Khảo sát giá trị bão hòa của vật liệu bê tông theo năng lượng bằng chương trình MCNP

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN – KĨ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: KHẢO SÁT GIÁ TRỊ BÃO HÒA CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG THEO NĂNG LƯỢNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP SVTH: Bùi Phương Nam CBHD: TS Lê Bảo Trân CBPB: ThS Huỳnh Thanh Nhẫn TP HỒ CHÍ MINH, – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN-KĨ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: KHẢO SÁT GIÁ TRỊ BÃO HÒA CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG THEO NĂNG LƯỢNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP SVTH: Bùi Phương Nam CBHD: TS Lê Bảo Trân CBPB: ThS Huỳnh Thanh Nhẫn TP HỒ CHÍ MINH, – 2015 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới: PGS.TS Châu Văn Tạo, thầy quan tâm đến việc nâng cao chất lượng học tập của sinh viên, truyền đạt cho học quý giá kiến thức chuyên môn mà cả cách ứng xử, học tập đạo đức làm người TS Lê Bảo Trân, cô đã dành thời gian đọc khóa luận của tôi, giúp nhận lỗi sai bổ sung thiếu sót để khóa luận của trở nên hoàn chỉnh, xác và đầy đủ TS Trần Thiện Thanh, thầy đã định hướng, quan tâm giúp đỡ tận tình tạo mọi điều kiện thuận lợi trình thực khóa luận của ThS Huỳnh Thanh Nhẫn đã dành thời gian đọc khóa luận của tôi, đưa góp ý, đặt vấn đề để hoàn thiện khóa luận Thầy cô anh chị cán trẻ của Bộ môn Vật lý Hạt nhân, đã giảng dạy và giúp đỡ trình học đại học Bạn bè và đặc biệt là gia đình đã tạo điều kiện và giúp đỡ suốt trình thực khóa luận Cuối cùng, đã cố gắng khóa luận tốt nghiệp này, không tránh được thiếu sót, mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô, anh chị bạn Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng năm 2015 Sinh viên Bùi Phương Nam MỤC LỤC Danh mục hình vẽ iii Danh mục bảng iv Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt v Mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu tán xạ nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Lý thuyết tán xạ ngược gamma 1.2.1 Các loại tán xạ chùm tia gamma 1.2.2 Sự phân bố lượng chùm tia gamma tán xạ ngược 1.2.3 Xác định bề dày phương trình đường cong bão hòa 1.3 Tổng quan mô Monte Carlo chương trình MCNP 13 1.3.1 Phương pháp Monte Carlo 13 1.3.2 Chương trình MCNP 14 1.3.2.1 Cấu trúc chương trình MCNP 15 1.3.2.2 Mô hình tương tác gamma với vật chất MCNP 15 1.3.2.3 Đánh giá phân bố độ cao F8 18 1.3.2.4 Đánh giá sai số 19 1.4 Nhận xét chương 21 CHƯƠNG HỆ ĐO TÁN XẠ NGƯỢC GAMMA 22 2.1 Hệ đo tán xạ ngược gamma 22 2.1.1 Khối nguồn 22 2.1.2 Khối đầu dò 24 2.1.3 Khối bia tán xạ 25 2.2 Bố trí hệ đo tán xạ ngược gamma 26 2.3 Đường chuẩn lượng 27 2.4 Mô Monte Carlo cho hệ đo tán xạ ngược gamma 28 i 2.4.1 Mô hình nguồn phóng xạ 29 2.4.2 Mô hình đầu dò 29 2.4.3 Mô hình bia tán xạ 30 2.5 Nhận xét chương 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Kết thực nghiệm 31 3.2 Dạng phổ gamma tán xạ mô 34 3.3 So sánh phổ thực nghiệm mô 35 3.4 Kết mô bề dày bão hòa 37 3.4.1 