Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát phóng xạ trong môi trường

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƢỜNG 1.1 Tổng quan phóng xạ môi trƣờng 1.1.1 Các khái niệm 1.1.2 Các tia phóng xạ 1.1.3 Tổng quan đại lượng đo lường phóng xạ 9 12 1.2 Nguồn gốc phóng xạ môi trƣờng 1.2.1 Các đồng vị phóng xạ tự nhiên 1.2.2 Các trình phát tán chất thải phóng xạ khí 1.2.3 Những nguồn phóng xạ nhân tạo 14 15 17 20 1.3 Đánh giá tác động phóng xạ môi trƣờng 24 1.3.1 Ảnh hưởng môi trường đất: 24 1.3.2 Ảnh hưởng môi trường nước 25 1.3.3 Ảnh hưởng không khí 27 1.3.4 Đánh giá chung ảnh hưởng nguồn xạ thể sống27 CHƢƠNG ĐO ĐẾM PHÓNG XẠ 30 2.1 Tổng quan đo phóng xạ môi trƣờng 2.1.1 Các đơn vị đo lường phóng xạ 2.1.2 Khái niệm chu kỳ bán rã đo lường phóng xạ 30 30 31 2.2 Các thiết bị đầu đo phóng xạ 2.2.1 Các đầu đo ion hóa chất khí đường tỷ lệ đặc trưng 2.2.2 Các đầu đo bán dẫn (buồng ion hóa dạng rắn): 2.2.3 Đầu đo nhấp nháy 31 34 38 40 2.3 Thực nghiệm đo phóng xạ môi trƣờng Việt Nam 2.3.1 Phương pháp thu góp mẫu 2.3.2 Các thiết bị phân tích chủ yếu 42 42 43 2.3.3 Hiện trạng phóng xạ, kết đo phóng xạ số khu vực Việt Nam44 2.4 Kết luận hoạt động đo lƣờng giám sát phóng xạ Việt Nam 47 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƢỜNG 48 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG THIẾT KẾ 48 3.2 Thiết kế phần cứng 3.2.1 Lựa chọn đầu đo phóng xạ 3.2.2 Thiết kế mạch trung tâm ATmega8 3.2.3 Khối hiển thị liệu LCD 3.2.4 Khối truyền thông RS232 3.2.5 Mô hoạt động khối đo phóng xạ 3.2.6 Khối truyền phát liệu sử dụng IP modem 49 49 52 54 56 57 60 3.3 Thiết kế phần mềm 3.3.1 Lập trình Vi điều khiển ATmega 3.3.2 Lập trình phần mềm hiển thị hoạt độ phóng xạ 65 65 66 3.4 Hệ thống hoàn chỉnh – thiết lập vận hành 70 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 72 4.1 Thành đạt đƣợc 4.2 Áp dụng hệ thống giám sát phóng xạ phục vụ NMĐHN 4.2.1 Giới hạn phát thải tiêu chuẩn phát thải hành 4.2.2 Áp dụng vào hệ thống giám sát môi trường quanh NMĐHN 4.3 Đề xuất mở rộng 72 72 73 74 75 PHỤ LỤC 78 PHỤ LỤC 81 PHỤ LỤC 85 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thực Các số liệu, kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực.Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu HỌC VIÊN Lê Việt Dũng DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Các dạng lượng xạ phổ điện từ tăng từ trái qua phải với tần số tăng 10 Hình 1-2 Các loại xạ ion hóa 11 Hình 1-3 Hoạt độ phóng xạ 13 Hình 1-4 Mô hình hệ thống giám sát phóng xạ môi trường 14 Hình 2-1 Các dạng tương tác photon với vật chất 32 Hình 2-2 Phóng xạ Cerenkov 34 Hình 2-3 Sơ đồ cấu tạo đầu đo chứa khí 35 Hình 2-4 Đường đặc trưng buồng ion hoá ống đếm tỉ lệ 36 Hình 2-5 Sơ đồ mô tả đầu đo bán dẫn 38 Hình 2-6 Sơ đồ khối mô tả thiết bị ghi đo xạ sử dụng chất nhấp nháy 41 Hình 3-1 Sơ đồ khối hệ thống giám sát nồng độ phóng xạ không dây 48 Hình 3-2 Sơ đồ phần cứng thiết bị đo nồng độ phóng xạ không dây 49 Hình 3-3 Ống GM SBM-20 (СБМ-20, STS-5) 50 Hình 3-4 Dập tắt phóng điện mạch 51 Hình 3-5 Mạch vi điều khiển trung tâm 52 Hình 3-6 Kết nối vi điều khiển với ống đếm SBM-20 53 Hình 3-7 Bộ hiển thị LCD 16 chân 54 Hình 3-8 Khối hiển thị LCD thiết kế Proteus 55 Hình 3-9 Cổng truyền thông RS232 56 Hình 3-10 Khối truyền thông RS232 thiết kế Proteus 57 Hình 3-11 Thiết lập hoàn chỉnh khối đo hiển thị phóng xạ Proteus 58 Hình 3-12 Layout mạch thật phần cứng 59 Hình 3-13 Mô hoạt động khối đo hiển thị nồng độ (hoạt độ) phóng xạ59 Hình 3-14 Phần thân chưa kết nối IP Modem 61 Hình 3-15 Giao diện phần mềm cấu hình IP Modem 64 Hình 3-16 Cấu hình chân kết nối IP Modem với khối vi xử lý (dạng DB9F-DB9F đối xứng) 65 Hình 3-17 Lưu đồ thuật toán khối Vi điều khiển 66 Hình 3-18 Bốn (4) lớp TCP/IP 67 Hình 3-19 Giao diện phần mềm hiển thị máy tính 69 Hình 3-20 Mạch đo hiển thị nồng độ (hoạt động) phóng xạ 70 Hình 3-21 Thiết lập hệ thống giám sát truyền phát liệu hoàn chỉnh 71 Hình 3-22 Kết nối IP Modem với MAX232 71 Hình 3-23 Kết đo nồng độ phóng xạ theo thời gian 72 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Các nuclide phóng xạ nguồn gốc chúng (Nguồn: Báo cáo đánh giá trạng phóng xạ môi trường vùng dự án Viện nghiên