ra tia X đặc trưng. Các tia X này hoặc là sẽ bị hấp thụ trở lại vào khối vật chất thông qua hiện tượng hấp thụ quang điện, hoặc là nó chuyển năng lượng cho một electron khác trong cùng nguyên tử và bứt nó ra khỏi lớp vỏ nguyên tử. Electron bị bứt ra được được gọi là electron Auger. Electron Auger phát ra có động năng nhỏ hơn năng lượng tia X bởi một phần năng lượng thất thoát do việc bứt electron ra khỏi các quỹ đạo liên kết. Hiện tượng quang điện là cơ cấu hấp thụ chủ yếu ở vùng năng lượng thấp, vai trò của nó trở nên không đáng kể ở vùng năng lượng cao. 1.1.2. Hiệu ứng Compton Hiện tượng Compton là hiện tượng gamma tán xạ trên electron của nguyên tử và lệch khỏi hướng đi ban đầu. Năng lượng của gamma ban đầu được truyền cho electron và gamma tán xạ. Khi năng lượng của gamma tới lớn hơn rất nhiều so với năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử, hiệu ứng Compton trở thành cơ chế tương tác chủ yếu và electron được xem là electron tự do. Giả sử trước lúc va chạm electron đứng yên, áp dụng định luật bảo toàn năng lượng và động lượng, ta có mối liên hệ giữa năng lượng gamma tới E 0 , góc tán xạ θ và năng lượng gamma tán xạ E [2]: ( ) 2 0 0 0 E = 1+ 1- cosθ m c E E (1.2) 7 Hình 1.: Tán xạ Compton. Tiết diện vi phân của tán xạ Compton trên một electron được tính theo công thức Klein-Nishina [2]: ( ) [ ] 2 2 2 2 2 o 2 C α 1- cosθ dσ 1 1+cos θ = r 1+ dΩ 1+α(1- cosθ) 2 (1+cos θ) 1+ α(1- cosθ) ÷ ÷ (1.3) Trong đó: r o = 2 2 0 e m c là bán kính cổ điển của electron, 0 2 o E α = m c . Lấy tích phân trên cả góc khối Ω, ta có tiết diện tán xạ Copmton toàn phần [2]: ( ) ( ) ( ) ( ) 0 C - - α 2 1+α 1+α 1 1 1+3α 2 σ = 2πr ln 1+ 2α + ln 1+ 2α 2 2 1+ 2α 2 2α 1+ 2α (1.4) Khi γ >>1, ta có σ C 0 Z E ∞ . Hình 1.3 biểu diễn sự phân bố cường độ chùm gamma tán xạ Compton theo góc tán xạ. Ta thấy, khi năng lượng chùm gamma tới tăng, chùm tia tán xạ Compton chủ yếu phân bố về phía trước theo phương tới của chùm gamma ban đầu (góc tán xạ nhỏ). Hình 1.: Phân bố cường độ chùm gamma tán xạ theo góc tán xạ θ [2]. Khi năng lượng của gamma lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử, hấp thụ quang điện trở thành cơ chế tương tác thứ yếu, hiệu ứng tán xạ Compton trở thành cơ chế tương tác chiếm ưu thế. 1.1.3. Hiệu ứng tạo cặp Khi gamma có năng lượng tối thiểu lớn hơn 2m o c 2 bằng 1,022 MeV thì quá trình tương tác chính của gamma lên vật chất là sự tạo cặp electron – positron. Quá 8 trình này diễn ra trong trường Coulomb của hạt nhân, kết quả là có sự biến đổi từ một gamma thành một cặp electron – positron. Theo định luật bảo toàn năng lượng, cặp electron – positron sinh ra trong trường điện từ của hạt nhân, khi đó lượng tử gamma biến mất (hấp thụ hoàn toàn) và năng lượng của nó được truyền hết cho cặp electron – positron này cùng với nhân nguyên tử giật lùi. Năng lượng giật lùi của nguyên tử xem như không đáng kể, do đó, biểu thức định luật bảo toàn năng lượng được viết như sau [2]: E = 2m o c 2 + T - + T + (1.5) Với E là năng lượng gamma tới. T + và T - lần lượt là động năng của positron và electron. m o c 2 = 511 keV là năng lượng nghỉ của electron. Electron và positron sinh ra trong sự tạo cặp bị làm chậm trong môi trường thông qua sự kích