Tính toán quá trình sản xuất Iodine - 125 từ khí Xenon - 125 chiếu xạ bởi dòng Nơtron nhiệt trong lò phản ứng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐỒN THỊ THU HIỀN TÍNH TỐN Q TRÌNH SẢN XUẤT IODINE - 125 TỪ KHÍ XENON - 124 CHIẾU XẠ BỞI DÒNG NƠTRON NHIỆT TRONG LÒ PHẢN ỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đoàn Thị Thu Hiền TÍNH TỐN Q TRÌNH SẢN XUẤT IODINE - 125 TỪ KHÍ XENON - 124 CHIẾU XẠ BỞI DỊNG NƠTRON NHIỆT TRONG LÒ PHẢN ỨNG Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 8440130.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thế Nghĩa TS Vũ Thanh Quang Hà Nội – Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài luận văn thạc sĩ em, bên cạnh nỗ lực cố gắng thân khơng kể đến hướng dẫn nhiệt tình q Thầy Cô, động viên ủng hộ gia đình bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn thạc sĩ Đầu tiên, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thày TS Nguyễn Thế Nghĩa TS.Vũ Thanh Quang, người thày đáng kính tận tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q thầy cô khoa Vật lý, Bộ môn Vật lý hạt nhân, cán Phòng sau đại học học viên lớp cao học 2017 - 2019 tận tình truyền đạt kiến thức quý báu, tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ cho em suốt trình học tập nghiên cứu hoàn thành đề tài luận văn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn đến gia đình, anh chị bạn đồng nghiệp hỗ trợ cho em nhiều suốt trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh Hà Nội, tháng 10 năm 2019 Học viên thực Đoàn Thị Thu Hiền MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt từ khóa ii Danh mục hình vẽ biểu đồ……………………………………………… iii Danh mục bảng……………………………………………………………… iv Mở đầu……………………………………………………………………… Chƣơng 1: Tổng quan sản xuất đồng vị phóng xạ lò hạt nhân nghiên cứu…………………………………………………………………… 1.1 Sản xuất đồng vị lò nghiên cứu 1.2 Phản ứng hạt nhân 1.2.1 Năng lượng nơtron trường lò 1.2.2 Các loại phản ứng hạt nhân với nơtron 10 1.2.3 Tiết diện phản ứng 12 1.3 Tính tốn hiệu suất đồng vị phóng xạ 14 1.4 Kỹ thuật chiếu xạ 16 1.4.1 Lựa chọn vật liệu bia 16 1.4.2 Đóng gói bia 17 1.5 Những ứng dụng c a đồng vị phóng xạ Iodine -125 học 17 Chƣơng 2: Tính tốn q trình sản xuất Iodine – 125 từ khí Xenon – 124 chiếu xạ dòng nơtron nhiệt lò phản ứng………………………… 21 hạt nhân 2.1 Quá trình sản xuất Iodine - 125 21 2.1.1 Dạng phân rã lượng 21 2.1.2 Vật liệu bia 22 2.1.3 Sơ đồ nguyên lý trình sản xuất Iodine - 125 23 2.2 Sơ đồ tích lũ ròng c a q trình bắn bia Xenon tự nhiên 24 lò phản ứng [5] 2.3 Mơ tả tốn học q trình tạo thành phân rã c a hạt 25 nhân chiếu xạ bia Xenon tự nhiên 2.4 Giao diện c a chƣơng trình tính tốn Chƣơng 3: Kết tính tốn bàn luận………………………………… 29 31 3.1 Kiểm chứng kết tính tốn 31 3.2 Sản xuất theo mẻ gián đoạn 33 3.2.1 Sử dụng bia Xenon tự nhiên 33 3.2.2 Sử dụng bia Xenon - 124 có độ giàu >99% 40 3.3 Sản xuất theo vòng lặp tuần hồn 