XÂY DỰNG CẤU HÌNH THÍ NGHIỆM GAMMA TÁN XẠ

LỜI CẢM ƠN Trong trình làm khóa luận tốt nghiệp Phòng kỹ thuật hạt nhân thuộc Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân công nghiệp, em nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình, đóng góp ý kiến quý báu, nhƣ tận tụy truyền đạt kinh nghiệm kiến thức ngƣời quan Thời gian em làm khóa luận tốt nghiệp khoảng thời gian vô quý báu, em đƣợc học kiến thức chuyên môn, kỹ làm việc, khả tƣ duy, nhƣ kinh nghiệm sống Nay hoàn thành khóa luận, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Quý thầy cô Khoa kỹ thuật hạt nhân Trƣờng đại học Đà Lạt tạo môi trƣờng học tập thân thiện, gần gũi, nghiêm khắc để em học tập, tiếp thu kiến thức ThS Trần Thanh Minh ngƣời hƣớng dẫn khoa học tận tình bảo, đóng góp ý kiến định hƣớng quan trọng để em hoàn thành tốt khóa luận CN Mai Công Thành, CN Nguyễn Văn Phận nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ kiến thức nhƣ kỹ thực nghiệm suốt trình em làm Khóa luận tốt nghiệp TS Trần Thiện Thanh, ThS Võ Hoàng Nguyên chia sẻ kinh nghiệm, đồng hành hỗ trợ kiến thức nhƣ kỹ thuật tiến hành thí nghiệm Phòng kỹ thuật hạt nhân – Trung tâm ứng dụng kỹ thuật hạt nhân công nghiệp đáp ứng điều kiện sở vật chất để em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Gia đình tạo điều kiện vật chất, tinh thần điểm tựa để vƣợt qua khó khăn sẻ chia niềm vui Quý thầy cô phản biện hội đồng khoa học dành thời gian đọc cho ý kiến đánh giá giúp khóa luận hoàn thiện Đà Lạt, tháng 12 năm 2016 Nguyễn Xuân Đạt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC _2 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG _5 MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT _10 1.1 Đặt vấn đề .10 1.2 Tìm hiểu thông tin, tính chất bê tông chịu nhiệt 11 1.2.1 Vật liệu bê tông chịu nhiệt .11 1.2.2 Tính chất kỹ thuật thành phần bê tông chịu nhiệt .12 1.3 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp gamma tán xạ 12 1.3.1 Quá trình tán xạ lƣợng tử gamma .13 1.3.2 Phƣơng pháp đo gamma tán xạ 15 1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến phổ tán xạ gamma .16 1.4.1 Phân bố lƣợng gamma tán xạ 16 1.4.2 Mối tƣơng quan cƣờng độ gamma tán xạ góc tới .17 1.4.3 Mối tƣơng quan cƣờng độ gamma tán xạ góc tán xạ 18 1.4.4 Mối tƣơng quan số đếm gamma tán xạ với bề dày vật liệu .18 1.5 Cơ sở lý thuyết tính toán thông số đặc trƣng 19 1.5.1 Quá trình tƣơng tác gamma tán xạ vật liệu 19 1.5.2 Bề dày bão hòa .22 1.5.3 Giới hạn phát 23 1.5.4 Độ nhạy 24 CHƢƠNG II: XÂY DỰNG CẤU HÌNH THÍ NGHIỆM GAMMA TÁN XẠ 25 2.1 Một số cấu hình đo gamma tán xạ 25 2.2 Xây dựng cấu hình đo gamma tán xạ .26 2.2.1 Khối chì chuẩn trực nguồn 26 2.2.2 Khối chì chuẩn trực đầu dò 28 2.2.3 Khung giá đỡ 28 2.3 Chế tạo mẫu đo .29 CHƢƠNG III: THỰC NGHIỆM _31 3.1 Giới thiệu thiết bị thí nghiệm 31 3.1.1 Nguồn phóng xạ .31 3.1.2 Đầu dò 32 3.1.3 Máy đo đơn kênh Ludlum máy đo đa kênh MCA 33 3.1.4 Mẫu đo .34 3.1.5 Bố trí hệ đo gamma tán xạ .34 3.2 Thực nghiệm kết 35 3.2.1 Chuẩn lƣợng 35 3.2.2 Khảo sát góc tối ƣu 36 3.2.3 Khảo sát