Kết quả bước đầu trong nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò cấu trúc PRESCILA

Bài viết Kết quả bước đầu trong nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò cấu trúc PRESCILA trình bày tóm tắt các kết quả ban đầu trong việc nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò cấu trúc Prescila.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kết quả bước đầu trong nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò cấu trúc PRESCILA KẾT QUẢ BƢỚC ĐẦU TRONG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐO LIỀU NƠTRON SỬ DỤNG ĐẦU DÒ CẤU TRÚC PRESCILA LƢƠNG THỊ HỒNG, NGUYỄN TIẾN PHONG, NGUYỄN ĐỨC HUYỀN, PHẠM THỊ BÍCH Trung tâm Đánh giá không phá hủy, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam 140 Nguyễn Tuân –Thanh Xuân – Hà Nội Email: Lahong@gmail.com NGUYỄN ĐỨC TUẤN Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam Hoàng Quốc Việt –Cầu Giấy – Hà Nội Tóm tắt: Kỹ thuật đo và định liều nơtron sử dụng cấu trúc đầu dò PRESCILA đƣợc nghiên cứu và đề xuất bởi phòng thí nghiệm Los Alamos (Hoa Kỳ) đã cho thấy khả năng đáp ứng của thiết bị đo liều nơtron có thể đáp ứng đƣợc đo dải năng lƣợng rộng từ nhiệt đến 100 MeV và ít phụ thuộc vào năng lƣợng. Cấu trúc đầu dò là kết hợp giữa Tinh thể nhấp nháy ZnS(Ag) đo nơtron nhanh và ZnS(Ag) liên kết 6LiF huỳnh quang đo nơtron nhiệt, cấu trúc đầu dò nhƣ trên có thể đáp ứng khả năng ghi nhận năng lƣợng cao nhƣng lại có khối lƣợng và thể tích nhỏ, khả năng loại trừ can nhiễu do gamma gây ra lên tới 2 mSv/h. Trên cơ sở đặc điểm nổi trội của đầu dò Prescila nhóm thực hiện đã tìm hiểu, nghiên cứu cấu trúc của đầu dò prescila, đồng thời thiết kế chế tạo khối điện tử thu nhận, xử lý tín hiệu đầu dò và các khối điện tử chức năng số và chức năng đáp ứng của thiết bị. Sử dụng các phƣơng pháp tính tóan về ghi đo bức xạ nơtron, phƣơng pháp chuẩn liều sử dụng nguồn biết trƣớc thông số (Am241 – Be9) xây dựng đƣờng chuẩn cho thiết bị tại phòng thí nghiệm và chuẩn thiết bị tại phòng chuẩn cấp II . Bƣớc đầu nhóm nghiên cứu đã chế tạo đƣợc một thiết bị đo liều nơtron hoàn thiện có sẵn các chức năng ứng dụng cơ bản tích hợp là: đo suất liều nơtron và liều tích lũy với độ nhạy, độ chính xác cao, đáp ứng năng lƣợng dải rộng (dải nơtron nhiệt đến dải nơtron năng lƣợng cao) có cấu trúc dƣới dạng xách tay nhỏ gọn. Bài báo này trình bày tóm tắt các kết quả ban đầu trong việc nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò cấu trúc Prescila trong khuôn khổ thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm thiết bị đo liều nơtron nhằm kiểm soát liều lƣợng bức xạ nơtron sử dụng trong công nghiệp ” Từ khóa: Thiết bị đo liều nơtron, đầu dò cấu trúc Prescila, An toàn bức xạ 1. MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây việc định liều bức xạ đang đƣợc đẩy mạnh nhằm hỗ trợ cho quản lý nhà nƣớc và đảm bảo sức khỏe con ngƣời trong quá trình vận hành nguồn phóng xạ. Với nguồn phóng xạ phát nơtron các thiết bị đo liều sử dụng thiết bị nƣớc ngoài chủ yếu là sử dụng thiết bị “rem metter” kiểu có khối làm chậm, khối