Nghiên cứu hàm đáp ứng của đầu dò nai(tl) trong phân tích thùng thải phóng xạ bằng mô phỏng monte carlo

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 - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đềtài: NGHIÊN CỨU HÀM ĐÁP ỨNG CỦA ĐẦU DÕ NaI(Tl) TRONG PHÂN TÍCH THÙNG THẢI PHÓNG XẠ BẰNG MÔ PHỎNG MONTE CARLO TRẦN VĂN PHÖC - TP HỒ CHÍ MINH - 2015 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên thành phố Hồ Chí Minh, với hướng dẫn, dạy dỗ giúp đỡ nhiệt tình tất quý thầy cô truyền đạt cho em nhiều học quý báu, nhận thức quan trọng học tập sống, giúp em hoàn thành khóa học tảng để em hoàn thành khóa luận Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: ThS Huỳnh Đình Chương – người thầy người anh quan tâm, bảo tận tình, truyền đạt cho em nhiều kiến thức, giúp em giải vấn đề khó khăn hướng dẫn em bước trình thực đề tài TS Trần Thiện Thanh – thầy giúp em thành viên nhóm có điều kiện để học hỏi , trao đổi kiến thức kỹ với Thầy người giúp chạy tệp mô MCNP, cung cấp số liệu cho khóa luận ThS Huỳnh Nguyễn Phong Thu quý thầy cô hội đồng khoa học dành thời gian đọc cho ý kiến đánh giá giúp khóa luận hoàn thiện Xin cảm ơn quý thầy cô, cán trẻ công tác Bộ môn Vật Lý Hạt Nhân – trường Đại học Khoa Học Tự nhiên – người tâm huyết giảng dạy sẵn sàng giúp đỡ em suốt thời gian học tập Cảm ơn tất bạn lớp 11VLHN, đoàn kết, hỗ trợ học tập, hoạt động trường, lớp, tạo cho em thêm tinh thần học tập kỷ niệm đẹp thời sinh viên Cảm ơn gia đình bên quan tâm, chia sẻ ủng hộ, nguồn động viên lớn cho trình học tập trình hoàn thành khóa luận Tp Hồ Chí Minh tháng năm 2015 Trần Văn Phúc MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước giới 10 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 10 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 12 1.2 Hiệu suất ghi nhận đầu dò 13 1.2.1 Khái niệm hiệu suất 13 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất đầu dò 15 1.2.3 Đường cong hiệu suất 16 1.3 Chương trình MCNP 17 1.3.1 Giới thiệu 17 1.3.2 Thư viện số liệu phản ứng hạt nhân MCNP 17 1.3.3 Tương tác photon lên vật chất MCNP 18 1.3.3.1 Mô hình tán xạ Compton (tán xạ không kết hợp) 18 1.3.3.2 Mô hình tán xạ Thomson (tán xạ kết hợp) 19 1.3.3.3 Hấp thụ quang điện 20 1.3.3.4 Hiệu ứng tạo cặp 21 1.3.4 Các bước thực trình mô MCNP 21 1.3.5 Đánh giá phân bố độ cao xung - Tally F8 23 1.3.6 Đánh giá sai số Monte - Carlo 25 1.4 Tổng kết chương 26 CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 27 2.1 Mô hình hệ đo nguồn điểm 27 2.1.1 Nguồn chuẩn 28 2.1.2 Giá đỡ nguồn 29 2.1.3 Cấu hình đầu dò NaI(Tl) 29 2.2 Mô hình tính toán cho hệ đo thùng thải 30 2.2.1 Thùng thải 31 2.2.2 Chất độn 32 2.2.3 Đầu dò ống chuẩn trực 33 2.3 Khảo sát khả mô chương trình MCNP5 34 2.4 Tổng kết chương 39 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Khảo sát hàm đáp ứng hệ đo thùng thải chương trình mô MCNP5 40 3.1.1 Đặc trưng phổ 40 3.1.1.1 Khảo sát theo vật liệu 40 3.1.1.2 Khảo sát theo vòng 41 3.1.2 Kết khảo sát hiệu