37 3.3.1 Sử dụng bia Xenon tự nhiên 37 3.3.2 Sử dụng bia Xenon - 124 có độ giàu >99% 40 3.4 Tính tốn thời gian chiếu xạ tối ƣu cho sản xuất Iodine - 125 43 lò Đà Lạt 3.4.1 Sử dụng bia Xenon tự nhiên chiếu xạ kênh chiếu ướt; Φ 12 44 = 9.10 n/cm /s 3.4.2 Sử dụng bia Xenon giàu chiếu xạ hốc bẫy nơtron; Φ = 13 46 2.10 n/cm /s Kết luận 49 Tài liệu tham khảo 51 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VÀ TỪ KHĨA - σ: Tiết diện phản ứng - Φthơng lượng chùm hạt a bay tới bia (Na/S) (hạt/cm2/s) - T1/2: Thời gian bán rã đồng vị phóng xạ - : Hằng số phân rã, - IAEA: Cơ quan nguyên tử quốc tế - HEU: Bó nhiên liệu độ giàu cao - LEU: Bó nhiên liệu độ giàu thấp DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các đồng vị phóng xạ ph biến dùng y học hạt nhân 18 Bảng 2.1 Các đồng vị khí Xenon 22 Bảng 2.2 Kí hiệu đồng vị, độ giàu, thời gian bán rã, số phân rã λ, tiết diện phản ứng tích phân cộng hưởng [5] Bảng 3.1 So sánh kết tính tốn với số liệu IAEA [3] bia Xenon tự nhiên Bảng 3.2 32 So sánh kết tính tốn với số liệu IAEA [3] bia 32 Xenon giàu Bảng 3.3 Sự ảnh hưởng độ giàu Xenon - 124 đến hoạt độ độ sản phẩm Iodine - 125 Bảng 3.4 Sự ảnh hưởng thời gian chiếu Xenon giàu đến hoạt độ độ sản phẩm Iodine - 125 Bảng 3.5 28 Thời gian sản xuất tối ưu mẻ chiếu xạ 15 ngày 36 36 44 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1: Cyclotron 30MeV Trung tâm Máy gia tốc, Bệnh Viện TƯQĐ108 Hình 2: Sản xuất dược chất phóng xạ Hình 3: Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt Hình 1.1: Lò nghiên cứu nước nhẹ dạng bể Hình 1.2: Lò nghiên cứu nước nặng dạng thùng Hình 1.3: Thơng lượng nơtron trường lò Hình 1.4 Hạt phóng xạ Iodine -125 19 Hình 1.5 Phẫu thuật đặt hạt phóng xạ Iodine -125 BV Bạch Mai 20 Hình 2.1: Ứng dụng y học hạt nhân Iodine - 125 21 Hình 2.2: Sơ đồ chiếu xạ Xenon theo vòng lặp tuần hồn 23 Hình 2.3: Sơ đồ ngun lý trình sản xuất Iodine -125 24 Hình 2.4: Sơ đồ tạo thành phân rã hạt nhân chiếu xạ Xenon tự nhiên 25 Hình 2.5: Sơ đồ tính tốn q trình sản xuất Iodine -125 27 Hình 2.6: Giao diện chương trình 29 Hình 2.7: Giao diện nhập số liệu 29 Hình 2.8: Giao diện kết xuất kết tính tốn 30 Hình 2.9: Giao diện biểu diễn chi tiết kết tính tốn 30 Hình 2.10 – 2.11 Mã code chương trình tích phân số Runge-Kutta bậc 31 Hình 3.1: Hoạt độ Iodine -125 buồng phân rã thay đ i thơng lượng nơtron chiếu mẫu 34 Hình 3.2 Hàm lượng Iodine -126 sản phẩm 34 Hình 3.3: Hoạt độ riêng sản phẩm Iodine -125 35 Hình 3.4: Hoạt độ Iodine -125 buồng phân rã 38 Hình 3.5: Hàm lượng Iodine -126 sản phẩm 39 Hình 3.6: Hoạt độ riêng sản phẩm Iodine -125 39 Hình 3.7: Hoạt độ Iodine -125 buồng phân rã 41 Hình 3.8: Hoạt độ Iodine -126 buồng phân rã 41 Hình 3.9: Hàm lượng tạp nhân Iodine -126 sản phẩm 42 Hình 3.10: Hoạt độ riêng sản phẩm Iodine -125 42 Hình 3.11: Thời gian chiếu xạ - Phân rã tối ưu cho mẻ 50 gram Xenon tự nhiên, Φ = 9.1012n/cm2/s 45 