Bài viết này giới thiệu tổng quan về quy trình thiết lập một trường chuẩn liều bức xạ nơtron của nguồn 241Am-Be tại Viện dùng cho mục đích chuẩn máy đo liều bức xạ nơtron cầm tay.
THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN THIẾT LẬP TRƯỜNG CHUẨN LIỀU NƠTRON TẠI VIỆN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HẠT NHÂN Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân (KH&KTHN) quan Việt Nam vận hành phịng chuẩn liều xạ ion hóa nằm mạng lưới phòng chuẩn cấp Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) Tổ chức Y tế giới (WHO) Phịng chuẩn có nhiệm vụ kiểm tra hoạt động xác thiết bị đo liều xạ ion hóa (ví dụ máy đo liều xạ cầm tay, liều kế cá nhân,…) nhằm đánh giá an toàn xạ cho cán làm việc môi trường xạ Mặc dù, phòng chuẩn thành lập từ vài thập niên trước, nhiên hoạt động phòng chuẩn nằm khuôn khổ chuẩn liều xạ photon cho máy đo liều photon cầm tay mà chưa đáp ứng việc chuẩn thiết bị đo liều nơtron Đây thực trạng chung nước khu vực Đông Nam Á (chưa chuẩn thiết bị đo liều nơtron cầm tay) Để khắc phục tình trạng này, năm 2015 Viện KH&KTHN đầu tư xây dựng phòng chuẩn liều xạ nơtron với tiêu chuẩn khuyến cáo tài liệu kỹ thuật quốc tế [1][2] Điều có ý nghĩa quan trọng góp phần vào cơng tác đảm bảo an toàn xạ nơtron theo quy định pháp luật Việt Nam [3] Bài báo giới thiệu tổng quan quy trình thiết lập trường chuẩn liều xạ nơtron nguồn 241Am-Be Viện dùng cho mục đích chuẩn máy đo liều xạ nơtron cầm tay Số 49 - Tháng 12/2016 17 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN I Giới thiệu thành phần tổng cộng, trực tiếp tán xạ phải phân tách cụ thể Trong năm qua, việc sử dụng ứng dụng xạ nghiên cứu, công nghiệp II Trang thiết bị phịng chuẩn y tế ngày tăng Trong đó, nhiều Phòng chuẩn liều neutron xây dựng thiết bị xạ, nguồn phóng xạ sử với kích thước 700 cm x 700 cm x 700 cm, đáp dụng gây trường xạ hỗn hợp gamma ứng tiêu chuẩn quốc tế phòng chuẩn [1] neutron Do đó, việc kiểm sốt liều chiếu ngồi Tại phịng chuẩn lắp đặt nghề nghiệp, liều chiếu ngồi cơng chúng nguồn chuẩn 241Am-Be với cường độ phát nơtron cần phải đánh giá tất loại 1.299 x 107 vào ngày 23 tháng năm 2015 xạ Để đáp ứng nhu cầu này, bên cạnh Nguồn chuẩn cung cấp tập đồn phịng chuẩn liều xạ gamma có, Viện Hopewell Design (Mỹ) hiệu chuẩn KH&KTHN xây dựng phịng chuẩn liều Phịng thí nghiệm chuẩn quốc gia Hoa Kỳ (NISTxạ neutron theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 8529 [1] USA) Hình mơ tả cấu tạo phòng chuẩn Theo quy định pháp luật, tất vị trí tương đối nguồn chuẩn thiết bị đo liều xạ ion hóa nói chung đo liều xạ nơtron nói riêng cần phải hiệu chuẩn trước đưa vào sử dụng thực tế [4] Điều nhằm mục đích kiểm tra độ tin cậy thiết bị đo liều xạ nơtron Việc hiệu chuẩn cần phải thực trường xạ chuẩn, nơi đặc tính xạ vị trí xác định Trong khơng gian phịng chuẩn thường có nhiều thành phần Hình 1: Sơ đồ phịng chuẩn liều nơtron xạ khác tác động vào số đọc thiết bị đo Q trình xác định phổ thơng lượng liều xách tay, cụ thể: thành phần trực tiếp thành nơtron thông qua hệ cầu Bonner truyền thống với phần gây trường xạ tia xạ đầu dò nơtron nhiệt 6LiI(Eu) hãng Ludlum chế đến thiết bị đo liều mà không tương tác với tạo Trong hệ đo, có 06 cầu làm chậm khác vật chất khác có phịng chuẩn, ngồi kèm với đầu dị nơtron nhiệt, đường kính cịn có thành phần tán xạ trường xạ cầu 2, 3, 5, 8, 10 12 inch thành phần mà trước đến thiết bị đo chúng Đây phương pháp sử dụng rộng rãi tác dụng với vật chất có phịng thí q trình đo phổ thơng lượng nơtron so nghiệm, tổng hai thành phần ta gọi với phương pháp khác ưu điểm thành phần tổng cộng Trong trình chuẩn như: hàm đáp ứng đẳng hướng, đo thiết bị đo liều xạ nơtron cầm tay thành dải lượng rộng,…[5] Hình mơ tả hệ cầu phần trường xạ nơtron trực tiếp quan Bonner thiết bị kèm trọng nhất, chúng có đặc tính cụ thể - khơng Hệ cầu Bonner có nhiều ưu điểm, chịu ảnh hưởng mơi trường phịng chuẩn Nói cách khác, cơng việc thiết lập trường nhiên yếu điểm