suất đỉnh 42 3.1.2.1 Khảo sát biến thiên hiệu suất theo vòng 42 3.1.2.2 Khảo sát hiệu suất theo hệ số suy giảm tuyến tính 46 3.2 Tổng kết chương 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 54 DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ACTL AC Tivation Library Thư viện kích hoạt từ ENDF Evaluated Nuclear Data File Số liệu hạt nhân ENDF FOM Figure Of Merit Hệ số phẩm chất FWHM Full Width at Half Maximum Bề rộng nửa giá trị cực đại GEB Gaussian Energy Broadening Giãn nở lượng dạng Gauss Monte Carlo N Particles Chương trình mô MCNP MCNP Mã định dạng số liệu hạt NJOY nhân MCNP PMMA Polymethylmethacrylate Một chất liệu tổng hợp PVDC Polyvinylidene chloride Một loại vật liệu Segmented Gamma Scanning Kỹ thuật quét gamma phân đoạn SGS DANH MỤC CÁC BẢNG STT Chỉ số bảng Nội dung Trang 28 Bảng 2.2 Đặc trưng phát xạ gamma nguồn chuẩn sử dụng Đặc điểm nguồn chuẩn sử dụng Bảng 2.3 Hệ số suy giảm vật liệu 33 Bảng 2.4 Giá trị FWHM theo lượng có từ thực nghiệm 35 Bảng 2.5 Kết hiệu suất mô hiệu suất thực nghiệm 38 Bảng 2.1 29 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ STT Chỉ số hình vẽ Hình 1.5 Sơ đồ bước trình mô MCNP 22 Hình 2.1 Mô hình hệ đo nguồn điểm xây dựng chương 27 Nội dung Trang trình MCNP5 Hình 2.2 Mô hình đầu dò NaI(Tl) mô MCNP5 30 Hình 2.3 Mặt cắt thẳng đứng (a) mặt cắt ngang (b) mô hình hệ 31 đo thùng thải Hình 2.4 Mặt cắt đứng mặt cắt ngang mô hình thùng hải 32 Hình 2.5 Mô hình đầu dò ống chuẩn trực 34 Hình 2.6 Phổ mô thực nghiệm 22Na (a) 54Mn (b) 36 Hình 2.7 Phổ mô thực nghiệm 60Co (a) 133Ba (b) 36 Hình 2.8 Phổ mô thực nghiệm 137Cs (a) 154Eu (b) 37 10 Hình 3.1 So sánh phổ xác suất ghi nhận nguồn 137 54 Mn (a) 40 Cs (b) với vật liệu chân không, cao su, nylon, bê tông vòng 11 Hình 3.2 So sánh phổ xác suất ghi nhận nguồn 54 Mn 42 vòng 1; 4; 5; 6; 7; 8; với vật liệu chân không (a), cao su (b), nylon (c) bê tông (d) 12 Hình 3.3 Sự biến thiên hiệu suất theo vòng ứng với mức 43 lượng 81,3 keV hai vật liệu cao su (a) nylon (b) 13 Hình 3.4 Sự biến thiên hiệu suất theo vòng ứng với mức lượng 661,7 keV vật liệu cao su, nylon, PVDC bê tông 44 14 Hình 3.5 Sự biến thiên hiệu suất theo vòng ứng với mức 45 lượng 511; 661,7; 834,8; 1173 keV vật liệu nylon 15 Hình 3.6 Sự biến thiên hiệu suất theo ring ứng với mức 45 lượng 511; 661,7; 834,8; 1173 keV vật liệu PVDC 16 Hình 3.7 Sự biến thiên hiệu suất theo vòng ứng với mức 46 lượng 661; 356; 834,8; 1332 keV môi trường chân không 17 Hình 3.8 Sự biến thiên hiệu suất theo hệ số suy giảm tuyến 47 tính vòng 1,6,8 lượng có giá trị 511 (a); 661,7 (b); 1173 (c); 1332 (d) keV 18 Hình 3.9 Làm khớp liệu theo hệ số suy giảm tuyến tính 48 vòng với lượng 511 keV 19 Hình 3.10 Làm khớp liệu theo hệ số suy giảm tuyến tính vòng với lượng 1173 keV 49 LỜI MỞ ĐẦU Sự hoạt động thường ngày công tác bảo trì sở hạt nhân tạo lượng vật liệu phóng xạ với nhiều thành phần khác nhau, mà chúng phải chứa đựng thùng đóng kín tuân theo quy trình quản lý nghiêm ngặt Thông thường, quy trình