Hình 3.12: Sản lượng tối đa Iodine - 125/năm, Thời gian sản xuất 120 ngày/năm, 50 gram Xenon tự nhiên, Φ = 9.1012n/cm2/s 45 Hình 3.13: Hình 3.14: Thời gian chiếu xạ-Phân rã tối ưu cho mẻ 0.5 gram Xenon giàu > 99%, Φ = 2.1013n/cm2/s Sản lượng tối đa Iodine - 125/năm, Thời gian sản xuất 120 ngày/năm, 0.5 gram Xenon giàu > 99%, Φ = 2.1013n/cm2/s 47 47 MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, từ đầu năm 2000, nhận thấy vai trò quan trọng giá trị to lớn việc ứng dụng lượng nguyên tử mục đích hòa bình, Thủ tướng Chính phủ định phê duyệt chiến lược quy hoạch t ng thể phát triển, ứng dụng lượng ngun tử mục đích hòa bình đến năm 2020 Trong nhấn mạnh: Việt Nam phấn đấu đến năm 2010 phải đảm bảo tự sản xuất để cung cấp 50% nhu cầu đồng vị chất phóng xạ, 50% tỉnh, thành phố có sở y học hạt nhân xạ trị, đồng thời quy hoạch xây dựng lực sản xuất, lắp ráp, chế tạo thiết bị ghi đo hạt nhân, thiết bị X-quang, thiết bị laser máy gia tốc; Đầu tư xây dựng số trung tâm ứng dụng xạ phục vụ y tế, nông nghiệp ngành công nghiệp Chiến lược ứng dụng lượng nguyên tử mục đích hòa bình đến năm 2020 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quyết định số 01/2006/QĐ-Ttg ngày 3-1-2006 Trong đó, nghiên cứu, ứng dụng xạ đồng vị phóng xạ phát triển tiềm lực KH&CN hạt nhân phục vụ phát triển kinh tế - xã hội nhiệm vụ quan trọng bộ, ngành, địa phương tích cực thực thu nhiều thành tựu Trong giai đoạn 2016 - 2018, việc ứng dụng xạ đồng vị phóng xạ lĩnh vực y tế, công nghiệp, nông nghiệp, tài nguyên môi trường đem lại nhiều kết quan trọng Hiện nay, nước có 35 sở y học hạt nhân với 45 thiết bị xạ hình Một số kỹ thuật chụp hình, chẩn đốn đại tương đương với trình độ y học hạt nhân nước khu vực quốc tế giúp chẩn đoán điệu trị hiệu bệnh ung thư, tim mạch thần kinh Việt Nam Cho đến nay, lồi người có hai cơng cụ để sản xuất đồng vị phóng xạ lò phản ứng hạt nhân máy gia tốc Việt Nam sở hữu cơng cụ Tính đến 2/2019, Việt Nam có máy gia tốc vòng (Cyclotron) dùng để sản xuất đồng vị phóng xạ dược chất phóng xạ phục vụ cho chẩn đốn điều trị bệnh; Đặc biệt bệnh gây tử vong cao ung thư, tim mạch, thần kinh Các máy gia tốc Cyclotron là: 10 Kết lu n: Sản xuất theo mẻ gián đoạn, với thời gian chiếu nhau, thơng lượng nơtron thấp hoạt độ Iodine-125 thu thấp, hàm lượng tạp chất thấp hoạt độ riêng cao Vì vậy, sản xuất Iodine-125 theo phương pháp mẻ gián đoạn phù hợp cần sản phẩm có hoạt độ riêng cao công suất nhỏ trừ sử dụng bia giàu Xenon-124 tối ưu hóa thời gian chiếu xạ 3.3 Sản xuất theo chu trình lặp tuần hồn Chu trình chiếu xạ tuần hồn mơ tả hình 2.2 Một lượng khí Xenon nạp vào bia chiếu xạ hốc chiếu có thơng lượng nơtron cao Thời gian chiếu từ 15-17 khoảng 90% chu kỳ bán rã Xenon-125 để đảm bảo việc cháy Xenon-125 tạo thành Xenon-126 Sau thời gian chiếu xạ, khí Xenon bơm chuyển vào buồng phân rã Thời gian phân rã khoảng 113giờ, đảm bảo > 90% Xenon-125 