lớn khó khăn chuẩn liều xạ nơtron việc xác định đặc tính trình tách phổ Q trình tách phổ yêu cầu cần có trường xạ mà đóng góp chương trình tách phổ với yếu tố đầu vào 18 Số 49 - Tháng 12/2016 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN số đọc đầu dò kèm với cầu khác nhau, hàm đáp ứng hệ đầu dị cầu phổ thơng lượng nơtron dự đốn ban đầu Nếu khơng tính tốn cẩn thận, sai số phổ neutron thu lớn khó để đánh giá Hình 2: Hệ cầu Bonner thiết bị kèm Vì vậy, nghiên cứu mình, nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm MAXED [6] cho trình tách phổ với phần mềm mơ MCNP5 cho q trình dự đốn phổ thơng lượng nơtron ban đầu Phần mềm MAXED phần mềm tách phổ thương mại sử dụng rộng dãi nhiều nghiên cứu xác định phổ neutron giới Hàm đáp ứng hệ cầu Bonner đầu dò 6LiI(Eu) lấy tài liệu kỹ thuật quốc tế [7] Phần mềm mô MCNP5 phần mềm mô phổ biến sử dụng rộng rãi toàn giới cho mục đích mơ q trình vận chuyển xạ vật chất [8] III Phương pháp thực nghiệm Theo tiêu chuẩn ISO [2], có nhiều phương pháp khác để tách biệt thành phần trực tiếp trường xạ khỏi số đếm thành phần tổng cộng Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng 02 phương pháp khớp hàm khuyến cáo, là: phương pháp khớp hàm tổng quan (GFM) phương phương pháp khớp hàm bán thực nghiệm (SEM) Q trình thực nghiệm phương pháp áp dụng khái quát theo trình sau: Đo đạc suất thông lượng nơtron tổng cộng cầu khác từ khoảng cách 60 cm đến 250 cm với bước chạy 10 cm không gian phịng chuẩn Suất thơng lượng nơtron tổng cộng đo đạc bước sử dụng làm số liệu đầu vào cho phần mềm tách phổ UMG (ký hiệu UF) để xác định phổ thông lượng nơtron tổng cộng khoảng cách Sau suất tương đương liều nơtron tính tốn tương ứng với khoảng cách Suất thơng lượng nơtron tổng cộng ghi nhận bước khớp hàm theo tiêu chuẩn khuyến cáo ISO để phân tách thành phần trực tiếp tán xạ khỏi thành phần tổng cộng Suất thông lượng nơtron khoảng cách đo cầu khớp theo hàm khoảng cách Do vậy, thành phần trực tiếp trường chuẩn xác định Mô Monte Carlo, MCNP5, thực để xác định phổ thông lượng nơtron tổng cộng khoảng cách khác đề cập bước Khi đó, suất tương đương liều nơtron tương ứng tính tốn Ngồi ra, phổ thơng lượng nơtron tính tốn MCNP5 sử dụng dự đoán ban đầu cho phần mềm tách phổ UMG Suất thông lượng nơtron trực tiếp xác định bước sử dụng làm số liệu đầu vào cho phần mềm tách phổ UMG để xác định phổ thơng lượng nơtron trực tiếp Khi suất tương đương liều nơtron trực tiếp xác định Suất tương đương liều nơtron tổng cộng đo đạc thiết bị đo liều nơtron cầm tay Aloka Sau số liệu làm khớp theo hàm khoảng cách dựa khuyến cáo tiêu chuẩn ISO Do đó, ta tách biệt thành phần suất tương đương liều trực tiếp tán xạ khỏi suất thông lượng nơtron đo đạc Aloka Số 49 - Tháng 12/2016 19 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Mặt khác, phổ thông lượng nơtron trực phương pháp khác nhau, điều cho thấy tiếp suất tương đương liều nơtron trực tiếp trình xác định đặc trưng trường chuẩn liều trường xạ tự (ký hiệu FF) xác nơtron tin cậy định tính tốn tài liệu quốc tế (dựa cường độ nguồn xạ nơtron) So sánh phổ thông lượng nơtron suất tương đương liều nơtron theo thành phần xác định phương pháp khác để đánh giá độ tin cậy trình xác định đặc trưng trường chuẩn IV Kết thảo luận Các kết nghiên cứu có sau Hình 4: Thơng lượng nơtron thành thực phương pháp xử lý số liệu đề phần trực tiếp xác định phương cập Những kết thu nghiên pháp khác cứu tóm tắt sau: Thông lượng nơtron biến thiên theo khoảng cách sinh thành phần khác trường xạ (xem Hình 3) Theo kết ta thấy, thành phần thông lượng nơtron tán xạ gần không thay đổi khơng gian phịng chuẩn Các phương pháp khác dùng để tách biệt thành phần trực tiếp trường xạ có kết phù hợp với khoảng 2% Hình 3: Thơng lượng nơtron theo thành phần xác định phương pháp khác Tương đương liều nơtron môi trường thành phần trực tiếp xác định theo hàm Hình5: Một số hình ảnh phịng chuẩn liều khoảng cách (xem Hình 4) Kết cho thấy khác biệt khoảng