b. Hệ dịch chuyển đầu dò
3.4. Xác định hoạt độ của các đồng vị phóng xạ
Sử dụng 2 nguồn chuẩn đặt trong khoảng phân đoạn 5 và tại hai vị trí khác nhau trong thùng, quay thùng cho ống 6 trực diện với đầu dò, thiết lập khoảng cách từ bề mặt thùng đến bề mặt ống chuẩn trực là 6,3 cm và tiến hành cụ thể như sau:
Cho nguồn 60Co có hoạt độ thực 0,35 µCi vào ống số 6 và nguồn 137Cs có hoạt độ thực 1,01 µCi vào ống số 12, không có chất độn trong thùng.
Sau đó, cho cát vào thùng, cũng đưa hai nguồn trên đặt vào vị trí tương tự. Số đếm thu được từ hệ đo kết hợp với hiệu suất mô phỏng tương ứng với các vị trí đo và chương trình Excel xử lý, ta tính được hoạt độ và so sánh với hoạt độ thực. Kết quả tính toán được trình bày trong các bảng 3.8, 3.9, 3.10.
Bảng 3.8. Số liệu thu được trong trường hợp không có chất độn trong thùng
E (keV) Xác suất
phát Ống Số đếm Hiệu suất ghi Thời gian
đo (s)
661,66 8,50E-1 12 198375 ± 445 8,46E-5 82000
1173,23 9,98E-1 6 256360 ± 506 2,20E-4 82000
Bảng 3.9. Số liệu thu được trong trường hợp chất độn trong thùng là cát
E (keV) Xác suất
phát Ống Số đếm Hiệu suất ghi Thời gian
đo (s)
661,66 8,50E-1 12 18734 ± 137 7,49E-6 82000
1173,23 9,98E-1 6 100176 ± 317 9,47E-5 82000
1332,49 9,99E-1 6 134101± 366 1,09E-4 82000
Bảng 3.10. Kết quả xác định hoạt độ của đồng vị phóng xạ phân bố trong thùng thải
Nguồn Ống Chất độn Hoạt độ thực (µCi) Hoạt độ tính toán (µCi) Độ sai biệt (%) 60 Co(1) 6 Không khí 0,35± 0,01 0,39± 0,01 9,65 137Cs 12 Không khí 1,01± 0,03 0,91±0,03 9,98 60 Co(1) 6 Cát 0,35± 0,01 0,38± 0,02 6,77 137Cs 12 Cát 1,01± 0,03 0,97±0,11 3,99
Nhận xét: với kết quả tính toán thu được cho thấy độ sai biệt giữa hoạt độ thực với hoạt độ tính toán dao động từ 3,99 % đến 9,65 %, nguyên nhân có thể giải thích như sau:
Khoảng cách từ bề mặt ống chuẩn trực đến bề mặt thùng được thiết lập trong hệ đo thực nghiệm bị chênh lệch với khoảng cách đã đặt ra là 6,3 cm. Bên cạnh đó, khe chuẩn trực chưa nằm trong khoảng giữa mỗi cung tròn khi quay thùng mà bị lệch đi một góc nhỏ.
Mật độ chất độn có sự chênh lệch giữa thực tế và mô phỏng.
Kết quả này một lần nữa cho thấy độ tin tin cậy của mô hình hệ đo thực nghiệm cải tiến này.
3.5. Nhận xét chƣơng 3
Trong chương 3, luận văn đã xác định vị trí và nhận diện đồng vị phóng xạ được thả ngẫu nhiên vào thùng trong trường hợp một nguồn và hai nguồn bằng phương pháp quét gamma phân đoạn. Sau đó tiến hành kiểm tra mức độ tin cậy của mô hình hệ đo thùng thải bằng cách so sánh phổ của thực nghiệm và phổ mô phỏng của chương trình PENELOPE, từ đó xây dựng đường chuẩn hiệu suất theo năng lượng tại vị trí ống 6 và đường chuẩn hiểu suất của 2 nguồn 60Co và 137Cs tại 12 vị trí ống, làm cơ sở để xác định hoạt độ của các đồng vị phóng xạ.
KẾT LUẬN
Trong luận văn này chúng tôi đã tiến hành cải tiến một số chi tiết trong mô hình hệ đo thùng thải phóng xạ, đó là sử dụng hệ nâng đầu dò điều khiện bằng mô- tơ điện, đặt 12 ống vào thùng thải và cố định bằng 2 tấm xốp ở trên và dưới đáy thùng.
Với hệ đo này, chúng tôi sử dụng phương pháp quét gamma phân đoạn đã nhận diện và xác định vị trí của nguồn đồng vị phóng xạ được cho ngẫu nhiên vào thùng trong hai trường hợp: nguồn 60Co nằm ở phân đoạn thứ 8 và góc quay thứ 6 tại phân đoạn này; hai nguồn 241Am và 226Ra nằm ở phân đoạn thứ 8 và góc quay thứ 1 tại phân đoạn này. Tuy nhiên, độ cao của đế đặt đầu đò cao, chưa thể khảo sát phân đoạn 1 và 2.