cứu hạt nhân, 2002)15 Bảng 1-2 Hàm lượng chất phóng xạ số quặng, đất đá (Nguồn: Báo cáo kết lấy mẫu phân tích tiêu phóng xạ, NMĐHN Ninh Thuận 1) 16 Bảng 1-3 Những hạt nhân tạo thành tác động tia vũ trụ (Nguồn: Báo cáo kết lấy mẫu phân tích tiêu phóng xạ, NMĐHN Ninh Thuận 1) 17 Bảng 1-4 Hoạt độ phóng xạ đốt than (Nguồn: Báo cáo tác động môi trường, Nghiên cứu tiền khả thi NMĐHN Việt Nam, Viện Năng lượng, 9/2003) 19 Bảng 1-5 Mức độ phát tán lượng phóng xạ (Nguồn: Báo cáo tác động môi trường, Nghiên cứu tiền khả thi NMĐHN Việt Nam, Viện Năng lượng, 9/2003) 19 Bảng 1-6 Liều chiếu trung bình từ chất thải rắn đem chôn lấp phát tán toàn cầu hạt nhân trình khai thác xử lý nhiên liệu hạt nhân (Nguồn: Báo cáo tác động môi trường, Nghiên cứu tiền khả thi NMĐHN Việt Nam, Viện Năng lượng, 9/2003) 21 Bảng 1-7 Hàm lượng đồng vị phóng xạ điển hình loại đất đá (Nguồn: Báo cáo tác động môi trường, Nghiên cứu tiền khả thi NMĐHN Việt Nam, Viện Năng lượng, 9/2003) 24 Bảng 1-8 Hàm lượng đồng vị phóng xạ phụ thuộc vào độ sâu (Nguồn: Báo cáo tác động môi trường, Nghiên cứu tiền khả thi NMĐHN Việt Nam, Viện Năng lượng, 9/2003) 24 Bảng 1-9 Các hạt nhân phóng xạ nước (Nguồn: Báo cáo kết lấy mẫu phân tích tiêu phóng xạ, NMĐHN Ninh Thuận 2) 25 Bảng 1-10 Ảnh hưởng phơi nhiễm sức khỏe lên thể người (Nguồn: U.S Environment Protection Agency) 27 Bảng 2-1 SI Bảng đơn vị SI đo lường đại lượng phóng xạ 30 Bảng 2-2 Quy đổi đơn vị liên quan hệ thường hệ SI 30 Bảng 2-3 Phân rã phóng xạ 31 Bảng 2-4 Bảng tổng hợp thông số đầu đo Ion hóa chất khí 37 Bảng 2-5 Kết phân tích hàm lượng nguyên tố phóng xạ không khí vị trí khảo sát (Báo cáo kết lấy mẫu phân tích tiêu phóng xạ, Viện Năng lượng, tháng 06/2008) 45 Bảng 2-6 Kết phân tích hàm lượng nguyên tố phóng xạ đất vị trí khảo sát (Báo cáo kết lấy mẫu phân tích tiêu phóng xạ, Viện Năng lượng, tháng 06/2008) 46 Bảng 3-1 Thông số kỹ thuật ống SMB-20 (dựa datasheet nhà sản xuất) 50 Bảng 3-2 Các chân kết nối LCD với ATMEGA8 55 Bảng 3-3 Các chân kết nối cổng COM với MAX232 57 Bảng 3-4 Các chân kết nối MAX232 với ATMEGA8 57 Bảng 3-5 Thông số IP Modem 61 Bảng 3-6 Kết nối IP Modem 65 Bảng 4-1 Lượng rò rỉ phóng xạ cho phép theo thiết kế 74 Bảng 4-2 Đặc tính kỹ thuật liên quan đến môi trường - rò rỉ phóng xạ 75 LỜI MỞ ĐẦU Môi trường - kể nơi chưa bị người tác động - luôn chứa đựng số thành phần xạ hạt nhân Các nguồn xạ hạt nhân môi trường tự nhiên có nguồn gốc khác như: tia vũ trụ, hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ, hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc trái đất Các nguồn xạ làm cho thể bị chiếu xạ từ bên vào từ bên (khi chúng lọt vào thể qua đường hô hấp tiêu hoá) Trong nhiều năm qua, hoạt động thăm dò, đo lường giám sát phóng xạ trì thực đơn vị liên quan Việt Nam, xuất Nhà máy điện hạt nhân (NMĐNHN) tương lai kèm theo loạt vấn đề liên quan đến môi trường sinh thái Vận hành nhà máy Điện nguyên tử kèm theo (mặc dù ít) chất thải phóng xạ dạng khí, lỏng, rắn làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Để kiểm soát tốt nồng độ phóng xạtrong không khí cần thiết phải có thiết bị đo giám sát thông số Hiện nay, thị trường có số loại thiết bị đo nồng độ phóng xạ nhiên giá thành đắt chủ yếu nhập nước Mục đích luận văn thiết kế thiết bị đo nồng độ phóng xạ thông minh có khả hiển thị kết cách xác thân thiện với người dùng Luận văn “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát phóng xạ môi trƣờng” gồm chương  Chương PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG  Chương ĐO ĐẾM PHÓNG XẠ  Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG  Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Để hoàn thành luận văn này, học viên chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Bùi Đăng Thảnh thầy, cô Trường ĐHBK Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ em suốt trình thực luận văn Tuy cố gắng hết sức, thời gian kiến thức hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót, em mong bổ sung, góp ý thầy cô! Hà Nội n ày thán n m HỌC VIÊN THỰC HIỆN Lê Việt Dũng CHƢƠNG PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƢỜNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƢỜNG 1.1.1 Các khái niệm Phóng xạ lượng