Tiểu ban C Ghi đo bức xạ, An toàn bức xạ và Quan trắc môi trường Section C Radiation measurement, Radiation safety and Environmental monitoring 294 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CHIẾU XẠ NGUỒN[.]
Trang 1XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CHIẾU XẠ NGUỒN COBALT-60 TẠI
TRUNG TÂM CHIẾU XẠ HÀ NỘI
DEVELOPMENT OF THE SOFTWARE FOR CONTROL
OF THE CO-60 IRRADIATOR AT THE HANOI IRRADIATION CENTER
NGUYỄN THANH HÙNG
Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội, km12, đường 32, phường Minh Khai, quận Bắc Từ Liêm, HN
Email: hungxom933@gmail.com
Tóm tắt: Từ những năm 1990, với sự giúp đỡ của cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), bộ Khoa học và Công
nghệ, viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, trung tâm Chiếu xạ Hà Nội được trang bị thiết bị chiếu xạ bán công nghiệp sử dụng nguồn Cobalt-60 RPP-150 được nhập từ Nga, dùng để bảo quản thực phẩm, ức chế nảy mầm rau củ quả Thiết bị này hiện đã được nâng cấp để chiếu xạ hầu hết các sản phẩm theo yêu cầu của thị trường Trải qua 30 năm hoạt động liên tục, các hệ thống thiết bị trong dây chuyền đã lạc hậu và cần được phải nâng cấp, thay thế Trong đó, hệ thống phần mềm điều khiển dây truyền chiếu xạ cần phải được ưu tiên nâng cấp Hệ thống điều khiển cũ chỉ chạy trên nền tảng của hệ điều hành Windows XP cũ và cần một khóa cứng cắm vào cổng LPT Khóa cứng này có cấu tạo là một mạch điện tử bên trong và đã hoạt động gần 30 năm nên khả năng xảy ra hỏng hóc rất lớn Chính vì vậy, để đảm bảo cho dây chuyền có khả năng hoạt động ổn định, ưu tiên đầu tiên là cần phải xây dựng chương trình điều khiển mới có khả năng hoạt động đa nền tảng hệ điều hành và không cần sử dụng khóa cứng dựa trên hệ thống điều khiển cũ Phần mềm điều khiển này dự kiến đi vào hoạt động chính thức từ đầu năm 2022
Từ khóa: Chiếu xạ Gamma
Abstract: Thanks to the help of the International Atomic Energy Agency (IAEA), the Ministry of Science and Technology,
the Vietnam Institute of Atomic Energy, in 1991, at the Hanoi Irradiation Center, a Co-60 Semi-industrial irradiator,
RPP-150 made in Russia, has been installed and put into operation The irradiator was used for food reservation and sprouting inhibition purposes In 2009, the irradiator had been upgraded to be able to irradiate most products required by the market After 30 years of continuous operation, the irradiator and its auxiliary technological systems should be upgraded and replaced It is the first priority, the control software should be upgraded, because the old software only runs on the old Windows XP operating system and requires a hardware key plugged into the LPT port This hard lock with an electronic chip inside has been operating for nearly 30 years, so there is a high possibility of its failure In order to ensure a reliable operation for the irradiator, it is imperative to develop a a new control software that can work on multiple operating systems and does not need to use any hardware key as well The control software has been successfully developed and is expected to come into operation on January 2022
Keywords: Gamma Irradiation
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội đang quản lý và vận hành máy chiếu xạ Cobalt-60 phục vụ nghiên cứu khoa học và triển khai ứng dụng công nghệ bức xạ trong lĩnh vực kinh tế - xã hội bao gồm: chiếu xạ kiểm dịch hoa quả tươi xuất khẩu, chiếu xạ khử trùng các vật phẩm y tế, chiếu xạ thanh trùng, khử trùng thuốc đông nam dược… giúp các cơ sở sản xuất kinh doanh bảo đảm chất lượng sản phẩm và tăng cao giá trị hàng hóa
