Bài giảng kỹ THUẬT hạt NHÂN

Bài giảng KỸ THUẬT HẠT NHÂN Biên soạn: ThS Trần Quốc Lâm TÀI LIỆU THAM KHẢO     [1] Phan Sỹ An (2005), Y học hạt nhân, Trường ĐH Y Hà Nội [2] Phạm Quốc Hùng (2007), Vật lý hạt nhân ứng dụng, NXB ĐHQG Hà Nội [3] Trần Khắc Ân (2010), Chiếu xạ, biện pháp hữu hiệu khử trùng dụng cụ y tế chiếu xạ thực phẩm, Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Công nghệ Bức xạ [4] Trần Thanh Minh (2005), Bài giảng kỹ thuật hạt nhân, Đại học Đà Lạt NỘI DUNG  CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU  CHƯƠNG 2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG  CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG CÔNG NGHIỆP  CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG Y HỌC  CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG NÔNG – SINH  Chương 6: SỰ HỦY POZITRON VÀ ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU VẬT RẮN C1: MỞ ĐẦU Hạt nhân C1: MỞ ĐẦU Quả bom nguyên tử có tên Đứa Trẻ (Little Boy) nặng 4000kg, dài 3m, đường kính 700mm, sức nổ tương đương 15kt C1: MỞ ĐẦU Quả bom nguyên tử thứ hai có tên Gã Béo (Fat Man) nặng 4,630kg, dài 3.25m, đường kính 1.52m, sức nổ tương đương 21kt C1: MỞ ĐẦU Ứng     dụng đa dạng: Công nghiệp Y học Nông nghiệp Sinh học C1: MỞ ĐẦU Xác định niên đại cổ vật Công nghiệp:  Đo thơng lượng dòng      Chụp ảnh xạ Đo độ dày Xác định mật độ Đo mức Đo tốc độ truyền tải      chảy Đo phân bố thời gian lưu Xác định độ hư mòn Thăm dò tìm kiếm dầu Pin hạt nhân Điện hạt nhân C1: MỞ ĐẦU Y    học Ghi hình (nhấp nháy, cắt lớp) Định lượng Điều trị Nông    nghiệp – Sinh học Chiếu xạ khử trùng Chiếu xạ Xác định độ ẩm     NC chuyển hóa dd NC thấm nước Triệt sản côn trùng Tạo giống C1: MỞ ĐẦU Nghiên cứu vật rắn Dựa vào hủy pozitron  đặc trưng  số liệu cấu trúc vật rắn cần NC C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5 Phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại - Phương pháp cacbon phóng xạ Cacbon có đồng vị tự nhiên: hai đồng vị bền 12C (với độ phổ cập 99,63%) 13C (0,37%) đồng vị phóng xạ 14C phân rã bêta với Ebmax = 158 keV T = 5730 năm n  N � C  p  0,6MeV 14 14 C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại - Phương pháp cacbon phóng xạ Thừa nhận giả thiết: Lượng 14C tia vũ trụ sinh coi không đổi thời gian dài, tỷ số đồng vị 14C/12C ổn định khí 1,3.10-12 Đó có pha trộn nhanh trọn vẹn tồn mơi trường khác chứa cacbon Lượng cacbon tồn phần mơi trường không bị biến đổi Ở bề mặt Trái Đất, 1cm2, trung bình giây có hạt 14C tạo thành Đối với thể sống, 1g cacbon cho 15,3 phân rã phút C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5 Phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại - Phương pháp cacbon phóng xạ Phương pháp Libby: �N 14C (0) � 5730 �N 14C (0) � ( t  ln �  ln � nam � � � 0,693 �N 14 (t ) �  � N 14 (t ) � C � � C � Phải đo hoạt độ phóng xạ N(t)14C mẫu vật (chẳng hạn g mẫu vật phút) Còn N(0)14C có giá trị 15,3 nói C2: PHĨNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại - Phương pháp cacbon phóng xạ Phương pháp Libby: Nhược: Dựng khối lượng mẫu lớn để xác định N(t)14C, tốn thời gian C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại - Phương pháp cacbon phóng xạ Phương pháp khối phổ kế gia tốc (AMS): lượng mẫu nhỏ hơn, thời gian Ví dụ: Trong 1mg mẫu cacbon, nay, với phương pháp kinh điển Libby quan sát 2,4.10 -4 phân rã 14C giây Do muốn đo số hạt bêta phóng xạ với sai số