phân rã thành Iodine-125 hấp thụ vào vật liệu đặt bình phân rã than hoạt tính, sợi nhơm thành buồng phân rã thép không gỉ Tiếp theo, khí Xenon thu hồi cách bay bơm khỏi buồng phân rã, nén vào bình chứa bơm nạp vào bia; tiếp tục vòng tuần hoàn: chiếu xạ - phân rã – thu hồi Xenon – nạp bia – chiếu xạ Sau số chu trình chiếu xạ tuần hồn, buồng phân rã tháo rời vận chuyển đến phòng nghiệm hóa phóng xạ Tại đây, Iodine-125 chưng cất hấp thụ dung dịch NaOH 0,05M Sau kiểm tra chất lượng; sản phẩm cuối dung dịch NaI chia liều đóng gói, vận chuyển đến nơi sử dụng Phương pháp chiếu lặp tuần hoàn cho phép sản xuất lượng lớn, tạp chất hoạt độ riêng cao Phương pháp đòi hỏi đầu tư nhiều tiền cho hệ thống trang thiết bị so với chiếu xạ theo mẻ gián đoạn 3.3.1 Sử dụng bia Xenon tự nhiên: Nạp 15 gram Xenon tự nhiên vào bia, chiếu xạ bia hốc chiếu có thơng lượng nơtron Φ = 1014 n/cm2/s, số epithermal nơtron 0,003, thời gian chiếu 17 giờ, thời gian phân rã 113 Hãy tính hoạt độ tích lũy dòng Iodine-125, Iodine126 Iodine-127 buồng phân rã Xác định hoạt độ riêng tạp chất Iodine46 126 sản phẩm cuối Kết tính tốn biểu diễn Hình 3.4, Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.4 biểu diễn tích lũy ròng sản phẩm Iodine-125 vòng lặp theo thời gian phân rã Sau vòng lặp, hoạt độ Iodine-125 tích lũy tăng dần T ng hoạt độ Iodine-125 sau 10 vòng lặp đạt 5,8Ci Đây sản lượng tương đối lớn cho lần sản xuất kéo dài 47 ngày Hình 3.5 cho thấy vòng lặp sản sinh lượng khoảng 3,5 – 3,7% Iodine-126 Sau thời gian 113 phân rã, lượng Iodine-126 tất vòng lặp giảm 99% chiếu hốc chiếu có thơng lượng nơtron cao Chu trình chiếu xạ vòng lặp tuần hoàn cho suất lượng cao nhất, độ hoạt độ riêng cao Vì thời gian chiếu ngắn nên độ cháy Xenon - 125 Iodine - 125 cực tiểu Ví dụ: Nạp 0,5 gram Xenon - 124 > 99.9% vào bia; bắn bia hốc có thơng lượng nơtron Φ = 1014 n/cm2/s; số epithermal nơtron 0,003; thời gian bắn bia 17 giờ; thời gian phân rã 113 Số vòng lặp 10 Hãy tính sản lượng Iodine-125, tạp nhân Iodine - 126, hàm lượng tạp nhân hoạt độ riêng sản phẩm cuối cho vòng lặp Kết tính tốn biểu diễn Hình 3.7 – Hình 3.10 Tại vòng lặp 1, sau 17 chiếu xạ, lượng Iodine - 125 đạt 7,9 Ci; lượng Iodine - 126 0,285 Ci; hàm lượng tạp nhân Iodine-126 sản phẩm 3,61% hoạt độ riêng đạt 17218 Ci/gr Sau 113 phân rã, toàn Iodine hấp thụ buồng phân rã, khí Xenon-124 bay nạp trở lại bia, chu trình chiếu xạ bia vòng thứ tiếp tục Sau vòng, hoạt độ Iodine - 125, Iodine 126, Iodine - 127 buồng phân rã tích lũy tăng dần; Hàm lượng tạp nhân phóng xạ sản phẩm tăng dần hoạt độ riêng giảm dần 49 Tổng hoạt độ iodine-125 buồng phân rã, mCi = 201507.7 30000 Vòng lặp 10 Hoạt độ iodime-125, mCi 25000 20000 15000 Vòng lặp 10000 5000 0 20 40 60 80 100 120 Thòi gian phân rã, Hình 3.7 Hoạt độ Iodine - 125 buồng phân rã Tổng hoạt độ iodine-126 buồng phân rã, mCi = 833.32 350 hoạt độ iodine-126, mCi 300 Vòng lặp 