Trải qua gần 30 năm hoạt động liên tục các hệ thống thiết bị trong dây truyền đã lạc hậu và cần phải được nâng cấp và thay thế Đặc biệt máy tính và phần mềm điều khiển dây truyền thiết bị cần được ưu tiên với lý do:
- Phần mềm điều khiển dây truyền thiết bị “GeniDAQ” đòi hỏi chạy trên hệ điều hành Windows XP
cũ Mặt khác, Microsoft đã ngừng hỗ trợ Windows XP từ năm 2014 và hiện nay còn không thương mại Windows XP và nếu có từ trước thì hãng cũng không hỗ trợ kích hoạt bản quyền của chúng;
- Phần mềm cũng cần một khóa cứng cắm vào cổng song song LPT Khóa này cấu tạo có mạch điện
tử bên trong và đã hoạt động gần 30 năm nên khả năng xảy ra hỏng hóc lớn
Với những lý do phân tích ở trên thì việc nâng cấp và thay thế hệ thống thiết bị dây truyền chiếu xạ nói chung và phần mềm điều khiển máy chiếu xạ nói riêng tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội là cần thiết
Trang 2II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Hình 1: Sơ đồ khối máy chiếu xạ
Hệ thống điều khiển hiện tại của dây chuyền chiếu xạ 60
Co dựa trên mười ba module ADAM-4000 series của Advantech, các module này có nhiệm vụ điều khiển, thu thập tín hiệu từ các cảm biến để phần mềm trên máy tính có nhiệm vụ xử lý, tính toán Các module này giao tiếp với nhau theo chuẩn RS485 công nghiệp và giao tiếp với máy tính thông qua hai cổng RS232 Phần mềm trên máy tính PC tương ứng
sẽ điều khiển/hiển thị theo khối chức năng, bao gồm:
- Hệ khóa liên động;
- Điều khiển hệ thống băng tải vận chuyển thùng hàng và hệ thống nạp/dỡ hàng;
- Điều khiển hệ thống phụ trợ;
Hệ khóa liên động: Khóa liên động là trạng thái đảm bảo an toàn cho người sử dụng khi có bất kì sự
tác động vào một trong những tín hiệu liên động hiện có Bảng nguồn 60
Co sẽ được hạ tự động xuống hầm bảo quản nếu quá trình chiếu xạ đang được thực thi Hiện tại, bảng nguồn có sáu cấp độ bảo vệ được đặt tại
vị trí lối vào và ra của buồng chiếu xạ:
Hình 2: Sơ đồ bố trí các cảm biến bảo vệ bảng nguồn
Trang 3- Sàn bập bênh: được đặt dưới sàn ngay đầu lối vào của buồng chiếu xạ, tín hiệu được phát hiện của
sàn khi có lực tác động đủ lớn vào lò xo (15 kg);
- Cổng hồng ngoại: đây là cấp độ bảo vệ thứ hai của buồng chiếu Cổng hồng ngoại tạo ra một bức
tường hồng ngoại chắn ngang lối vào của cửa buồng, khi có vật chắn bức tường hồng ngoại, tín hiệu phát hiện sẽ được báo về hệ thống điều khiển;
- Hố an toàn: đây là cấp độ bảo vệ cuối cùng của buồng chiếu Có hai hố an toàn ngăn cách tại hai lối
vào và ra của buồng Mỗi hố có bề rộng khoảng 2,5m và sâu khoảng 2m, đủ để cho một người trưởng thành khó có thể tiếp cận buồng chiếu khi hố an toàn đang được mở
- Ngoài ra, còn một số tín hiệu an toàn như bốn tín hiệu báo động về lỗi băng tải (căng xích, đứt xích,
hai tín hiệu quá tải động cơ băng tải), lỗi áp suất khí nén, quạt thông gió trong buồng chiếu, báo động suất liều phóng xạ, …
Hệ điều khiển nâng – hạ nguồn: Bảng nguồn có hai tín hiệu trên và dưới báo hiệu nguồn đang ở vị
trí an toàn hay vị trí chiếu xạ Để khởi động động cơ nâng bảng nguồn, cần phải đảm bảo các tín hiệu liên động đang ở vị trí an toàn, bảng nguồn đang ở vị trí dưới và phải thực hiện quá trình kiểm tra buồng chiếu trước khi nâng nguồn Khi đó, quá trình nâng nguồn sẽ diễn ra như sau:
- Kiểm tra tín hiệu liên động và vị trí bảng nguồn trên chương trình điều khiển;
- Khởi động quạt thông gió và khí nén;
- Khởi động chu trình kiểm tra buồng chiếu xạ trên chương trình điều khiển;
- Rút chìa khóa từ tủ đo liều trên tủ điều khiển, vào phòng chiếu xạ kiểm tra buồng chiếu;
- Sau khi kiểm tra buồng chiếu, dùng chìa khóa trích vào hai ổ khóa kiểm tra trong buồng, khi đó còi
kiểm tra vang lên, nhanh chóng rời khỏi phòng chiếu xạ;