Công việc tiếp theo là tiến hành đo thực nghiệm và khai báo tương tự thực nghiệm vào chương trình PENELOPE. Phổ thực nghiệm và phổ mô phỏng thu được đều xuất hiện tia X, nền Compton và các đỉnh năng lương đặc trưng tương đối trùng khớp. Kết quả này đã cho phép chúng tôi kiểm tra được độ tin cậy của mô hình hệ đo thực nghiệm.
Kết quả trên cho phép chúng tôi tiếp tục sử dụng chương trình PENELOPE để xây dựng các đường chuẩn hiệu suất, bao gồm: đường chuẩn hiệu suất trong dãy năng lượng từ 320,08 keV đến 1836,05 keV tại vị trí ống số 6, không có chất độn trong thùng; đường chuẩn hiệu suất tại 12 vị trí ống của nguồn 60Co và nguồn 137Cs, chất độn trong thùng là cát.
Với các đường chuẩn hiệu suất đã xây dựng kết hợp với số liệu thực nghiệm, chúng tôi thực hiện việc tính toán hoạt độ của đồng vị phóng xạ bên trong thùng thải với sai số trong khoảng từ 3,99 % đến 9,98 %.
KIẾN NGHỊ
Do thời gian và điều kiện thiết bị còn hạn chế nên luận văn chỉ dừng lại ở các công việc: nhận diện và xác định vị trí của một và hai nguồn phóng xạ; xây dựng đường chuẩn hiệu suất theo năng lương tại một vị trí và đường chuẩn hiệu suất của hai nguồn tại 12 vị trí bằng chương trình mô phỏng; thực hiện tính toán hoạt độ đối với hai nguồn chuẩn. Trong tương lai, với các trang thiết bị cho phép, có thể nghiên cứu thêm một số vấn đề như:
Tăng số lượng ống nhựa đặt trong thùng để có thể khảo sát tại nhiều vị trí hơn.
Chia nhỏ các phân đoạn theo chiều cao thùng và góc quay để xác định vị trí đồng vị chính xác hơn.
Tiến hành thí nghiệm trên nhiều loại chất độn và các nguồn khác nhau, giúp đánh giá chính xác về hệ đo.
Xây dựng đường chuẩn hiệu suất ở các vị trí khác nhau bằng thực nghiệm và mô phỏng để so sánh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Lê Văn Đức (2012), Đánh giá sai số của kỹ thuật quét gamma phân đoạn bằng
phương pháp ngẫu nhiên, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Sư phạm
TP. Hồ Chí Minh.
[2] Huỳnh Thị Yến Hồng, Huỳnh Đình Chương, Vũ Ngọc Ba, Bùi Tuấn Khải, Trần Kim Tuyết, Lê Thị Ngọc Trang, Vũ Tiến Bảo Đăng, Trương Nhật Huy, Hoàng Đức Tâm, Trần Thiện Thanh (2013), Áp dụng kỹ thuật quét gamma phân đoạn
xác định vị trí một nguồn bất kỳ trong thúng thải phóng xạ, Hội nghị Toàn quốc
lần thứ III về Vật lý Kỹ thuật và Ứng dụng (chấp nhận đăng).
[3] Trương Nhật Huy (2013), Nghiên cứu và thiết kế hệ đo thùng thải phóng xạ, luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh.
[4] Trương Thị Hồng Loan (2006), Các phương pháp thống kê đánh giá số liệu
thực nghiệm hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh.
[5] Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hóa, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
[6] Trần Thiện Thanh (2013), “Hiệu chỉnh phổ gamma bằng phương pháp Monte
Carlo”, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại Học KHTN, Đại học Quốc Gia Tp.HCM.
[7] Nguyễn Thị Thu Thủy (2014), Phát triển hệ kiểm tra chất thải phóng xạ, luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Cần Thơ.
Tiếng Anh
[8] A. Cesana, M. Terrani, and G. Sandrelli (1993), Gamma Activity Determination
in Waste Drums from Nuclear Plants, Applied Radiation Isotopes Vol. 44, No.
3, 517 – 520.
[9] F. Salvat, J. M. Fernández-Vaera, J. Sempau (2008). PENELOPE-2008, A Code System for Monte Carlo Simulation of Electron and Photon Transport. Nuclear Energy Agency
[10]J. Steven Hansen (2010), Tomographic gamma-ray scanning of uranium and
plutonium, LA-UR-07-5150, 4, 1 – 27.
[11] ORTEC®ANTECH (2009), Comparison of Gamma-Ray Nondestructive Assay
Measurement Techniques, www.ortec-online.com.