10 250 200 150 100 Vòng lặp 50 0 20 40 60 80 100 thời gian phân rã, Hình 3.8 Hoạt độ Iodine - 126 buồng phân rã 50 120 Hàm lƣợng tạp chất iodine-126 sản phẩm,% = 0.413 1,8 Hàm lƣợng iodine-126,% 1,6 1,4 1,2 Vòng lặp 10 0,8 0,6 Vòng lặp 0,4 0,2 Vòng lặp 0 20 40 60 80 100 120 Thời gian bán rã, Hình 3.9 Hàm lượng tạp nhân Iodine - 126 sản phẩm Hoạt độ riêng c a sản phẩm, Ci/gr = 17340.76 17360 Vòng lặp Hoạt độ riêng, Ci/gr 17350 17340 17330 Vòng lặp 10 17320 17310 17300 17290 20 40 60 80 100 Thời gian phân rã, Hình 3.10 Hoạt độ riêng sản phẩm Iodine - 125 51 120 Kết sau 10 vòng lặp: t ng thời gian sản xuất 54 ngày; hoạt độ sản phẩm Iodine-125 buồng phân rã đạt 201507,7mCi; Hoạt độ Iodine-126 đạt 883,32mCi; Khối lượng Iodine - 127 1,922 mgr; Hàm lượng tạp nhân Iodine 126 sản phẩm 0,41% < 1%; Hoạt độ riêng sản phẩm Iodine - 125 đạt 17340,6Ci/gr Giả sử trình chưng cất hấp thu Iodine - 125 đạt hiệu suất trung bình 80% cơng suất dây truyền đạt > 16Ci Iodine - 125/54 ngày Kết lu n: Sản xuất theo chu trình lặp tuần hồn sử dụng bia Xenon tự nhiên hay bia Xenon - 124 giàu có ưu điểm tạo lượng lớn sản phẩm có độ hoạt độ riêng cao nhược điểm phải đầu tư xây dựng dây truyền chiếu xạ lặp tuần hồn phức tạp, đòi hỏi độ an tồn n định cao; Cơng việc bảo dưỡng, bảo trì hệ thống đòi hỏi chun mơn sâu chi phí lớn Chỉ nước có khoa học cơng nghệ tiên tiến, có tiềm lực người xây dựng vận hành thường quy dây truyền chiếu lặp tuần hoàn; Sản xuất thường quy lượng lớn Iodine - 125 3.4 Tính toán thời gian chiếu xạ tối ƣu cho sản xuất Iodine - 125 lò Đà Lạt Iodine - 125 sinh từ phân rã Xenon - 125 Sau tạo thành Iodine - 125 phân rã thành Telurium - 125 bền bắt nơtron với tiết diện phản ứng 894bar [5] tạo thành Iodine - 126 Iodine - 126 tiếp tục sinh Iodine - 127 bền Iodine - 128 phóng xạ Sự có mặt Iodine - 126 Iodine - 128 xem làm nhiễm bẩn sản phẩm Iodine - 125 chúng gây xạ có hại sử dụng y tế [8] Để giảm thiểu nhiễm bẩn Iodine - 126 Iodine - 128 thời gian chiếu xạ thời gian phân rã cần tính tối ưu Vì thời gian bán rã Iodine - 128 25 phút ngắn nhiều 13 ngày Iodine - 126 [8] Do đó, nhiễm bẩn Iodine - 128 nhỏ Thời gian chiếu xạ xem tối ưu đạt hoạt độ cao Iodine - 125 tỷ lệ tạp nhân 126 125 I/ I 99%, Φ = 2.1013n/cm2/s 56 Khi thời gian chiếu xạ tăng từ đến 10 ngày thời gian phân rã phải tăng nhanh để đảm bảo tiêu chất lượng Vì vậy, thời gian sản xuất mẻ tăng nhanh, số mẻ sản xuất /năm giảm mạnh làm cho sản lượng Iodine-125 liên tục giảm (Hình 3.14) Cực đại sản lượng/1năm ứng với trường hợp chiếu xạ ngày, chờ phân rã ngày Thời gian sản xuất tối ưu cho mẻ 10 ngày Như vậy, thực 12 mẻ, thu 115Ci Iodine - 125/năm Kết luận: Tính tốn thời gian chiếu xạ tối ưu cho sản xuất Iodine - 125 theo mẻ kênh chiếu ướt hốc chiếu bẫy nơtron Lò hạt nhân Đà Lạt sau: - Sử dụng bia Xenon tự nhiên chiếu xạ kênh chiếu ƣớt: Thời gian chiếu xạ tối ưu ngày, thời gian chờ phân rã ngày