Bài giảng Chương 4 Các ứng dụng của lò phản ứng nghiên cứu PGS.TS Nguyễn Nhị Điền

Các ứng dụng của lò phản ứng nghiên cứu được phân ra 4 nhóm: Các ứng dụng chiếu xạ, thử vật liệu và thanh nhiên liệu cho lò công suất, sử dụng chùm nơtron ngoài lò, phát triển nguồn nhân lực. TỪ 4 nhóm chính đó Có thể phân ra 3 loại ứng dụng chính là ứng dụng năng lượng, phi năng lượng, đào tạo nguồn nhân lực.

thuật phân tích + Chụp ảnh nơtron

R&D

R&D on on

RIs&NTD photography Neutron

Neutron + Chụp ảnh nơtron Sản

xuất

ĐV

và

Tech Tech Train Train

CÁC ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA LPƯ NGHIÊN CỨU (2):

được phân ra 4 nhóm:

• Các ứng dụng chiếu xạ: để phân tích kích hoạt, sản xuất đồng vị,

pha tạp vật liệu bán dẫn, nghiên cứu hiệu ứng sai hỏng và bền

vững với bức xạ,

• Thử vật liệu và thanh nhiên liệu cho lò công suất: để nghiên cứu

thiết kế LPƯ và nhiên liệu hạt nhân.ệ ạ

• Sử dụng chùm nơtron ngoài lò: nghiên cứu vật liệu, phân tích

gamma tức thời, chụp ảnh nơtron, chiếu xạ sinh học, nghiên cứu

cơ bản,

• Phát triển nguồn nhân lực: công nghệ LPƯ, thí nghiệm che chắn,

huấn luyện và đào tạo cán bộ vận hành, thông tin dân chúng

Có thể hâ 3 l i ứ d hí h là

Có thể phân ra 3 loại ứng dụng chính là:

• Các ứng dụng năng lượng (cho chương trình điện hạt nhân)

• Các ứng dụng phi năng lượng Các ứ g dụ g p ă g ượ g (cho các ngành kinh tế)(c o các gà ế)

1 Thử nghiệm và phát triển nhiên liệu hạt nhân

(development of nuclear fuels)

+ Nghiên cứu sự biến đổi thành phần và cấu trúc bên trong của

+ Nghiên cứu sự biến đổi thành phần và cấu trúc bên trong của viên gốm nhiên liệu (như mật độ, độ rỗng, nứt gãy, sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy và hệ số dẫn nhiệt, v.v…).

+ Chiếu xạ thử nghiệm để đánh giá tính toàn vẹn vỏ bọc thanh

+ Chiếu xạ thử nghiệm để đánh giá tính toàn vẹn vỏ bọc thanh nhiên liệu trong điều kiện vận hành bình thường và tai nạn sự

cố, nghiên cứu phát triển các hợp kim mới làm vỏ bọc thanh

nhiên liệu cho phép đạt được độ cháy cao hơn

nhiên liệu cho phép đạt được độ cháy cao hơn.

+ Nghiên cứu sự di chuyển, phát tán thành phần và hoạt độ của các chất phóng xạ có trong các thanh nhiên liệu bị hỏng ra bên

Các ứng dụng năng lượng (cho chương trình điện HN):

2 Nghiên cứu chiếu xạ vật liệu (material irradiation studies)

+ Nghiên cứu hiệu ứng cứng hoá, biến giòn dễ gãy, mất khả năng

chịu kéo và nén của vật liệu phụ thuộc vào thông lượng và liều chiếu

chịu kéo và nén của vật liệu phụ thuộc vào thông lượng và liều chiếu tích phân.

+ Kiểm tra, đánh giá chất lượng các ống, bình chịu áp lực của lò năng lượng bằng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ nơtron

lượng bằng kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ nơtron.

+ Chiếu xạ các mẫu thử hợp kim để nghiên cứu chất lượng thép làm thùng LPƯ (thùng chịu áp lực) và nghiên cứu quá trình lão hóa, sự hồi phục của vật liệu Zr Nb

hồi phục của vật liệu Zr-Nb.