bề dày vật liệu bê tông chịu nhiệt .40 KẾT LUẬN _47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC _50 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT C ữ v t tắt T n An T n V t MCA Multi Channel Analyzer Máy phân t ch đa kênh USB Universal Serial Bus Chuẩn kết nối đa dụng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần bê tông chịu nhiệt CA-15 .12 Bảng 2.1 Bề dày lớp bê tông chịu nhiệt 29 Bảng 3.1 Đặc trƣng phát photon nguồn 60Co 32 Bảng 3.2 Giá trị lƣợng sau tán xạ gamma 32 Bảng 3.3 Kết phép đo chuẩn lƣợng 36 Bảng 3.4 Giá trị diện t ch đỉnh tán xạ lần theo bề dày bia bê tông 45 Bảng 3.5 Kết làm khớp diện t ch đỉnh tán xạ lần theo bề dày 45 Bảng 3.6 Bảng giá trị độ nhạy ứng với bề dày khác 46 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Tình trạng nứt vỡ lớp bê tông cách nhiệt đƣợc khảo sát phƣơng pháp gamma truyền qua 10 Hình 1.2 Vị trí bảng vẽ khu vực cần khảo sát bề dày lớp bê tông chịu nhiệt 11 Hình 1.3 Tán xạ Compton .13 Hình 1.4 Sơ đồ bố trí thiết bị phƣơng pháp đo gamma tán xạ 15 Hình 1.5 Phổ tán xạ Compton 16 Hình 1.6 Quá trình tán xạ lƣợng tử gamma vật chất 19 Hình 2.1 Sơ đồ hệ đo gamma tán xạ ngƣợc Trung tâm Đào tạo, Viện Nghiên cứu hạt nhân 25 Hình 2.2 Hệ đo gamma tán xạ Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh 25 Hình 2.3 Mô hình 2D khối nguồn 27 Hình 2.4 Khối chì chứa nguồn phóng xạ 27 Hình 2.5 Thiết kế thực tế khối chì chuẩn trực đầu dò 28 Hình 2.6 Mô hình 2D hệ giá đỡ .29 Hình 2.7 Mẫu bia bê tông chịu nhiệt số 04 dạng phẳng 30 Hình 3.1 Hình ảnh buồng chì chứa nguồn phóng xạ 60Co .31 Hình 3.2 Đầu dò NaI .33 Hình 3.3 Sơ đồ khối thiết bị điện tử 33 Hình 3.4 Hệ thiết bị điện tử thực nghiệm 34 Hình 3.5 Mô hình thực nghiệm hệ đo gamma tán xạ 34 Hình 3.6 Đƣờng chuẩn lƣợng 36 Hình 3.7 Phổ tán xạ gamma bia thép góc 115o giao diện phần mền MCA_USB 38 Hình 3.8 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm phổ phông góc 115o 38 Hình 3.9 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm trừ phông góc 115o 39 Hình 3.10 Làm khớp diện t ch đỉnh gamma tán xạ bia thép góc 115o 39 Hình 3.11 Đồ thị diện t ch đỉnh tán xạ theo góc tán xạ 40 Hình 3.12 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm bia bê tông chịu nhiệt 2,16 cm phông môi trƣờng 42 Hình 3.13 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm bia bê tông chịu nhiệt 2,16 cm trừ phông 42 Hình 3.14 Làm khớp diện t ch đỉnh gamma tán xạ bia thép 2,52 cm + bia bê tông 2,16 cm 43 Hình 3.15 Quá trình tán xạ chùm gamma bia thép bia bê tông 44 Hình 3.16 Đƣờng cong bão hòa bê tông chịu nhiệt 45 MỞ ĐẦU Lý c ọn đề tà Các hệ thống tái sinh xúc tác nhà máy lọc dầu thƣờng tạo nhiệt độ cao khoảng 600 - 1000 độ C Để hạn chế nguồn nhiệt thoát bên ảnh hƣởng đến độ bền cấu kiện, bê tông chịu nhiệt có độ dày từ 10 đến 15 cm đóng vai trò nhƣ lớp cách nhiệt đƣợc bố tr bên đƣờng ống Trong trình hoạt động, dƣới ảnh hƣởng dao động học, lớp bê tông cách nhiệt bị nứt vỡ, hƣ hỏng gây nguy an toàn cho nhà máy Để đánh giá tình trạng hƣ hỏng lớp bê tông chịu nhiệt nhằm đƣa kế