thống kê 1% phải đếm 10.000 phân rã, nghĩa phải thực phép đo liên tục khoảng năm! Tuy nhiên, ta lại ghi nhận 10.000 hạt 14C mẫu cacbon có khối lượng mà vài chục phút với thiết bị AMS C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại - Phương pháp cacbon phóng xạ Phương pháp khối phổ kế gia tốc (AMS): R N 14C (t ) N 12C (t )  N 14C (0) N 12C (0) exp(t ) 5730 � 1,3.1012 � ( t ln � (nam) � 0,693 � R � R: đo thực nghiệm nhờ khối phổ kế C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5 Phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại Sai lệch – nguyên nhân – phương pháp hiệu chỉnh C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại Nguyên nhân sai lệch: biến đổi theo thời gian tỷ số số hạt 14C/12C mà phương pháp kinh điển Libby giả định số Thực tế: Khoảng 20.000-30.000 năm BP: 14C/12C lớn 40-50%; Dưới 9.000 năm BP, 14C/12C tiếp tục giảm C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại Phương pháp uran - thori xác định tuổi san hô Dựa vào mối liên hệ đồng vị mẹ 234U, có T = 244.500 năm, đồng vị 230Th, có T = 75.400 năm Người ta biết san hơ hấp thu lượng U khoảng 3ppm từ nước biển vào xương chúng lúc hình thành Thời điểm gọi thời điểm Zero Do đó, biết lượng 230Th 234U ta xác định khoảng thời gian trơi qua tính từ lúc tạo thành xương san hơ, tức tuổi san hơ C2: PHĨNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.5.2 Các phương pháp phóng xạ tự nhiên xác định niên đại Sai số:  17% C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.6 Phương pháp nhiệt huỳnh quang xác định niên đại 2.6.1 Hiện tượng nhiệt huỳnh quang Bức xạ hạt nhân C2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG 2.6 Phương pháp nhiệt huỳnh quang xác định niên đại 2.6.2 Cơ sở phương pháp nhiệt huỳnh quang xác định niên đại C3: ỨNG DỤNG KTHN TRONG CƠNG NGHIỆP 3.1 Phóng xạ nhân tạo Dùng máy gia tốc Chiếu xạ nơtron lò phản ứng 0,693t  � � 0,6.. f  t T A(Ci/g)  e e � � 10 3,7.10 M    � � Từ sản phẩm phân hạch C3: ỨNG DỤNG KTHN TRONG CÔNG NGHIỆP Chuẩn bị 3.2 Ứng dụng nguồn xạ gamma, nơtron có hoạt độ lớn 3.2.1 Phương pháp chụp ảnh xạ dùng tia gamma Nguyên lí Ứng dụng 3.2.2 Ứng dụng nguồn xạ gamma, nơtron có hoạt độ lớn Nguyên lý Ứng dụng Ứng dụng đo độ dày lớp vật chất Ứng dụng đo mật độ đất đá Ứng dụng đo mức Đo tốc độ truyền tải nguyên liệu băng truyền C3: ỨNG DỤNG KTHN TRONG CÔNG NGHIỆP Chuẩn bị 3.2.3 Hệ thống kiểm soát hạt nhân dùng kỹ thuật đánh dấu  Nguyên lý Ứng dụng  Ứng dụng đo phân bố thời gian lưu  Xác định độ hư mòn 3.2.4 Các ứng dụng kỹ thuật nơtron NCS  Ứng dụng phương pháp INAA NCS  Phương pháp PGNAA  Ứng dụng nơtron thăm dò, tìm kiếm dầu  Pin hạt nhân 3.2.5 Pin hạt nhân 3.2.6 Nhà máy điện nguyên tử ... Trần Thanh Minh (2005), Bài giảng kỹ thuật hạt nhân, Đại học Đà Lạt NỘI DUNG  CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU  CHƯƠNG 2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG  CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG CÔNG NGHIỆP... CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG Y HỌC  CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG NÔNG – SINH  Chương 6: SỰ HỦY POZITRON VÀ ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU VẬT RẮN C1: MỞ ĐẦU Hạt nhân C1: MỞ ĐẦU...TÀI LIỆU THAM KHẢO     [1] Phan Sỹ An (2005), Y học hạt nhân, Trường ĐH Y Hà Nội [2] Phạm Quốc Hùng (2007), Vật lý hạt nhân ứng dụng, NXB ĐHQG Hà Nội [3] Trần Khắc Ân (2010), Chiếu