Nghiên cứu xác định bề dày thành ống rỗng dạng trụ bằng phương pháp gamma tán xạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Hứa Tuyết Lê NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH BỀ DÀY THÀNH ỐNG RỖNG DẠNG TRỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP GAMMA TÁN XẠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Hứa Tuyết Lê NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH BỀ DÀY THÀNH ỐNG RỖNG DẠNG TRỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP GAMMA TÁN XẠ Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THIỆN THANH Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, tác giả nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu từ Thầy Cô, anh chị bạn, đặc biệt gia đình Bằng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:  TS Trần Thiện Thanh, người Thầy hướng dẫn khoa học, người gợi ý đề tài, tận tình hướng dẫn truyền đạt nhiều kinh nghiệm nghiên cứu khoa học Trong trình thực hiện, tác giả học từ Thầy nhiều học quý giá chuyên môn tác phong làm việc chuyên nghiệp  Quý Thầy/Cô hội đồng khoa học dành thời gian đọc cho ý kiến đánh giá để luận văn hoàn thiện  Q Thầy/Cơ giảng dạy lớp Cao học Vật lí nguyên tử khóa 24 anh, chị cán Phòng Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, anh chị cán Bộ mơn Vật lí Hạt nhân – Kĩ thuật Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp HCM tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả  Anh Võ Hoàng Nguyên anh Huỳnh Đình Chương nhiệt tình góp ý cho tác giả nhiều lời khun hữu ích q trình thực nghiệm mô  Các bạn học viên Thạch Trung, Thái Văn Ton, Mã Thúy Quang em sinh viên Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp HCM hỗ trợ đóng góp ý kiến quý báu cho luận văn  Cha, Mẹ, anh chị em ln động viên, chia sẻ lúc khó khăn giúp thêm động lực tiến hành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2015 Hứa Tuyết Lê ii MỤC LỤC MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG .ix ix 3.1 ix Kết diện tích đỉnh tán xạ lần mô ix ix 3.2 ix Bề dày cịn lại thành ống mơ .ix ix 3.3 ix Kết diện tích đỉnh tán xạ lần thực nghiệm ix ix 3.4 ix Số liệu khuyết tật bị ăn mòn thực nghiệm .ix ix 3.5 ix Bề dày lại thành ống thực nghiệm ix ix 3.6 ix Kết bán thực nghiệm ix DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ x Phổ mô (bia mm) x Tách đỉnh tán xạ lần (bia mm) x Đường cong bão hịa mơ x Phổ thực nghiệm trước sau trừ phông (6 mm) x Phổ mô thực nghiệm (bia mm) x 20 x 3.6 x Đường cong bão hòa thực nghiệm x iii Đường biểu diễn hệ số ăn mòn C theo mức độ ăn mòn D x MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu giới nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Cơ sở lý thuyết 1.2.1 Hiện tượng gamma tán xạ ngược 1.2.2 Xác định bề dày phương trình đường cong bão hòa 1.2.3 Hệ số ăn mòn 12 1.3 Phương pháp mô Monte Carlo chương trình MCNP5 12 1.3.1 Phương pháp mơ Monte Carlo 12 1.3.2 Chương trình MCNP5 13 1.4 Nhận xét chương 17 Chương HỆ ĐO GAMMA TÁN XẠ 18 2.1 Hệ đo thực nghiệm 18 2.1.1 Khối nguồn 18 2.1.2 Khối đầu dò 20 2.1.3 Bia tán xạ 22 2.1.4 Bố trí thí nghiệm 24 2.1.5 Đường chuẩn lượng 26 2.2 Hệ đo mơ chương trình MCNP5 27 2.2.1 Mơ hình nguồn phóng xạ 27 2.2.2 Mơ hình đầu dị 27 2.2.3 Mơ hình bia tán xạ 28 2.2.4 Đường cong phân giải lượng 28 2.3 Nhận xét chương 28 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 3.1.1 Kết mô 29 Đường cong bão hòa 29 Tác giả sử dụng chương trình MCNP5 mơ ống thép có bề dày tương ứng thực nghiệm Trong mô phỏng, phép đo thực với số hạt cỡ tỉ Phổ mơ ống thép