quản lý chất thải phóng xạ yêu cầu thành phần đồng vị phóng xạ hoạt độ chúng thùng thải phải xác định để kiểm tra cho phù hợp với quy tắc quốc gia trước vận chuyển, lưu trữ trung gian loại bỏ cuối (chôn lấp) Tuy nhiên, mục đích tái chế rác thải yêu cầu việc xác định phân bố hoạt độ đồng vị phóng xạ bên thùng thải trở nên quan trọng Quét gamma phân đoạn phương pháp phân tích không phá hủy ứng dụng rộng rãi cho kiểm tra thùng thải phóng xạ Năm 1998, Trần Quốc Dũng đề nghị kỹ thuật đo cho phép phân tích vật liệu phóng xạ bên thùng thải phương pháp quét gamma phân đoạn Trong nghiên cứu này, mô hình tính toán đưa với giả thuyết sau: phân đoạn matrix thùng thải đồng nhất, đồng thời phân đoạn chia thành nhiều vòng nhỏ phân bố đồng vị phóng xạ vòng đồng Để xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ bên phân đoạn, thông số quan trọng cần phải biết hiệu suất đỉnh lượng toàn phần đầu dò hình học đo (hay gọi hàm đáp ứng đầu dò) Tuy nhiên, việc xác định hiệu suất thực nghiệm đòi hỏi phải chuẩn bị mẫu chuẩn giống với mẫu phân tích hình học matrix Với điều kiện Phòng thí nghiệm Bộ môn Vật Lý – Kỹ Thuật Hạt Nhân điều khó thực Với phát triển máy tính điện tử phương pháp Monte Carlo, việc mô trình vận chuyển hạt xạ bên mô hình giả lập tương tự với hệ đo thực nghiệm thực Từ đưa phương án để giải toán xác định hiệu suất cho cấu hình đo mà không cần phải đo thực nghiệm Trong đề tài này, mục tiêu đặt nghiên cứu phương pháp mô Monte Carlo, sử dụng chương trình MCNP, để xác định hàm đáp ứng đầu dò NaI(Tl) hệ đo thùng thải phóng xạ Cụ thể, đề tài tập trung vào việc khảo sát biến thiên hiệu suất đỉnh theo lượng, theo vị trí không gian nguồn phóng xạ theo hệ số suy giảm loại vật liệu chất độn Kết đạt từ đề tài giải vấn đề khó khăn việc thực công tác thực nghiệm như: chuẩn bị nguồn dạng thể tích với kích thước lớn; mẫu chuẩn với vật liệu có mật độ đồng đều; trình thực nghiệm nhiều thời gian nhiều công đoạn thực Nội dung khóa luận trình bày chủ yếu ba chương: Chương 1: Trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu nước hệ đo thùng thải phóng xạ; khái niệm hiệu suất ghi; phương pháp Monte Carlo chương trình MCNP5 Chương 2: Trình bày mô hình hệ đo thùng thải phóng xạ xây dựng chương trình MCNP5, kết so sánh hiệu suất thực nghiệm hiệu suất mô cho phép đo nguồn điểm Chương 3: Trình bày kết khảo sát biến thiên hiệu suất đỉnh theo lượng, theo vị trí không gian nguồn vòng theo hệ số suy giảm tuyến tính [9] M Toma, O Sima, C Olteanu (2007), “Experimental and simulated studies for the calibration of a radioactive waste assay system”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 580, 391-395 [10] Tran Quoc Dung (1998), “New measuring technique for assay of radioactive materials in waste drums”, Progress in Nuclear Energy 33, 403-420 [11] Tran Quoc Dung, Phan Trong Phuc, Trương Truong Son, Le Anh Đuc (2012), “Evaluation of combination of different methods for determination of activity of radioactive waste in sealed drum” Journal