Chương trình cho phép chọn loại nguồn phóng xạ và vật liệu che chắn.
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ và thời điểm tính, bề dầy vật liệu che, giá trị đường đẳng liều cần vẽ.
Hình 3.48 : Giao diện form 30
Nhấn nút “Vẽđường đẳng liều – 2D” : Vẽđường đẳng liều của nguồn cầu đặc có sử dụng che chắn. Hình 3.49 minh họa đường đẳng liều trong mặt phẳng chứa tâm nguồn và vuông góc tấm che.
3.9. Nguồn dạng trụ rỗng
3.9.1. Tính suất liều không sử dụng che chắn (form 31)
Hình 3.50 : Giao diện form 31
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ của nguồn và thời điểm tính. Nếu chọn thời điểm là “Vào ngày” phải nhập đầy đủ ngày tháng năm theo định dạng (ngày/tháng/năm).
Chương trình cho phép nhập các thông số : chiều cao nguồn trụ H, bán kính nguồn trụ ro và a, b, h để xác định vị trí điểm P cần tính suất liều. Các thông số H, ro, b đảm bảo giá trị dương. Nếu nhập sai chương trình sẽ báo lỗi. Suất liều được tính theo công thức (2.39).
Nhấn nút “Tính suất liều”: Tính suất liều và trả kết quả ra màn hình. Nhấn nút “Trở về” : Trở về form main.
3.9.2. Vẽ đường đẳng liều trong mặt phẳng và mặt đẳng liều trong không gian không sử dụng che chắn (form 32) gian không sử dụng che chắn (form 32)
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ của nguồn và thời điểm tính. Nếu chọn thời điểm là “Vào ngày” thì phải nhập ngày tháng theo mặc định (ngày/tháng/năm).
Chương trình cho phép nhập chiều cao H và bán kính của nguồn ro.
Chương trình cho phép có thể chọn giá trị ứng với suất liều mà mình cần quan tâm. Đường đẳng liều nằm trong mặt phẳng chứa trục của nguồn.
Hình 3.51 : Giao diện form 32
Nhấn nút “Vẽđường đẳng liều – 2D” : Vẽđường đẳng liều trong mặt phẳng. Khi chọn ứng với một giá trị suất liều. Nhấn nút “Vẽđường đẳng liều – 3D” : Vẽ các đường đẳng liều trong không gian tạo thành mặt đẳng liều.
Chương trình cho phép phóng to ảnh minh họa bằng cách click chuột vào hình vẽ. Hình 3.52 minh họa vẽ đường đẳng liều với các mức P = 50 (mR/h) trong mặt phẳng đi qua trục của nguồn.
Hình 3.53 mô tả mặt đẳng liều trong không gian. Tùy theo giá trị của suất liều mà mặt đẳng liều có màu sắc khác nhau.
Hình 3.53 : Mặt đẳng liều của nguồn trụ rỗng không sử dụng che chắn
3.9.3. Tính suất liều có sử dụng che chắn (form 33)
Hình 3.54 : Giao diện form 33
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ của nguồn và thời điểm tính. Nếu chọn thời điểm là “Vào ngày” phải nhập đầy đủ ngày tháng năm theo định dạng (ngày/tháng/năm).
Chương trình cho phép nhập các thông số : bán kính nguồn trụ r0, chiều cao nguồn trụ H và a, b, h để xác định vị trí điểm P cần tính suất liều và bề dầy d. Các thông số H, r0 phải dương và b ≥d > 0. Suất liều được tính theo công thức (2.41).
Nhấn nút “Tính suất liều” : Tính suất liều và trả kết quả ra màn hình. Nhấn nút “Trở về” : Trở về form main.
3.9.4. Tính bề dầy vật liệu che chắn đảm bảo an toàn (form 34)
Hình 3.55 : Giao diện form 34
Chương trình cho phép chọn loại nguồn phóng xạ và vật liệu che chắn.
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ và thời điểm tính, nhập các thông số : chiều cao nguồn trụ H, bán kính nguồn trụ ro và a, b, h để xác định vị trí của điểm P. Các thông số H, ro, b phải nhập giá trị dương. Nếu nhập sai chương trình sẽ báo lỗi. Chương trình cho phép chọn tùy ý giá trị suất liều.
Nhấn nút “Tính bề dầy” : Tính toán và trả kết quả ra màn hình. Nhấn nút “Trở về” : Trở về form main.
3.9.5. Vẽđường đẳng liều trong mặt phẳng có sử dụng che chắn (form 35)
Chương trình cho phép chọn loại nguồn phóng xạ và vật liệu che chắn.
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ và thời điểm tính, bề dầy vật liệu che, giá trị đường đẳng liều cần vẽ.
Hình 3.56 : Giao diện form 35
Nhấn nút “Vẽđường đẳng liều – 2D” : Vẽđường đẳng liều của nguồn điểm có sử dụng che chắn. Hình 3.57 minh họa đường đẳng liều trong mặt phẳng chứa trục của nguồn và vuông góc với tấm che.
3.10. Nguồn dạng trụđặc
3.10.1. Tính suất liều không sử dụng che chắn (form 36)
Hình 3.58 : Giao diện form 36
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ của nguồn và thời điểm tính. Nếu chọn thời điểm là “Vào ngày” phải nhập đầy đủ ngày tháng năm theo định dạng (ngày/tháng/năm).
Chương trình cho phép nhập thêm các thông số : chiều cao nguồn trụ H, bán kính nguồn trụ r0 và a, b, h để xác định vị trí điểm P cần tính. Các thông số H, ro, b
đảm bảo giá trị dương. Nếu nhập sai chương trình sẽ báo lỗi. Suất liều được tính theo công thức (2.42).
Nhấn nút “Tính suất liều”: Tính suất liều và trả kết quả ra màn hình. Nhấn nút “Trở về” : Trở về form main.
3.10.2. Vẽđường đẳng liều trong mặt phẳng và mặt đẳng liều trong không gian không sử dụng che chắn (form 37) gian không sử dụng che chắn (form 37)
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ của nguồn và thời điểm tính. Nếu chọn thời điểm là “Vào ngày” thì phải nhập ngày tháng theo mặc định (ngày/tháng/năm).
Chương trình cho phép nhập thêm chiều cao H và bán kính của nguồn ro.
Chương trình cho phép có thể chọn giá trị ứng với suất liều mà mình cần quan tâm. Đường đẳng liều nằm trong mặt phẳng chứa trục của nguồn.
Hình 3.59 : Giao diện form 37
Nhấn nút “Vẽđường đẳng liều – 2D” : Vẽđường đẳng liều trong mặt phẳng. Khi chọn ứng với một giá trị suất liều. Nhấn nút “Vẽđường đẳng liều – 3D” : Vẽ các đường đẳng liều trong không gian tạo thành mặt đẳng liều.
Chương trình cho phép có thể phóng to ảnh minh họa bằng cách click chuột vào hình vẽ. Hình 3.60 minh họa vẽ đường đẳng liều với các mức P = 50 (mR/h) trong mặt phẳng chứa trục của nguồn.
Hình 3.61 mô tả mặt đẳng liều trong không gian. Tùy theo giá trị của suất liều mà mặt đẳng liều có màu sắc khác nhau.
Hình 3.61 : Mặt đẳng liều của nguồn trụđặc không sử dụng che chắn
3.10.3. Tính suất liều có sử dụng che chắn (form 38)
Hình 3.62 : Giao diện form 38
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ của nguồn và thời điểm tính. Nếu chọn thời điểm là “Vào ngày” phải nhập đầy đủ ngày tháng năm theo định dạng (ngày/tháng/năm).
Chương trình cho phép nhập các thông số : bán kính nguồn trụ r0, chiều cao nguồn trụ H và a, b, h để xác định vị trí điểm P cần tính suất liều, nhập bề dầy d. Suất liều được tính theo công thức (2.44)
Nhấn nút “Tính suất liều” : Tính suất liều và trả kết quả ra màn hình. Nhấn nút “Trở về” : Trở về form main.