có bề dày thành ống mm biểu diễn hình 3.1 29 iv Các phổ không cần trừ phông ảnh hưởng phơng loại bỏ dễ dàng cách không mô xạ môi trường 29 Hình 3.2 Tách đỉnh tán xạ lần (bia mm) 30 Bảng 3.1 Kết diện tích đỉnh tán xạ lần mơ 31 Hình 3.3 biểu diễn đường cong bão hịa mơ Các phép đo bề dày vật liệu phương pháp gamma tán xạ xác định bề dày nhỏ bề dày bão hòa Từ bảng 3.1 cho thấy diện tích đỉnh tán xạ lần tăng nhanh tăng bề dày thành ống, nói cách khác bề dày thành ống thép nghiên cứu luận văn chưa đạt đến giá trị bão hòa Do đó, với bố trí hệ đo nêu chương 2, phép đo gamma tán xạ hoàn tồn xác định bề dày thành ống sử dụng luận văn 31 Hình 3.3 Đường cong bão hịa mơ 32 3.1.2 Bề dày lại thành ống 32 Dựa vào diện tích đỉnh tán xạ lần vị trị khuyết tật mơ phỏng, tác giả tiến hành tính bề dày cịn lại theo cơng thức (1.14) sai số bề dày công thức (1.16) với I S = 137487 µ S = 0,41285 (mm-1) hệ số làm khớp từ phương trình đường cong bão hịa mơ Kết tính tốn trình bày bảng 3.2 32 Bảng 3.2 Bề dày lại thành ống mô 32 Từ bảng 3.2, ta nhận thấy bề dày lại khuyết tật bị ăn mịn mm đến mm tính tốn lại từ phương trình đường cong bão hịa mơ phỏng, xác định với độ sai biệt lớn 12,09% so với thực tế Đối với khuyết tật bị ăn mòn mm (bề dày thành ống trước mm) ghi nhận số đếm Điều giải thích photon tán xạ thành phía sau có ảnh hưởng đến số đếm ghi nhận Đặc biệt, đóng góp tăng lên đáng kể bề dày thành thứ ống bị ăn mòn hết 33 3.2 3.2.1 Kết thực nghiệm 33 Đường cong bão hòa 33 Phông môi trường bia tán xạ đo điều kiện, phép đo thực giờ, phổ lượng ghi nhận chương trình 33 Trong thực nghiệm, phơng mơi trường đóng góp đáng kể vào phổ gamma, làm tăng sai số phép đo, trừ phơng cơng đoạn cần thiết Việc trừ phơng thực chương trình Genie 2000, lưu định dạng 33 Phổ thực nghiệm trừ phơng (hình 3.4) có xuất hai đỉnh lượng, đỉnh thấp có lượng 79,2 keV phù hợp với lượng tia X đặc trưng chì Đỉnh cịn lại có lượng 221 keV dự đoán đỉnh tán xạ Compton lần, so sánh 33 Hình 3.4 Phổ thực nghiệm trước sau trừ phơng (bia mm) 34 Hình 3.5 Phổ mô thực nghiệm (bia mm) 34 v Quá trình xử lý số liệu thực nghiệm tương tự mô Vùng phổ chọn làm khớp chương trình Colegram từ kênh 600 đến 1600 ứng với vùng lượng 119 keV đến 326 keV Kết lấy diện tích đỉnh tán xạ lần trình bày bảng 3.3 35 Bảng 3.3 Kết diện tích đỉnh tán xạ lần thực nghiệm 35 Hình 3.6 Đường cong bão hòa thực nghiệm 36 3.2.2 Đánh giá khả phát khuyết tật 36 Để đánh giá khả phát khuyết tật bị ăn mòn đường ống, tác giả tiến hành đo vị trí khuyết tật vị trí chuẩn (khơng bị ăn mịn), sử dụng cơng thức (1.17) để tính hệ số ăn mịn C Mức độ ăn mòn D định nghĩa tỉ số bề dày bị ăn mòn bề dày chưa bị ăn mịn Kết tính tốn trình bày bảng 3.4 36 Theo quy tắc k-sigma, xác suất để giá trị biến ngẫu nhiên bị lệch khỏi trị trung bình phạm vi cộng trừ 4σ 99,9935% Nói cách khác giá trị biến ngẫu nhiên gần vượt khỏi giá trị 4σ tính từ trị trung bình Do đó, để khẳng định vị trí bia có khuyết tật (đã bị ăn mịn) hay khơng độ lệch diện tích đỉnh tán xạ vị trí so với bề dày chuẩn phải lớn 4σ 36 Vì vậy, ta có: 36 Sn - Sd > 4σ (3.3) 36 Trong đó: S n S d diện tích đỉnh tán xạ ứng với bề dày chuẩn (chưa bị ăn mòn) diện tích đỉnh tán xạ ứng với bề dày bị ăn mòn 36 ⇒ Sn - Sd > Sn ⇒ Sn -Sd > Sn Sn ⇒C> (3.4) 36 (3.5) 37 Sn ⇒ C > 1,26% (3.6) 37 (3.7) 37 Bảng 3.4 Số liệu khuyết tật bị ăn mòn thực nghiệm 37 Dựa vào bảng 3.4 để làm khớp hàm hệ số ăn mòn C theo mức độ ăn mịn D (ứng với năm vị trí khuyết tật), việc làm khớp hàm tuyến tính bậc thực phần mềm Origin 8.1 Hình 3.7 