báo cáo nghiên cứu các đặc trưng truyền qua của gamma đa năng lượng trong ứng dụng khảo sát đường ống công nghiệp

9/5/2014 1Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Khoa Vật Lý- Vật Lý Kỹ Thuật Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân Đề Tài: NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG TRUYỀN QUA CỦA GAMMA ĐA

9/5/2014 1

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Khoa Vật Lý- Vật Lý Kỹ Thuật

Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân

Đề Tài:

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG TRUYỀN QUA

CỦA GAMMA ĐA NĂNG LƯỢNG ỨNG DỤNG TRONG KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG CÔNG NGHIỆP

CBHD: KSC Nguyễn Hữu Quang

KS Trần Thanh Minh

KS Mai Công Thành GVPB: TS Trần Thiện Thanh SVTH: Nguyễn Văn Phận

05/09/2014 2

I Giới thiệu-đặt vấn đề

II Cơ sở lý thuyết

III Mô phỏng khảo sát đặc trưng

truyền qua của nguồn Se-75

IV Thực nghiệm

V Kết luận- hướng phát triển

05/09/2014 3

I Giới thiệu- đặt vấn đề

9/5/2014 4

9/5/2014 5

2.1 Một số đặc trưng truyền qua của bức xạ gamma

Các tương tác chính của gamma với vật chất:

• Hiệu ứng quang điện

• Hiệu ứng tán xạ compton

• Hiệu ứng tạo cặp

Sự suy giảm của chùm bức xạ khi tương tác với vật chất:

Độ nhạy của chùm bức xạ trong phép kiểm tra gamma truyền qua

-μx 0

I=I e

-μx 0

dI

=μI e dx

(1)

(2)

9/5/2014 6

Sự suy giảm của nguồn đa năng và độ nhạy của nguồn đa năng lượng

Nguồn gamma đa năng lượng có ưu điểm trên cả dải năng lượng

• Sự tương tác, suy giảm thể hiện trên nhiều đỉnh năng lượng khác nhau:

Năng lượng thấp truyền qua kém, suy giảm tốt với các vật liệu,

9/5/2014 8

Tinh thể

Tỉ lệ phát sáng (p/keV)

Ánh sáng đầu ra (%)/

kết hợp PMT

Thời gian phát sáng (ns)

Bước sóng tối

đa (nm)

Chiết suất

Bề dày suy giảm một nữa (cm,661 keV)

Độ nở nhiệt (/ 0 C) 10 -6

Độ cứng (Mho)

Mật độ (g/cm 3 )

2.3 Một số loại đầu dò thường dùng trong công nghiệp

05/09/2014 9

3.1 MỤC TIÊU MÔ PHỎNG:

• Kiểm tra một số đặc trưng truyền qua của nguồn gamma

đa năng lượng Se-75 như khả năng truyền qua, suy giảm,

khả năng phân giải mật độ…

• Đánh giá khả năng sử dụng nguồn Se-75

vào khảo sát ống công nghiệp.

05/09/2014 10

 Nguồn bức xạ: Se-75 (1,5 Ci), nguồn Cs-137 ( 20mCi)

Vật liệu che chắn:

• Vật liệu nặng là thép, độ dày thay đổi từ 0-5,2 cm

• Vật liệu nhẹ là nhựa, chiều dày thay đổi từ 0-10cm

 Khoảng cách từ nguồn tới đầu dò là 50 cm

9/5/2014 11

Kết quả mô phỏng

Phổ vi phân nguồn Se-75 Phổ vi phân nguồn Cs-137

9/5/2014 12

9/5/2014 13

9/5/2014 14

Đánh giá giới hạn phát hiện ăn mòn 1mm thép

• Dựa vào tiêu chuẩn 3 sigma trong các tiêu chuẩn đánh giá số liệu westgard

một khuyết tật có thể xác định với độ tin cậy 99,7% khi:

I I I

9/5/2014 15

• Cấu hình mô phỏng:

• Kết quả mô phỏng:

05/09/2014 16

4.1 Mục đích thí nghiệm

• Kiểm tra phổ vi phân nguồn Se-75, khả năng ghi nhận

của các thiết bị với nguồn Se-75

• Kiểm tra các đặc trưng truyền qua

của nguồn đa năng lượng Se-75 trên thực tế.

9/5/2014 17

Thiết bị thí nghiệm

05/09/2014 18

9/5/2014 19

9/5/2014 20

• Khoảng cách từ nguồn tới đầu dò: 5m đối với Se-75 và 2,5m đối với

Cs-137, Thời gian đo 6s

• Vật liệu che chắn:

Thép: chiều dày 0-4cm, mỗi bước thay đổi 1mm.

Nhựa: chiều dày 0-10cm, mỗi bước thay đổi 4mm.

9/5/2014 21

9/5/2014 22

Giới hạn phát hiện 1mm thép trong thực nghiệm

0 2 4 6 8 10 12

Với cấu hình thí nghiệm thực tế, thời gian đo 6s thì Se-75 có thể

phát hiện sự thay đổi 1mm thép khi chiều dày thép nhỏ hơn 3cm

Nguồn Cs-137 không thể phát hiện được sự thay đổi 1mm thép

do giới hạn thời gian đo, số đếm ghi nhận được không cao

9/5/2014 24

Dụng cụ thí nghiệm

9/5/2014 25

9/5/2014 26

Giá trị trung bình Io =127203 số đếm, Kết quả tính toán sự khác biệt (Hệ số F) giữa Io và I theo tiêu chuẩn 3

sigma (độ tin cậy 99,7%) tại các vị trí khác nhau

9/5/2014 27

Kết luận-Hướng phát triển

 Nguồn Se-75 có các đặc trưng truyền qua, suy giảm, độ nhạy và độ phân

giải mật độ tốt cho phép đo gamma truyền qua Có thể phát hiện tốt các ănmòn với bề dày thép nhỏ hơn 3cm Phù hợp cho mục đích ứng dụng khảosát đường ống công nghiệp

 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm đều cho kết quả tốt, tương quan về đặc

trưng truyền qua của nguồn Se-75 tuy cấu hình mô phỏng và thực nghiệmkhông giống nhau

→ Với các kết quả trên, việc sử dụng nguồn đa năng lượng Se-75 trong một

cấu hình gamma truyền qua, ứng dụng khảo sát ăn mòn đóng cặn trên cácđường ống công nghiệp cho cho kết quả nhanh, chính xác, đáp ứng đượcnhu cầu thực tế, phù hợp với điều kiện Việt Nam là hoàn toàn có thể

9/5/2014 28