phát từ nguồn, truyền qua vật liệu không gian Ánh sáng, nhiệt âm loại phóng xạ Tuy nhiên, loại phóng xạ nhắc đến luận văn phóng xạ ion hóa (ionizing radiation), tạo hạt mang điện (ion) vật chất Phóng xạ ion hóa sản sinh từ nguyên tử không bền vững Những nguyên tử khác loại nguyên tử thường (bền vững) chúng có thừa lượng, thừa khối lượng, thừa hai yếu tố Những nguyên tử không ổn định mang lượng phóng xạ Để đạt trạng thái ổn định, nguyên tử cho đi, phát lượng lượng khối lượng dư thừa chúng Việc phát phần dư thừa gọi phóng xạ Các loại phóng xạ (trong phạm vi luận văn này) bao gồm phóng xạ điện từ phóng xạ hạt (ví dụ, phát khối lượng dư với động năng) Phóng xạ Gamma tia X (X-ray) phóng xạ điện từ, phóng xạ Beta Alpha ví dụ phóng xạ hạt Phóng xạ ion hóa tạo từ thiết bị máy chụp X quang, tồn phơi nhiễm phóng xạ tự nhiên, phóng xạ đến từ tia vũ trụ, từ vật liệu phóng xạ tự nhiên chứa đất sinh vật sống 1.1.2 Các tia phóng xạ Phóng xạ bao gồm dải rộng loại lượng, hình thành quang phổ điện từ (theo hình đây) Quang phổ bao gồm hai loại - Bức xạ ion hóa - Bức xạ không ion hóa Bức xạ có đủ lượng để di chuyển nguyên tử phân tử khiến chúng rung động, không đủ để loại bỏ điện tử, gọi "bức xạ không ion hóa." Ví dụ loại xạ bao gồm ánh sáng nhìn thấy xạ gây lò vi sóng Bức xạ nằm phạm vi “bức xạ ion hóa” có đủ lượng để di chuyển điện tử gắn kết bền vững khỏi nguyên tử, tạo ion Đây loại phóng xạ mà người nghĩ đến nhắc đến “phóng xạ” Con người sử dụng đặc tính phóng xạ ion hóa để sản xuất điện, tiêu diệt tế bào ung thư phục vụ trình sản xuất Hình 1-1 thể dạng xạ môi trường theo phổ điện trường tăng dần Hình 1-1 Các dạng lƣợng xạ phổ điện từ tăng từ trái qua phải với tần số tăng i) Bức xạ không ion hóa Con người ứng dụng đặc tính xạ không ion hóa nhiều ứng dụng thường thấy: - Vi sóng sử dụng viễn thông hâm nóng thức ăn - Đèn hồng ngoại để giữ nhiệt - Sóng radio phát Bức xạ không ion hóa từ mức xạ tần số thấp bên trái qua dải âm thanh, dải vi sóng, qua phần nhìn thấy tới dải cực tím Bức xạ tần số cực thấp có bước sóng dài (một triệu mét hơn) tần số khoảng 100 Hertz thấp Các tần số radio có bước sóng từ 1-100 meter tần số từ 1-100 triệu Hertz Các vi sóng ta thường sử dụng hâm nóng thức ăn có bước sóng khoảng phần trăm mét có tần số khoảng 2.5 tỉ hertz ii) Bức xạ ion hóa Bức xạ cực tím tần số cao có đủ lượng để phá vỡ liên kết hóa học Bức xạ tia X xạ Gamma cuối dải xạ từ, có tần số cao (trong khoảng 100 tỉ tỉ Hertz) bước sóng ngắn, vào khoảng picometre Bức xạ dải có lượng cao, đủ để tách hạt điện tử, trường hợp xạ xạ lượng cao, phá vỡ hạt nhân nguyên tử Ion hóa trình phần mang điện phân tử (thường điện tử) cấp đủ lượng để bứt khỏi nguyên tử.Quá trình đưa đến kết qủa hai hạt tích điện ion: phân tử với điện tích dương điện tử tự với điện tích âm Mỗi trình ion hóa phát lượng khoảng 33 eV (điện tích hạt nhân) Vật chất xung quanh nguyên tử hấp thụ lượng So sánh với dạng xạ hấp thụ khác xạ ion hóa tích trữ lượng lượng lớn vào diện tích nhỏ Trên thực tế, 33 eV từ ion hóa thừa đủ lượng để phá vỡ liên kết hóa học hai nguyên tử carbon Tất xạ ion hóa đủ sức, trực tiếp hay gián tiếp, tách điện tử khỏi hầu hết phân tử 10 Khi cần dò quét để kiểm tra nhanh bề mặt rộng lớn nên dùng hệ đo di động mặt đất không Nếu hệ di động mặt đất phụ thuộc nhiều vào hệ thống đường xả Trong trường hợp hệ di động không tỏ có ưu không phụ thuộc vào hệ thống đường xá, song, cách mặt đất xa nên độ nhạy bị Ở Pháp, người ta sử dụng hệ đo di động đặt máy bây lên thẳng, có khả đo phóng xạ mặt đất với tốc độ chuyển động 70km/h độ cao 40m, với đầu ghi xạ chất nhấp nháy NaJ đạt độ nhạy sau : - Đối với 137Cs : * 1-2 kBq/m2 (nguồn rải bề mặt 2000m2) * 20 MBq (nguồn điểm) - Đối với 60Co : * 1kBq/m2 (nguồn rải bề mặt 2000m2) - Đối với 241Am : * 15kBq/m2 (nguồn rải bề mặt 2000m2) Để vẽ đồ phóng xạ cho vùng diện tích mặt đất rộng (5-10) km2 hệ thiét bị cần khoảng Ngoài việc lựa chọn hệ thiết bị với tính thích hợp, việc xét tới giá tiền hệ đo chi phí phát sinh vấn đề tránh khỏi thường đòi hỏi tính tảo lạnh lùng Song, hệ thiết bị dù tinh xảo hoàn hảo đến đâu vạn Các hệ đo xây dựng nguyên tắc hoạt động khác nhau, có tính công dụng khác nhau, bổ sung cho tốt Do