biểu diễn đường làm khớp hệ số ăn mòn C theo mức độ ăn mòn D 37 Phương trình làm khớp: 37 C = -10,10123 + 0,73468D (3.8) 37 Với hệ số: 37 a = 10,10123 ± 1,39324 37 vi b = 0,73468 ± 0,02301 37 R = 0,99609 37 Kết hợp (3.7) (3.8), suy ra: 37 D > 15,46% (3.9) 37 Như vậy, hệ đo gamma tán xạ luận văn phát khuyết tật ăn mòn từ 0,93 mm trở lên (ứng với mức độ ăn mòn 15,46%) Các khuyết tật nghiên cứu luận văn có độ sâu từ mm đến mm, hệ đo hồn tồn có khả phát 38 Hình 3.7 Đường biểu diễn hệ số ăn mịn C theo mức độ ăn mòn D 38 3.2.3 Bề dày lại thành ống 38 Với diện tích đỉnh tán xạ lần khuyết tật trình bày bảng 3.4, tác giả áp dụng cơng thức (1.14) để tính bề dày cịn lại vị trí khuyết tật sai số bề dày công thức (1.16) với I S = 38 Từ bảng 3.5, ta thấy bề dày lại khuyết tật bị ăn mòn mm đến mm tính tốn lại từ phương trình đường cong bão hòa thực nghiệm, xác định với độ sai biệt lớn 12,56% so với thực tế Đối với khuyết tật bị ăn mòn mm (bề dày thành ống trước mm) ghi nhận số đếm, điều đóng góp photon có nguồn gốc từ thành phía sau trình bày mục 3.1.2 Như vậy, kết mơ thực nghiệm có phù hợp với 38 Bảng 3.5 Bề dày lại thành ống thực nghiệm 39 3.3 Kết bán thực nghiệm 39 Khi đó, bề dày cịn lại thành ống vị trí khuyết tật tính tốn lại cách sử dụng số liệu diện tích đỉnh tán xạ lần khuyết tật thực nghiệm kết hợp với phương trình đường cong bão hịa mơ Cụ thể, diện tích đỉnh tán xạ lần thu từ vị trí khuyết tật đo đạc thực nghiệm thay vào cơng thức (1.14) để tính bề dày cịn lại thành ống sai số bề dày tính công thức (1.16) với I S = 108587 µ S = 0,42339 (mm-1) hệ số 39 Dựa vào kết bảng 3.6, cho thấy phương pháp bán thực nghiệm xác định bề dày thành ống với độ sai biệt lớn 10,34% so với bề dày thực tế 39 Nhìn chung, phương pháp mơ mang tính định hướng cho thực nghiệm, giúp xây dựng số liệu tham khảo ban đầu cho thực nghiệm điều kiện hoàn toàn lạ Đối với phương pháp thực nghiệm, để tính bề dày cịn lại thành ống cách xác nhất, cần xây dựng liệu đường cong bão hịa đáng tin cậy Trong trường hợp điều kiện thực nghiệm không đủ bia tán xạ để xây dựng đường cong bão hịa, ta tiến hành phương pháp bán thực nghiệm Từ việc sử dụng đường cong bão hịa mơ phỏng, phương pháp giúp tiết kiệm nhiều chi phí thời gian Thế nhưng, để đường cong bão hịa mơ gần với thực nghiệm cần số lượng bia đo thực tế nhiều tốt 39 Bảng 3.6 Kết bán thực nghiệm 40 vii 3.4 Nhận xét chương 40 Chương trình bày trình xử lý phổ, đánh giá khả phát khuyết tật hệ đo thực nghiệm, tính tốn bề dày cịn lại khuyết tật phương pháp mô phỏng, thực nghiệm bán thực nghiệm hệ đo gamma tán xạ sử dụng nguồn 137Cs hoạt độ thấp mCi phát gamma lượng 662 keV, 40 KẾT LUẬN 41 Với mục đích 41 - Dùng hệ số ăn mòn C để đánh giá khả phát khuyết tật bị ăn mòn ống thép, kết cho thấy ống thép hình trụ rỗng có đường kính ngồi 60 mm, 41 - Xây dựng phương trình đường cong bão hịa cường độ chùm tia gamma bia thép hình trụ rỗng mơ thực nghiệm, từ xác định bề dày thành ống mà không cần thông qua việc thiết lập cơng thức giải tích tính tốn bề dày vật liệu dạng ống rỗng 41 - Trong mơ sử dụng chương trình MCNP5, bề dày cịn lại thành ống xác định với độ sai biệt cao 12,09% so với bề dày thực tế 41 - Đối với thực nghiệm, bề dày lại thành ống xác định với độ sai biệt cao 12,56% so với thực tế 41 - Đối với phương pháp bán thực nghiệm, bề dày lại thành ống xác định với độ sai biệt cao 10,34% so với bề dày thực tế 41 KIẾN NGHỊ 42 Sau hoàn thành luận văn, tác giả nhận thấy cải tiến phép đo cách sau: 42 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 