of Pedagogy University Ho Chi Minh city, 36, 96-102 [12] Tran Quoc Dung, Truong Truong Son (2012), “Limitation of the segmented gamma scanning technique and an additonal method for assay of radwaste drums” Journal of Pedagogy University Ho Chi Minh city, 33, 70-77  Trang web [13] http:// laraweb.free.fr/ [14] http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/html/xcom1.html [15] http://physics.nist.gov/cgi-bin/Star/compos.pl 53 PHỤ LỤC  Phụ lục 1: Số liệu mô hệ đo thùng thải Bảng P.1 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon PVDC Bê tông 0,0813 1,07403E-08 6,33926E-09 4,0236E-09 0,1231 2,10015E-08 0,2479 2,67412E-08 0,2760 3,54693E-09 0,3028 3,55122E-08 7,03129E-09 2,73054E-10 0,3560 1,97853E-08 1,13916E-09 5,80635E-10 0,5110 2,04935E-08 1,53E-09 1,07495E-09 3,31254E-10 6,60E-12 0,5918 5,26784E-08 0,6617 6,57722E-08 7,04E-09 4,42747E-09 1,64155E-09 1,76692E-10 0,7233 2,72063E-08 4,56211E-09 2,93623E-09 0,8348 4,66909E-08 1,26144E-09 4,12309E-09 1,75191E-09 5,46254E-10 1,1730 2,50216E-08 4,64E-09 2,86913E-09 1,32461E-09 4,67821E-10 1,2744 2,95626E-08 5,38111E-09 3,74898E-09 1,80516E-09 7,98021E-10 1,2745 1,92897E-08 2,97878E-09 2,04217E-09 1,19738E-09 2,63691E-10 1,3320 2,71073E-08 5,20236E-09 3,22744E-09 1,54569E-09 8,04535E-10 54 Bảng P.2 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon PVDC Bê tông 0,0813 1,46434E-08 6,91433E-09 4,27362E-09 0,1231 2,15517E-08 0,2479 2,12949E-08 0,2760 2,99072E-09 0,3028 3,03004E-08 7,65263E-09 2,30602E-09 0,3560 1,92249E-08 1,14432E-09 5,8824E-10 0,5110 2,01279E-08 1,91198E-09 1,08668E-09 4,0961E-10 7,62019E-11 0,5918 2,26243E-08 0,6617 6,6941E-08 7,14E-09 5,0061E-09 1,93642E-09 3,14964E-10 0,7233 2,76574E-08 5,30038E-09 3,0558E-09 0,8348 4,77432E-08 5,65823E-09 4,40824E-09 2,00183E-09 8,77972E-10 1,1730 2,54316E-08 4,69E-09 3,0755E-09 1,51017E-09 5,81309E-10 1,2744 2,72694E-08 5,71384E-09 4,06350E-09 2,01432E-09 8,35022E-10 1,2745 1,92589E-08 3,37667E-09 2,30156E-09 1,37068E-09 8,01198E-10 1,3320 2,70369E-08 5,65831E-09 3,41299E-09 1,75661E-09 9,35845E-10 55 Bảng P.3 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon PVDC Bê tông 0,0813 1,40022E-08 7,13119E-09 4,79845E-09 0,1231 2,10564E-08 0,2479 1,84972E-08 0,2760 2,54379E-09 0,3028 2,9306E-08 8,29242E-09 2,8683E-09 0,3560 1,90125E-08 1,39333E-09 8,35498E-10 0,5110 2,04411E-08 1,88308E-09 1,13734E-09 5,66932E-10 1,73277E-10 0,5918 2,91437E-08 0,6617 6,74141E-08 8,33E-09 5,61945E-09 2,58752E-09 7,4725E-10 0,7233 2,46258E-08 5,63954E-09 3,41142E-09 0,8348 4,81898E-08 7,49177E-09 5,11025E-09 2,51007E-09 7,58333E-10 1,1730 2,60824E-08 5,20E-09 3,46232E-09 1,78375E-09 7,68159E-10 1,2744 2,59E-08 6,07525E-09 4,42381E-09 2,44004E-09 1,10714E-09 1,2745 1,83231E-08 3,94019E-09 3,15715E-09 1,58398E-09 6,44792E-10 1,3320 2,66593E-08 6,20867E-09 3,73978E-09 2,0092E-09 1,13194E-09 56 Bảng P.4 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon PVDC Bê tông 0,0813 1,43702E-08 7,70775E-09 5,46503E-09 