hoạch khắc phục, phƣơng pháp soi gamma truyền qua đƣợc áp dụng đạt đƣợc số kết định Tuy nhiên, nhiều trƣờng hợp, tƣợng nứt vỡ xảy hai bên thành ống đối diện nhau, đặc trƣng cấu hình đo, phƣơng pháp gamma truyền qua xác định đƣợc bề dày bê tông lại bên thành ống Trƣớc tình hình đó, phƣơng pháp gamma tán xạ đƣợc đề xuất nghiên cứu, đánh giá khả áp dụng việc khảo sát bề dày lớp bê tông cách nhiệt nhằm bổ trợ phƣơng pháp gamma truyền qua đƣa đồ hƣ hỏng lớp cách nhiệt cách rõ ràng phục vụ công tác đánh an toàn đƣa phƣơng án khắc phục nhà máy lọc dầu Mục tiêu n ên cứu Mục tiêu khóa luận xây dựng mô hình thực nghiệm đo gamma tán xạ khảo sát mối tƣơng quan cƣờng độ gamma tán xạ bề dày bê tông chịu nhiệt CA-15 nhằm đánh giá khả áp dụng phƣơng pháp vào thực tế Đố tƣợn n ên cứu Khóa luận tập trung nghiên cứu vật liệu bê tông chịu nhiệt CA-15 dạng phẳng diện tích 45 cm x 35 cm có bề dày 1,3 cm thép không gỉ có diện tích 45 cm x 35 cm có bề dày 2,52 cm Trong trình đo đạc, tác giả sử dụng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 5,08 cm x 5,08 cm, nguồn phóng xạ 60Co hoạt độ 3,83GBq (ngày sản xuất: 31/3/2010) Khóa luận đƣợc thực phòng thí nghiệm Phòng kỹ thuật hạt nhân thuộc Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân công nghiệp P ƣơn p áp n ên cứu Khóa luận áp dụng phƣơng pháp gamma tán xạ để khảo sát bề dày vật liệu bê tông chịu nhiệt Cấu trúc k óa luận Nội dung khóa luận đƣợc trình bày ba chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan: Giới thiệu đối tƣợng nghiên cứu Trình bày sở lý thuyết gamma tán xạ, phƣơng pháp đo gamma tán xạ đánh giá sai số đo Trình bày sở t nh toán thông số đặc trƣng cho phép đo Chƣơng 2: Xây dựng cấu hình th nghiệm đo gamma tán xạ: Trong chƣơng này, khóa luận trình bày trình xây dựng chi tiết hệ đo cách bố trí chi tiết thành hệ đo hoàn chỉnh Chƣơng 3: Thực nghiệm: Trình bày cách tiến hành thí nghiệm, kết th nghiệm, đánh giá kết quả, kết luận đƣa hƣớng nghiên cứu 10 CHƢƠNG I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Đặt vấn đề Nhƣ trình bày phần trƣớc, để giảm nguồn nhiệt thoát bên gây an toàn cho ngƣời, môi trƣờng thiết bị bên đƣờng ống kh thải hệ thống tái sinh xúc tác thƣờng đƣợc thiết kế lớp bê tông làm nhiệm vụ cách nhiệt có bề dày khoảng 125 mm Trong trình hoạt động, dƣới tác dụng rung động học lớp bê tông bị nứt vỡ làm cho nguồn nhiệt thoát bên Trƣớc tình hình phƣơng pháp gamma truyền qua đƣợc đề xuất áp dụng để đánh giá bề dày lại lớp cách nhiệt nhằm đƣa giải pháp cụ thể giúp nhà máy hoạt động ổn định hiệu Hình 1.1 Tình trạng nứt vỡ lớp bê tông cách nhiệt đƣợc khảo sát phƣơng pháp gamma truyền qua Phƣơng pháp gamma truyền qua bƣớc đầu góp phần đánh giá đƣợc bề dày lại lớp bê tông chịu nhiệt Tuy nhiên, trƣờng hợp lớp bê tông chịu nhiệt bị vỡ hai bên thành ống đối diện phƣơng pháp gamma truyền qua khó áp dụng để giải vấn đề Do phƣơng pháp gamma tán xạ đƣợc đề xuất nghiên cứu nhằm hỗ trợ phƣơng pháp gamma truyền qua xác định bề dày lại lớp cách nhiệt cách hữu hiệu 36 Bảng 3.3 Kết phép đo chuẩn lƣợng N uồn Kênh