PHỤ LỤC 46 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Thông số đánh giá độ tin cậy FOM Figure Of Merit FWHM Full Width at Half Maximum GEANT GEometry ANd Tracking GEB Gaussian Energy Broadenning Mở rộng lượng dạng Gauss HPGe High Purity Germanium Germanium siêu tinh khiết MCNP Monte Carlo N Particles Chương trình mơ MCNP MCA MultiChannel Analyzer Máy phân tích đa kênh PENELOPE USB phương pháp Monte Carlo Bề rộng nửa giá trị cực đại Chương trình mô Monte Carlo GEANT Penetration and ENErgy LOss Chương trình mơ Monte of Positrons and Electrons Carlo PENELOPE Universal Serial Bus Chuẩn kết nối đa dụng 38 Như vậy, hệ đo gamma tán xạ luận văn phát khuyết tật ăn mòn từ 0,93 mm trở lên (ứng với mức độ ăn mòn 15,46%) Các khuyết tật nghiên cứu luận văn có độ sâu từ mm đến mm, hệ đo hồn tồn có khả phát Hình 3.7 Đường biểu diễn hệ số ăn mòn C theo mức độ ăn mòn D 3.2.3 Bề dày lại thành ống Với diện tích đỉnh tán xạ lần khuyết tật trình bày bảng 3.4, tác giả áp dụng cơng thức (1.14) để tính bề dày cịn lại vị trí khuyết tật sai số bề dày công thức (1.16) với I S = 103909 μ S = 0,47498 (mm-1) hệ số làm khớp từ phương trình đường cong bão hịa Kết trình bày bảng 3.5 Từ bảng 3.5, ta thấy bề dày lại khuyết tật bị ăn mịn mm đến mm tính tốn lại từ phương trình đường cong bão hịa thực nghiệm, xác định với độ sai biệt lớn 12,56% so với thực tế Đối với khuyết tật bị ăn mòn mm (bề dày thành ống trước mm) ghi nhận số đếm, điều đóng góp photon có nguồn gốc từ thành phía sau trình bày mục 3.1.2 Như vậy, kết mô thực nghiệm có phù hợp với 39 Bảng 3.5 Bề dày lại thành ống thực nghiệm Khuyết tật Bề dày thực tế (mm) Bề dày nội suy (mm) Độ sai biệt (%) 5,00 ± 0,10 5,51 ± 0,43 10,24 4,00 ± 0,10 3,79 ± 0,20 5,21 3,00 ± 0,10 2,62 ± 0,12 12,56 2,00 ± 0,10 1,94 ± 0,08 3,22 0,00 0,88 ± 0,04 - 3.3 Kết bán thực nghiệm Trong trình làm thực nghiệm, tác giả nhận thấy có số trường hợp, việc xây dựng đường cong bão hịa thực nghiệm gặp khó khăn thực tế kỹ thuật, thị trường không tồn số loại bia mong đợi Do đó, khơng tạo đầy đủ số liệu cần thiết để xây dựng đường cong bão hòa Vì thế, tác giả đề xuất phương pháp gọi bán thực nghiệm Khi đó, bề dày cịn lại thành ống vị trí khuyết tật tính tốn lại cách sử dụng số liệu diện tích đỉnh tán xạ lần khuyết tật thực nghiệm kết hợp với phương trình đường cong bão hịa mơ Cụ thể, diện tích đỉnh tán xạ lần thu từ vị trí khuyết tật đo đạc thực nghiệm thay vào công thức (1.14) để tính bề dày cịn lại thành ống sai số bề dày tính cơng thức (1.16) với I S = 108587 µ S = 0,42339 (mm-1) hệ số làm khớp từ phương trình đường cong bão hịa mơ Kết tính tốn trình bày qua bảng 3.6 Dựa vào kết bảng 3.6, cho thấy phương pháp bán thực nghiệm xác định bề dày thành ống với độ sai biệt lớn 10,34% so với bề dày thực tế Nhìn chung, phương pháp mơ mang tính định hướng cho thực nghiệm, giúp xây dựng số liệu tham khảo ban đầu cho thực nghiệm điều kiện hoàn toàn lạ Đối với phương pháp thực nghiệm, để tính bề dày cịn lại thành ống cách xác nhất, cần xây dựng liệu đường cong bão hòa đáng tin cậy Trong trường hợp điều kiện thực nghiệm không đủ bia tán xạ 40 để xây dựng đường cong bão hịa, ta tiến hành phương pháp bán thực nghiệm Từ việc sử dụng đường cong bão hịa mơ phỏng, phương pháp giúp tiết kiệm nhiều chi phí thời gian Thế nhưng, để đường cong bão hịa mơ gần với thực nghiệm cần số lượng bia đo thực tế nhiều tốt Bảng 3.6 Kết bán thực nghiệm Độ sâu Khuyết tật khuyết tật (mm) Bề dày thực tế Bề dày nội suy Độ sai biệt (mm) (mm) (%) 1,00 ± 0,10 5,00 ± 0,10 