0,1231 2,1709E-08 0,2479 1,89628E-08 0,2760 3,11625E-09 0,3028 2,67351E-08 8,87134E-09 5,54026E-09 0,3560 1,89954E-08 1,87602E-09 1,15532E-09 0,5110 2,07E-08 2,48542E-09 1,71E-09 8,1131E-10 2,11802E-10 0,5918 3,16326E-08 0,6617 6,78912E-08 9,46E-09 7,05044E-09 3,51397E-09 1,6173E-09 0,7233 4,40615E-08 6,77415E-09 3,83674E-09 0,8348 4,87643E-08 7,92442E-09 6,05997E-09 1,2594E-09 1,1730 2,58576E-08 5,70E-09 4,08007E-09 2,23603E-09 1,22285E-09 1,2744 2,59E-08 6,55762E-09 4,96853E-09 2,81891E-09 1,3972E-09 1,2745 1,83775E-08 4,27774E-09 3,23427E-09 1,91205E-09 1,71312E-09 1,3320 2,7166E-08 6,77496E-09 4,30944E-09 2,47363E-09 1,48174E-09 57 Bảng P.5 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon 0,0813 1,40544E-08 7,87031E-09 6,04827E-09 0,1231 2,16303E-08 0,2479 1,9563E-08 0,2760 3,07944E-09 0,3028 2,69765E-08 1,02084E-08 7,67321E-09 0,3560 1,87612E-08 2,31671E-09 1,60415E-09 PVDC Bê tông 1,1707E-09 5,52507E-10 0,5110 2,03E-08 0,5918 5,10118E-08 0,6617 6,68593E-08 0,7233 4,51306E-08 7,39046E-09 5,26685E-09 0,8348 4,8093E-08 1,1730 2,56887E-08 6,62E-09 4,73953E-09 2,92779E-09 1,75967E-09 1,2744 2,60E-08 7,5435E-09 5,90099E-09 3,82162E-09 2,16237E-09 1,2745 1,91924E-08 5,01E-09 3,75717E-09 2,50253E-09 1,03546E-09 1,3320 2,69634E-08 7,76603E-09 5,10696E-09 3,22135E-09 2,10439E-09 3,1434E-09 2,14E-09 1,14E-08 9,0024E-09 4,93133E-09 1,88211E-09 9,66463E-09 7,67242E-09 4,36493E-09 1,81805E-09 58 Bảng P.6 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon PVDC Bê tông 0,0813 1,36443E-08 8,16609E-09 6,32308E-09 0,1231 2,12781E-08 0,2479 2,00935E-08 0,2760 2,80448E-09 0,3028 2,50755E-08 1,25896E-08 1,17413E-08 0,3560 1,76571E-08 3,11066E-09 2,2523E-09 0,5110 2,05262E-08 4,1227E-09 3,097E-09 1,89636E-09 1,24435E-09 0,5918 4,49746E-08 0,6617 6,68804E-08 1,46E-08 1,19401E-08 7,43463E-09 3,64438E-09 0,7233 2,69005E-08 9,61565E-09 7,29464E-09 0,8348 4,8241E-08 1,20103E-08 9,67593E-09 6,16842E-09 3,64283E-09 1,1730 2,56579E-08 7,43E-09 5,79199E-09 3,82116E-09 2,47098E-09 1,2744 2,18E-08 8,91314E-09 7,28553E-09 4,95949E-09 2,9936E-09 1,2745 1,84569E-08 5,88923E-09 4,78562E-09 3,33021E-09 3,69282E-09 1,3320 2,69418E-08 8,8615E-09 6,13407E-09 4,273E-09 3,18118E-09 59 Bảng P.7 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon PVDC Bê tông 0,0813 1,356E-08 8,27656E-09 6,91172E-09 0,1231 2,0E-08 0,2479 1,63356E-08 0,2760 2,56472E-09 0,3028 2,32597E-08 1,5608E-08 1,40339E-08 0,3560 1,76043E-08 4,3825E-09 3,46205E-09 0,5110 2,02831E-08 5,35884E-09 4,5293E-09 2,99212E-09 1,64898E-09 0,5918 6,53624E-08 0,6617 6,66454E-08 1,89E-08 1,60342E-08 1,11205E-08 6,59942E-09 0,7233 2,77491E-08 1,14733E-08 9,88393E-09 0,8348 4,88478E-08 1,57277E-08 1,27805E-08 9,10206E-09 6,11099E-09 1,1730 2,58896E-08 9,52E-09 7,39242E-09 5,4411E-09 4,19337E-09 1,2744 2,52E-08 1,05418E-08 9,04885E-09 6,72375E-09 4,7344E-09 1,2745 1,82749E-08 7,20335E-09 6,10819E-09 4,49792E-09 3,869E-09 1,3320 2,6846E-08 1,02695E-08 7,74067E-09 5,72953E-09 4,81346E-09 