+ Áp dụng kỹ thuật đo tiếng ồn nơtron để theo dõi sự dao động, lắc, rung của các khối, bộ phận và chi tiết cấu thành trong vùng hoạt của LPƯ năng l ợng

LPƯ năng lượng.

+ Nghiên cứu tính chất hóa học của nước và bản chất hiện tượng ăn mòn vật liệu trong các LPƯ năng lượng.

+ Nghiên cứu quá trình rò rỉ khí phân hạch phóng xạ ra khỏi thanh

2 Nghiên cứu chiếu xạ vật liệu (material irradiation studies)

Các lĩnh vực chính và các thiết bị thí nghiệm dùng trong thử hiệ hiê liệ à hiế ật liệ h t hâ

Lĩnh vực ứng dụng Thiết bị thí nghiệmnghiệm nhiên liệu và chiếu xạ vật liệu hạt nhân:

Thử nghiệm

chiếu xạ vật

liệu hạt

nhân &

• Đánh giá vật liệu bằng chiếu xạ nơtron

• Thử nghiệm tính an toàn và sự nguyên vẹn của các vật liệu dùng trong vùng hoạt

• Đưa ra số liệu để phát triển loại nhiên liệu mới

nhiên liệu •• Tính chất giải phóng khí phân hạch Hiệu ứng lão hóa như tính chất dão của vật liệu Capsule nhiên liệu Capsule dão

• Tính chất của nhiên liệu ở các mức công suất Thử nghiệm

• Tính chất của vỏ bọc thanh nhiên liệu

• Thử nghiệm tính toàn vẹn của thanh nhiên liệu

• Nghiên cứu để phát triển các vật liệu bên trong vùng hoạt

Vòng thử nghiệm nhiên liệu (FTL - Fuel Test Loop)

của nhiên vùng hoạt

• Nghiên cứu sự ăn mòn và tính chất hoá học của

)

Các ứng dụng năng lượng (cho chương trình điện HN):

3 Thử nghiệm và hiệu chuẩn các thiết bị đo ghi bức xạ

Các thiết bị đo ghi nơtron, gamma dùng trong nhà máy điện hạt nhân, LPƯNC và các ứng dụng kỹ thuật, công nghệ hạt

hạt nhân, LPƯNC và các ứng dụng kỹ thuật, công nghệ hạt nhân khi được phát triển, chế tạo nhất thiết phải được kiểm tra và hiệu chuẩn trong các điều kiện bức xạ thích hợp để đảm bảo khả năng làm việc chính xác lâu dài của chúng

đảm bảo khả năng làm việc chính xác, lâu dài của chúng

Î Các yêu cầu này chỉ đòi hỏi thông lượng nơtron và liều bức xạ gamma ở mức thấp từ vài μSv/h đến mSv/h nên hầu bức xạ gamma ở mức thấp từ vài μSv/h đến mSv/h, nên hầu hết các LPƯNC đều có thể đáp ứng được nhu cầu này.

‰ Thử vật liệu lò phản ứng công suất:

™ Vật liệu thùng áp lực của lò công suất

™ Vật liệu đường ống chịu áp suất của lò: Zr-2.5Nb

™ Các loại vật liệu của các kết cấu trong lò

™ Các loại vật liệu của các kết cấu trong lò

‰ Thử nghiệm vật liệu của nhiên liệu:

™ Nhiên liệu của lò PWR cải tiến ệ

™ Chu trình nhiên liệu DUPIC (Direct Use of Pressurized Water Reactor Spent Fuel in CANDU - Sử dụng trực tiếp nhiên liệu

đã cháy của lò PWR cho lò CANDU- CANada Deuterium Uranium)

™ SPND (self-power neutron detector –

™ SPND (self-power neutron detector –

Tube 경 인장 - Available Space(Max.): 40mm D × 600mm L

- 5 Stages Independent Temp Control

- Max Temp Control : Up to 500Ԩ

- He Atmosphere : 1 atm ׽3 ×10 -3 torr (He)