3.10.4. Tính bề dầy vật liệu che chắn (form 39)
Chương trình cho phép chọn loại nguồn phóng xạ và vật liệu che chắn.
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ và thời điểm tính, nhập các thông số : chiều cao nguồn trụ H, bán kính nguồn trụ ro và a, b, h để xác định vị trí của điểm P. Các thông số H, ro, b phải đảm bảo giá trị dương. Nếu nhập sai chương trình sẽ báo lỗi. Chương trình cho phép tính bề dầy ứng với giá trị suất liều mà người sử dụng nhập vào.
Hình 3.63 : Giao diện form 39
Nhấn nút “Tính bề dầy” : Tính toán và trả kết quả ra màn hình. Nhấn nút “Trở về” : Trở về form main.
3.10.5. Vẽđường đẳng liều trong mặt phẳng có sử dụng che chắn (form 40)
Chương trình cho phép chọn loại nguồn phóng xạ và vật liệu che chắn.
Chương trình cho phép nhập độ phóng xạ và thời điểm tính, bề dầy vật liệu che, giá trị đường đẳng liều cần vẽ.
Hình 3.64 : Giao diện form 40
Nhấn nút “Vẽđường đẳng liều – 2D” : Vẽđường đẳng liều của nguồn điểm có sử dụng che chắn. Đường đẳng liều nằm trong mặt phẳng chứa trục của nguồn và vuông góc tấm che. Hình 3.65 minh họa đường đẳng liều trong mặt phẳng chứa trục của nguồn và vuông góc tấm che.
KẾT LUẬN
Luận văn đã giải quyết được các mục tiêu cơ bản :
* Tìm ra công thức giải tích tính suất liều chiếu tại một điểm gây ra bởi nguồn bức xạ gamma có các dạng hình học cơ bản (điểm, dây thẳng, dây tròn, đĩa, cầu rỗng, cầu đặc, trụ rỗng, trụđặc) trong hai trường hợp không sử dụng và có sử dụng che chắn.
* Xây dựng chương trình mô phỏng cho các dạng hình học cơ bản của nguồn nêu trên. Chương trình áp dụng cho một số nguồn cơ bản như : 27Co60, 53I131,
55Cs137, 77Ir192, 18Ar41, 19K40, 29Cu64, 30Zn65.
Chương trình mô phỏng cho phép ta thực hiện công việc sau :
* Tính suất liều chiếu trong cả hai trường hợp có sử dụng che chắn và không sử dụng che chắn.
* Tính bề dầy của một số loại vật liều che chắn thông thường (bê tông, nhôm, sắt, thiếc, chì) để có được suất liều như ý muốn.
* Vẽ đường đẳng liều trong mặt phẳng trong hai trường hợp có sử dụng che chắn và không sử dụng che chắn. Từ đường đẳng liều này ta có thể thấy được sự phụ thuộc của suất liều vào các dạng hình học khác nhau của nguồn. Khi đường đẳng liều xa nguồn thì tiến đến đường đẳng liều của nguồn điểm. Trong trường hợp có sử dụng che chắn đường đẳng liều được vẽ phía không che lẫn phía che, nhằm mục đích thể hiện sự phụ thuộc của suất liều vào bề dầy của từng loại vật liệu che. Từ hình vẽ chỉ cần click chuột vào một điểm bất kì trên hình ta có thể xác định được suất liều tại vị trí đó.
* Chương trình cho phép vẽ mặt đẳng liều trong không gian 3D trong trường hợp không sử dụng che chắn của các dạng nguồn gamma nêu trên.
Chương trình cũng thể hiện một số tính năng của một vài phần mềm trên thế giới như : Mercurad – 3D [13], MicroShield [15].
