Tùy thuộc vào thời gian topaz bị bắn trong lò mà nó có thể phải lưu giữ nhiều
tháng hay nhiều năm cho đến khi nó giảm độ phóng xạ xuống dưới mức cho phép
(70 Bq/g).
Topaz lam sáng, gọi là “Swiss blue” sinh ra trước tiên khi bắn nó bằng nơtron trong lò, sau đó chiếu nó bằng tia EB từ máy LINAC RF, rồi xử lý nhiệt nó trong lò điện. Topaz tự nhiên không màu bình thường sẽ trở nên có màu tối ghi/nâu khá xấu
sau chiếu nơtron. Sự biến màu ấy là dấu hiệu cho thấy chúng có khả năng “ăn tia”, để tin tưởng đem đi xử lý tiếp: chuyển tới một máy LINAC để xử lý EB, sau cùng là xử lý nhiệt.
HÌnh 2.5: Sơđồ chiếu xạ bằng nơtron lò phản ứng
Lò phản ứng là loại thiết bị khai thác năng lượng của các phản ứng phân hạch: Lò nước nặng (HWRR); Lò bể bơi (SPR); Lò nơtron nhanh (FNR), và có thể cả máy phát nơtron (NG) hoặc nguồn đồng vị phóng xạ nơtron (NR). Trong lò phản ứng sinh ra nhiều nơtron, có nơtron nhanh và nơtron chậm. Trong đó nơtron nhanh gây phóng xạ tàn lưu thấp. Cho nên khi chiếu xạ topaz, người ta phải áp dụng các biện pháp lọc, chỉ cho nơtron thích hợp đi qua. Hiệu suất chiếu xạ nơtron đối với topaz là rất cao, năng lực xuyên thấu rất lớn, có khả năng tạo ra sản phẩm có màu lam đậm. Do có nhiều kênh dẫn và thể tích lớn, mỗi lần chiếu được số lượng đá rất lớn, nên lò phản
ứng hạt nhân là thiết bị chiếu xạ topaz chủ yếu hiện nay. Khuyết điểm lớn nhất của nơtron từ lò phản ứng hạt nhân, đó là khó khăn liên quan việc lọc bỏ nơtron chậm, nếu lọc không tốt thì viên đá qua chiếu có phóng xạ tàn dư quá cao so với mức an toàn cho phép, khiến nó phải bị « nhốt », để phóng xạ tàn lưu « nguội » bớt, thường mất thời gian dài nhiều tháng, nhiều năm, cho đến khi đủ tiêu chuẩn an toàn (70 Bq) mới được đưa ra thị trường.
Các thiết bị chiếu xạ khác nhau đòi hỏi cách bố trí đối tượng chiếu khác nhau, song nói chung đều là đặt viên đá vào nơi có chùm tia chiếu đủ mạnh, phân bố đều khắp viên đá. Cách bố trí chùm tia nơtron và viên topaz đem chiếu trong lò phản ứng được vẽ trên hình 2.5.
Liều chiếu nơtron không xác định theo chỉ tiêu liều hấp thụ (kJ/kg= kGy) mà đo bằng “đơn vị nơtron” (Dn) bằng 5.1015 n /cm2. Thông thường người ta chiếu tới (101 – 102 ) Dn. Liều chiếu ấy, tính trung bình cho nơtron nhanh E>3 MeV trong khoáng vật oxyt-silicat tương đương số dịch chuyển nguyên tử bằng 0,01 – 0,05 dpa.
Trục quay Nuớc Kênh lò PU Nước ra Mẫu chiếu
2.2. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHIẾU XẠ LÀM ĐỔI MÀU KHOÁNG VẬT TOPAZ VIỆT NAM TOPAZ VIỆT NAM
2.2.1. Thiết bị thực nghiệm chiếu xạ
2.2.1.1. Máy gia tốc LINAC 5MeV/150mA-150 kW :
Máy gia tốc LINAC 5(MeV)/150(mA) cấp tia điện tử (electron) 5MeV; 0.03A tới tấm chuyển đổi (converter) e- Æ X-ray, bằng hợp kim nặng thallium, hằng số chuyển đổi 0.07, phát bức xạ hãm tia X mềm 0,7- 5 MeV. Năng lượng chùm tia điện tử 5 MeV; công suất chùm tia trung bình: 150 KW (L-Band, 1300MHz); bề rộng xung: 155 µs. Bộ chuyển năng điện tử / tia X (cao):1.25m x (rộng), cực đại: 0.63m (24”) cực tiểu: 0.32m (12”). Độ đồng nhất liều bề mặt: ±5%; độ xuyên sâu (vật liệu tương đương nước) 50%: 0.38/2 m.
(a) (sơđồ chiếu)
Hình 2.6: Máy gia tốc LINAC 5 MeV/150 mA-150 kW ở nhà máy diệt khuẩn, Công ty CP CB THS Sơn Sơn (a) và sơđồ hoạt động (b).
2.2.1.2. Thiết bị chiếu xạ nơtron a) Nơtron từ lò phản ứng a) Nơtron từ lò phản ứng
Thường dùng là các lò nước nặng HWRR, nhiên liệu khỏang 8 kg (72 thanh) UO2 (chứa 3% 235U), cho thông lượng nơtron nhiệt là TN 2,8.1014 n/cm2s và thông lượng nơtron nhanh (> 2,95 MeV) là 6,2.1012 n/cm2 s; Loại lò bồn nước nguội (480C) SPR cũng có dùng cho việc chiếu xạ topaz có đương lượng 235U tới 5,5 kg, và giàu 10%, cho ra thông lượng nơtron nhiệt 3,5.1013 n/cm3s; thông lượng nơtron nhanh (>1 MeV) 2,5.1013 n/cm2s. Loại lò đáng chú ý khác là lò nơtron áp suất, sử dụng nhiên liệu 238U/Pu 1-2%, an tòan cao, rất thuận lợi cho chiếu xạ topaz.
Tuy nhiên còn có cơ chế khác, được nhiều người đặc biệt quan tâm sử dụng vào chiếu xạ topaz, là các nguồn nơtron nhanh thu được từ phản ứng quang – hạt nhân, hoặc máy phát nơtron