5,18 ± 0,18 2,95 2,00 ± 0,10 4,00 ± 0,10 3,79 ± 0,10 5,59 3,00 ± 0,10 3,00 ± 0,10 2,71 ± 0,07 10,34 4,00 ± 0,10 2,00 ± 0,10 2,02 ± 0,05 1,13 6,00 ± 0,00 0,00 0,94 ± 0,02 - Nhận xét chương 3.4 Chương trình bày trình xử lý phổ, đánh giá khả phát khuyết tật hệ đo thực nghiệm, tính tốn bề dày lại khuyết tật phương pháp mô phỏng, thực nghiệm bán thực nghiệm hệ đo gamma tán xạ sử dụng nguồn Cs hoạt độ thấp mCi phát gamma lượng 662 keV, đầu dò nhấp nháy 137 NaI(Tl) 76 mm x 76 mm, bia tán xạ ống thép trụ rỗng, với góc tán xạ 120o Đồng thời, tác giả nêu nhận xét giải thích kết thu 41 KẾT LUẬN Với mục đích phát khuyết tật, xác định bề dày đánh giá mức độ ăn mòn ống thép phương pháp gamma tán xạ, luận văn đạt kết quả: - Dùng hệ số ăn mòn C để đánh giá khả phát khuyết tật bị ăn mòn ống thép, kết cho thấy ống thép hình trụ rỗng có đường kính ngồi 60 mm, dài 1500 mm hệ đo gamma tán xạ sử dụng nguồn 137Cs hoạt độ thấp mCi phát gamma lượng 662 keV, đầu dò NaI(Tl) 76 mm x 76 mm, góc tán xạ 120o có khả phát khuyết tật bị ăn mòn từ 0,93 mm trở lên (ứng với mức độ ăn mòn 15,46%) - Xây dựng phương trình đường cong bão hòa cường độ chùm tia gamma bia thép hình trụ rỗng mơ thực nghiệm, từ xác định bề dày thành ống mà không cần thông qua việc thiết lập công thức giải tích tính tốn bề dày vật liệu dạng ống rỗng - Trong mơ sử dụng chương trình MCNP5, bề dày lại thành ống xác định với độ sai biệt cao 12,09% so với bề dày thực tế - Đối với thực nghiệm, bề dày lại thành ống xác định với độ sai biệt cao 12,56% so với thực tế - Đối với phương pháp bán thực nghiệm, bề dày lại thành ống xác định với độ sai biệt cao 10,34% so với bề dày thực tế 42 KIẾN NGHỊ Sau hồn thành luận văn, tác giả nhận thấy cải tiến phép đo cách sau: - Trong q trình tính tốn, tác giả xem bia trụ rỗng gần với bia phẳng, có độ sai biệt tính tốn thực tế Vì thế, tác giả tiếp tục nghiên cứu để tìm phương pháp xử lý thích hợp bia ống trụ rỗng, nhằm giúp thực nghiệm tiết kiệm chi phí thời gian Đặc biệt, phương pháp có tính tốn đến ảnh hưởng photon tán xạ từ thành ống phía sau - Vì ống trụ rỗng có đường kính nhỏ độ cong thành ống lớn, tác giả dự định khảo sát bia có đường kính lớn để xác định giới hạn đường kính ống từ xấp xỉ bia trụ rỗng bia phẳng với sai số chấp nhận 43 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Huỳnh Đình Chương, Võ Hoàng Nguyên, Trần Thiện Thanh, Hứa Tuyết Lê, Lê Bảo Trân, Phạm Việt Dũng, Thạch Trung, Lê Thúy Ngân, Hồng Đức Tâm, Nguyễn Văn Thái Bình, Châu Văn Tạo (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng tán xạ nhiều lần theo khoảng cách từ nguồn đến đầu dò vật liệu nhôm, Hội nghị Khoa học Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 11, Đà Nẵng – 7/8/2015 Vo Hoang Nguyen, Hoang Duc Tam, Le Bao Tran, Tran Thien Thanh, Hua Tuyet Le, Le Dinh Minh Quan, Huynh Dinh Chuong, Tran Nguyen Thuy Ngan, Chau Van Tao (2015), “A semi-empirical method for measuring thickness of pipe-wall using gamma scattering technique”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 306(2) 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Huỳnh Đình Chương (2013), Khảo sát bề dày thép C45 phương pháp tán xạ ngược gamma sử dụng chương trình MCNP5, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp HCM Ngô Quang Huy (2003), Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Tp HCM Trương Thị Hồng Loan, Phan Thị Quý Trúc, Đặng Nguyên Phương, Trần Thiện Thanh, Trần Ái Khanh, Trần Đăng Hoàng (2008), “Nghiên cứu phổ gamma tán xạ ngược đầu dị HPGe chương trình