Tube 경도/인장

- Instrumentation : 14 T/Cs, 5 micro-heaters,

5 F/Ms

- Available Test : Tensile, Charpy, Toughness,

SP, MBE, TEM, Creep, etc , , , p,

Applications

- Material Tests Reactor Pressure Vessel Reactor Core Materials CANDU Pressure Tube Materials

- Safety and Integrity-Related Tests

I d t A li ti M t i l T t

- Industry Application Material Tests

Design Characteristics

- Total Length : ׽ 5 m

- Diameter of Outer Tube : 56 mm

- Length of Outer Tube : 730 mm

- 3 Mini-Elements Fuel Rod

Fuel Design Data Production

- Fuel Design Data Production Center Temperature of Fuel Pellet Internal Pressure of Fuel Rod Deformation of Fuel Pellet

- Fundamental Research

Capsules for Specific Purpose (Creep (Creep –– sự dão) sự dão)

Design Characteristics

Total Length : 6 m

- Total Length : ׽6 m

- Diameter of Outer Tube : 60 mm

- Length of Outer Tube : 997 mm

- Test Specimen: 1, 2, 4

T t T t M 600Ԩ

- Test Temperature : Max 600Ԩ

- He Atmosphere : 1 atm ׽30 torr (He)

- Instrumentation per specimen :

8 ׽12 T/Cs, 1׽4 micro-heaters,

1 ׽4 LVDT

Applications

M t i l C B h i

- Material Creep Behaviour

- Lifetime Estimation of Reactor Components

- Study of Key Components for Creep y y Capsule

Các ứng dụng

™ Chiếu xạ để kiểm tra tính toàn vẹn của bó nhiên liệu ệ

™ Kiểm tra chất lượng nhiên liệu

™ Kiểm tra việc ăn mòn và di chuyển các hoạt

Fuel Test Loop (Vòng thử bó nhiên liệu)

bên trong của

- Thông nơtron: 1.2x10 n/cm ·sec

bên trong của

nhiên liệu trong

nhiên liệu trong

điều kiện vận

hành bình thường

và tai nạn sự cố

Outer Pressure Vessel

Inner Pressure Vessel Flow Divider Insulation Gas Gap

Test Fuel

Test Fuel Carrier Leg

Upward Flow Path

IPS Head Downward Flow Path

IPS Head

33 D View of the Out D View of the Out Pile System Pile System

► Design Pressure : 17.5 MPa g

► Design Temperature : 350Ԩ

노외공정부 3차원 개략도 (3-D View of OPS)

Oxide layer Hydride

Brittle fracture

D il f Ductile fracture

Cross section of failed fuel

Các ứng dụng phi năng lượng (phục vụ các ngành

3 Phân tích kích hoạt nơtron (neutron activation analysis)

4 Chụp ảnh neutron (neutron radiography)

5 Nghiên cứu cấu trúc vật liệu (material structure study)

6 Phân tích kích hoạt gamma tức thời (PGNAA)

7 Chữa bệnh bằng phương pháp bắt neutron (neutron

capture therapy)

8 Địa thời học (geochronology)

9 Tạo nguồn positron (neutron source)

10 Các ứng dụng khác

10 Các ứng dụng khác.

Hai loại thiết bị được dùng để sản xuất ĐVPX:

Đặc biệt với sự phát triển mạnh các phương pháp điều trị bệnh dùng các đồng vị phát bêta, bằng xạ trị ngoài (dùng nguồn phóng xạ kín) và xạ trị nội (dùng nguồn phóng xạ hở)

hở).

22 Máy gia tốc: Máy gia tốc:

Máy gia tốc chủ yếu dùng để sản xuất các chất ĐVPX

Máy gia tốc chủ yếu dùng để sản xuất các chất ĐVPX

sống ngắn và không thể sản xuất được trên LPƯ.

