Đang tải... (xem toàn văn)
TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU A. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Lý do chọn đề tài: Hiện nay,. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài đặt ra với hai mục tiêu: Xác định tiết diện phản ứng của Mo98 với notron nhiệt trên lò phản ứng Đà Lạt. Tính toán điều chế hoạt độ Tc99m tạo thành từ bia MoO¬3¬ tự nhiên với thành phần chính là Mo98. Ý nghĩa khoa học Đồng vị. Nhiệm vụ nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu là. Phương pháp nghiên cứu Bằng phương pháp. Dự kiến kết quả đạt được Theo kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy. Nơi thực hiện đề tài nghiên cứu của luận văn Tại Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, dưới sự hỗ trợ, hướng dẫn của Trung tâm Đồng vị phóng xạ, phòng Vật lý và điện tử hạt nhân và các thầy cô trong Bộ môn Vật lý hạt nhân – Kỹ thuật hạt nhân của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp HCM. Thời gian thực hiện luận văn Tháng 9 năm 2015 đến tháng 8 năm 2016
ĐAI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – BÔ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên Ngành: Vật lý hạt nhân lượng cao Mã ngành: 60 44 05 Người hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Thị Kiều Trang ThS Dương Văn Đông Học viên: Nguyễn Thị Thúy Nhâm Mã số: 1434010 Tp HCM – 2016 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU A GIỚI THIỆU TỔNG QUAN * Lý chọn đề tài: Hiện nay, * Mục tiêu nghiên cứu Đề tài đặt với hai mục tiêu: - Xác định tiết diện phản ứng Mo-98 với notron nhiệt lò phản ứng Đà Lạt - Tính toán điều chế hoạt độ Tc-99m tạo thành từ bia MoO3 tự nhiên với thành phần Mo-98 * Ý nghĩa khoa học Đồng vị * Nhiệm vụ nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu Bằng phương pháp * Dự kiến kết đạt Theo kết nghiên cứu trước cho thấy * Nơi thực đề tài nghiên cứu luận văn Tại Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, hỗ trợ, hướng dẫn Trung tâm Đồng vị phóng xạ, phòng Vật lý điện tử hạt nhân thầy cô Bộ môn Vật lý hạt nhân – Kỹ thuật hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp HCM * Thời gian thực luận văn Tháng năm 2015 đến tháng năm 2016 B NỘI DUNG VÀ PHẠM VI SẼ ĐI SÂU NGHIÊN CỨU Nội dung luận văn Mở đầu Chương 1: Cơ sở lý thuyết Chương 2: Kích hoạt bia chiếu xạ MoO3 Chương 3: Đo xử lý số liệu Chương 4: Kết thảo luận Kết luận Phạm vi sâu nghiên cứu Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1.1 Phản ứng (n, γ) Hầu hết đồng vị Mo-98 sản xuất lò phản ứng dùng phản ứng (n, γ) 98 42 Mo+ 01n→ 4299 Mo + γ (σ = 0.11barn) Đồng vị Mo-98 hấp thụ notron tạo thành đồng vị phóng xạ Mo-99 bia chiếu xạ Hoạt độ riêng Mo-99 bị giới hạn thông lượng nơtron lò phản ứng Tuy nhiên, không dừng lại phản ứng (n, γ) này, sản phẩm chiếu xạ tạo thànhMo-99 phân rã Beta tạo đồng vị phóng xạ Tc-99m – sản phẩm nhu cầu nghiên cứu 99 Mo →β + 99m Tc → γ + 99Tc 1.2 Phân tích kích hoạt lò phản ứng Trên sở phương pháp phân tích kích hoạt, bia kích hoạt dòng notron nhiệt bẫy notron lò phản ứng hạt nhân Bài toán không đến tính hàm lượng gam/gam mà xác định tiết diện phản ứng dòng notron nhiệt với hạt nhân bia hoạt độ thành phẩm tạo thành 1.3 Đặc tính MoO3 Vị trí Mo98 bảng hệ thống tuần hoàn [1]: Bảng 1.1: Bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố Molypden (kí hiệu Mo) nguyên tố hóa học thuộc nhóm số nguyên tử 42 Hình1.1: Tinh thể mô hình lớp vỏ điện tử nguyên tử Mo Tính chất vật lý Mo Màu Ánh kim xám Trạng thái vật chất Chất rắn Mật độ gần nhiệt độ phòng 10,28 g·cm−3 Molypden kim loại chuyển tiếp với nguyên tử lượng 95,9 gam/mol Nó không phản ứng với ôxy hay nước nhiệt độ phòng Ở nhiệt độ cao hơn, triôxít molypden tạo theo phản ứng: 2Mo + 3O2 → 2MoO3 Đồng vị: Người ta biết 35 đồng vị molypden với nguyên tử lượng khoảng từ 83 tới 117 Bảy đồng vị có nguồn gốc tự nhiên, với nguyên tử lượng 92, 94, 95, 96, 97, 98 100 Trong số có đồng vị ổn định (nguyên tử lượng từ 94 tới 98) Mo-92 Mo-100 hai đồng vị tự nhiên không ổn định Mo-100 có chu kỳ bán rã khoảng 1×1019 năm trải qua phân rã beta kép thành Ru-100 Mo-98 đồng vị phổ biến nhất, chiếm 24,14% khối lượng tất đồng vị molypden Các đồng vị molypden với nguyên tử lượng từ 111 tới 117 có chu kỳ bán rã mức 15μs Bảng 1.2: Các đồng vị Molypden ĐV NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 92 Mo 14.84% 93 Mo Tổng hợp 4×103 năm 94 Mo 9.25% ổn định 95 Mo 15.92% ổn định 96 Mo 16.68% ổn định 97 Mo 9.55% ổn định 98 Mo 24.13% ổn định 99 Mo Tổng hợp 65,94 ổn định ε - 93 β− 0.436, 1.214 99m γ 0.74, Nb Tc 0.36, - 0.14 100 Mo 9.63% 18 − − 7.8×10 y β β 3.04 100 Ru Hợp chất Molypden có số trạng thái ôxi hóa phổ biến +2, +3, +4, +5 +6 Trạng thái ôxi hóa cao ôxít molypden (VI) MoO3 Đặc trưng MoO3[1], [2] Molypden trioxide (MoO3) sản xuất quy mô lớn so với hợp chất molypden MoO3 sản xuất công nghiệp cách nung molypden disulfide, quặng molypden: 2MoS2 + 7O2 → 2MoO3 + 4SO2 Quá trình tổng hợp phòng thí nghiệm đòi hỏi axit hóa dung dịch natri molybdat với axit pecloric: Na2MoO4 + H2O + HClO4 → MoO3(H2O) + NaClO4 Các dihydrate nước cho monohydrat Cả hai có màu màu vàng Ứng dụng Một ứng dụng quan trọng có ý nghĩa Mo-99 sử dụng đồng vị phóng xạ gốc để tạo đồng vị phóng xạ Tc99m, thường sử dụng y học hạt nhân để chẩn đoán hình ảnh chức quan nội tạng Trước đưa vào sử dụng, bia MoO3 làm giàu tới độ giàu > 98% Chương 2: Kích hoạt bia MoO3 2.1 Mô hình kích hoạt hạt nhân bia Mo-98 thành hạt nhân Tc-99m Dựa vào lượng cường độ xạ đặc trưng hạt nhân A+1 X, định tính định lượng hạt nhân bia AX [4] Như vậy, đồng vị Mo-99 thu chiếu xạ bẫy nơtron lò phản ứng hạt nhân theo phản ứng sau: 98 Mo (n,γ) 99 Mo 99m Tc Trong phản ứng này, bia Mo dạng MoO chiếu xạ lò phản ứng Đồng vị 99mTc phát xạ gamma có phổ lượng cực đại 140 KeV thời gian bán rã 6,02 (Hình 2.1) Hình 2.1 Phổ lượng gamma 99mTc 2.2 Vị trí chiếu xạ lò phản ứng Để đạt hoạt độ riêng tối ưu, thông thường mẫu bia MoO tự nhiên chiếu xạ vùng hoạt lò phản ứng Hình 2.2: Mặt cắt đứng vùng hoạt lò phản ứng Vùng hoạt nơi tiến hành hoạt động chiếu mẫu bia Trong bẫy nơtron tâm vùng hoạt dạng hình trụ có hốc nước giữa, xung quanh khối berillium Hình 2.3: Sơ đồ mặt cắt ngang vùng hoạt Lò phản ứng Các mẫu chiếu xạ có dạng bột đặt ampule thủy tinh trung tính Sau đó, ampule thủy tinh chứa mẫu bia bỏ vào container nhôm vặn kín Để đảm