Kết quả tính suất liều của chương trình phù hợp với kết quả của các tác giả khác trên thế giới [8]. Kết quả này cũng cho thấy rõ sự phụ thuộc của suất liều vào dạng hình học của nguồn ứng với từng loại nguồn phóng xạ và từng loại vật liệu che
chắn. Đường đẳng liều thể hiện hình ảnh trực quan sự phụ thuộc của suất liều vào khoảng vị trí của điểm cần tính suất liều đối với từng dạng hình học của nguồn và thể hiện tính chất che chắn của vật liệu.
KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Đối với nguồn cầu đặc và trụ đặc luận văn và chương trình không tính suất liều trong trường hợp có tính đến sự tự hấp thụ của nguồn. Khi tính đến sự tự hấp thụ của nguồn cần phải thực hiện những phép tính phức tạp. Hướng phát triển sắp tới là tìm ra công thức và xây dựng chương trình mô phỏng cho trường hợp tính đến sự tự hấp thụ của nguồn. Ngoài ra, phương pháp tính suất liều được đề cập trong luận văn có thểđược áp dụng tính suất liều cho dạng hình phiến phẳng hoặc có nhiều nguồn được đặt trong không gian.
Khi vẽđường đẳng liều có sử dụng che chắn đối với nguồn cầu đặc và trụđặc do yêu cầu tính tích phân ba lớp được chính xác và quá trình vẽ phức tạp nên chương trình cần một khoảng thời gian khá lâu để giải quyết yêu cầu bài toán. Do đó cần phải nghiên cứu thuật toán khác hiệu quả hơn.
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là xây dựng tỉ số về khoảng cách từ điểm cần tính suất liều và kích thước nguồn để có thể áp dụng công thức nguồn điểm cho các dạng nguồn khác. Xây dựng các hệ số hiệu chỉnh giữa các nguồn trong từng trường hợp cụ thể. Chương trình chỉ áp dụng cho trường hợp một lớp vật liệu che chắn không tính được cho nhiều lớp vật liều che chắn khác nhau. Cần xây dựng chương trình với nhiều lớp vật liệu che để có khả năng hấp thụ bức xạ thứ cấp.
Qua đề tài này tôi thấy rằng cần phải xây dựng một phần mềm chuyên nghiệp hơn với sự hợp tác của một tập thể nhằm áp dụng rộng rãi trong giảng dạy và nghiên cứu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ khoa học và công nghệ (2007), Thông tư hướng dẫn thực hiện chếđộ thời giờ làm việc và thời giờ nghỉ ngơi đối với người lao động làm các công việc bức xạ hạt nhân, Hà nội.
[2] Nguyễn Hoàng Hải – Nguyễn Việt Anh (2006), Lập trình Matlab và ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[3] Ngô Quang Huy (2004), An toàn bức xạ ion hóa, NXB Khoa học kỹ thuật, TP Hồ Chí Minh.
[4] Đặng Văn Liệt (2004), Giải tích số, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.
[5] Trần Đại Nghiệp (2002), An toàn bức xạ, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. [6] Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hóa, NXB Đại học Quốc gia TP
Hồ Chí Minh.
[7] Châu Văn Tạo (2007), Xây dựng phần mềm tính đường đẳng liều của nguồn bức xạ gamma dạng hình học trụ, Tạp chí phát triển khoa học và công nghệ, Tập 10, Số 6 – 2007, Trang 29.
[8] Bevelacqua .J.J (2005), Point Source Approximation in Health Physics, RSO Magazin, Volume 10, No. 1, pp 22.
[9] Kenneth R. Kase and Walter R. Nelson (1972), Concept of radiation dosimetry, Stanford, Califonia.
[10] Jame E. Martin (2006), Physics for Radiation Protection, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
[11] U.S. Army Corps of Engineers (1997), radiation protection manual,
Washington. [12] http://www.canberra.com/product/589.asp. [13] http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/r/radiation-exposure-dose- limit.htm. [14] http://www.mathworks.com/matlabcentral. [15] http://www.radiationsoftware.com/mshield.html.