T ng thời gian sản xuất tối ưu cho mẻ 12 ngày Sản lượng cực đại tính cho 120 ngày/năm bia chứa 50 gram Xenon tự nhiên 7,5 Ci Iodine - 125 - Sử dụng bia Xenon giàu > 99% Xenon - 124 chiếu xạ hốc bẫ nơtron: Thời gian chiếu xạ tối ưu ngày, thời gian chờ phân rã ngày T ng thời gian sản xuất tối ưu cho mẻ 10 ngày Sản lượng cực đại tính cho 120 ngày/năm bia chứa 0,5 gram Xenon giàu > 99% Xenon-124 115Ci Iodine - 125 Trong thực tế, sản lượng Iodine - 125 mẻ năm số liệu tính tốn lý thuyết nêu lý do: Sự tự che chắn hệ thống gá bia làm thay đ i thông lượng nơtron hốc chiếu, ảnh hưởng số nơtron nhiệt tích phân cơng hưởng làm thay đ i tiết diện phản ứng hiệu suất thu hồi bước xử lý hóa học mẫu chiếu xạ Tuy nhiên, số liệu tính tốn nêu đủ tin cậy cần thiết cho việc dự báo, định hướng triển khai thực tế để đạt hiệu sản xuất tốt 57 KẾT LUẬN Iodine - 125 có nhiều ứng dụng, đặc biệt thử nghiệm sinh học, y học cho chẩn đoán điều trị Hiện tại, Iodine - 125 sử dụng kít chẩn đốn miễn dịch phóng xạ điều trị ung thư tuyến tiền liệt kỹ thuật cấy hạt phóng xạ Xạ trị cấy ghép số u ác tính u não Ngồi ra, Iodine - 125 sử dụng để chụp xạ hình tuyến giáp Chính vậy, Iodine 125 quan tâm sản xuất nghiên cứu ứng dụng nước tiên tiến Mỹ, Nga, Anh, Pháp, Đức, Ấn Độ, Hà Quốc, Nhật Bản [8] Lập trình tính tốn trình bày luận văn dự báo tích lũy ròng đồng vị Iodine - 125, Iodine - 126 Iodine - 127 sản sinh từ phản ứng hạt nhân 124Xe (n,γ)125Xe Số liệu tính tốn đưa dự báo ảnh hưởng thơng số đầu vào q trình sản xuất Iodine - 125 từ bia khí Xenon chiếu xạ dòng nơtron nhiệt lò phản ứng đến khối lượng chất lượng sản phẩm cuối Các kết tính tốn thu sở liệu dự báo, định hướng tối ưu hóa q trình triển khai sản xuất Iodine - 125 lò phản ứng, có lò hạt nhân Đà Lạt Phương pháp tính tốn sử dụng luận văn phương pháp tích phân số Runge – Kutta bậc 4, kiểm chứng cách áp dụng với toán đầu vào so sánh kết tính tốn với số liệu cơng bố IAEA Các số liệu so sánh có tương đồng tốt số liệu nghiên cứu IAEA Điều chứng tỏ: phương pháp tích phân số Runge-Kutta bậc sử dụng nghiên cứu đủ xác đáng tin cậy Sự sai khác không đáng kể số liệu khác phương pháp tính liệu hạt nhân tiết diện phản ứng (σ); số phân rã (λ); số nơtron nhiệt tích phân cộng hưởng Trong nghiên cứu sử dụng số liệu số công bố bảng 2.2[8] Các kết tính tốn cho phương thức sản xuất ứng với loại bia thu sau: 58 - Sản xu t theo mẻ gián đoạn, với thời gian chiếu nhau, thơng lượng nơtron thấp hoạt độ Iodine - 125 thu thấp, hàm lượng tạp chất thấp hoạt độ riêng cao Vì vậy, sản xuất Iodine - 125 theo phương pháp mẻ gián đoạn phù hợp cần sản phẩm có hoạt độ riêng cao cơng suất nhỏ trừ sử dụng bia giàu Xenon - 124 - Sản xu t theo chu trình lặp tuần hồn, sử dụng bia Xenon tự nhiên hay bia Xenon - 124 giàu có ưu điểm tạo lượng lớn sản phẩm có độ hoạt độ riêng cao nhược điểm phải đầu tư xây dựng dây truyền chiếu xạ lặp tuần hồn phức tạp, đòi