1 SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ

Các ĐVPX sản xuất từ LPƯ được dùng trong y tế, công

nghiệp và đào tạo với các mục đích như sau:

+ Trong y tế: dùng để chụp hình gamma các cơ quan nội tạng

+ Trong y tế: dùng để chụp hình gamma các cơ quan nội tạng con người phục vụ công việc tầm soát, chẩn đoán và điều trị bệnh, đặc biệt là bệnh ung thư; định lượng nồng

hóc môn bằng kỹ thuật xét nghiệm miễn dịch học phóng xạ

hóc môn bằng kỹ thuật xét nghiệm miễn dịch học phóng xạ (RIA); điều chế các dược chất phóng xạ, gắn kháng thể đơn dòng với ĐVPX; điều trị bệnh bằng tia phóng xạ với các

nguồn kín (Radiotherapy).

+ Trong công nghiệp: dùng nguồn kín để chụp ảnh gamma cho phép xác định các thông số về độ dày, độ ẩm, phát hiện khuyết tật hư hỏng rò rỉ ăn mòn chiếu xạ và xử lý bằng bức

khuyết tật, hư hỏng, rò rỉ, ăn mòn, chiếu xạ và xử lý bằng bức

xạ, khử trùng, v.v Sử dụng các đồng vị phóng xạ đánh dấu trong việc thăm dò và khai thác dầu khí, nước ngầm, đánh giá hiệu quả hoạt động của các hệ thống, chu trình phức tạp

hiệu quả hoạt động của các hệ thống, chu trình phức tạp

trong các nhà máy hoá chất và xi măng.

Chụp hình ảnh bằng gamma , , , ,

111, Lu-177 PET F-18, C-11, N-13, O-15

Đo nồng độ xương I-124, Gd-153, Am-241 ễ

Y học

Xét nghiệm miễn dịch học PX (RIA) I-125, Co-57, H-3, Fe-59Dược chất phóng xạ I-131, Re-186, P-32, Lu-177, Sm-

153, Re-188, Y-90

Điều trị bệnh bằng phóng xạ với các nguồn kín

Chiếu xạ từ ngoài cơ thể (Teletherapy) Co-60, Cs-137Chiếu xạ bên trong cơ thể

(Brachytherapy) Ir-192, Cs-137, I-125(Radiotherapy) Chiếu xạ máu để dùng cho

việc truyền máu Co-60, Cs-137

1 SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ

Các loại đồng vị phóng xạ chính được sử dụng.

Lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu Những đồng vị chính

Kiểm tra on-line

Đo mật độ, khối lượng, Cs-137, Co-60, Am-241

Đo độ dày Kr-85, Am-241, Sr-90, Y-90

ể

Công

Phát hiện nhờ kỹ thuật hạt nhân

Phát hiện bức xạ để phân tích (xử lý hoá học) Am-241

Đo nhiễm bẩn C-14, Pm-47 Phân tích Fe-55, Cd-109, Am-241, Co-57

Chiếu xạ và xử lý bằng bức xạ

Khử trùng dụng cụ y học Co-60 (hoạt độ cao) Chiếu xạ thực phẩm Co-60 (hoạt độ cao) Đánh dấu bức xạ Sc-46, Ir-192, Au-198, Kiểm tra không hủy

mẫu (NDT) Ir-192, Co-60

Đồng vị bền Zn-64, …

Về phương diện mức công suất lò cần thiết để đáp ứng các loại

ĐVPX theo yêu cầu của người sử dụng như sau:

thể sản xuất được một số đồng vị phóng xạ sống ngắn và trung

bình, chẳng hạn: Na-24, P-32, Cl-38, Mn-56, Ar-41, Cu-64 và Au-198.

sống trung bình và dài ngày Ngoài các loại đồng vị sống ngắn nêu

ở trên, còn có thể sản xuất được các đồng vị khác như: Y-90, Mo-99, I-125, I-131, và Xe-133.

sản xuất được nhiều loại đồng vị phóng xạ sống trung bình và dài Ngoài các loại đồng vị ở 2 phần trên, có thể sản xuất được các đồng

vị khác: C-14, S-35, Cr-51, Co-60, Sr-89, Sm-153, Yb-169, Tm-170, 192.