Kết mô nguồn 241 Am 37 3.4.2 Kết mô nguồn 203 Hg 38 3.4.3 Kết mô nguồn 137 Cs 40 3.4.4 Kết mô nguồn 60 Co 42 3.4.5 Kết mô nguồn 65 Zn 44 3.5 Đánh giá phụ thuộc bề dày bão hòa vào lượng gamma 46 3.6 Kết luận chương 47 Kết luận kiến nghị 48 Tài liệu tham khảo 49 Phụ lục 51 ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Hình Nội dung Trang 1.1 Tán xạ Compton 1.2 Quá trình tán xạ lần gamma lên vật liệu 10 2.1 Mô hình nguồn phóng xạ 2.2 Mô hình hộp chứa nguồn 23 2.3 Đầu dò NaI(Tl) 76,2 mm x 76,2 mm 24 2.4 Khối bê tông kích thước 40 cm x 20 cm x 10 cm 26 2.5 Bố trí hệ đo thực nghiệm tán xạ ngược gamma 27 2.6 2.7 10 3.1 11 3.2 137 22 Cs Mô hình 3D hệ đo tán xạ ngược xây dựng chương trình MCNP5 Thông số kích thước đầu dò NaI(Tl) dùng mô So sánh phổ thực nghiệm bia bê tông dày 10 cm phổ phông Phổ thực nghiệm bê tông bề dày 10 cm trừ phông Tách đỉnh tán xạ lần sử dụng nguồn 137 Cs cho bê tông 28 29 32 32 34 12 3.3 13 3.4 14 3.5 15 3.6 Đường cong bão hòa bê tông nguồn 241 Am 38 16 3.7 Đường cong bão hòa bê tông nguồn 203 Hg 40 17 3.8 Đường cong bão hòa bê tông nguồn 137 Cs 42 18 3.9 Đường cong bão hòa bê tông nguồn 60 Co 44 19 3.10 Đường cong bão hòa bê tông nguồn 65 Zn 46 20 3.11 Sự phụ thuộc bề dày bão hòa vào lượng gamma 10 cm So sánh phổ mô theo bề dày bia sử dụng nguồn 137 Cs 35 Phổ thực nghiệm mô cho bê tông 10 cm sử dụng nguồn 137 36 Cs iii 47 DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng Nội dung Trang 2.1 3.1 3.2 Kết mô bia bê tông với nguồn 241 Am 37 3.3 Kết mô bia bê tông với nguồn 203 Hg 39 3.4 Kết mô bia bê tông với nguồn 137 Cs 41 3.5 Kết mô bia bê tông với nguồn 60 Co 43 3.6 Kết mô bia bê tông với nguồn 65 Zn 45 3.7 Mật độ vật liệu dùng trình mô detector-model 802 Diện tích đỉnh tán xạ lần mô thực nghiệm Năng lượng phát gamma bề dày bão hòa tương ứng bia bê tông iv 30 36 47 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Thư viện kích hoạt từ ACTL ACTivation Library ENDF Evaluated Nuclear Data File Livemore Số liệu hạt nhân ENDF Thư viện số liệu hạt nhân ENDL Evaluated Nuclear Data Library ENDL Thông số đánh giá độ tin FOM cậy phương pháp Monte Figure Of Merit Carlo GEANT4 Geometry ANd Tracking Chương trình mô Monte Carlo GEANT Mở rộng lượng dạng GEB Gaussian Energy Broadenning HPGe High Purity Germanium Germanium siêu tinh khiết International Commission on Ủy quốc tế đơn vị Radiation Unit and Measurements xạ đo lường ICRU Gauss Chương trình mô MCNP Monte Carlo N Particles MCA Multichannel Analyzer MCNP Máy phân tích đa kênh Kỹ thuật kiểm tra không NDT PENELOPE USB Non Destructive Testing phá hủy mẫu PENetration and Energy Loss of Chương trình mô Positron and Electrons Monte Carlo PENELOPE Universal Serial Bus Chuẩn kết nối đa dụng v MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, phát triển kinh tế, sở hạ tầng xây dựng ngày nâng cao Điển hình đời công trình cầu vượt, đường cao tốc, nhà cao tầng, tháp chứa công nghiệp,… có ý nghĩa to lớn Cùng với việc kiểm tra đánh giá an toàn cho công trình trọng Phương pháp kiểm tra không phá huỷ (Non Destructive Testing – NDT) đời sử dụng phổ biến để kiểm tra chất lượng đo bề dày công trình Có nhiều phương pháp NDT khác như: kiểm tra siêu âm, chụp ảnh phóng xạ, kiểm tra chất lỏng thẩm thấu, bột từ, tán xạ ngược gamma,… Mỗi phương pháp có ưu điểm hạn chế riêng Tuy nhiên phương pháp tán xạ ngược gamma chứng tỏ ưu số trường hợp so với phương pháp khác ưu điểm như:  Đầu dò nguồn phóng xạ đặt phía với vật liệu, phù hợp với vật liệu mà phía bên khó tiếp cận tiếp cận  Khi đối tượng cần đo điều kiện khắc nghiệt ví dụ như: nhiệt độ cao, áp suất lớn, môi trường hoá chất độc hại phương pháp tán xạ thực mà không làm ảnh hưởng đến trình làm việc đối tượng khảo sát Trên giới, phương pháp tán xạ ngược gamma nghiên cứu từ lâu ứng dụng nhiều công nghiệp, xây dựng như: kiểm tra độ ăn mòn bề mặt vật liệu thùng chứa hay thành lò; phát vết nứt, khoảng trống sản phẩm đúc công nghiệp; đo bề dày thành ống, bồn chứa chi tiết gia công khác mà cần tiếp cận từ phía;… Ở Việt Nam, phương pháp tán xạ ngược gamma ứng dụng thực tế Tuy nhiên mức độ nghiên cứu thực nghiệm hạn chế vấn đề kinh tế kỹ thuật Một phương pháp hỗ trợ cho trình khảo sát thực nghiệm phương pháp mô trình vật lí xảy đối tượng khảo sát nhờ chương trình chuyên dụng như: MCNP, GEANT4, PENELOPE, Nhưng công cụ mô giúp dự đoán kết xảy theo mô hình thống kê mà thay Hình 3.7: Đường cong bão hòa bê tông mô sử dụng nguồn Từ đường cong bão hòa xác định 203 Is =95403  465 Hg μ s =1,0345  0,0167 Thay vào công thức tính bề dày bão hòa mục 1.2.3 trình bày để thu bề dày bão hòa bê tông nguồn 203 Hg : 4,89  0,08 cm 3.4.3 Kết mô nguồn 137 Cs Nguồn 137 Cs có chu kì bán rã khoảng 30,05 năm, phân rã phát xạ gamma lượng 662 keV với xác suất 84,99% Vùng phổ cần khảo sát vùng tán xạ nhiều lần vùng tán xạ lần chọn từ kênh 474 đến 1551 40 Bảng 3.4: Kết mô bia bê tông sử dụng nguồn Bề dày (cm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,4 4,8 5,0 5,4 5,6 6,0 6,2 6,4 6,6 7,0 Diện tích đỉnh 19265 36297 56269 71078 82345 91576 102031 107749 112610 116092 120301 123357 127039 130099 132182 134221 134221 138902 138315 140192 141091 140318 141969 144588 145625 146454 146133 145105 144092 144900 41 137 Cs Sai số 139 191 237 267 287 303 319 328 336 341 347 351 356 361 364 366 366 373 372 374 376 375 377 380 382 383 382 381 380 380 Hình 3.8: Đường cong bão hòa bê tông mô sử dụng nguồn Từ đường cong bão xác hòa định 137 Is =145899  743 Cs μ s =0,8009  0,0128 Thay vào công thức tính bề dày bão hòa mục 1.2.3 trình bày để thu bề dày bão hòa bê tông nguồn 137 Cs : 6,59  0,11 cm 3.4.4 Kết mô nguồn Nguồn 60 60 Co Co có chu kì bán rã khoảng 5,27 năm, phân rã phát hai xạ gamma chủ yếu có lượng 1173 keV (99,85%) 1332 keV (99,98%) Vùng phổ cần khảo sát vùng tán xạ nhiều lần vùng tán xạ lần chọn từ kênh 500 đến 1951 42 Bảng 3.5: Kết mô bia bê tông sử dụng nguồn Bề dày (cm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,4 5,8 6,0 6,4 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 Diện tích đỉnh 26997 47225 62858 77761 89864 100963 109464 119331 126018 130140 135823 138658 142648 146104 149874 154288 159652 160172 160557 164032 166181 167045 170371 170371 171520 172811 173333 173352 173313 174680 174364 175034 174874 174934 175621 174245 174085 43 60 Co Sai số 164 217 251 279 300 318 331 345 355 361 369 372 378 382 387 393 400 400 401 405 408 409 413 413 414 416 416 416 416 418 418 418 418 418 419 417 417 Hình 3.9: Đường cong bão hòa bê tông mô sử dụng nguồn Từ đường cong bão xác hòa định 60 Is =174437  794 Co μ s =0,7168  0,0108 Thay vào công thức tính bề dày bão hòa mục 1.2.3 trình bày để thu bề dày bão hòa bê tông nguồn 60 Co : 7,48  0,11 cm 3.4.5 Kết mô nguồn Nguồn 65 65 Zn Zn có chu kì bán rã khoảng 244 ngày, phân rã phát xạ gamma lượng 1115,5 keV với xác suất 50,22% Vùng phổ cần khảo sát vùng tán xạ nhiều lần vùng tán xạ lần chọn từ kênh 474 đến 1551 44 Bảng 3.6: Kết mô bia bê tông sử dụng nguồn Bề dày (cm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,4 4,8 5,0 5,2 5,6 5,8 6,0 6,4 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 Diện tích đỉnh 7643 16061 19310 26622 34695 39225 43298 43973 47625 51035 53207 53860 56545 57392 58569 61050 61362 61623 62460 63598 65090 65749 65795 66652 66168 66810 66662 66065 66579 66366 66030 65296 66575 45 65 Zn Sai số 87 127 139 163 186 198 208 210 218 226 231 232 238 240 242 247 248 248 250 252 255 256 257 258 257 258 258 257 258 258 257 256 258 Hình 3.10: Đường cong bão hòa bê tông mô sử dụng nguồn Từ đường cong bão hòa xác định 65 Is =67818  480 Zn μ s =0,6685  0,0141 Thay vào công thức tính bề dày bão hòa mục 1.2.3 trình bày để thu bề dày bão hòa bê tông nguồn 65 Zn : 7,32  0,15 cm 3.5 Đánh giá phụ thuộc bề dày bão hòa vào lượng gamma Sau xác định bề dày bão hòa bê tông sử dụng nguồn phát gamma 241 Am ; 203 Hg ; 137 Cs ; 65 Zn ; 60 Co thu bảng 3.7: 46 Bảng 3.7: Năng lượng phát gamma bề dày bão hòa tương ứng bia bê tông Nguồn phóng xạ Năng lượng gamma (keV) Bề dày bão hòa (cm) 59,5 2,45  0,02 279,0 4,89  0,08 Cs 662,0 6,59  0,11 65 Zn 1115,5 7,32  0,15 60 Co 1252,0 7,48  0,11 241 Am 203 Hg 137 Hình 3.11: Sự phụ thuộc bề dày bão hòa vào lượng gamma 3.6 Kết luận chương Trong chương này, trình bày dạng phổ gamma tán xạ, đường cong bão hòa ước tính bề dày bão hòa bia bê tông số nguồn phát gamma Kết mô cho thấy bề dày bão hòa bia bê tông tăng theo lượng gamma tới 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua việc tìm hiểu số công trình nghiên cứu phương pháp tán xạ ngược gamma giới Việt Nam, tìm hiểu tổng quan lí thuyết tán xạ ngược gamma chương trình MCNP, thực mô cho bia bê tông có kích thước khác sử dụng nguồn 241 Am ; 203 Hg ; 137 Cs ; 65 Zn ; 60 Co , khóa luận đạt số kết sau:  Đã khảo sát đặc trưng đỉnh phổ tán xạ mô sử dụng nguồn 137 Cs xác định quy luật biến thiên chúng theo bề dày  Kết thực nghiệm: Độ sai biệt phổ gamma tán xạ thực nghiệm mô bia bê tông dày 10 cm sử dụng nguồn 137 Cs góc tán xạ 1200 6% Cho thấy phù hợp kết thực nghiệm mô  Kết mô phỏng: Xác định đường đặc trưng bão hòa ước lượng bề dày bão hòa bê tông sử dụng nguồn phóng xạ 241 