Năng Lƣợng (keV) Cd-109 111 22,163 Ba-133 153 30,973 Cd-109 374 88,034 Ba-133 972 302,851 Ba-133 1133 356,013 Làm khớp lƣợng theo kênh hàm tuyến t nh bậc ta có phƣơng trình đƣờng chuẩn: Đƣờn c uẩn năn lƣợn Năng lƣợng keV 400 300 y = 0.33201x - 23.59240 R² = 0.99669 200 100 0 200 400 600 800 1000 1200 Kênh Hình 3.6 Đƣờng chuẩn lƣợng Đƣờng chuẩn lƣợng đƣợc khảo sát hiệu chuẩn sau ngày đo, nhằm khắc phục tƣợng trôi kênh hệ đo 3.2.2 K ảo sát óc tố ƣu Mục đíc Cƣờng độ gamma tán xạ phụ thuộc vào góc tới góc tán xạ Tiến hành khảo sát cƣờng độ gamma tán xạ theo góc khác nhằm mục đ ch xác định góc tán xạ góc tới phù hợp, xây dựng cấu hình phù hợp cho việc khảo sát đƣờng cong bão hòa lớp bê tông chịu nhiệt 37 Góc tới đƣợc góc hợp trục hộp chứa nguồn vector pháp tuyến mặt phẳng bia tán xạ Khi góc tới tăng lên độ sâu mặt phản xạ giảm làm cho quãng đƣờng tự trung bình gamma tán xạ môi trƣờng tán xạ giảm Do đó, khóa luận tốt nghiệp tác giả chọn góc tới t = 0o để đảm bảo cho việc đo bề dày bia tán xạ không chịu ảnh hƣởng sai khác độ xuyên sâu gamma tán xạ Nhƣ vậy, việc việc khảo sát góc tối ƣu việc khảo sát góc tán xạ xạ gamma sau tán xạ bia thép bia bê tông chịu nhiệt Các góc tán xạ đƣợc khảo sát thay đổi từ 115o đến 140o T n àn t í n m Th nghiệm đƣợc thực qua bƣớc sau:  Tấm thép không gỉ đƣợc đặt vị tr cách nguồn phóng xạ 35,0 cm cách bề mặt tinh thể NaI(Tl) 26,5 cm Góc hợp trục hộp chứa nguồn bề mặt bia 0o, góc hợp trục đầu dò với bề mặt bia tán xạ 25 o, góc tán xạ 115o  Bia tán xạ đƣợc đặt cho giao điểm trục ống chuẩn trực nguồn trục đầu dò bề mặt bia, đồng thời mặt bia phải vuông góc với trục ống chuẩn trực nguồn  Điều chỉnh cao cho máy đơn kênh Ludlum mức 1200 Volt, tiếp chạy phần mềm MCA USB máy t nh cho hệ phổ kế đa kênh MCA chọn thời gian đo 600 giây  Sau tiến hành bố tr bia tán xạ cài đặt thông số cho đầu dò, chọn lệnh “START” giao diện chƣơng trình ghi nhận phổ MCA USB để đầu dò bắt đầu ghi nhận xạ Sau 600 giây, đầu dò ngừng ghi nhận xạ, tiến hành lƣu lại kết ghi nhận xạ đầu dò thành tập tin có dạng “.xls” Thay đổi góc tán xạ 120o, 125o, 130o, 135o, 140o thực lại bƣớc nhƣ  Khi cài đặt thông số cho đầu dò xong đo liên tục mà không cần cài đặt lại cho phép đo Khi kết thúc trình đo, cần hạ cao đầu dò trƣớc tắt máy K t 38 Sau tiến hành th nghiệm với phép đo 600 giây bia tán xạ thép không gỉ Số liệu đƣợc lƣu lại thành tập tin có dạng “.xls” Phổ tán xạ sau đo gồm đỉnh tán xạ lần, đỉnh tán xạ hai lần tán xạ Dẫn chứng minh họa phổ tán xạ bia thép không gỉ dạng phẳng có bề dày 2,52 cm góc đo 115o nhƣ Hình 3.8 Hình 3.7 Phổ tán xạ gamma bia thép góc 115o giao diện phần mền MCA_USB Phổ phông tán xạ môi trƣờng phổ phông tán xạ bia thép đƣợc vẽ đồ thị Excel nhƣ Hình 3.8 P ổ amma tán xạ b a t ép p ổ p ôn óc 115o 4000 Phông Bia thép Số đếm 3000 2000 1000 0 500 1000 1500 2000 Kênh Hình 3.8 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm phổ phông góc 115o 39 P ổ amma tán xạ b a t ép trừ p ôn óc 115o Số đếm 3000 2000 1000 0 500 1000 1500 2000 Kênh Hình 3.9 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm trừ phông góc 115o Tiến hành xử lý phổ phần mềm Colegram để xác định diện t ch đỉnh tán xạ lần, diện t ch đỉnh tán xạ hai lần tán xạ nhiều lần Chọn vùng làm khớp từ kênh: 249 tới kênh 1329, ta tiến hành làm khớp số liệu Theo tài liệu [4] đƣa tán xạ nhiều lần dùng hàm đa thức để làm khớp tán xạ nhiều lần, đỉnh tán xạ lần đỉnh tán xạ hai lần dùng hàm Gauss chuẩn để làm khớp đỉnh tán xạ thể cụ thể qua Hình 3.11 Diện t ch đỉnh tán xạ hai lần Diện t ch đỉnh tán xạ lần Nền phông tán xạ Hình 3.10 Làm khớp diện t ch đỉnh gamma tán xạ bia thép góc 115o 40 Đồ t ị d n tíc đỉn tán xạ lần a lần t eo óc Diện t ch đỉnh 900000 600000 Tán xạ lần Tán xạ lần 300000 115 120 125 130 Góc đo (độ) 135 140 Hình 3.11 Đồ thị diện t ch đỉnh tán xạ theo góc tán xạ Trong phép đo gamma tán xạ, đỉnh tán xạ lần đƣợc quan tâm nhiều hơn, thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá t nh chất bia tán xạ, tán xạ hai lần hay tán xạ nhiều lần thƣờng làm nhiễu t n hiệu đỉnh tán xạ lần Vì phép đo, góc tán xạ đƣợc lựa chọn cho cƣờng độ gamma đỉnh tán xạ hai lần hay tán xạ nhiều lần t nhất, đồng thời cƣờng độ gamma đỉnh tán xạ lần ghi nhận đƣợc nhiều Dựa vào kết khảo sát góc tối ƣu, góc chiếu cho khả xuyên sâu lớp bê tông góc 0o, góc tán xạ có tán xạ lần nhiều nhất, tán xạ hai lần thấp góc 1200 Ch nh vậy, hai góc chiếu góc tán xạ đƣợc lựa chọn để khảo sát t nh chất lớp bê tông chịu nhiệt th nghiệm 3.2.3 K ảo sát bề dày vật l u bê tôn c ịu n t Mục đíc Trong th nghiệm ta xét bia vật liệu gồm thép không gỉ bia bê tông chịu nhiệt Xác định vị tr đỉnh tán xạ, xử l số liệu xác định giá trị diện t ch đỉnh tán xạ lần, diện t ch đỉnh tán xạ hai lần tán xạ nhiều lần T nh toán giá trị đặc trƣng phép đo nhƣ: bề dày bão hòa, giới hạn phát hiện, độ nhạy phép đo theo bề dày Từ kết đƣa đánh giá chung t nh khả thi đề tài vào ứng dụng thực tế 41 T n àn t í n m Th nghiệm đƣợc thực qua bƣớc sau:  Tấm thép không gỉ đƣợc đặt vị tr cách nguồn phóng xạ 35,0 cm cách bề mặt tinh thể NaI(Tl) 26,5 cm Tấm bê tông đƣợc đặt sau thép không gỉ Góc hợp trục hộp chứa nguồn bề mặt bia o, góc hợp trục đầu dò với bề mặt bia tán xạ 30o, góc tán xạ 120o  Bia tán xạ đƣợc đặt cho giao điểm trục ống chuẩn trực nguồn trục đầu dò bề mặt bia, đồng thời mặt bia phải vuông góc với trục ống chuẩn trực nguồn  Điều chỉnh cao cho máy đơn kênh Ludlum mức 1200 Volt, tiếp chạy phần mềm MCA USB máy t nh cho hệ phổ kế đa kênh MCA chọn thời gian đo 1800 giây  Sau tiến hành bố tr bia tán xạ cài đặt thông số cho đầu dò, chọn lệnh “START” giao diện chƣơng trình ghi nhận phổ MCA USB để đầu dò bắt đầu ghi nhận xạ Sau 1800 giây, đầu dò ngừng ghi nhận xạ, tiến hành lƣu lại kết ghi nhận xạ đầu dò thành tập tin có dạng “.xls” Giữ nguyên bia thép không gỉ, thay đổi bia tán xạ với bề dày khác thực lại bƣớc nhƣ  Khi cài đặt thông số cho đầu dò xong đo liên tục mà không cần cài đặt lại cho phép đo Khi kết thúc trình đo, cần hạ cao đầu dò trƣớc tắt máy K t Sau tiến hành th nghiệm với phép đo 1800 giây bia tán xạ Số liệu đƣợc lƣu lại thành tập tin có