MCNP”, Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ ĐHQG – HCM, 11(06), tr 61-66 Trần Đại Nghiệp (2005), “Nghiên cứu phương pháp kiểm tra khuyết tật kỹ thuật số dùng tia gamma tán xạ ngược”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ ĐHQG – HN, 43(04), tr 71-75 Võ Hoàng Nguyên (2013), Kiểm tra khuyết tật vật liệu thép C45 dạng thực nghiệm đo gamma tán xạ, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp HCM Hoàng Sỹ Minh Phương, Nguyễn Văn Hùng (2010), “Mơ Monte Carlo chương trình MCNP kiểm chứng thực nghiệm phép đo chiều dày vật liệu hệ chuyên dụng MYO-101”, Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ ĐHQG-HCM, 13(02), tr 83-91 Hoàng Đức Tâm, Trần Thiện Thanh, Trịnh Văn Danh, Võ Thị Thắm, Châu Văn Tạo (2013), “Xác định độ dày vật liệu thép chịu nhiệt vùng bị ăn mòn phương pháp Monte Carlo kết hợp với phương pháp giải tích”, Tạp chí khoa học ĐHSP Tp.HCM, 47, tr 172-183 II Tiếng Anh Almayahi B.A (2015), “Backscattering factor measurements of gamma rays of the different thickness of pure concrete”, Journal of Radiation Research and Applied Sciences, pp 1-4 45 Barnea G., Dickt C.E., Ginzburg A., Navon E and Seltzer S.M (1995), “A study of multiple scattering background in Compton scatter imaging”, NDT&E International, 28(3), pp 155-162 10 Fernández J.E (1991), “Compton and Rayleigh double scattering of unpolarized radiation”, Physical Review A, 44(7), pp 4232-4248 11 Kiran K.U., Ravindraswami K., Eshwarappa K.M., Somashekarappa H.M (2014), “An investigation of energy dependence on saturation thickness for 59.54, 123, 279, 360, 511, 662, 1115 and 1250 keV gamma photons in carbon and aluminium”, Radiation Physics and Chemistry, 97, pp 107-112 12 Lépy M.C (2004), “Presentation of the Colegram software”, Laboratoire National Henri Becquerel reference technical note 26 13 Sharma A., Sandhu B.S., Singh B (2010), “Incoherent scattering of gamma photons for non-destructive tomographic inspection of pipeline”, Applied Radiation and Isotopes, 68, pp 2181-2188 14 Silva I.L.M., Lopes R.T., de Jesus E.F.O (1999), “Tube defects inspection technique by using Compton gamma-rays backscattering”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 422, pp 957-963 15 Tam H.D., Chuong H.D., Thanh T.T., Nguyen V.H., Trang H.T.K., Tao C.V (2015), “Advanced gamma spectrum processing technique applied to the analysis of scattering spectra for determining material thickness”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(1), pp 693-699 16 X–5 Monte Carlo Team (2005), Monte Carlo N-Particle Transport Code Version 5, 1, Los Alamos, LA-UR-03-1987, USA III Trang web 17 http://www.nucleide.org/DDEP_WG/DDEPdata.htm 18 http://laraweb.free.fr/ 19 http://www.canberra.com/products/radiochemistry_lab/pdf/Osprey-SSC40303.pdf 46 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Dữ liệu đầu vào hệ đo mô khuyết tật C THE INPUT FILE SIMULATE GAMMA SCATTERING SPECTROMETER C IT INCLUDE: SOURCE BLOCK + TARGET + DETECTOR BLOCK C SOURCE: 137Cs COL DIAMETER: CM COL LENGTH: 20 CM C TARGET: THEP DIAMETER: CM LENGTH: 150 CM THICKNESS: 0.6 CM C DETECTOR: 802 NaI(Tl) - NO COLLIMATOR C SOURCE-TARGET DISTANCE: 34 CM $ K/cach nguon - bia C TARGET-DETECTOR DISTANCE: 16 CM $ K/cach bia - detector C SCATTERING ANGLE: 120 TARGET ANGLE: 90 C ********** BLOCK 1: CELL CARDS ********** C CELL CARDS OF SOURCE BOX 1 -11.35 (2 -3 -10 8):(3 -4 -10 9) IMP:P=1 -11.35 (3 -5 -9 7) IMP:P=1 10 -7.850 (1 -3 -8) (-6:11) IMP:P=1 $ CAPSULE OF SOURCE C45 STEEL -3.990 (6 -3 -11) IMP:P=1 $ SOURCE CELL -0.001205 (3 -5 -7) IMP:P=1 -0.001205 (1 -2 -10 8) IMP:P=1 C CELL CARDS OF TARGET -0.001205 (20 -21 -22) (504: -505: 506) IMP:P=1 21 10 -7.850 (20 -21 22 -23)(404: -405: 406)(304: -305: 306) (204: -205: 206) & (104: -105: 106) (504: -505: 506) IMP:P=1 22 -0.001205 (-404 405 -406 -23) IMP:P=1 23 -0.001205 (-304 305 -306 -23) IMP:P=1 24 -0.001205 (-204 205 -206 -23) IMP:P=1 25 -0.001205 (-104 105 -106 -23) IMP:P=1 26 -0.001205 (-504 505 -506 -23) IMP:P=1 C CELL CARDS OF DETECTOR -3.67 (42 -43 -50) IMP:P=1 $ CRYSTAL NaI OF DETECTOR 47 10 -0.55 (42 -44 -51) (50:43) IMP:P=1 $ ALUMINIUM OXIDE REFLECTOR 11 -2.329 (44 -45 -51) IMP:P=1 $ SILICON PAD 12 -2.648 (41 -42 -51) IMP:P=1 $ GLASS WINDOW 13 -2.699 (41 -46 -52) (45:51) IMP:P=1 $ ALUMINIUM BODY WALL 14 -2.699 (40 -41 -53) IMP:P=1 15 -0.001205 (41 -46 -53 52) IMP:P=1 16 -11.35 (57 -47 -54 53) IMP:P=1 $ LEAD WALL 17 -0.001205 (57 -40 -53) IMP:P=1 18 -0.001205 (46 -47 -53) IMP:P=1 C OTHERS 19 -0.001205 (-70) (-1:4:10) (-4:5:9) (-20:21:23) & (-57:47:54) IMP:P=1 20 (70) IMP:P=0 C ********** BLOCK 2: SURFACE CARDS ********** C SURFACE CARDS OF SOURCE BLOCK PZ -18.0 PZ -14.0 PZ 0.0 PZ 10.0 PZ 20.0 PZ -0.2 CZ 0.5 $ RADIUS OF SOURCE COLLIMATOR CZ 1.5 CZ 2.5 10 CZ 11.0 11 CZ 0.25 C SURFACE CARDS OF TARGET 20 PX -50.0 21 PX 100.0 48 22 CX 2.4 $ ban kinh mat 23 CX 3.0 $ ban kinh mat ngoai 404 PZ -2.6 $ sau 0.4cm 405 PX -1.0 406 PX 1.0 304 PZ -2.7 $ sau 0.3cm 305 PX 24 306 PX 26 204 PZ -2.8 $ sau 0.2cm 205 PX 49.2 206 PX 51.2 104 PZ -2.9 $ sau 0.1cm 105 PX 74.2 106 PX 76.2 504 PZ -2.4 $ sau 0.6cm 505 PX -26 506 PX -24 C SURFACE CARDS OF DETECTOR BLOCK 40 PZ -11.24 41 PZ -8.24 42 PZ -7.94 43 PZ -0.32 44 PZ -0.16 45 PZ -0.05 46 PZ 0.0 47 PZ 0.01 50 CZ 3.81 51 CZ 4.0 52 CZ 4.05 53 CZ 4.13 49 54 CZ 7.13 57 PZ -35.0 C OTHERS 70 SO 180.0 C ********** BLOCK 3: DATA CARDS ********** MODE P *TR1 -75.2 37 90 90 90 90 90 90 *TR2 13.85640646 26 60 90 30 90 90 150 90 60 SDEF ERG=D1 PAR=2 POS=0 0 AXS=0 RAD=D2 EXT=D3 CEL=4 & VEC=0 DIR=D4 SI1 L 0.661657 0.2835 0.0318174 0.0321939 0.0363786 0.037312 SP1 0.925297093 0.000006311 0.021229902 0.039084793 0.011485921 0.00289598 SI2 0.25 SP2 -21 SI3 -0.2 0.0 SP3 -21 SI4 -1.0 0.9149178 1.0 SP4 0.0 0.9574589 0.0425411 SB4 0.0 0.0 1.0 E0 1E-5 0.0002019 2021I 0.41963 FT8 GEB -0.00362515 0.0620817 0.314561 F8:P RAND GEN=2 SEED=9219741426499971445 STRIDE=152917 HIST=1 NPS 6000000000 M1 82204 -0.015 82206 -0.236 82207 -0.226 82208 -0.523 $ LEAD M2 17035 -0.210579 55137 -0.789421 $ CESIUM CHLORIDE SOURCE M3 13027 -1.000 $ ALUMINIUM M4 6012 -0.000124 7014 -0.755268 8016 -0.231781 18040 -0.012827 $ DRY AIR M5 11023 0.499 53127 0.500 81205 0.001 $ NaI(Tl) 50 M6 13027 -0.529411 8016 -0.470589 $ ALUMINIUM OXIDE M7 14028 -0.922297 14029 -0.046832 14030 -0.030871 $ SILICON M8 8016 -0.532565 14028 -0.467435 $ SILICA SIO2 M10 26056 -0.9781 6012 -0.0045 14028 -0.0037 25055 -0.0065 15031 -0.00045 & 16032 -0.00045 28058 -0.0025 24052 -0.0028 42098 -0.001 $ STEEL C45 51 Phụ lục 2: Các cơng trình tác giả: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TÁN XẠ NHIỀU LẦN THEO KHOẢNG CÁCH TỪ NGUỒN ĐẾN ĐẦU DỊ TRÊN VẬT LIỆU NHƠM STUDYING ON THE EFFECT OF MULTI-SCATTERING UNDER DISTANCE FROM SOURCE TO DETECTOR ON ALUMINIUM HUỲNH ĐÌNH CHƯƠNG1, VÕ HỒNG NGUN2, TRẦN THIỆN THANH1,2*, HỨA TUYẾT LÊ2, LÊ BẢO TRÂN1,2, PHẠM VIỆT DŨNG2, THẠCH TRUNG2, LÊ THÚY NGÂN2, HOÀNG ĐỨC TÂM2, NGUYỄN VĂN THÁI BÌNH2, CHÂU VĂN TẠO1,2 Nuclear Technique Laboratory, VNUHCM-University of Science 227 Nguyen Van