sử dụng tập hợp hệ đo điều cần ý, chí nên coi nguyên tắc linh hoạt (tuỳ theo khả tài chính) xây dựng sở thiết bị để thực nhiệm vụ đo đạc, kiểm tra, theo dõi nhằm kiểm soát xạ môi trường 4.2.1 Giới hạn phát thải tiêu chuẩn phát thải hành Đặc tính kỹ thuật điều kiện giới hạn vận hành lò phản ứng nhà máy điện Nguyên tử thống kê dẫn đặc điểm kỹ thuật đảm bảo rò rỉ phát thải mức thấp cho phép Các tiêu chuẩn bao gồm mục sau : Nếu rò rỉ thực tế chất phóng xạ vòng tháng vượt số liệu theo thiết kế hàng năm lượng rò rỉ thực tế vòng 12 tháng vượt lần số liệu thiết kế, uỷ ban an toàn phải có hành động đối phó Bảng 4-1 Lƣợng rò rỉ phóng xạ cho phép theo thiết kế Loại rò rỉ Số liệu Lỏng Tổng hoạt tính (trừ Trium khí trơ hoà tan) (tính cho tổ máy sở cur/năm 74 Tổng liều nhà máy cho toàn thể lò 5mrem/năm Khí trơ (cho tất loại lò) Tổng liều thể mrem/năm Tổng liều chiếu 15mrem/năm Tổng hoạt tính cur/năm/lò Tổng liều chiếu đồng vị phóng xạ 15mrem/năm Bụi Bảng 4-2 Đặc tính kỹ thuật liên quan đến môi trƣờng - rò rỉ phóng xạ Rò rỉ Hành động ứng phó Giới hạn cho phép rò rỉ Trong vòng tháng Trong vòng 12 tháng Chất lỏng 2,5 - 10 cur - Xác định nguyên nhân Khí trơ * 5-10 mrem/tại chỗ - Hiệu chỉnh lại I ốt 7,5-30mrem/tại chố - Xác định vòng 30 ngày 0,5-1 cur - - > 10 cur > 20 cur Ngăn chặn rò rỉ Chất lỏng 4.2.2 Áp dụng vào hệ thống giám sát môi trƣờng quanh NMĐHN Các hệ thống giám sát môi trường xung quanh NMĐHN đóng góp phần quan trọng việc giảm thiểu tác hại cuả chu trình lượng hạt nhân tới môi trường Hệ thống giám sát phóng xạ với mục tiêu mở rộng ứng dụng cho nhiệm vụ sau i) Hệ thống kiểm soát xạ Hệ thống kiểm soát xạ (bên phạm vi sở phóng xạ) thực nhiệm vụ sau - Bảo quản tình trạng sẵn sàng làm việc xác dụng cụ đo - Đo đặc phạm vi nhà máy 75 - Nhanh chóng đo sơ kiểm soát xạ môi trường - Đo kiểm soát nhiễm xạ qua đường tiêu hoá - Lấy mẫu môi trường phân tích - Đánh giá liệu - Kiểm soát xu hướng nhiễm xạ ii) Hệ thống đánh giá liều xạ phạm vi nhà máy - Kiểm tra thành phần nguồn xạ - Kiểm tra liệu khí tượng - Kiểm tra liệu chiếu xạ - Xem xét tương quan liệu nhà máy môi trường bên iii) Hệ thống kiểm soát đánh giá liệu xạ cá nhân - Xử lý dụng cụ đo liều xạ cá nhân - Đánh giá liều xạ - Kiểm soát cho phép chiếu xạ - Cấp giấy phép cho làm việc - Các biện pháp đặc biệt để bảo vệ an toàn xạ iv) Hệ thống phân tích tai nạn (sự cố) - Đánh giá tình trạng hệ thống an toàn lớp chắn sản phẩm phân hạch - Xếp loại tai nạn v) Hệ thống thông tin công cộng Nhanh chóng cảnh báo cho dân chúng khu vực lân cận chịu ảnh hưởng công chúng nước phương tiện cảnh báo khác 4.3 ĐỀ XUẤT MỞ RỘNG Thực tế chương III, song song với lựa chọn phương án tối ưu để thiết lập phần cứng hệ thống, luận văn ý đề cập đến công việc cần tiếp tục nghiên cứu nâng cao để hệ thống giám sát đưa vào ứng dụng thực tế Phần tổng hợp lại ý kiến trên, đồng thời nêu nghiên cứu mở rộng thực để nâng cao hiệu suất tính hệ thống: - Phần 3.3.3 luận văn đưa số giải pháp phổ biến hướng để lựa chọn cảm biến phóng xạ cho mạch đo theo mục đích sử 76 dụng Tuy nhiên trước thực sản phẩm hệ thống hoàn chỉnh, cần nghiên cứu với kết thực nghiệm hoàn chỉnh Việc lựa chọn cảm biến không dựa yêu cầu công nghệ thực tiễn, mà phải đáp ứng dải đo phù hợp theo tiêu chuẩn an toàn phóng xạ nghiêm ngặt (Ví dụ tiêu chuẩn IEC 61526 ANSI N42.20) - Như trình bày mục trước, nhược điểm phương pháp truyền tín hiệu thực tế hệ thống không gửi tín hiệu thời gian thực Để áp dụng vào hệ thống “Hệ thống kiểm soát xạ” mục 4.1, đòi hỏi nghiên cứu tỉ mỉ thời gian trể, khả bị gián đoạn tín hiệu biện pháp khắc phục hiệu - Phần cứng hệ thống cần lắp đặt vỏ đáp ứng tiêu chuẩn tùy thuộc nhu cầu sử dụng Nhiều khả hệ thống đo lường phóng xạ lắp đặt khu vực nguy hiểm (hazardous area), yêu cầu tiêu chuẩn vỏ thiết bị tương đối nghiêm ngặt (Ingress Protection) kèm theo tiêu chuẩn chống nổ (EX), chống nước (ngoài trời)… - Trong hoạt động thực tiễn điểm đo lắp 2-3 đầu đo, để tránh trường hợp báo động giả Cũng khu vực cần đặt nhiều điểm đo, để kiểm soát trạng phóng xạ khu vực Nếu vi xử lý sử dụng cho đầu đo hiệu suất kinh tế không đạt được, cần thiết lập nhiều đầu đo làm việc với vi xử lý Với mạch thiết kế tại, tối đa Vi xử