lƣợng và kích thƣớc lớn. Việc nghiên cứu chế tạo thiết bị đo nơtron trong nƣớc chủ yếu trong các hệ đo lƣờng, hoặc điều khiển, định liều trên phƣơng thức đo thụ động (liều kế nơtron). Năm 1960 Bramblett và các cộng sự đã thiết kế hệ thiết bị Rem meter sử dụng tinh thể nhấp nháy6LiI(Eu) với khối cầu Polyethilene bao xung quanh 12in (304mm) dùng để xác định liều tƣơng đƣơng với năng lƣợng chỉ giới hạn trong một dải đo năng lƣợng nơtron hẹp. Braun (1963), Leake (1966) và Hankins (1967) sử dụng đầu dò BF3 và 3He để đo nơtron nhiệt. Trong các cấu hình và kỹ thuật này đều sử dụng khối làm chậm nhằm tăng cƣờng độ nhạy cho vùng nơtron nhanh, vì vậy khối lƣợng và thể tích thƣờng lớn, dải năng lƣợng đáp ứng hẹp. Đây là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến thiết bị dạng “Rem metter’’thƣờng đắt và ít phổ biến ngoài hiện trƣờng đặc biệt trong các ứng dụng đo năng lƣợng cao. Năm 1990 Birattari và các cộng sự đã thêm kim loại nặng (Pb) sử dụng hiệu ứng (n,2n) để tăng cƣờng khả năng ghi nhận với dải năng lƣợng lớn (đến 8MeV). Tungsten đƣợc sử dụng vào năm 2000 (Olsher và các cộng sự) tại phòng thí nghiệm Los Alamos cho cả hai hiệu ứng hấp thụ và làm chậm nơtron đã mở rộng khả năng đo của thiết bị lên đến 5GeV. Tuy nhiên, khối lƣợng của đầu dò dạng này lên đến 13.5kg. Canberra Dineutron: Khối lƣợng 3,5 kg có độ chính xác cao nhƣng mức đáp ứng năng lƣợng chỉ đến 15MeV và kém nhạy. Thiết bị HPI Rem 500 của Far West Technologylamos: Sử dụng ống đếm tỉ lệ tƣơng đƣơng mô kiểu Rossi (thành phần vật liệu tƣơng đƣơng mô, sử dụng khí propare), thiết bị này nhỏ nhƣng chỉ phù hợp với suất liều thấp và năng lƣợng đáp ứng thực tế khoảng 10MeV, độ nhậy không cao chỉ 0,8cpm/µSv/h. Kỹ thuật đo và định liều nơtron sử dụng cấu trúc đầu dò PRESCILA đƣợc nghiên cứu và đề xuất bởi phòng thí nghiệm Los Alamos (Hoa Kỳ) đã cho thấy khả năng đáp ứng của thiết bị đo liều nơtron có thể đáp ứng đƣợc đo dải năng lƣợng rộng từ nhiệt đến 100 MeV và ít phụ thuộc vào năng lƣợng. Cấu trúc đầu dò là kết hợp giữa Tinh thể nhấp nháy ZnS(Ag) đo nơtron nhanh và ZnS(Ag) liên kết 6LiF huỳnh quang đo nơtron nhiệt, cấu trúc đầu dò nhƣ trên có thể đáp ứng khả năng ghi nhận năng lƣợng cao nhƣng lại có khối lƣợng và thể tích nhỏ, khả năng loại trừ can nhiễu do gamma gây ra lên tới 2 mSv/h. Trên cơ sở đặc điểm nổi trội của đầu dò Prescila nhóm thực hiện đã tìm hiểu, nghiên cứu cấu trúc của đầu dò prescila, đồng thời thiết kế chế tạo khối điện tử thu nhận, xử lý tín hiệu đầu dò và các khối điện tử chức năng số và chức năng đáp ứng của thiết bị. Bƣớc đầu nhóm nghiên cứu đã chế tạo đƣợc một thiết bị đo liều nơtron hoàn thiện có sẵn các chức năng ứng dụng cơ bản tích hợp là: đo suất liều nơtron và liều tích lũy với độ nhạy, độ chính xác cao, đáp ứng năng lƣợng dải rộng (dải nơtron nhiệt đến dải nơtron năng lƣợng cao) có cấu trúc dƣới dạng xách tay nhỏ gọn 2. NỘI DUNG 2. 1. Đối tƣợng và phƣơng pháp: 2.1.1. Cấu tạo đầu dò Prescila: Về các đặc tính của đầu dò: Cấu tạo của đầu dò đƣợc mô tả trên hình 1, các thông tin cơ bản về thành phần cấu tạo lên đầ ...