Î Nhu cầu sử dụng ĐVPX trên thế giới ngày càng tăng.

chủ yếu ĐVPX cho thị trường thế giới đã có tuổi thọ cao như lò NRU 135 MW của Canada (1957); lò HFR 45 MW của Hà Lan

(1961); lò BR-2 100 MW của Bỉ (1961); lò OSIRIS 70 MW của Pháp

(1966); lò SAFARI 20 MW của Nam Phi (1965)

Hai LPƯ MAPLE-1 và MAPLE-2 công suất 10 MW của Canada

thiết kế chuyên dụng cho sản xuất ĐVPX nhưng đã đóng cửa vì

thiết kế chuyên dụng cho sản xuất ĐVPX nhưng đã đóng cửa vì

Vì vậy, các LPƯNC công suất cao được xây dựng trong thời gian gần đây đều đưa mục tiêu sản xuất ĐVPX là một trong các mục

gần đây đều đưa mục tiêu sản xuất ĐVPX là một trong các mục tiêu chính, như lò RSG-GAS 30 MW của Indonesia (1987), lò JRR- 3M 20 MW của Nhật Bản (1990), lò HANARO 30 MW của Hàn

Quốc (1995) ETRR 2 22 MW của Ai Cập (1998) lò OPAL 20 MW Quốc (1995), ETRR-2 22 MW của Ai Cập (1998), lò OPAL 20 MW

2 PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NƠTRON

Kỹ thuật phân tích mẫu bằng kích hoạt nơtron trong LPƯ cho phép:

ƒƒ Xác định đồng thời đa nguyên tố với độ nhạy & độ

chính xác cao ở bậc phần triệu (ppm), thậm chí phần tỷ (ppb)

ƒƒ Định tính (qualitative) và định lượng (quantitative)

thành phần nguyên tố trong mẫu p p g y g y g g

ƒƒ Không hủy mẫu (non Không hủy mẫu (non destructive) & khả năng phân destructive) & khả năng phân

tích “on

tích “on line” line”

(method validation) & phê chuẩn vật liệu tham khảo

(certification for reference materials).

Nguyên lý của kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron:

9 Khi một nơtron tương tác với hạt nhân bia qua quá

9 Khi một nơtron tương tác với hạt nhân bia qua quá

trình tán xạ không đàn hồi, một hạt nhân hợp phần ở

trạng thái kích thích được tạo ra

9 Hạt nhân hợp phần có khuynh hướng trở về Hạt nhân hợp phần có khuynh hướng trở về trạng trạng

thái cân bằng hơn bằng cách phát ra một hoặc nhiều tia

tứ thời gamma tức thời

9 Trạng thái cân bằng mới tạo ra một hạt nhân phóng xạ phân rã bằng cách phát ra một hoặc nhiều tia gamma

phân rã bằng cách phát ra một hoặc nhiều tia gamma trễ

9 Nhân phóng xạ có chu kỳ bán hủy riêng

9 Nhân phóng xạ có chu kỳ bán hủy riêng.

2 PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NƠTRON

Nguyên lý của phương pháp NAA

Độ nhạy phân tích của INAA trong điều kiện chiếu trên lị phản

Độ nhạy (picograms) Nguyên tố

1 10 In Lu Mn

1 – 10 In, Lu, Mn

10 – 100 Au, Ho, Ir, Re, Sm, W

100 – 1 x 10 3 Ag, Ar, As, Br, Cl, Co, Cs, Cu, Er, Ga, Hf, I,

La, Sb, Sc, Se, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, Yb

1 x 10 3 - 1 x 10 4 Al, Ba, Cd, Ce, Cr, Hg, Kr, Gd, Ge, Mo, Na,

Nd Ni Os Pd Rb Rh Ru Sr Te Zn Zr

1 x 10 4 - 1 x 10 5 Bi, Ca, K, Mg, P, Pt, Si, Sn, Ti, Tl, Xe, Y

1 x 10 5 - 1 x 10 6 F, Fe, Nb, Ne

1 x 10 7 Pb, S

2 PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NƠTRON

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA NAA:

ấ

¾ Khoa học địa chất (Geological Science)

¾ Công nghiệp (Industry)

¾ Nông nghiệp (Agriculture)

¾ Khoa học sống (Life Science) (Hóa sinh, dinh dưỡng,

¾ Khoa học môi trường (Environment)

¾ Điều tra pháp lý (Forensic Investigations)

¾ Khảo cổ học (Archaeology) và

¾ nhiều lĩnh vực khác

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA NAA:

9 Khoa học địa chất: Phân tích các mẫu đất đá quặng

9 Khoa học địa chất: Phân tích các mẫu đất, đá, quặng, khống vật, … phục vụ điều tra thăm dị; đánh giá trữ lượng; xây dựng bản đồ tài nguyên, khống sản.