lý (ADC) nhận tín hiệu lúc đầu đo Tuy nhiên sử dụng giao thức SPI giao tiếp với 127 địa chỉ, dùng I2C kết nối với số lượng lớn, định địa cho đầu đo gọi đầu cần thiết cần - Một vấn đề gặp phải trước sản xuất vấn đề giá thành Với gói phần mềm phát triển, hệ thống sản xuất lắp đặt số lượng lớn, lại có tính truyền phát liệu không dây, sản phẩm có giá thành cạnh tranh - Phần mềm Trung tâm liệu (Data Centre) nâng cấp mở rộng để thực nhiều chức hơn: thêm hàm chức năng, tính toán trung bình, so sánh, mở rộng hình thức cảnh báo: loa, tin nhắn… - Hiện có nghiên cứu giới thiết bị phát sóng radio hoàn toàn áp dụng lắp đặt phạm vi NMĐHN mà không xung đột với thiết bị liên quan an toàn khác phạm vi sở Tuy nhiên để áp dụng thiết bị phát sóng cho khu vực nhà máy cụ thể cần nghiên cứu mở rộng kết hoạt động thực tế 77 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Dr Imre Szalóki, “Nuclear measuring method”, Viện kỹ thuật hạt nhân (NTI), Đại học Công nghệ Kinh tế Budapest (BME); Tom Lewellen, “Radiation Detection and Measurement”, 2008; Prof Dr Attila Aszódi, “Nuclear Safety”, Viện kỹ thuật hạt nhân (NTI), Đại học Công nghệ Kinh tế Budapest (BME); “Suất liều phóng xạ”, Cục an toàn xạ hạt nhân (VARANS); Tiêu chuẩn an toàn “Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources” (IAEA Safety Số 115); Tiêu chuẩn “IAEA Safety Standards” Số RS-G-1.1, 1.2 1.3; Csaba GYUKÓCZA Dániel Péter KIS, “Examination of Gass Filled Detector, Measurement Guide”, Viện kỹ thuật hạt nhân (NTI), Đại học Công nghệ Kinh tế Budapest (BME); Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thảnh, Hoàng Sỹ Hồng, “Giáo trình đo lường điện cảm biến đo lường”, NXB Giáo dục, 2005 Hoàng Ngọc Nhân, Bùi Đăng Thảnh, “Hệ thống truyền thông công nghiệp”, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2012 10 “Báo cáo tác động môi trường, Nghiên cứu tiền khả thi NMĐHN Việt Nam”, Viện Năng lượng, 9/2003 11 “Báo cáo kết lấy mẫu phân tích tiêu phóng xạ, Dự án: NMĐHN Ninh Thuận I, Xã Phước Dinh- Huyện Ninh Phước- Tỉnh Ninh Thuận”, Viện Năng lượng, tháng 6/2008 12 “Báo cáo kết lấy mẫu phân tích tiêu phóng xạ, Dự án: NMĐHN Ninh Thuận II, Xã Vĩnh Hải- Huyện Ninh Hải- Tỉnh Ninh Thuận, Viện Năng lượng”, tháng 6/2008 13 Hamisu A Adamu M B Muazu, “Remote Background radiation monitoring using Zigbee Technology”, ISSN 2277-1956/ V3-N20148-158, International Journal of Electronics and Computer Science Technology (JECSE) 14 G.F Knoll, “Radiation Detection and Measurement, 3rd Edition” Wiley, New York, 2000 15 A P Kopưlov, “Ảnh hưởng hoạt động chu trình sản xuất điện nguyên tử tới môi trường”, 2000; 78 16 H.C.Babaev, V.Ph Demin, “Năng lượng hạt nhân - Con người môi trường xung quanh”, 1998; 17 “Báo cáo đánh giá trạng phóng xạ môi trường vùng dự án”, Viện nghiên cứu hạt nhân, 2002; 18 R D Evans, “The Atomic Nucleaus”, Mc Graw Hill, New York, 1955; 19 D H Wilkinson, “Ionization chambers and counters”, Cambridge Uni Press, Cambridge, 1950; 20 J.B Birks, “Scintillation Counters”, McGraw- Hill, New York, 1953; 21 J.A Cooper, “Applied Ge(Li) Gamma ray spectroscopy”, BNWLDSAD3603, 1971; 22 K Kleinknecht, “Detectors for Particle radiation, 2nd Edition”, Cambridge, 1998; 23 N Tsoulfanidis, “Measurement and Detection of Radiation, 2nd Edition”, Taylor and Francis, Washington, 1995; 24 Qu Yue-qi, Lu Wen-yue, Mao Xiao-ming, Yang Guang, Zhang Shuo and Yu Liang, "Analysis of Effect of Electromagnetic-Disturbance on Sensitive Instrument Control Equipments in Daya Bay Base”, Nuclear Power Engineerings, vol 29, NO1, 2008; 25 Redl S, Oliphant M W, Weber M K, et al, “An introduction to GSM”, Artech House, Inc , 1995; 26 Smith C., “3G wireless networks”, McGraw-Hill, Inc , 2006; 27 Chen, Hai-long, and Hong Li, "Generation and Analysis of PN Sequence Based on MATLAB, " Computer Simulation (2005); 28 Yang S C., 3G CDMA2000 wireless system engineering Artech House, 2004; 29 Bin Zhu, “A Working Method for Mobile Station in Nuclear Power Plant” Inf Technol Center, China Gen Nucl Power Corp., Shenzhen, China 30 Luật lượng Nguyên tử, 2008; 31 Thông tư số 02/2011/TT-BKHCN ngày 30/12/2011, Bộ Khoa học công nghệ, Quy định yêu cầu bảo đảm an ninh vật liệu hạt nhân sở