Phụ lục 1 : Các hằng số của các nguồn phóng xạ Đồng vị T1/2 Năng lượng hνi (MeV) Hằng số Kγi 2 R.cm h.mCi ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ Hệ số tự hấp thụμs (cm-1) 1,333 6,82 0,462 27Co60 5,27 (năm) 1,172 6,11 0,524 0,722 0,122 0,33 0,637 0,327 0,406 0,364 1,621 0,593 0,284 0,078 0,869 53I131 8,08 ( ngày) 0,08 0,008 9,485 55Cs137 26,6 (năm) 0,661 3,1 0,471 1,060 0,022 1,264 0,613 0,222 2,026 0,604 0,377 2,026 0,588 0,191 2,026 0,485 0,082 2,528 0,468 1,282 2,528 0,417 0,030 3,551 0,375 0,031 3,551 0,316 1,474 5,983 0,308 0,468 5,983 0,296 0,428 5,983 0,283 0,008 5,983 0,206 0,029 14,417 77Ir192 73,3 (ngày) 0,201 0,004 14,417 18Ar41 1,82 (giờ) 1,290 6,580 0,0863.10-3 19K40 1,39.109 (năm) 1,46 0,800 0,0439 29Cu64 12,8 (giờ) 0,511 1,120 0,741 1,12 2,92 0,524 30Zn65 245 (ngày) 0,511 0,10 0,741
Phụ lục 2 :Các hằng số A1, α1, α2, δD, μ của một số vật liệu che chắn Vật liệu Mức năng lượng hν0 (MeV) Hệ số δD(hν,Z) A1 α1 α2 Hệ số hấp thụ μ (cm-1) 0,5 0,869 12,5 0,1110 0,0060 0,2040 1,0 0,903 9,90 0,0880 0,0290 0,1490 2,0 0,929 6,30 0,0690 0,0580 0,1040 3,0 0,943 4,70 0,0620 0,0730 0,0853 4,0 0,956 3,90 0,0590 0,0790 0,0745 6,0 0,973 3,10 0,0590 0,0830 0,0630 8,0 0,983 2,80 0,0570 0,0860 0,0571 Bê tông 10,0 0,987 2,60 0,0500 0,0840 0,0538 1,0 0,845 8,00 0,1100 0,0440 0,1660 2,0 0,905 5,50 0,0820 0,0930 0,1170 3,0 0,930 4,50 0,0740 0,1160 0,0953 4,0 0,946 3,80 0,0660 0,1300 0,0837 6,0 0,965 3,10 0,0640 0,1520 0,0712 8,0 0,976 2,30 0,0620 0,1500 0,0650 Nhôm 10,0 0,983 2,25 0,0600 0,1280 0,0618 0,5 0,869 10,0 0,0948 0,0120 0,6390 1,0 0,903 8,00 0,0895 0,0400 0,4700 2,0 0,929 5,50 0,0788 0,0700 0,3330 3,0 0,943 5,00 0,0740 0,0750 0,2830 4,0 0,956 3,75 0,0750 0,0820 0,2590 6,0 0,973, 2,90 0,0825 0,0750 0,2390 8,0 0,983 2,35 0,0833 0,0546 0,2310 Sắt 10,0 0,987 2,00 0,0950 0,0116 0,2310 1,0 0,952 4,50 0,0800 0,1300 0,4200 2,0 0,965 4,00 0,0800 0,1420 0,2990 3,0 0,974 3,30 0,0920 0,1300 0,2680 4,0 0,979 2,80 0,11 00 0,1100 0,2590 6,0 0,986 1,70 0,1440 0,0400 0,2610 8,0 0,986 1,20 0,1700 0,0000 0,2690 Thiếc 10,0 0,984 0,82 0,1850 0,1000 0,2800 0,5 0,983 1,65 0,0320 0,2960 1,7250 1,0 0,986 2,45 0,0450 0,1780 0,7990 2,0 0,989 2,60 0,0710 0,1030 0,5250 3,0 0,990 2,15 0,0970 0,0770 0,4800 4,0 0,993 1,65 0,1230 0,0640 0,4780 6,0 0,994 0,96 0,1750 0,0590 0,4950 8,0 0,995 0,67 0,2040 0,0670 0,5210