hỏi độ an tồn n định cao; cơng việc bảo dưỡng, bảo trì hệ thống đòi hỏi chun mơn sâu chi phí lớn - Tính tốn thời gian chiếu xạ tối ưu cho sản xu t Iodine - 125 lò hạt nhân Đà Lạt: Sử dụng bia Xenon tự nhiên chiếu xạ kênh chiếu ướt: T ng thời gian sản xuất tối ưu cho mẻ 12 ngày Sản lượng cực đại tính cho 120 ngày/năm bia chứa 50 gram Xenon tự nhiên 7,5 Ci Iodine - 125 Sử dụng bia Xenon giàu > 99% Xenon - 124 chiếu xạ hốc bẫy nơtron: T ng thời gian sản xuất tối ưu cho mẻ 10 ngày Sản lượng cực đại tính cho 120 ngày/năm bia chứa 0,5 gram Xenon giàu > 99% Xenon-124 115 Ci Iodine - 125 Phương pháp lập trình hướng đối tượng trình bày luận án dễ dàng mở rộng áp dụng tương tự với việc sản xuất nhân phóng xạ khác như: Stronsium - 89, Samarium - 153, Relium - 186 Relium - 188… 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bích Ngọc (2018), “ Nơi điều chế dược chất phóng xạ chẩn bệnh hiểm nghèo”, Báo VnExpress.net, 30/7/2018, mục Khoa học nước Bùi Văn Loát (2016), Vật lý hạt nhân, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Duy Sang (2012), “ Tính tốn thơng lượng neutron lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt với cấu hình nhiên liệu sử dụng chương trình mơ Monte Carlo Code MCNP4C2”, Tạp chí khoa học 2012-24b, 123130, Trường Đại học Cần Thơ Nguyễn Triệu Tú (2007), Ghi nhận đo lường xạ hạt nhân, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh Eduador Martinho, M Anjos Neves and M Carno Freitas (1984), “125I Production: Neutron Irradiation Planning”, Int.J.Appl.Radiat.Isot Vol.35,No 10, pp 933-938, 1984 Hai Quan Ho, Yuki Honda, Shimpei Hamamoto, Toshiaki Ishii, Nozomu Fujimoto, Etsuo Ishitsuka (2018) “Feasibility study of large-scale production of iodine-125 at the high temperature engineering test reactor” Applied Radiation and Isotopes 140 (2018) 209–214 IAEA TECDOC-1230 (2003), “ Manual for Reactor Produced Radioisotopes” Metyko, J., et al., 2016 Verification of I-125 brachytherapy source strength for use in radioactive seed localization procedures Appl Radiat Isot 112, 62–68 Wang Zhongmin, Chen Kemin (2011), “Clinical application of Image guided Iodine-125 seed implantation therapy in patients with advanced pancreatic cancer”, Current cencer treatment – Novel beyond conventional approaches, 9/2011, p109-128 60 ... chứng nghiêm trọng Hình 1.5: Phẫu thuật đặt hạt phóng xạ Iodine -1 25 BV Bạch Mai 29 Chƣơng - TÍNH TỐN Q TRÌNH SẢN XUẤT IODINE - 125 TỪ KHÍ XENON- 124 CHIẾU XẠ BỞI DỊNG NƠTRON NHIỆT TRONG LỊ PHẢN... phóng xạ Iodine - 125 chưa sản xuất Việt Nam Luận văn lập trình, tính tốn lý thuyết, đưa dự báo ảnh hưởng thông số đầu vào q trình sản xuất Iodine 125 từ bia khí Xenon chiếu xạ dòng nơtron nhiệt lò. .. ng quan sản xuất đồng vị phóng xạ lò hạt nhân nghiên cứu  Chương 2: Tính tốn q trình sản xuất Iodine – 125 từ khí Xenon – 124 chiếu xạ dòng nơtron nhiệt lò phản ứng  Chương 3: Kết tính tốn