dạng “.xls” Phổ tán xạ sau đo gồm đỉnh tán xạ lần, đỉnh tán xạ hai lần tán xạ nhiều lần Phổ gamma tán xạ bia thép ghép 2,52 cm chung với bia bê tông 2,16 cm phổ phông môi trƣờng đƣợc vẽ Excell nhƣ Hình 3.12 42 P ổ p ôn mô trƣờn b a tán xạ ép lớp 14000 12000 Số đếm 10000 8000 6000 4000 2000 0 500 1000 1500 2000 2500 Kênh Hình 3.12 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm + bia bê tông chịu nhiệt 2,16 cm phông môi trƣờng Số đếm P ổ amma tán xạ b a vật l u ép lớp trừ p ôn 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 500 1000 1500 2000 2500 Kênh Hình 3.13 Phổ gamma tán xạ bia thép 2,52 cm + bia bê tông chịu nhiệt 2,16 cm trừ phông Tiến hành xử lý phổ phần mềm Colegram để xác định diện t ch đỉnh tán xạ lần, diện t ch đỉnh tán xạ hai lần tán xạ nhiều lần Chọn vùng làm khớp từ kênh 273 tới kênh 1302 Sau chọn đƣợc vùng làm khớp, tiến hành làm khớp số liệu 43 Diện tích đỉnh tán xạ lần Diện t ch đỉnh tán xạ hai lần Nền phông tán xạ nhiều lần Hình 3.14 Làm khớp diện t ch đỉnh gamma tán xạ bia thép 2,52 cm + bia bê tông 2,16 cm Trong th nghiệm này, ta xét tới gamma tán xạ lần bia thép không gỉ bia bê tông chịu nhiệt Chùm tia gamma từ nguồn phát với mức lƣợng E0 có cƣờng độ I0 sau qua thép không gỉ có bề dày 2,52 cm phần tán xạ bia thép, phần lại xuyên qua Cƣờng độ gamma tán xạ lần bia thép Ith đƣợc lấy từ trình xử l phổ thực nghiệm đo gamma tán xạ bia thép Chùm tia gamma có lƣợng E0 xuyên qua bia thép có cƣờng độ I0 suy giảm thành I1 trình tán xạ bia thép Với chùm tia gamma cƣờng độ I1 có lƣợng E0 này, sau tán xạ bia bê tông cƣờng độ gamma tán xạ lần Ibt ứng với mức lƣợng E1 Trƣớc tới đầu dò, chùm tia gamma tán xạ lần bị suy giảm bia vật liệu thép theo công thức t nh gamma truyền qua: Ibt1 = Ibt.exp(-µth.x) Trong đó:  Ibt1 cƣờng độ gamma tán xạ lần bia bê tông sau qua bia thép  Ibt cƣờng độ gamma tán xạ thực  µth hệ số suy giảm tuyến t nh thép  x bề dày bia thép 44 Quá trình tán xạ gamma xảy hai bia vật liệu bia thép không gỉ bia bê tông chịu nhiệt đƣợc mô tả nhƣ Hình 3.12 I0 I1 Nguồn Ibt Ith Ibt1 Đầu dò IDet Thép Bê tông Hình 3.15 Quá trình tán xạ chùm gamma bia thép bia bê tông Giá trị cƣờng độ gamma tán xạ lần thu đƣợc detector đo gamma tán xạ hai bia vật liệu ghép chung IDet gồm ba thành phần: phông môi trƣờng, diện t ch đỉnh tán xạ lần bia thép Ith, diện t ch đỉnh tán xạ lần bia bê tông sau bị suy giảm qua lớp thép I bt1 Trong thực tế, để t nh đƣợc diện t ch đỉnh tán xạ lần chƣơng trình Collegram ta phải tiến hành trừ phông môi trƣờng từ trƣớc Giá trị diện t ch đỉnh tán xạ lần bia bê tông đƣợc t nh theo công thức: Ibt = (IDet - Ith).exp(µth.x) Ứng với bề dày bê tông khác nhau, cƣờng độ gamma tán xạ lần bia bê tông Ibt thay đổi phụ thuộc vào hệ số suy giảm bt Cƣờng độ gamma tán xạ lần tỉ lệ với diện t ch đỉnh gamma tán xạ lần nên ta xét giá trị diện t ch đỉnh tán xạ lần theo bề dày bê tông Giá trị diện t ch đỉnh tán xạ lần bia bê tông chịu nhiệt thu đƣợc từ thực nghiệm đƣợc trình bày Bảng 3.4 45 Bảng 3.4 Giá trị diện t ch đỉnh tán xạ lần theo bề dày bia bê