Am ; 203 Hg ; 137 Cs ; 65 Zn ; 60 Co là: 2,45  0,02 (cm); 4,89  0,08 (cm); 6,59  0,11 (cm); 7,32  0,15 (cm) 7,48  0,11 (cm)  Quan sát kết mô đạt đưa kết luận bề dày bão hòa bia bê tông tăng theo lượng gamma tới KIẾN NGHỊ Khóa luận dừng lại việc xác định đặc trưng bão hòa bê tông đặc, góc tán xạ 1200 Tôi xin phép kiến nghị vài công việc sau:  Thay đổi cách bố trí hình học hệ đo tán xạ ngược bao gồm việc thay đổi góc tán xạ, điều chỉnh độ rộng ống chuẩn trực nguồn đầu dò để xây dựng hệ đo tán xạ ngược đạt chuẩn  Khảo sát nhiều loại bia bê tông khác để xác định đặc trưng bão hòa nhằm ứng dụng công nghiệp dùng cho nghiên cứu liên quan  Có thể thực thực nghiệm song song với mô để có so sánh đánh giá tốt 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Thị Bình (2014), Xác định đặc trưng bão hòa thép C45 hình trụ thực nghiệm tán xạ ngược gamma kết hợp với mô MCNP5, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM Huỳnh Đình Chương (2013), Khảo sát bề dày thép C45 phương pháp tán xạ ngược gamma sử dụng chương trình MCNP5, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG TP.HCM Trương Thị Hồng Loan, Phan Thị Quý Trúc, Đặng Nguyên Phương, Trần Thiện Thanh, Trần Ái Khanh, Trần Đăng Hoàng (2008), “Nghiên cứu phổ gamma tán xạ ngược đầu dò HPGe chương trình MCNP”, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 11, (06), 61-66 Võ Hoàng Nguyên (2014), Kiểm tra khuyết tật vật liệu thép C45 dạng thực nghiệm đo tán xạ ngược gamma, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG TP.HCM Hoàng Sỹ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng (2010), “Mô Monte Carlo chương trình MCNP kiểm chứng thực nghiệm phép đo chiều dày vật liệu hệ chuyên dụng MYO-101”, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 13, (02), 83-91 Châu Văn Tạo (2013), Giáo trình vật lý hạt nhân đại cương, Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Hoàng Đức Tâm, Trần Thiện Thanh, Trịnh Văn Danh, Võ Thị Thắm, Châu Văn Tạo (2013), “Xác định độ dày vật liệu thép chịu nhiệt vùng bị ăn mòn phương pháp Monte Carlo kết hợp với phương pháp giải tích”, Tạp chí khoa học ĐHSP Tp.HCM, tập 47, 172-183 Trần Thiện Thanh (2013), Hiệu chỉnh phổ gamma phương pháp Monte Carlo, Luận án tiến sĩ Vật lý hạt nhân, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG TP.HCM 49 Tài liệu tiếng Anh Fernández, J.E (1991), “Compton and Rayleigh double scattering of unpolarized radiation”, Physical Review A, 44(7), 4232-4248 10 K.U.Kiran, K.Ravindraswami , K.M.Eshwarappa , H.M.Somashekarappa (2014), “An investigation of energy dependence on saturation thickness for 59.54, 123, 279, 360, 511, 662, 1115 and 1250 keV gamma photons in carbon and aluminium”, Radiation Physics and Chemistry, 94, 107-112 11 Paramesh L., Venkataramaiah P., Gopala K., Sanjeeviah H (1983), “Zdependence of saturation depth for multiple backscattering of 662 keV photon from thick samples”, Nuclear Instruments and Methods, 206, 327330 12 P Priyada, R Ramar, Shivaramu (2012), “Application of gamma ray scattering technique for