Cu, District 5, HCM City Department of Nuclear Physics, VNUHCM-University of Science 227 Nguyen Van Cu, District 5, HCM City * Email: ttthanh@hcmus.edu.vn Tóm tắt: Trong cơng trình này, ảnh hưởng góc khối phổ tán xạ vật liệu xác định Mơ hình thực nghiệm bao gồm: nguồn phóng xạ Cs(662keV), detector NaI(Tl) khơng có ống chuẩn trực để ghi nhận phổ tán xạ, 137 vật liệu Nhơm dạng phẳng 10 cm x 30 cm có bề dày khác Kết thực nghiệm cho thấy, biến thiên tán xạ nhiều lần không thay đổi nhiều tăng khoảng cách từ đầu dò đến bia Kết cho thấy giá trị bão hòa khoảng 80 mm ba khoảng cách từ đầu dị đến bia bố trí thí nghiệm Từ khóa: tán xạ lần, tán xạ nhiều lần, đầu dò NaI(Tl) Abstract: In this work, the effect of solid angle on the obtained scattering spectra for measuring thickness of material plates This model includes: a collimated 137 Cs radioactive source emitting 662 keV gamma-rays, a 3″ x 3″ NaI(Tl) detector – no collimator for recording the scattering photons, the samples are Aluminium plates in rectangular form of dimensions 10 cm x 30 cm and thickness is varied The obtained results show that there is not a significant variety of multiple scattering when increasing the detector – source distance The saturation depth of Aluminium determined with our experimental arrangement is about 80 mm for three distance of detector – target 52 A SEMI-EMPIRICAL METHOD FOR MEASURING THICKNESS OF PIPEWALL USING GAMMA SCATTERING TECHNIQUE Vo Hoang Nguyen1, Hoang Duc Tam3 , Le Bao Tran1,2 , Tran Thien Thanh1,2*, Hua Tuyet Le1, Le Dinh Minh Quan1, Huynh Dinh Chuong2, Tran Nguyen Thuy Ngan1,2, Chau Van Tao1,2 Department of Nuclear Physics, Faculty of Physics and Engineering Physics, VNUHCMUniversity of Science, 227 Nguyen Van Cu Street, District 5, Ho Chi Minh city, Vietnam Nuclear Technique Laboratory, VNUHCM-University of Science, 227 Nguyen Van Cu Street, District 5, Ho Chi Minh city, Vietnam Faculty of Physics, Ho Chi Minh City University of Pedagogy, 280 An Duong Vuong Street, District 5, Ho Chi Minh city, Vietnam *Email: ttthanh@hcmus.edu.vn Abstract: In this work, we have developed a semi-empirical method to calculate the remaining thickness of the pipeline Based on these results, the thickness of the pipeline has been determined directly by experiment with the difference is about 10% Besides, the Monte Carlo simulation method using MCNP5 and Geant4 program used to test response spectrum and scattering intensity values once Results calculated remaining thickness by combining experimental data and simulation value shows the difference between the real value and thickness calculation was 6% These results indicate the possibility of applying this method in the measurement in the field is simple, quick and enhance precision in determining the thickness of the pipe wall Key words: Pipe wall, NaI(Tl), Compton scattering, corrosion, MCNP5, Geant4 ... liệu phương pháp gamma tán xạ xác định bề dày nhỏ bề dày bão hòa Từ bảng 3.1 cho thấy diện tích đỉnh tán xạ lần tăng nhanh tăng bề dày thành ống, nói cách khác bề dày thành ống thép nghiên cứu. .. đo bề dày vật liệu phương pháp gamma tán xạ xác định bề dày nhỏ bề dày bão hòa Từ bảng 3.1 cho thấy diện tích đỉnh tán xạ lần tăng nhanh tăng bề dày thành ống, nói cách khác bề dày thành ống. .. gamma tán xạ vật liệu dạng phẳng, thép dạng ống trụ rỗng chưa thực phổ biến, nước ta Do đó, tác giả chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu xác định bề dày thành ống rỗng dạng trụ phương pháp gamma tán xạ? ?? với