thích và ion hóa trước khi mất hết năng lượng. Positron ở cuối quãng chạy sẽ kết hợp với một electron của môi trường và cả hai biến mất, thay vào đó là sự phát ra hai gamma có cùng năng lượng m o c 2 bay ra hai hướng ngược nhau. 1.2. Sự suy giảm của chùm gamma khi đi qua vật chất Khi chiếu chùm gamma song song qua lớp vật chất, do sự tương tác với các electron và nguyên tử của môi trường, một số gamma sẽ bị hấp thụ hay tán xạ ra khỏi chùm. Gọi I 0 và I lần lượt là số hạt trong chùm trước và sau khi đi qua lớp vật chất có bề dày x mà không tương tác, đối với chùm song song và đơn năng ta có mối quan hệ giữa I và I 0 như sau [2]: I = I 0 .e -µx (1.6) Trong đó, µ là hệ số suy giảm tuyến tính toàn phần của môi trường vật chất đối với chùm gamma đó, có thứ nguyên là cm -1 . Từ công thức ta thấy, số hạt trong chùm suy giảm theo quy luật hàm mũ. Sự suy giảm này là do tương tác của gamma với các electron và nguyên tử của môi trường. Số tương tác tỉ lệ với mật độ nguyên tử mà gamma gặp trên đường đi của nó. Vì vậy, hệ số suy giảm tuyến tính µ tỉ lệ với mật độ nguyên tử hay tỉ lệ với khối lượng riêng ρ của lớp vật chất. Môi trường có mật độ càng lớn, µ càng lớn, chùm gamma càng mau suy giảm. Từ đây, phương pháp gamma truyền qua được áp dụng để xác định vị trí mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan (lỏng – khí, lỏng – lỏng) là vị trí mà ở đó có sự chênh lệch cường độ bức xạ gamma ghi nhận do có sự thay đổi mật độ giữa hai môi trường. 1.3. Tán xạ của gamma qua vật liệu Từ nghiên cứu [7] cho thấy một hệ đo truyền qua và tán xạ gamma có thể được thiết lập với ba thành phần chính sau: nguồn phát tia gamma, vật liệu bia và đầu dò ghi nhận bức xạ được minh họa như hình bên dưới: Hình 1.: Mô hình hệ đo truyền qua và tán xạ gamma [7]. Cường độ gamma tán xạ một lần lên các điểm P nằm trong vùng thể tích tán xạ V có thể được tính bởi công thức [8]: 9 Nguồn Đầu dò tán xạ Đầu dò truyền qua Vật liệu b Vật liệu a 0 0 0 e dσ I(P) = I exp S(E ,θ, Z)dΩρ dΩ μ(E ) μ(E) -ρx (P)Vexp - ρx' ρ ρ C ÷ ÷ ÷ (1.7) Trong đó: I 0 là cường độ chùm gamma tới; C dσ dΩ ÷ là tiết diện tán xạ vi phân tại góc tán xạ θ, được tính theo công thức Klein-Nishina (1.3); x và x’, đơn vị cm, lần lượt là quãng đường đi được của tia tới và tia tán xạ bên trong vật liệu; ρ là mật độ vật liệu; µ(E 0 )/ρ và µ(E)/ρ, đơn vị là cm 2 /g, lần lượt là hệ số suy giảm khối của vật liệu đối với gamma có năng lượng tới là E 0 và năng lượng tán xạ là E; S(E 0 ,θ,Z) là hàm tán xạ không kết hợp; dΩ là góc khối của đầu dò tại vị trí tán xạ; V là phần thể tích giao nhau bởi chùm tia tới và góc nhìn của đầu dò. Mật độ electron tại P liên hệ với mật độ khối của vật liệu bởi công thức: e Z ρ = ρN A (1.8) Trong đó: N là số Avogadro, A là nguyên tử khối, Z là bậc số nguyên tử của vật liệu bia. Từ công thức (1.7), ta thấy trong phép đo tán xạ gamma, số gamma tán xạ một lần phụ thuộc vào nhiều thành phần: mật độ của vật liệu tán xạ, bề dày của vật liệu tán xạ, năng lượng chùm gamma tới E 0 , bậc số nguyên tử Z của vật chất, hoạt độ nguồn phóng xạ, góc tán xạ θ và cách bố trí hình học của phép đo. Trong trường hợp vật liệu bia là đồng chất, với bố trí hình học cố định mà ở đó nguồn được xem như nguồn