9 Cơng nghiệp: 2 mục đích, phân tích nguyên tố và

kiểm tra quá trình (on

kiểm tra quá trình (on line/off line/off line) Mục đích thứ 2 dùng line) Mục đích thứ 2 dùng nguồn đồng vị để kiểm tra trên băng chuyền hay trong g g g ị g ị g g y y y y g g ống kín của các ngành luyện kim, cơng nghệ hĩa học, ngành dệt, nhà máy giấy, xây dựng, v.v

9 Nơng nghiệp: Nghiên cứu quá trình nơng nghiệp và

9 Nơng nghiệp: Nghiên cứu quá trình nơng nghiệp và cây trồng cũng như hậu quả của chúng thơng qua việc xác định nguyên tố vết trong các loại cây cối, đất trồng,

phân bĩn, thuốc trừ sâu hoặc hĩa chất.

2 PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NƠTRON

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA NAA:

9 Khoa học sống: ọ g (Hĩa sinh, dinh dưỡng, dịch tễ học): ( Hĩa sinh, dinh dưỡng, dịch tễ học): , , g, ị g, ị ọ ) ọ ) Nghiên cứu các quá trình hĩa sinh, đánh dấu tế bào, xác định các nguyên tố độc và cần thiết trong cơ thể người

để xác định ảnh hưởng của chúng lên quá trình gây

để xác định ảnh hưởng của chúng lên quá trình gây

bệnh Điều tra hàm lượng iốt trong khẩu phần thức ăn của vùng miền núi cao nguyên

9 Điều tra pháp lý: Phân tích các vật chứng cực nhỏ cịn lại tại hiện trường.

9 Khảo cổ học: Phân tích để phân loại và tìm nguồn gốc

9 Khảo cổ học: Phân tích để phân loại và tìm nguồn gốc các mẫu vật khảo cổ.

9 Vật liệu bán dẫn: Xác định tạp chất hiện diện ở mức

dưới ppb ảnh hưởng lên chất lượng vật liệu bán dẫn.

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA NAA:

9 Trong ngành cơng nghiệp dầu khí:

9 Trong ngành cơng nghiệp dầu khí:

NAA được tích hợp thành một khối gọn nhẹ để cĩ thể ợ ợ ợp ợp ộ ộ gọ gọ ẹ ẹ đưa xuống lỗ khoan hay giếng khoan, kết quả phân tích ngay tại hiện trường;

xác định vi lượng các nguyên tố, chỉ số hydro, …

trong các mẫu dầu thơ và đá mĩng giúp cho cơng tác

tìm nguồn gốc, đánh giá trữ lượng các mỏ dầu khí

ngồi thềm lục địa VN.

2 PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NƠTRON

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA NAA:

9 Khoa học mơi trường:

+ Phân tích vật chỉ thị cho mơi trường

liên quan sức khỏe con người q q g g

+ Đặc biệt, phân tích mẫu bụi khí để

nghiên cứu bài tốn ơ nhiễm khơng

khí.

9 Ngành chăn nuơi: xác định hàm

lượng khống chất trong thức ăn gia

súc.

chuyển mẫu tự động

Khoa học hạt

nhân & vật

liệu

• Đánh giá ảnh hưởng chiếu xạ lên vật liệu hạt nhân

• Phân tích các nguyên tố vi lượng như B, U, Th trong nhiên liệu và các vật liệu hạt nhân

• Phân tích vật liệu siêu tinh khiết và các hợp kim (Ge, Si,

GaAs, GaP, )

Cá hệ h ể ẫ bằ

Địa chất học • Phân tích vật liệu vũ trụ

• Phân tích các thành phần của đá, quặng,

Các hệ chuyển mẫu bằng khí hoặc khí nén Các capsule chứa mẫu chiếu

Các hệ phổ kế gamma

Nông nghiệp/

Thực phẩm

• Phân tích các nguyên tố đặc trưng trong đất, phân bón,

• Phân tích các nguyên tố trong rau, cây trồng, lúa gạo, cá, .