non-destructive evaluation of voids in concrete” Applied Radiation and Isotopes, 74, 13-22 13 P Priyada, R Ramar, Shivaramu (2013), “ Determining the water content in concrete by gamma scattering method ” Radiation Physics and Chemistry, 63, 565-570 14 Singh M., Singh G., Sandhu B.S., Singh B (2007), “Angular distribution of 662 KeV multiply-Compton scattered gamma rays in copper”, Radiation Measurements, 42, 420-427 15 Singh M., Singh G., Sandhu B.S., Singh B (2006), “Effect of detector collimator and sample thickness on 0.662 MeV multiply Compton scattered gamma rays”, Applied Radiation and Isotopes, 64, 373-378 16 16 Standard test methods for in-place density of unhardened and hardened concrete, including roller compacted concrete, by nuclear methods, International Designation C1040-05 17 X–5 Monte Carlo Team (2005), Monte Carlo N-Particle Transport Code Version 5, Volume 1, Los Alamos, LA-UR-03-1987, USA 50 PHỤ LỤC File input mô hệ đo tán xạ ngược gamma với bê tông kích thước 40 cm x 20 cm x 10 cm với nguồn 137 Cs : C THE INPUT FILE SIMULATE GAMMA SCATTERING SPECTROMETER C IT INCLUDE: SOURCE BLOCK + TARGET + DETECTOR BLOCK C SOURCE: 137Cs C TARGET: BETONG COL DIAMETER: CM COL LENGTH: 20 CM DIMENSIONS: 20 x 40 CM THICKNESS: 10 CM C DETECTOR: 802 NaI(Tl) - NO COLLIMATOR C SOURCE-TARGET DISTANCE: 34 CM $ K/cach nguon - bia C TARGET-DETECTOR DISTANCE: 16 CM $ K/cach bia - detector C SCATTERING ANGLE: 120 TARGET ANGLE: 90 C ********** BLOCK 1: CELL CARDS ********** C CELL CARDS OF SOURCE BOX 1 -11.35 (2 -3 -10 8):(3 -4 -10 9) IMP:P=1 -11.35 (3 -5 -9 7) IMP:P=1 10 -7.850 (1 -3 -8) (-6:11) IMP:P=1 $ CAPSULE OF SOURCE C45 STEEL -3.990 (6 -3 -11) IMP:P=1 $ SOURCE CELL -0.001205 (3 -5 -7) IMP:P=1 -0.001205 (1 -2 -10 8) IMP:P=1 C CELL CARDS OF TARGET 11 -2.300 (20 -21 22 -23 24 -25) IMP:P=1 C CELL CARDS OF DETECTOR -3.67 (42 -43 -50) IMP:P=1 $ CRYSTAL NaI OF DETECTOR 10 -0.55 (42 -44 -51) (50:43) IMP:P=1 $ ALUMINIUM OXIDE REFLECTOR 11 -2.329 (44 -45 -51) IMP:P=1 $ SILICON PAD 12 -2.648 (41 -42 -51) IMP:P=1 $ GLASS WINDOW 13 -2.699 (41 -46 -52) (45:51) IMP:P=1 $ ALUMINIUM BODY WALL 14 -2.699 (40 -41 -53) IMP:P=1 51 15 -0.001205 (41 -46 -53 52) IMP:P=1 16 -11.35 (57 -47 -54 53) IMP:P=1 $ LEAD WALL 17 -0.001205 (57 -40 -53) IMP:P=1 18 -0.001205 (46 -47 -53) IMP:P=1 C OTHERS 19 -0.001205 (-70) (-1:4:10) (-4:5:9) (-20:21:-22:23:-24:25) & (-57:47:54) IMP:P=1 20 (70) IMP:P=0 C ********** BLOCK 2: SURFACE CARDS ********** C SURFACE CARDS OF SOURCE BLOCK PZ -18.0 PZ -14.0 PZ 0.0 PZ 10.0 PZ 20.0 PZ -0.2 CZ 0.5 $ RADIUS OF SOURCE COLLIMATOR CZ 1.5 CZ 2.5 10 CZ 11.0 11 CZ 0.25 C SURFACE CARDS OF TARGET 20 PX -20.0 21 PX 20.0 22 PY -10.0 23 PY 10.0 24 PZ 0.0 25 PZ 10.0 $ THICKNESS OF TARGET 52 C SURFACE CARDS OF DETECTOR BLOCK 40 PZ -11.24 41 PZ -8.24 42 PZ -7.94 43 PZ -0.32 44 PZ -0.16 45 PZ -0.05 46 PZ 0.0 47 PZ 0.01 50 CZ 3.81 51 CZ 4.0 52 CZ 4.05 53 CZ 4.13 54 CZ 7.13 57 PZ -35.0 C OTHERS 70 SO 100.0 C ********** BLOCK 3: DATA CARDS ********** MODE P *TR1 0 34 90 90 90 90 90 90 *TR2 