điểm, chùm gamma tới có cường độ và năng lượng không đổi, thành phần cấu thành vật liệu bia là các nguyên tố có tỉ số A/Z gần bằng 2. Khi đó, cường độ gamma tán xạ hầu như chỉ phụ thuộc vào mật độ khối ρ của vật liệu làm bia. Do vậy, vị trí mà ở đó có sự thay đổi mật độ trong mẫu có thể được xác định [6]. Sự phụ thuộc của cường độ gamma tán xạ vào mật độ khối cũng được nói đến ở nghiên cứu [9]. Đây là cơ sở cho việc sử dụng phương pháp tán xạ gamma để xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan được trình bày trong khóa luận. 1.4. Phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP Phương pháp Monte Carlo là tên gọi để chỉ nhóm các thuật toán sử dụng việc lấy mẫu ngẫu nhiên để cung cấp lời giải gần đúng cho các bài toán. Nó bắt đầu được sử dụng như một công cụ nghiên cứu trong nghiên cứu chế tạo bom nguyên tử suốt chiến tranh thế giới thứ II. Công việc này đòi hỏi phải có sự mô phỏng trực tiếp các vấn đề mang tính xác suất liên quan đến sự khuếch tán neutron ngẫu nhiên trong nhiên liệu phân hạch. Ngày nay, phương pháp Monte Carlo ngày càng được áp dụng rộng rãi trong khoa học và công nghệ, đặc biệt là trong công nghệ hạt nhân. Phương pháp Monte Carlo thường được dùng để mô tả các quá trình thống kê, đặc biệt thích hợp đối với các quá trình vận chuyển của các hạt bức xạ. Các sự kiện riêng biệt xảy ra trong một quá trình với một xác suất nhất định sẽ được mô phỏng một cách tuần tự. Các phân bố xác suất đặc trưng cho các sự kiện đó được lấy mẫu ngẫu nhiên để mô tả đầy đủ và chính xác một hiện tượng vật lý. Phương pháp Monte Carlo mô phỏng quá trình vận chuyển của các hạt (electron, gamma, 10 [...]... Xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước – dầu Với mô hình hệ đo như hình 2.4, việc xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước – dầu được được tiến hành bởi các bước sau: Tiến hành mô phỏng ở các vị trí bình, các vị trí cách nhau 1 cm Trong phạm vi gần vị trí mặt phân cách, mô phỏng ở các vị trí cách nhau 0,5 cm Dùng chương trình Colegram tách đỉnh một lần ra khỏi đỉnh hai lần và loại bỏ nền... bình 3.5 Nhận xét chương 3 Trong chương này, các kết quả mô phỏng bằng chương trình MCNP5 để khảo sát phổ đặc trưng của phổ truyền qua và phổ tán xạ được trình bày Việc xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước – dầu, nước – không khí bằng phương pháp truyền qua và phương pháp tán xạ cũng được thực hiện Các kết quả cho thấy có sự phù hợp tốt giữa kết quả tính toán với giá trị giả định Các hàm làm... Nói cách khác, tại vị trí đo này, không khí chiếm ưu thế trong vùng thể tích tán xạ Nhận xét: Vị trí mặt phân cách giữa hai môi trường nước – không khí được xác định bằng phương pháp truyền qua là 50,52 ± 6,35 (cm) với độ sai biệt so với giá trị giả định là 0,64% Với phương pháp tán xạ, mặt phân cách được xác định tại vị trí 50,25 (cm), độ 28 sai biệt so với giá trị giả định là 0,10% Các kết quả cho thấy... - Tiến hành xác định mặt phân cách cho các cặp môi trường có sự chênh lệch về mật độ giảm dần Từ đó, tìm ra giới hạn phát hiện mặt phân cách đối với những môi trường có mật độ gần giống nhau Đồng thời, đánh giá khả năng xác định mặt phân cách của phương pháp gamma truyền qua và tán