[12] P. Filb (1995), Relation Between the Activity of a High-Density Waste Drum
and its Gamma Count Rate Measured with an Unshielded Ge-detector, Applied
Radiation Isotopes Vol. 46, No.8, 805 – 812.
[13] T. Krings, E. Mauerhofer (2011), Reconstruction of the activity of point sources for the acurate characterization of nuclear waste drums by segmented
gamma scanning, Applied Radiation and Isotopes 69, 880 – 889.
[14] T. Q. Dung (1996), Non-destructive techniques for assay of radioactive waste, Doctor of Philosophy Dissertation, Technical University of Budapest, 57 – 72. [15] T. Q. Dung, T. T. Son (2012), Limitation of the segmented gamma scanning
technique and an additonal method for assay of radwaste drums, Scientific
Journal of Pedagogy University HCMC, Vol. 33, 70 – 76.
[16] T. Q. Dung, P. T. Phuc, T. T. Son, L. A. Đuc (2012), Evaluation of combination of different methods for determination of activity of radioactive
waste in sealed drum, Scientific Journal of Pedagogy University HCMC, Vol.
36, 96 – 101.
[17] Y. F. Bai, E. Mauerhofer, D. Z. Wang, R. Odoj (2009), An improved method for the non-destructive characterization of radioactive waste by gamma
scanning, Applied Radiation and Isotopes 67, 1897 – 1903.
Trang web:
[18] http://www.canberra.com/products/waste_safeguard_systems/gamma-waste- systems.asp.
[19] https://www.llnl.gov/str/Roberson.html [20] http://laraweb.free.fr/
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Số đếm tổng thu được từ mô phỏng và thực nghiệm trong trường hợp nguồn 60Co đặt tại ống 6 và trường hợp nguồn 60Co đặt tại ống 7, 137Cs tại ống 2, ống 6 trực diện đầu dò, khoảng cách từ bề mặt thùng đến bề mặt ống chuẩn trực là 6,3 cm, tiến hành trong hai trường hợp không có chất độn và chất độn là cát.
Nguồn Không có chất độn Cát
Mô phỏng Thực nghiệm Mô phỏng Thực nghiệm
60Co tại ống 6 221283 254679 178529 135188
60
Co tại ống 7 và 137Cs
tại ống 2 156208 191712 87779 114884
Trang
MỞ ĐẦU ... 1
Chƣơng 1 ... 3
TỔNG QUAN ... 3
1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ... 3
Ngoài nước ... 3
1.1.1. Trong nước ... 4
1.1.2. 1.2. Tổng quan về các kỹ thuật đo hoạt độ thùng thải ... 6
Kỹ thuật quét gamma phân đoạn ... 6
1.2.1. Kỹ thuật dùng hai đầu dò đồng nhất ... 11
1.2.2. Kỹ thuật chụp cắt lớp gamma ... 12
1.2.3. 1.3. Tương tác của gamma với vật chất ... 14
Hiệu ứng quang điện ... 15
1.3.1. Tán xạ Compton ... 16
1.3.2. Hiệu ứng tạo cặp ... 20
1.3.3. Hệ số suy giảm toàn phần ... 21
1.3.4. 1.4. Nhận xét chương 1 ... 22
Chƣơng 2 ... 23
THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 23
2.1. Giới thiệu chung ... 23
2.2. Hệ đo thực nghiệm ... 24
2.2.1. Nguồn và thùng thải ... 24
2.2.2. Thiết bị ghi nhận ... 25
b. Khối Osprey ... 26
c. Ống chuẩn trực chì ... 26
d. Chương trình hiển thị và phân tích phổ ... 27
2.2.3. Thiết bị dịch chuyển thùng ... 27
a. Mâm quay thùng thải ... 27
b. Hệ dịch chuyển đầu dò ... 28
2.3. Giới thiệu sơ lược về chương trình PENELOPE ... 29
2.3.1. Giới thiệu ... 29
2.3.2. Hệ thống code PENELOPE 2008 ... 29
2.3.3. Các tập tin dữ liệu cần có cho quá trình mô phỏng ... 31
2.4. Nhận xét chương 2 ... 35
Chƣơng 3 ... 36
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN... 36
3.1. Xác định tên và vị trí của nguồn phóng xạ ... 36
3.1.1. Các bước tiến hành ... 36
3.1.2. Thả ngẫu nhiên vào thùng một nguồn ... 36
3.1.3. Thả ngẫu nhiên vào thùng hai nguồn ... 39
3.2. Kết quả mô phỏng bằng chương trình PENELOPE ... 42
3.3. Xây dựng đường chuẩn hiệu suất theo năng lượng bằng chương trình PENELOPE ... 45
Đường chuẩn hiệu suất tại vị trí ống 6 theo năng lượng ... 45
Đường chuẩn hiệu suất tại 12 ống ... 46
KẾT LUẬN ... 51
KIẾN NGHỊ ... 52
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 54