13.85640646 26 60 90 30 90 90 150 90 60 SDEF ERG=D1 PAR=2 POS=0 0 AXS=0 RAD=D2 EXT=D3 CEL=4 & VEC=0 DIR=D4 SI1 L 0.661657 0.2835 0.0318174 0.0321939 0.0363786 0.037312 SP1 0.925297093 0.000006311 0.021229902 0.039084793 0.011485921 0.00289598 SI2 0.25 SP2 -21 53 SI3 -0.2 0.0 SP3 -21 SI4 -1.0 0.9149178 1.0 SP4 0.0 0.9574589 0.0425411 SB4 0.0 0.0 1.0 E0 1E-5 0.0002019 2021I 0.41963 FT8 GEB -0.00362515 0.0620817 0.314561 F8:P RAND GEN=2 SEED=9219741426499971445 STRIDE=152917 HIST=1 NPS 1000000000 M1 82204 -0.015 82206 -0.236 82207 -0.226 82208 -0.523 $ LEAD M2 17035 -0.210579 55137 -0.789421 $ CESIUM CHLORIDE SOURCE M3 13027 -1.000 $ ALUMINIUM M4 6012 -0.000124 7014 -0.755268 8016 -0.231781 18040 -0.012827 $ DRY AIR M5 11023 0.499 53127 0.500 81205 0.001 $ NaI(Tl) M6 13027 -0.529411 8016 -0.470589 $ ALUMINIUM OXIDE M7 14028 -0.922297 14029 -0.046832 14030 -0.030871 $ SILICON M8 8016 -0.532565 14028 -0.467435 $ SILICA SIO2 M10 26056 -0.9781 6012 -0.0045 14028 -0.0037 25055 -0.0065 15031 -0.00045 & 16032 -0.00045 28058 -0.0025 24052 -0.0028 42098 -0.001 $ STEEL C45 M11 1000 -0.02210 6000 -0.002484 8000 -0.574930 11000 -0.015208 & 12000 -0.001266 13000 -0.019953 14000 -0.304627 19000 -0.010045 & 20000 -0.042951 26000 -0.006435 $ MATERIAL OF TARGET - BETONG 54 [...]... không nằm ngoài vùng bão hòa 2 Mục đích nghiên cứu Mục tiêu của khóa luận là xác định các đặc trưng bão hoà của bê tông bao gồm việc xây dựng đường cong bão hòa và xác định bề dày bão hòa Kiểm chứng sự phụ thuộc bề dày bão hòa của bê tông vào năng lượng gamma 3 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu của khóa luận là phương pháp mô phỏng Monte Carlo sử dụng chương trình MCNP5 kết hợp với thực nghiệm... tới E, hoạt độ nguồn phóng xạ, bề dày của vật liệu tán xạ, mật độ khối của vật chất, bậc số nguyên tử Z của vật chất và bố trí hình học của phép đo Ta sẽ xét quá trình tán xạ của gamma lên vật liệu, quá trình này được chia làm ba giai đoạn: 9 Giai đoạn 1: Tia gamma đi theo đường α, từ nguồn đến tán xạ tại điểm P Hình 1.2: Quá trình tán xạ một lần của gamma lên vật liệu Sự suy giảm cường độ được tính... trị của các đại lượng ngẫu nhiên đã được lựa chọn và xử lí thống kê kết quả tính 1.3.2 Chương trình MCNP MCNP là chương trình ứng dụng phương pháp Monte Carlo, mô phỏng các quá trình vật lí hạt nhân đối với neutron, photon, electron mang tính thống kê Các quá trình vật lí hạt nhân này có thể là quá trình phân rã hạt nhân, tương tác giữa hạt nhân với vật chất, thông lượng neutron, Chương trình MCNP. .. hợp 2: Có một photon huỳnh quang với năng lượng lớn hơn 1 keV phát ra Ở đây năng lượng photon huỳnh quang E′ = E – (E – e) – e′ = e – e′, E – e là động năng electron thoát, e′ là năng lượng kích thích dư cuối cùng sẽ bị tiêu tán bởi các quá trình Auger tiếp theo và được mô hình hoá bằng mode PE của chương trình MCNP Các quá trình chuyển đổi trạng thái sơ cấp nhờ năng lượng kích thích dư e′ đóng góp vào... trong thể tích của ô sẽ được ghi nhận ứng với năng lượng mà nó để lại Do đó, đánh giá F8 có thể