xạ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: [1] Huỳnh Đình Chương (2012), Khảo sát bề dày của thép C45 bằng phương... phân cách tại vị trí 49,90 ± 7,16 (cm), độ sai biệt so với giá trị giả định là 0,59% Các kết quả cho thấy có sự phù hợp tốt với giá trị giả định tại 50,20 (cm) 4 Xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước – không khí Trong đó, phương pháp gamma truyền qua cho kết quả mặt phân cách tại vị trí 50,52 ± 6,35 (cm) và độ sai biệt so với giá trị giả định là 0,64%; phương pháp gamma tán xạ cho phép ta xác. .. xạ hai lần và đỉnh tán xạ một lần Riêng đối với bình rỗng (chứa không khí), chỉ có đỉnh tia X và đỉnh tán xạ một lần do sự đóng của của gamma tán xạ lên vật liệu bình 3 Xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước – dầu Trong đó, phương pháp gamma truyền qua cho kết quả mặt phân cách tại vị trí 50,29 ± 5,97 (cm) và độ sai biệt so với giá trị giả định là 0,18%; phương pháp tán xạ cho kết quả mặt phân. .. 10,49 (cm) Vị trí mặt phân cách tương ứng với chiều cao bình được cho là giá trị trung bình của xH1 và xH2: x + x H2 x H = H1 2 = 49,90 (cm) 1 σ xH = σ 2 H1 + σ 2 H2 x x 2 Sai số = 7,16 (cm) Vậy: xH = 49,90 ± 7,16 (cm) Nhận xét: ( ) Vị trí mặt phân cách giữa hai môi trường nước – dầu được xác định bằng phương pháp truyền qua là 50,29 ± 5,97 (cm) với độ sai biệt so với giá trị giả định là 0,18% Với... xét chương 2 Trong chương này, khóa luận đã đưa ra được mô hình thiết kế cho hệ đo truyền qua và tán xạ gamma với các thông số của mô hình được khảo sát bằng chương trình MCNP5 Phương pháp mô phỏng phổ gamma cũng được trình bày 16 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trong chương này, những kết quả đạt được sau khi mô phỏng bằng chương trình MCNP5 (phiên bản đầy đủ) với mô hình đã xây dựng như trong chương. .. [1] Khóa luận tiến hành mô phỏng đồng thời hai kỹ thuật đo truyền qua và tán xạ, do đó, số đếm ghi nhận ở đầu dò tán xạ thấp hơn nhiều so với ở đầu dò truyền qua, vậy nên kết quả thu được từ phương pháp tán xạ có sai số lớn hơn ở phương pháp truyền qua 3.3 Xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước – không khí Trong trường hợp này, bình kín được giả định chỉ chứa nước, mực nước tại vị trí 50,2... quả cho thấy có sự phù hợp tốt với giá trị giả định ở vị trí 50,20 (cm) Trong việc xác định mực chất lỏng trong bình (môi trường lỏng – khí), kết quả mô phỏng và tính toán cho thấy phương pháp tán xạ cho kết quả tốt hơn phương pháp truyền qua Đối với hai môi trường có sự chênh lệch lớn về mật độ (nước – không khí), ta có thể ước lượng vị trí mặt phân cách dựa vào sự tách đỉnh tại vị trí đỉnh tán xạ . rỗng (chứa không khí) sẽ không được thực hiện. 3.2. Xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước – dầu Với mô hình hệ đo như hình 2.4, việc xác định mặt phân cách giữa hai môi trường nước. như an toàn cho người dùng. Do đó, em chọn đề tài Nghiên cứu xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan bằng chương trình MCNP5 cho khóa luận tốt nghiệp của mình. Mục tiêu của. dựng một mô hình cho hệ đo gamma truyền qua và tán xạ bằng chương trình MCNP5 để xác định mặt phân cách giữa hai môi trường không hòa tan, sau đó khảo sát sự biến thiên của các đặc trưng phổ