bảo an toàn xạ cho người thao tác yếu tố có khả ảnh hưởng đến độ tới hạn Lò phản ứng, mẫu chuẩn bị chiếu xạ Bộ phận vận hành Lò kiểm tra đánh giá trước nạp vào vùng hoạt Lò Việc thực công đoạn chiếu xạ mẫu bia MoO3 Lò phản ứng phải đáp ứng đầy đủ điều kiện đảm bảo an toàn thông qua quản lý hành kỹ thuật tiến hành Bảng 2.1: Một vài thông số vật lý liên quan đến Lò phản ứng Thông số Mô tả Lò phản ứng Loại bể bơi Công suất danh định 500 kW Thông lượng nơtron (nhiệt, cực đại) 2× 1013 nơtron/cm2.s Nhiên liệu Loại VVR-M2, dạng ống Phần lõi nhiên liệu Hợp kim Al-U, độ giàu 19.75% Vỏ bọc nhiên liệu Hợp kim nhôm Chất làm chậm Nước nhẹ Chất phản xạ Graphite, beryllium nước nhẹ Chất làm mát Nước nhẹ Cơ chế làm mát vùng hoạt Đối lưu tự nhiên Cơ chế tải nhiệt Hai hệ thống nước làm mát Vật liệu che chắn Bê-tông, nước nắp thép không gỉ Các điều khiển an toàn, bù trừ tự động Vật liệu bù trừ an toàn B4C Vật liệu điều chỉnh tự động Thép không gỉ Bảng 2.2: Đặc trưng kênh chiếu xạ Đặc trưng Thông lượng nơtron nhiệt (n/cm2/s) Kích thước kênh Bẫy nơtron 2× 1013 Φ = 42÷ 65 (đường kính x chiều cao, mm) Thời gian chiếu xạ H = 600 100 đến 130 2.3 Chế tạo mẫu bia, container nhôm chứa mẫu Để sản xuất đồng vị mong muốn, nhà nghiên cứu cần quy trình chuẩn việc định lượng loại bia cần chiếu xạ Trong quy trình chuẩn bị chế tạo mẫu bia để điều chế 99Mo, lượng bia 98Mo dạng MoO3 cân theo khối lượng tính toán, hàn kín ampule thạch anh có đường kính 8mm, đường kính 6mm, dài 20mm Bảng 2.3: Đặc trưng vật liệu mẫu chiếu Đặc trưng Khối lượng Kích thước container chứa Mẫu mẫu bia (g) bia (cm) MoO3 10 -50 Kích thước container Dài 5-15 chứa ampule (cm) Dài 23,6 Φ Φ 2,6 Φ 1,8 Bề dày 0,15 - Chuẩn bị container nhôm chứa mẫu: Nhôm dùng làm container chiếu xạ phải bảo đảm tiêu chuẩn chất lượng có độ cao để hạn chế hạt nhân bẩn sinh trình chiếu xạ Chương 3: Đo xử lý số liệu 3.1 Xác định thông số đặc trưng 3.2 Xác định đường cong hiệu suất detector 3.3 Bố trí đo đac, phần mềm thu nhận xác định tham số Chương 4: Kết thảo luận Kết luận Phụ lục (Nếu chương chưa viết chi tiết đừng viết chi tiết chương trước đề cương Để dành lại viết luận văn) C CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐƯỢC SỬ DỤNG KHI VIẾT ĐỀ CƯƠNG [1] National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, based on ENSDF and the Nuclear Wallet Cards, http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/ [2] Exploring the Table of Isotopes, http://ie.lbl.gov/education/isotopes.htm [3] IAEA, “International Evaluation of Neutron Cross-Section Standards”, 2007 (ISBN 92-0-100807-4) [4] IAEA, “Technetium-99m radiapharmaceuticals: status and trends”, 2009 [5] IAEA, “Manual for reactor produced radioisotopes” January 2003 [6] Huỳnh Trúc Phương, giáo trình “Vật lý lò phản ứng”, HCM, năm 2015 [7] Nguyễn Thị Minh Châu, “Nghiên cứu phương pháp chế tạo đồng vị Tc-99m từ bia MoO3 nhờ nguồn neutron đồng vị Am-Be”, luận văn thạc sĩ, trường đại học khoa học tự nhiên Hồ Chí Minh, năm 2011 [8] Nguyễn Ngọc Tuấn el al, “Nghiên cứu quy trình chiếu xạ cho bia Mo tự nhiên bia phân hạch độ giàu thấp”, đề tài cấp nhà nước, Viện nghiên cứu hạt nhân Đà lạt, năm 2011-2012 10