• Phân tích các nguyên tố đặc trưng của vi sinh vật

Sinh vật học • Đo các nguyên tố vi lượng trong xương và tế bào của

ời ủ độ ậ à â ồ

Sinh vật học người, của động vật và cây trồng,

Lĩnh vực khác • NAA cho y học, khoa học lịch sử

• NAA cho mẫu pháp y (nhận dạng tội phạm, )

ỹ ậ á • Phát hiện sự rò rỉ trong ống dẫn và đập nước,

Kỹ thuật đánh • Phát hiện sự rò rỉ trong ống dẫn và đập nước, Đo vận tốc chất lỏng trong các hệ thống công nghiệp

3 Các hiệu ứng do chiếu xạ nơtron của LPƯ

1 Hiệu ứng chuyển đổi (Transmutation effects)

Pha tạp có độ đồng nhất cao P vào trong Si As vào trong Ge

- Pha tạp có độ đồng nhất cao P vào trong Si, As vào trong Ge (gấp 20 lần so với các phương pháp khác):

Si-30(n γ)Si-31 → P-31 + β - (2 62 giờ)

Si-30(n, γ)Si-31 → P-31 + β (2,62 giờ) Ge-70(n, γ)Ge-71 → Ga-71 + EC (electron captue)

- Gây sai hỏng mạng tinh thể bằng chiếu xạ neutron nhanh:

Gemstone Coloration

Tạo màng lọc: Membrane Production using Fission Track

- Tạo màng lọc: Membrane Production using Fission Track

- Chuyển hoá Actinide: xử lý thải phóng xạ.

Î Cần LPƯ công suất trên 10 MW.

1 Hiệu ứng chuyển đổi

1 Hiệu ứng chuyển đổi

Si 30+ n Si 31 P31

Neutron irradiation Doped silicon

LPƯ Trung Quốc (CARR, 60MW) có khả năng chiếu xạ 70 tấn/năm NTD-Si

IGBT Rectifier Diode

3 Các hiệu ứng do chiếu xạ nơtron của LPƯ

equivalent SCR

1 Hiệu ứng chuyển đổi (Transmutation effects)

So sánh độ đồng đề của điện trở s ất sử d ng kỹ th ật pha tạp

So sánh độ đồng đều của điện trở suất sử dụng kỹ thuật pha tạp

3 Các hiệu ứng do chiếu xạ nơtron của LPƯ

1 Hiệu ứng chuyển đổi (Transmutation effects)

Sự phụ thuộc của điện trở suất vào thông lượng tổng của nơtron

1 Hiệu ứng chuyển đổi (Transmutation effects)

Hiện nay trên thế giới có dưới 10 LPƯNC có khả năng chiếu xạ silicon thương mại:

Lò OPAL công suất 20 MW; lò HANARO công suất 30 MW, lò

JRR-3M công suất 20 MW; lò HWRR công suất 15 MW của Trung Quốc; lò SAFARI công suất 20 MW của Nam Phi; và một số LPƯ

ở Liên bang Nga và Hoa Kỳ

Sản lượng chiếu xạ và doanh thu của các LPƯ rất khác nhau phụ thuộc vào số lượng khách hàng và chất lượng silicon:

Lò HANARO chỉ có 2 hốc chiếu dành cho NTD, mỗi năm có thể chiếu được khoảng vài chục tấn silicon với doanh thu khoảng 4 triệu US$; lò JRR-3M mỗi năm có thể chiếu khoảng 5 tấn silicon

của Trung Quốc, có thể chiếu xạ được khoảng 70 tấn/năm.