hạt nhân; 32 Thông tư số 30/2012/TT-BKHCN ngày 30/12/2012 , Bộ Khoa học công nghệ, Quy định yêu cầu an toàn hạt nhân thiết kế nhà máy điện hạt nhân; 33 Thông tư số 16/2013/TT-BKHCN ngày 30/7/2013, Bộ Khoa học công nghệ, Ban hành “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia mạng lưới quan trắc cảnh báo phóng xạ môi trường quốc gia”; 79 34 Thông tư số 21/2013/TT-BKHCN ngày 12/9/2013, Bộ Khoa học công nghệ, Quy định việc áp dụng tiêu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật an toàn hạt nhân lựa chọn địa điểm, thiết kế, xây dựng, vận hành tháo dỡ tổ máy điện hạt nhân; 35 Thông tư số 26/2011/TT-BTNMT ngày 18/7/2011 Bộ Tài nguyên Môi trường quy định chi tiết số điều Nghị định số 29/2011/NĐ-CP ngày 18 tháng năm 2011 Chính phủ đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường bảo vệ môi trường; 36 Hướng dẫn kỹ thuật lập Báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án Nhà máy điện hạt nhân Bộ TN&MT tháng 12/2012 80 PHỤ LỤC PHẦN CODE CHO VI XỬ LÝ VÀ THUYẾT MINH Dưới trình bày phần Code cho Vi xử lý Atmega8, ngôn ngữ C#, biên soạn phần mềm Codevision AVR /***************************************************** Project : Do phong xa ADCSRA|=0x40; Version : // Wait for the AD conversion to complete Date while ((ADCSRA & 0x10)==0); : 1/17/2014 Author : Dzung Le ADCSRA|=0x10; Company : DHBK return ADCH; Chip type : ATmega8 Program type : Application } // External Interrupt service routine AVR Core Clock frequency: 1.000000 MHz interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) Memory model : Small { External RAM size :0 // Place your code here Data Stack size : 256 ******************************************* **********/ #include #include #include #include printf("Da nhay vao ngat\n"); } void truyen(unsigned int k) { printf("H"); delay_ms(tre); printf("T"); delay_ms(tre); #define tre 20 #define ADC_VREF_TYPE 0x20 // Read the most significant bits // of the AD conversion result unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); printf("%d",k/100); delay_ms(tre); printf("%d",(k%100)/10); delay_ms(tre); printf("%d",(k%100)%10); delay_ms(tre); printf("3"); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_ms(tre); delay_us(10); printf("C"); // Start the AD conversion delay_ms(tre); 81 printf("S\n"); // Timer/Counter initialization delay_ms(tre); // Clock source: System Clock } // Clock value: Timer1 Stopped // Declare your global variables here // Mode: Normal top=0xFFFF unsigned int adc; // OC1A output: Discon void main(void) // OC1B output: Discon { // Noise Canceler: Off // Declare your local variables here // Input Capture on Falling Edge unsigned char s[16]; // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input/Output Ports initialization // Input Capture Interrupt: Off // Port B initialization // Compare A Match Interrupt: Off // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T TCCR1B=0x00; PORTB=0x00; TCNT1H=0x00; DDRB=0x00; TCNT1L=0x00; // Port C initialization ICR1H=0x00; // Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In ICR1L=0x00; // State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T OCR1AL=0x00; PORTC=0x00; DDRC=0x00; // Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00; DDRD=0x00; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer Stopped TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: On // INT0 Mode: Falling Edge 82 // INT1: Off // TWI initialization GICR|=0x40; // TWI disabled MCUCR=0x02; TWCR=0x00; GIFR=0x40; // Alphanumeric LCD initialization // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization // Connections are specified in the TIMSK=0x00; // Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // USART initialization // Communication Parameters: Data, Stop, No Parity // RS - PORTB Bit // RW - PORTD Bit // USART Receiver: On // EN - PORTD Bit // USART Transmitter: On // D4 - PORTB Bit // USART Mode: Asynchronous // D5 - PORTB Bit // USART Baud Rate: 9600 (Double Speed Mode) // D6 - PORTD Bit UCSRA=0x02; // D7 - PORTD Bit UCSRB=0x18; // Characters/line: 16 UCSRC=0x86; lcd_init(16); UBRRH=0x00; // Global enable interrupts UBRRL=0x0C; #asm("sei") // Analog Comparator