60 Bảng P.8 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Năng lượng (MeV) Hiệu suất Chân không Cao su Nylon PVDC 0,0813 1,29561E-08 8,40589E-09 7,50125E-09 0,1231 2,00769E-08 2,90652E-09 0,2479 1,87296E-08 1,81607E-09 0,2760 2,2143E-09 0,3028 2,68464E-08 2,0795E-08 1,83735E-08 0,3560 1,74081E-08 6,131E-09 5,26174E-09 0,5110 2,02362E-08 7,38955E-09 6,35077E-09 0,5918 7,27098E-08 0,6617 6,68412E-08 2,53E-08 2,25926E-08 0,7233 3,32493E-08 1,49027E-08 1,32122E-08 0,8348 4,83344E-08 1,92754E-08 1,72631E-08 1,36443E-08 1,53734E-09 1,1730 2,60133E-08 1,19E-08 9,71879E-09 7,8835E-09 6,42063E-09 1,2744 2,75289E-08 1,27888E-08 1,14627E-08 9,41126E-09 7,37824E-09 1,2745 1,93212E-08 8,5086E-09 7,61275E-09 6,23502E-09 5,31267E-09 1,3320 2,70525E-08 1,27161E-08 9,78231E-09 8,02032E-09 7,32784E-09 4,95729E-09 Bê tông 3,73984E-09 2,59887E-09 61 1,76368E-08 1,24622E-08 2,30775E-09 Bảng P.9 Hiệu suất mô ứng với mức lượng loại vật liệu vòng Hiệu suất Năng lượng (MeV) Chân không Cao su Nylon PVDC Bê tông 0,0813 1,15672E-08 0,1231 1,93424E-08 7,51567E-09 0,2479 2,14228E-08 5,85705E-09 0,2760 2,48798E-09 0,3028 2,88379E-08 2,79685E-08 2,54505E-08 0,3560 1,7478E-08 9,24606E-09 8,65092E-09 0,5110 1,97043E-08 9,91983E-09 9,43288E-09 8,78278E-09 0,5918 2,96901E-08 0,6617 6,55087E-08 0,7233 3,12516E-08 2,09999E-08 1,97392E-08 1,09992E-08 0,8348 4,67942E-08 2,57725E-08 2,49104E-08 2,25951E-08 2,03258E-08 1,1730 2,56781E-08 1,2744 8,76445E-09 8,27491E-09 7,3731E-09 2,24742E-08 3,49E-08 1,50E-08 3,3504E-08 3,01934E-08 2,69721E-08 1,31742E-08 1,20845E-08 1,16369E-08 2,91317E-08 1,65179E-08 1,56335E-08 1,43574E-08 1,28633E-08 1,2745 1,93753E-08 1,23049E-08 1,08957E-08 9,52999E-09 9,10709E-09 1,3320 2,73218E-08 1,60437E-08 1,31604E-08 1,20759E-08 1,25558E-08 62  Phụ lục 2: Tệp đầu vào mô hình hệ đo thùng thải phóng xạ sử dụng chương trình MCNP5 C INPUT FILE SIMULATE GAMMA SPECTROMETER USING NaI(Tl) DETECTOR C FOR ANALYZING RADIOACTIVE WASTE DRUM C THE SYSTEM INCLUDE: DETECTOR + SOURCE + WASTE DRUM C *******BLOCK1 CELL CARD ************* C CELL CARD OF 802 NaI(Tl) DETECTOR 1 -3.67 (-4 -8) IMP:P=1 2 -0.55 (-3 -9 5) (4:8) IMP:P=1 3 -2.329 (3 -2 -9) IMP:P=1 4 -2.699 (-1 -10 6) (2:9) IMP:P=1 5 -2.648 (-5 -9) IMP:P=1 -2.699 (-6 -11) IMP:P=1 C CELL CARDS OF COLIMATOR -11.85 (7 -1 -13 11) IMP:P=1 -11.85 (1 -12 -13) (14:-15:-16:17) IMP:P=1 C CELL CARD OF DRUM -7.85 (-18 19 -22 23) IMP:P=1 10 -2.3 (-22 23 -19 20) IMP:P=1 11 -7.85 (-21 22 -18) IMP:P=1 63 12 -7.85 (-23 24 -18) IMP:P=1 13 -1.873 (-22 23 -20) IMP:P=1 C OTHER CELL CARDS 14 10 -0.001205 (-25) (21:-24:18) (12:-7:13) IMP:P=1 15 10 -0.001205 (-11 -1 10) IMP:P=1 16 10 -0.001205 (1 -12 -14 15 16 -17) IMP:P=1 17 (25) IMP:P=0 C *******BLOCK SURFACE CARD *********** C SURFACE CARDS OF 802 NaI(Tl) DETECTOR PZ 0.0 PZ -0.05 PZ -0.16 PZ -0.32 PZ -7.94 PZ -8.24 PZ -11.24 CZ 3.81 CZ 3.97 10 CZ 4.02 64 11 CZ 4.13 C SURFACE CARDS OF COLIMATOR 12 PZ 1.0 13 CZ 5.4 14 PX 4.15 15 PX -4.15 16 PY -0.5 17 PY 