tông Bề dày bê tôn (cm) D n tíc đỉn tán xạ lần Bề dày bê tôn (cm) D n tíc đỉn tán xạ lần 2,16 66510 7,10 119102 3,12 84372 8,17 120673 4,09 99914 9,26 122041 5,07 108109 10,33 122686 6,08 115351 11,28 120980 Đƣờng cong bão hòa hàm e mũ có dạng nhƣ Công thức (1.18) Với diện t ch đỉnh có đƣợc trình xử lý phổ bê tông chịu nhiệt, làm khớp liệu, biểu diễn phổ đồ thị đƣợc thực phần mềm Origin Pro 8.5.1 Hình 3.16 Đƣờng cong bão hòa bia vật liệu bê tông chịu nhiệt Bảng 3.5 Kết làm khớp diện t ch đỉnh tán xạ lần theo bề dày H số G Trị Sa số Is 126331 1398 -1 µs (cm ) R2 0,9868 0,3681 0,0145 46 Từ bảng giá trị Bảng 3.6 thay vào Công thức (1.18), ta có đƣợc phƣơng trình nhƣ sau: ( ) (3.4) Dựa vào hàm làm khớp, thay vào Công thức (1.22) (1.23) t nh đƣợc bề dày bão hòa sai số bia bê tông chịu nhiệt: T0 = 6,35 ± 0,31 cm Dựa vào Công thức (1.27) t nh đƣợc giới hạn phát hiện: Tmin = 0,19 cm Theo Công thức (1.28) độ nhạy đƣợc xác định dựa vào giá trị độ nhạy đƣợc t nh toán trình bày Bảng 3.6 Bảng 3.6 Bảng giá trị độ nhạy ứng với bề dày khác Bề dày bê tông (cm) Độ nhạy (cm) 2,16 0,29 3,12 0,45 4,09 0,68 5,07 0,91 Sau tiến hành th nghiệm với phép đo 1800 giây bia tán xạ bê tông chịu nhiệt dạng phẳng nhƣ trình bày Giá trị bề dày bão hòa thu đƣợc từ trình xử lý số liệu là: T0 = 6,35 ± 0,31 cm Bề dày nhỏ phát đƣợc 0,19 cm Độ nhạy phụ thuộc vào bề dày bê tông phép đo khác Với bề dày 2,16 cm độ nhạy t nh toán đƣợc 0,29 cm; với bề dày 3,12 cm độ nhạy t nh toán đƣợc 0,45 cm; với bề dày 4,09 cm độ nhạy t nh toán đƣợc 0,68 cm; với bề dày 5,07 cm độ nhạy t nh toán đƣợc 0,91 cm 47 KẾT LUẬN Thông qua việc khảo sát bề dày bê tông chịu nhiệt phƣơng pháp gamma tán xạ nhằm đánh giá khả áp dụng phƣơng pháp vào thực tế, sinh viên thực nắm đƣợc công việc sau: - Hiểu đƣợc nguyên lý phƣơng pháp gamma tán xạ - Xây dựng hệ đo gamma tán xạ - Biết cách vận hành số thiết bị nhƣ máy đo đơn kênh Ludlum, máy đo đa kênh MCA - Biết cách tiến hành đo đạc, xử l số liệu thực nghiệm - Khảo sát đƣợc số thông số hệ đo nhƣ: góc tới, góc tán xạ - Khảo sát đƣợc số thông số vật liệu bia bê tông chịu nhiệt nhƣ: bề dày bão hòa, giới hạn phát hiện, độ nhạy Theo kết khảo sát, phƣơng pháp gamma tán xạ sử dụng nguồn Co-60 phát lƣợng gamma lần lƣợt 1173 keV 1332 keV cho bề dày bão hòa lớp bê tông chịu nhiệt 6,35 cm Với bề dày chƣa thể sử dụng phƣơng pháp gamma tán xạ cách độc lập để đánh giá bề dày bê tông cách nhiệt bên đƣờng ống tái sinh xúc tác dày 12,5 cm Tuy nhiên, phƣơng pháp áp dụng kết hợp với phƣơng pháp gamma truyền qua khảo sát khu vực có mức độ ăn mòn nghiêm trọng mà bề dày bê tông lại nhỏ 6,35 cm Phƣơng pháp gamma tán xạ theo cấu hình điều kiện th nghiệm nhƣ cho giới hạn phát 0,19 cm Với giá trị này, việc áp dụng phƣơng pháp gamma tán xạ với nguồn Co-60 đánh giá ch nh xác bề dày lại lớp bê tông chịu nhiệt đƣờng ống dẫn kh thải hệ thống tái sinh xúc tác lớp bê tông cách nhiệt bị ăn mòn mức độ nghiêm trọng Theo đặc trƣng đƣờng cong liên hệ bề dày bê tông số đếm gamma tán xạ ngƣợc, với giá trị bề dày lớp bê tông chịu nhiệt lớn