initialization lcd_puts(" Welcome To "); // Analog Comparator: Off lcd_gotoxy(0,1); // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off lcd_puts(" ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 500.000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // Only the most significant bits of // the AD conversion result are used ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x81; // SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00; Hitech "); delay_ms(3000); lcd_clear(); lcd_puts("NONG DO PX:"); while (1) { // Place your code here adc=read_adc(0); //printf("HT%d3CS\n",adc); truyen(adc); lcd_gotoxy(0,1); sprintf(s,"%d [Bq] ",adc); lcd_puts(s); delay_ms(5000);//delay 5s 83 } } 84 PHỤ LỤC PHẦN CODE CHO PHẦN MỀM HIỂN THỊ VÀ THUYẾT MINH Phần code (Solution) biên soạn Microsoft Visual Studio using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; // Khai bao thu vien ve thi using ZedGraph; using System.Xml; // Khai bao thu vien Net using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.IO; namespace PhongxaWinform { publicpartialclassPhongXaServer : Form { // Khai báo biến dùng cho timer, chạy cột thời gian tính ms int x, tickStart; double nong_do = 0; publicAsyncCallback CallBack; public Socket socListener; public Socket socWorker; public PhongXaServer() { InitializeComponent(); IPAddress[] localIP = Dns.GetHostAddresses(Dns.GetHostName()) ; //lay dia chi IP cua may chu foreach (IPAddress address in localIP) { if (address.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork) { label3.Text = address.ToString(); } } } privatevoid cmdListen_Click(object sender, System.EventArgs e) //bat dau lang nghe { try { //Tao mot Socket listening socListener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); if (txtPort.Text == "") label4.Text = "Mời Bạn Nhập Port"; else { IPEndPoint ipLocal = new IPEndPoint(IPAddress.Any, int.Parse(txtPort.Text)); //bind to local IP Address socListener.Bind(ipLocal); //start listening socListener.Listen(10); // create the call back for any client connections socListener.BeginAccept(newAsyncCallbac k(OnClientConnect), null); //IPEndPoint clientIp = (IPEndPoint)socListener.RemoteEndPoint; //label4.Text = "Đang Lằng Nghe" + clientIp.Address; label4.Text = "Đang Lằng Nghe"; cmdListen.Enabled = false; // Hiện thị Status timer1.Enabled = true; // Khởi động timer vị trí ban đầu if (x == 0) { tickStart = Environment.TickCount; x = 1; } } } catch (SocketException x) { socListener.Close(); MessageBox.Show(x.Message); } } publicvoid OnClientConnect(IAsyncResult asyn) { try { 85 socWorker = socListener.EndAccept(asyn); WaitForData(socWorker); } catch (ObjectDisposedException) { System.Diagnostics.Debugger.Log(0, "1", "\n OnClientConnection: Socket has been closed\n"); } catch (SocketException x) { MessageBox.Show(x.Message); } } publicclassCSocketPacket { public System.Net.Sockets.Socket thisSocket; publicbyte[] dataBuffer = newbyte[1]; } publicvoid WaitForData(System.Net.Sockets.Socket soc) { try { if (CallBack == null) { CallBack = newAsyncCallback(OnDataReceived); } CSocketPacket theSocPkt = new CSocketPacket(); theSocPkt.thisSocket = soc; // now start to listen for any data soc.BeginReceive(theSocPkt.dataBuffer, 0, theSocPkt.dataBuffer.Length, SocketFlags.None, CallBack, theSocPkt); } catch (SocketException x) { MessageBox.Show(x.Message); } CSocketPacket theSockId = (CSocketPacket)asyn.AsyncState; //end receive int data = 0; data = theSockId.thisSocket.EndReceive(asyn); char[] chars = newchar[data + 1]; System.Text.Decoder d = System.Text.Encoding.UTF8.GetDecoder(); int charLen = d.GetChars(theSockId.dataBuffer, 0, data, chars, 0); System.String szData = new System.String(chars); if (data == 0) { label4.text = "Lỗi kết nối!!! Khởi động lại server!!!"; } this.txtStem.Invoke(new MethodInvoker(delegate() //{ // //txtStem.AppendText(szData); // txtStem.Text += szData; // if (txtStem.Text Contains("HT")) // { // if (txtStem.Text.Contains("3CS")) // { // txtDataRx.Text = txtStem.Text.Substring(2, txtStem.Text.Length - 5); // txtStem.Text = ""; // } // } //} { //txtStem.AppendText(szData); txtStem.Text += szData; if (txtStem.Text.Contains("H")) { if (txtStem.Text.Contains("T")) { if (txtStem.Text.EndsWith("3CS")) { txtDataRx.Text = txtStem.Text.Substring(2, txtStem.Text.Length - 5); } txtStem.Text = ""; publicvoid OnDataReceived(IAsyncResult asyn) { try { } } } else 86 txtStem.Text = ""; } ) ); //txtDataRx.Text = txtDataRx.Text+ szData; WaitForData(socWorker); } catch (ObjectDisposedException) { System.Diagnostics.Debugger.Log(0, "1", "\nOnDataReceived: Socket has been closed\n"); } catch (SocketException x) { MessageBox.Show(x.Message); } } privatevoid ButtonClear_Click(object sender, EventArgs e) { txtDataRx.Text = null; // dòng định nghĩa curve để vẽ // LineItem curve1 = myPane.AddCurve("Giới Hạn", list1, Color.Blue, SymbolType.None); // SymbolType kiểu biểu thị đồ thị : điểm, đường tròn, tam giác LineItem curve2 = myPane.AddCurve("Nồng Độ Phóng Xạ Theo Thời Gian", list2, Color.Red, SymbolType.None); curve2.Line.Width = 3.5F; curve2.Line.IsAntiAlias = true; curve2.Symbol.Fill = new Fill(Color.White); curve2.Symbol.Size = 7; // ví dụ khoảng cách 100ms lần timer1.Interval = 100; //timer1.Enabled = true; // Kích hoạt cho timer1 //timer1.Start(); // Chạy Timer1 // // Định thị cho trục thời gian (Trục y) myPane.YAxis.Scale.Min = 0; // Min = 0; myPane.YAxis.Scale.Max = 250; // Max = 250; } privatevoid PhongXaServer_Load(object sender, EventArgs e) { label4.Text = "Nhập Cổng Giao Tiếp"; timer1.Enabled = false; // khởi động chạy GraphPane myPane = zedGraphControl1.GraphPane; // Khai báo sửa dụng Graph loại GraphPane; // Các thông tin cho đồ thị myPane.Title.Text = "Đồ thị nồng độ phóng xạ"; myPane.XAxis.Title.Text = "Thời gian (s)"; myPane.YAxis.Title.Text = "Nồng độ ()"; // Fill the axis background with a gradient myPane.Chart.Fill = new Fill(Color.White, Color.FromArgb(255, Color.White), 45.0F); // Định nghĩa list để vẽ đồ thị Để bạn hiểu rõ chế làm việc khai báo list điểm đường đồ thị //RollingPointPairList list1 = new RollingPointPairList(1200); // Ở sử dụng list với 1200 điểm (có thể thêm nhiều liệu đây) RollingPointPairList list2 = new RollingPointPairList(1200); myPane.YAxis.Scale.MinorStep = 5; Đơn vị chia nhỏ // myPane.YAxis.Scale.MajorStep = 10; // Đơn vị chia lớn // Định thị cho trục thời gian (Trục X) myPane.XAxis.Scale.Min = 0; // Min = 0; myPane.XAxis.Scale.Max = 30; // Mã = 30; myPane.XAxis.Scale.MinorStep = 1; Đơn vị chia nhỏ // myPane.XAxis.Scale.MajorStep = 5; // Đơn vị chia lớn // // Gọi hàm xác định cỡ trục zedGraphControl1.AxisChange(); // Khởi động timer vị trí ban đầu tickStart = Environment.TickCount; } publicvoid draw(double setpoint2) { double fValue = 0; try { 87 //fValue = Convert.ToDouble(txtDataRx.Text); fValue = double.Parse(txtDataRx.Text);// nhan du lieu sai nong_do = Convert.ToDouble(fValue);// chuyen kieu de ve thi } catch { } if (zedGraphControl1.GraphPane.CurveList.C ount xScale.Max xScale.MajorStep) { //xScale.Max = time + xScale.MajorStep; // xScale.Min = xScale.Max - 30.0; // Timer chạy qua 30 tự động dịch chuyển tịnh tiến sang trái // Nếu ko muốn dịch chuyển mà chạy : xScale.Min = 0; xScale.Max = time + xScale.MajorStep; xScale.Min = xScale.Max - 30.0; } // Vẽ đồ thị zedGraphControl1.AxisChange(); // Force a redraw zedGraphControl1.Invalidate(); } privatevoid timer1_Tick_1(object sender, EventArgs e) { draw(0); if (nong_do < 100) { //xanh pictureBox1.Load(Application.StartupPat h + "\\xanh.png"); } elseif (nong_do > 150) { //do pictureBox1.Load(Application.StartupPat h + "\\do.png"); } else { //vang pictureBox1.Load(Application.StartupPat h + "\\vang.png"); } } } } 88 ...2.3.3 Hiện trạng phóng xạ, kết đo phóng xạ số khu vực Việt Nam44 2.4 Kết luận hoạt động đo lƣờng giám sát phóng xạ Việt Nam 47 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƢỜNG 48 3.1... độ phóng xạ thông minh có khả hiển thị kết cách xác thân thiện với người dùng Luận văn Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát phóng xạ môi trƣờng” gồm chương  Chương PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG... gồm phóng xạ điện từ phóng xạ hạt (ví dụ, phát khối lượng dư với động năng) Phóng xạ Gamma tia X (X-ray) phóng xạ điện từ, phóng xạ Beta Alpha ví dụ phóng xạ hạt Phóng xạ ion hóa tạo từ thiết bị