được sử dụng để mô phỏng phổ năng lượng mà các hạt bức xạ bỏ lại do tương tác với đầu dò vật lí trong thực nghiệm Các đỉnh năng lượng trong đánh giá F8 tương ứng với sự ghi nhận năng lượng toàn phần của các hạt bức xạ mất đi trong đầu dò vật lí Đánh giá F8 được dùng với nhiều khoảng năng lượng khác nhau... gamma với bia và giới thiệu khái quát về chương trình MCNP5 Chương 2: Mô tả hệ đo thực nghiệm tán xạ ngược gamma bao gồm nguồn phóng xạ, đầu dò, bia tán xạ Sau đó trình bày các mô hình của hệ đo tán xạ ngược gamma được mô phỏng Monte Carlo bằng chương trình MCNP5 2 Chương 3: Trình bày quá trình xử lí số liệu, so sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng trên bia bê tông dày 10 cm tại góc tán xạ 1200 sử dụng...  MCNP có nhiều ứng dụng trong thiết kế lò phản ứng, an toàn giới hạn, che chắn và bảo vệ, phân tích và thiết kế đầu dò, vật lí trị liệu, nghiên cứu khí quyển, nhiệt phát quang do phóng xạ, chụp ảnh bằng phóng xạ,… 14 1.3.2.1 Cấu trúc của chương trình MCNP Thành phần quan trọng nhất của chương trình MCNP là số liệu đầu vào (file input) File input dùng để mô tả hình học của bài toán, định nghĩa các vật. .. thấy bề dày bão hòa của thép chịu nhiệt là 1,7 cm Đồng thời với kết quả thu được từ mô phỏng và tính toán bằng giải tích, nhóm cũng tiến hành xác định bề dày ăn mòn của vật liệu dựa vào tỉ số giữa số đếm tán xạ trên vật liệu chuẩn và vật liệu bị ăn mòn với sai số dưới 10% Từ các nghiên cứu trên cho ta thấy, trong nghiên cứu tán xạ ngược gamma, việc xác định các đặc trưng bão hòa của vật liệu đóng một... ra nếu năng lượng kích thích dư e′ đóng góp trong hai quá trình lớn hơn 1 keV Electron có năng lượng liên kết e′ có thể lấp đầy lỗ trống trên quỹ đạo của electron có năng lượng liên kết e′′ và làm phát ra photon huỳnh quang thứ hai với năng lượng E′′ = e′ - e′′ Năng lượng kích thích dư e′′ cuối cùng sẽ bị tiêu tán trong quá trình Auger tiếp theo và được mô hình hoá bằng mode PE hoặc xấp xỉ theo chiều... khối bê tông đang được tiến hành ở Bộ môn Vật lý hạt nhân – Kĩ thuật hạt nhân, Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM Nội dung của khóa luận này cũng là một phần công việc đó Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là bê tông, thông qua mô phỏng MCNP để xác định bề dày bão hòa cho bê tông đặc không có lỗ rỗng và thép Từ đó đưa ra đánh giá độ dày khối bê tông rỗng có thép hay không có thép không nằm ngoài vùng bão ... VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN-KĨ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: KHẢO SÁT GIÁ TRỊ BÃO HÒA CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG THEO NĂNG LƯỢNG BẰNG CHƯƠNG... 137 Cs cho bê tông 28 29 32 32 34 12 3.3 13 3.4 14 3.5 15 3.6 Đường cong bão hòa bê tông nguồn 241 Am 38 16 3.7 Đường cong bão hòa bê tông nguồn 203 Hg 40 17 3.8 Đường cong bão hòa bê tông nguồn... bão hòa bê tông mô sử dụng nguồn 241 Am Từ đường cong bão hòa xác định Is =6464  19 μ s =1,5234  0,0141 Thay vào công thức tính bề dày bão hòa mục 1.2.3 trình bày để thu bề dày bão hòa bê tông