cho độ nhạy Vì vậy, cần nghiên cứu phƣơng pháp lƣợng gamma khác để đƣa đƣợc lƣợng gamma phù hợp dải bề dày bê tông tƣơng ứng từ cải thiện đƣợc độ nhạy phƣơng pháp nâng cao hiệu ứng dụng 48 Hƣớn n ên cứu t p t eo đề tà Tiến hành khảo sát bề dày bê tông cách nhiệt phƣơng pháp gamma tán xạ máy phát tia X lƣợng cao nhằm đạt đƣợc bề dày bão hòa lớn 125 mm Có nhƣ vậy, phƣơng pháp gamma tán xạ ứng dụng độc lập để xác định bề dày bê tông chịu nhiệt đáp ứng toán thực tế Tiến tới chế tạo thiết bị gọn nhẹ, hoạt động tốt trƣờng để áp dụng vào thực tiễn 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tà l u t n V t [1] Võ Hoàng Nguyên (2014), Kiểm tra khuyết tật vật liệu thép C45 dạng phẳng thực nghiệm đo tán xạ ngược gamma, Luận văn Thạc sĩ, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM [2] Thân Miên Ngọc (2015), Xác định giới hạn phát hiệncủa phương pháp gamma tán xạ ngược vật liệu nhhôm dạng phẳng đầu dò NaI(Tl), Luận văn Thạc sĩ, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM [3] Trần Ngọc Tạo (2015), Khảo sát giá trị bão hòa vật liệu bê tông theo lượng chương trình MCNP, Luân văn tốt nghiệp Đại học, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM Tà l u t n nƣớc n oà [4] Hoàng Đức Tâm, Huỳnh Đình Chƣơng, Trần Thiện Thanh, Võ Hoàng Nguyên, Hoàng Thị Kiều Trang, Châu Văn Tạo (2015), Advanced gamma spectrum processing technique applied to the analysis of scattering spectra for determining material thickness, J Radioanal Nucl Chem 303, 693-699 [5] J E Fernández (1991), Compton and Rayleigh double scattering of unpolarized radiation, Physical Review A, 44, 7, 4232-4248 Trang web [6] http://www.nucleide.org/DDEP_WG/DDEPdata.htm/ 50 PHỤ LỤC ĐÁNH GIÁ AN TOÀN BỨC XẠ Tiêu chuẩn để đánh giá an toàn phóng xạ cho nhân viên xạ dân chúng đƣợc cho TCVN 6866:2001, đó: Liều giới hạn dân chúng: mSv năm; Liều giới hạn nhân viên xạ: 20 mSv năm - Trong suốt trình thí nghiệm khảo sát bề dày vật liệu bê tông chịu nhiệt phƣơng pháp gamma tán xạ, liều xạ đƣợc kiểm soát thiết bị đo liều cá nhân hiệu Aloka PDM 122 máy đo liều cầm tay hiệu Ludlum 2401-EC2A Tất thiết bị thời hạn hiệu chuẩn Kết đo liều đƣợc thể Bảng P1.1 sau: Bảng P1.1: Kết đo liều xạ gamma trình làm thí nghiệm STT Vị trí K oản (cm) Suất l ều (µSv/ ) Ngƣời thao tác với hệ đo 50 0,7 Môi trƣờng xung quanh 150 Phông môi trƣờng Nhận xét: Theo tiêu chuẩn TCVN 6866:2001, suất liều trung bình mà nhân viên xạ nhận đƣợc 10 Sv h Theo ghi nhận giới, suất liều chƣa gây bất thƣờng sức khỏe có liên quan đến xạ Trong trình làm th nghiệm, nhân viên xạ nhận suất liều 0,7 ( Sv h) nhỏ 14,3 lần giá trị tiêu chuẩn nên hoàn toàn an toàn mặt xạ ... lớp bê tông chịu nhiệt nhằm đƣa kế hoạch khắc phục, phƣơng pháp soi gamma truyền qua đƣợc áp dụng đạt đƣợc số kết định Tuy nhiên, nhiều trƣờng hợp, tƣợng nứt vỡ xảy hai bên thành ống đối diện nhau,... Rayleigh - Compton có dạng tƣơng tự nhau, phổ lƣợng liên tục trải dài từ E (1 2E (mc2)) đến E có lƣợng đạt cực đại lƣợng với lƣợng tán xạ Compton lần Nhƣ đóng góp tán xạ Compton - Rayleigh, Rayleigh