0.5 C SURFACE OF DRUM 18 C/Y 80 28.6 19 C/Y 80 28.5 20 C/Y 80 4.5 21 PY 43.55 22 PY 43.5 23 PY -43.5 24 PY -43.55 25 SO 150 C *******BLOCK DATA CARD ************** MODE P 65 SDEF POS 0 80 ERG=D1 AXS RAD=D2 EXT=D3 SI1 L 0.661657 0.2835 0.0321939 0.0318174 0.0364457 0.0048815 0.0373317 SP1 0.916319413 5.390748E-06 0.038705573 0.021023919 0.011374479& 0.009703347 0.002867878 SI2 4.5 28.5 SP2 -21 SI3 -43.5 43.5 SP3 -21 M1 11023 0.499 53127 0.500 81205 0.001 $NaI(Tl) M2 13027 -0.529411 8016 -0.470589 $ALUMINIUM OXIDE M3 14028 -0.922297 14029 -0.046832 14030 -0.030871 $SILICON M4 13027 -1.00 $ALUMINIUM M5 8016 -0.532565 14028 -0.467435 $SILICA M6 82207 -1.00 $LEAD M7 26056 -0.9781 6012 -0.0045 14028 -0.0037 25055 -0.065 & 15031 -0.00043 16032 -0.00045 28058 -0.0035 24052 -0.0028 & 42097 -0.0001 $THEP M8 1001 -0.010000 6012 -0.001000 8016 -0.529107 & 11022 -0.016000 12024 -0.002000 13026 -0.033872 & 14028 -0.337021 19039 -0.013000 20040 -0.044000 & 66 26056 -0.014000 $CONCRETEPORTLAND M9 55137 -1.00 M10 6012 -0.000124 7014 -0.755268 8016 -0.231781 18040 -0.012827 $AIR RAND GEN=2 SEED=921974142699971445 STRIDE=152917 HIST=1 NPS 2000000000 E0 1E-5 0.0001 2013I 1.7808 FT8 GEB -0.009501 0.071939 -0.045034 F8:P 67 [...]... NaI(Tl) được mô phỏng bằng MCNP5 2.2 Mô hình tính toán cho hệ đo thùng thải Mô hình hệ đo thùng thải được xây dựng bằng chương trình MCNP5 gồm 5 thành phần: thùng thải, nguồn phóng xạ, vật liệu (chất độn) trong thùng thải, đầu dò và ống chuẩn trực Khoảng cách giữa tâm của bề mặt đầu dò tới tâm thùng thải là 100 cm 30 57,2 cm Đầu dò NaI(Tl) Thùng thải (a) 57,2 cm Đầu dò NaI(Tl) Thùng thải (b) Hình 2.3... từ cấu hình mô phỏng là phù hợp với thực nghiệm Tác giả cũng chỉ ra rằng, các yếu tố như: mật độ chất độn trong thùng, sự phân bố nguồn bên trong thùng, bán kính ống chuẩn trực có ảnh hưởng quan trọng đến giá trị của hiệu suất thu nhận được Năm 2012, D Gurau và O Sima đã công bố nghiên cứu về hàm đáp ứng của hệ thống phân tích chất thải phóng xạ bằng mô phỏng Monte Carlo [7] Trong nghiên cứu này, một... Trong nghiên cứu này, một chương trình mô phỏng Monte Carlo dựa trên GEANT 3.21 đã được phát triển để mô phỏng hàm đáp ứng của hệ phổ kế gamma ISOCART (Ortec) cho một vài sự phân bố không đồng nhất của nguồn bên trong thùng thải phóng xạ Thể tích của thùng thải phóng xạ được chia làm nhiều vùng không gian theo hai cách khác nhau Thứ nhất, thùng thải được chia thành 8 phân đoạn hình trụ đều nhau bởi các... hình nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới 1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Năm 1998, Trần Quốc Dũng đã đề nghị một kỹ thuật đo cho phép phân tích các vật liệu phóng xạ bên trong thùng thải bằng phương pháp quét gamma phân đoạn [10] Trong nghiên cứu này, một mô hình tính toán được đưa ra với các giả thuyết như sau: trong một phân đoạn thì matrix của thùng thải là đồng nhất, đồng thời phân. .. (nguồn, mẫu đo) - Khoảng cách từ vật liệu phóng xạ đến đầu dò - Loại bức xạ và