- Tra lại khóa vào tủ đo liều trên buồng chiếu, còi kiểm tra kết thúc, bắt đầu quá trình mở hố an toàn;
- Sau khi mở hố xong, chương trình điều khiển sẽ báo quá trình kiểm tra buồng chiếu hoàn tất, cho
phép nâng bảng nguồn chiếu xạ;
- Điều khiển nâng hạ nguồn bằng các phím chức năng trên phần mềm;
- Đối với quá trình hạ nguồn, sau khi nguồn đã trở về vị trí an toàn, hệ thống thông gió và hố an toàn tiếp tục hoạt động trong khoảng hai phút để hút hết khí Ozon trong buồng chiếu, đảm bảo an toàn cho người vận hành
Hệ điều khiển vận chuyển thùng hàng: Hệ thống này có nhiệm vụ đưa thùng hàng vào buồng chiếu
và đưa thùng hàng đã chiếu ra ngoài Hệ thống này bao gồm một động cơ băng tải và sáu phanh điện từ có nhiệm vụ giữ thùng hàng tại các vị trí chiếu xạ Ngoài ra hệ thống băng tải cũng bao gồm bốn tín hiệu an toàn:
- Hai tín hiệu băng tải quá tải;
- Tín hiệu căng xích;
- Tín hiệu đứt xích
Điều thống điều khiển nạp – dỡ thùng hàng: Hệ thống này có nhiệm vụ nạp – dỡ hoặc đảo các
thùng hàng nhằm đảo bảo Dmin/Dmax nhỏ nhất, hệ thống này hoạt động theo từng chu trình chiếu xạ và hoàn toàn tự động Các chế độ chiếu xạ khác nhau Các chế độ điều khiển nạp – dỡ hàng bao gồm:
- Chế độ nạp – dỡ hàng liên tục;
- Nạp – dỡ hàng chiếu theo mẻ (28);
- Nạp – dỡ hàng chiếu theo mẻ (50);
- Nạp – dỡ hàng chiếu liều thấp;
- Nạp – dỡ hàng chiếu hoa quả
Trang 4Hệ đo liều phóng xạ: có hai hệ thống đo liều phóng xạ bên trong và ngoài buồng chiếu xạ nhằm đảm
bảo an toàn bức xạ cho người sử dụng Hệ đo liều bên trong buồng chiếu sẽ ngưng hoạt động khi bảng nguồn được nâng lên và tiếp tục hoạt động khi bảng nguồn tại vị trí an toàn Đây cũng là một tín hiệu liên động của hệ thống Hệ đo liều chỉ có nhiệm vụ thông báo cho hệ thống biết trạng thái an toàn phóng xạ hiện tại để đưa ra những cảnh báo kịp thời
Điều khiển hệ thống phụ trợ: Hệ thống này có nhiệm vụ điều khiển một số thiết bị phụ trợ phục vụ
quá trình chiếu xạ như: khí nén, thông gió, …
III KẾT QUẢ
Chương trình điều khiển dây chuyền chiếu xạ 60Co mới tại trung tâm Chiếu xạ Hà Nội được xây dựng trên phần mềm LabVIEW, kết nối với tủ điều khiển thông qua hai cổng COM Chương trình được xây dựng theo hướng bán tự động, tích hợp nhiều chế độ chiếu xạ trong một phần mềm, đồng thời chương trình cũng có giao diện chuẩn đoán lỗi kết nối, lỗi giao tiếp với tủ điều khiển nhằm giúp người sử dụng có những biện pháp cần thiết, kịp thời khi có sự cố xảy ra
Những ưu điểm của chương trình mới so với chương trình cũ:
- Giao diện thân thiện, rõ ràng;
- Chạy được đa nền tảng hệ điều hành;
- Cải tiến một số chu trình nạp/dỡ hàng
- Tích hợp nhiều chức năng chiếu xạ: chiếu liên tục, chiếu mẻ, chiếu hoa quả;
- Tích hợp chương trình kiểm soát lỗi điều khiển và hệ liên động an toàn;
- Bao gồm chế độ điều khiển tự động và thủ công; …
Để đảm bảo an toàn cho bảng nguồn và người sử dụng, trong phần mềm máy tính, người sử dụng hoàn toàn không được phép can thiệp vào phần điều khiển động cơ nâng/hạ bảng nguồn, phần điều khiển này chỉ hoạt động khi người sử dụng thao tác theo một chuỗi các lệnh kiểm tra như đã đề cập ở phần hệ điều khiển động cơ nâng hạ nguồn Với mỗi mục đích chiếu xạ, người sử dụng chỉ cần lựa chọn chế độ hoạt động phù hợp, cài đặt các tham số như số giá treo, chu kì sau đó thực hiện các bước kiểm tra trước khi chiếu xạ
Hiện tại, chương trình điều khiển máy chiếu xạ Co-60 mới đang được thử nghiệm tại trung tâm Chiếu xạ Hà Nội, kết quả thử nghiệm từ tháng 09 đến tháng 11 năm 2021 đạt kết quả tốt Cuối tháng 12 năm 2021, phần mềm sẽ được nghiệm thu và chính thức đưa vào sử dụng
Hình 3: Giao diện chương trình điều khiển tự động
Trang 5Hình 4: Giao diện chương trình điều khiển thủ công