năng lượng của bức xạ cần đo - Tán xạ ngược của bức xạ từ môi trường xung quanh đến đầu dò - Sự hấp thụ bức xạ trước khi nó đến được đầu dò (bởi không khí, chất liệu bao quanh vùng nhạy của đầu dò, vật liệu phóng xạ bao gồm matrix và mật độ) - Trùng phùng số đếm các gamma nối tầng trong nguồn phân rã đa năng dẫn đến sự thêm hoặc... đều vuông góc với trục của thùng thải Thứ hai, thùng thải được chia thành 1 hình trụ bên trong và 4 ống liên tiếp bởi các mặt trụ cách đều nhau và đồng trục với trục của thùng thải Khi đó, chương trình sẽ lần lượt mô phỏng cho các cấu hình tương ứng với nguồn phóng xạ phân bố trong mỗi vùng không gian để ghi nhận phổ gamma Trong các mô phỏng Monte Carlo thì độ phân giải năng lượng của hệ phổ kế cũng được... dụng một đầu dò và thấp hơn sai số lớn nhất của kỹ thuật sử dụng hai đầu dò Ngoài ra, phương pháp kết hợp còn đáp ứng tốt việc xác định hoạt độ của các chất thải phóng xạ trong các thùng chứa các chất độn có mật độ thấp như túi, giày, găng tay, quần áo bảo hộ,… Năm 2013, Trương Nhật Huy nghiên cứu và xây dựng hệ đo thùng thải chất phóng xạ nhằm khắc phục sai số hệ thống do tình trạng nguồn phóng xạ và... 60 Co 154 Trước khi sử dụng mô hình mô phỏng để xác định hiệu suất của đầu dò trong hệ đo thùng chứa chất thải phóng xạ, ta sẽ tiến hành xem xét sự phù hợp của chương trình mô phỏng vừa được xây dựng Ở phần này, ta sẽ đối chiếu dạng phổ thu được từ thực nghiệm với phổ mô phỏng của phép đo nguồn điểm tại khoảng cách 25 cm để có thể chứng minh độ tin cậy về khả năng mô phỏng của chương trình MCNP5 35 ... không đồng nhất của vật liệu phóng xạ Hơn nữa, nó cho phép ước lượng sự phân bố xuyên tâm của hoạt độ phóng xạ trong mỗi phân đoạn 10 Năm 2002, L Dinescu và các cộng sự đã công bố một phương pháp chuẩn hiệu suất thực nghiệm cho cấu hình phân bố đồng nhất của các đồng vị phóng xạ và matrix bên trong thùng thải bằng kỹ thuật quét gamma [8] Trong nghiên cứu này, một thùng thải (220 lít) dùng cho việc chuẩn... rộng rãi: che chắn, đánh giá an toàn, thiết kế đầu dò, phân tích và thăm dò dầu khí, y học hạt nhân,… Trong khóa luận này, phiên bản MCNP5 được sử dụng để mô phỏng bài toán vận chuyển của photon trong mô hình hệ đo thùng thải phóng xạ nhằm khảo sát sự phụ thuộc của hiệu suất đầu dò vào năng lượng và hệ số hấp thụ 1.3.2 Thƣ viện số liệu và phản ứng hạt nhân trong MCNP MCNP sử dụng các thư viện số liệu ... Sima công bố nghiên cứu hàm đáp ứng hệ thống phân tích chất thải phóng xạ mô Monte Carlo [7] Trong nghiên cứu này, chương trình mô Monte Carlo dựa GEANT 3.21 phát triển để mô hàm đáp ứng hệ phổ... liệu (chất độn) thùng thải, đầu dò ống chuẩn trực Khoảng cách tâm bề mặt đầu dò tới tâm thùng thải 100 cm 30 57,2 cm Đầu dò NaI(Tl) Thùng thải (a) 57,2 cm Đầu dò NaI(Tl) Thùng thải (b) Hình 2.3... phải đo thực nghiệm Trong đề tài này, mục tiêu đặt nghiên cứu phương pháp mô Monte Carlo, sử dụng chương trình MCNP, để xác định hàm đáp ứng đầu dò NaI(Tl) hệ đo thùng thải phóng xạ Cụ thể, đề tài