Nghiên cứu tính toán thiết kế bảo vệ an toàn bức xạ cho thiết bị chiếu xạ gamma dùng nguồn phóng xạ cobalt 60

Nhan đề : Nghiên cứu tính toán thiết kế bảo vệ an toàn bức xạ cho thiết bị chiếu xạ Gamma dùng nguồn phóng xạ Cobalt60 Tác giả : Trần Đăng Mạnh Người hướng dẫn: Nguyễn Văn Thái Từ khoá : Phóng xạ Cobalt60; Thiết bị chiếu xạ Gamma; Tia Gamma Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về bảo vệ an toàn bức xạ cho thiết bị chiếu xạ Gamma; thiết kế bảo vệ an toàn bức xạ cho thiết bị chiếu xạ Gamma; kết quả.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHI N C U T NH TOÁN THI T K BẢO V AN TOÀN B C Ạ CHO THI T B CHI U Ạ GAMMA D NG NGU N PH NG Ạ COBALT-60

TR N ĐĂNG MẠNH

dangmanhus@yahoo.com

Chuyên ngành: Kỹ thuật hạt nhân

Giảng viên hư ng d n: TS Nguyễn Văn Th i -

Vi n: Vật l Kỹ thuật

Hà Nội , 6/ 2020

2

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan các nội ung trong uận v n n y t qu nghi n cứu của n

3

MỤC LỤC

Lời cam đoan 2

MỤC LỤC 3

Danh mục các ý hi u các chữ vi t tắt 5

Danh mục các ng 6

Danh mục các hình v 7

MỞ ĐẦU 9

Ch ơng 1: TỔNG QUAN 10

1 1 Nhu c u th c t đ t ra nhi m vụ nghi n cứu 10

1 Tình hình nghi n cứu v thi t o v an to n ức x cho thi t chi u x tr n th gi i 11

1 Tình hình nghi n cứu v thi t o v an to n ức x cho thi t chi u x ở Vi t Nam 12

1 4 Mục ti u đ i t ng v ph ơng pháp nghi n cứu 14

Ch ơng : THIẾT KẾ BẢO VỆ AN TOÀN BỨC XẠ CHO THIẾT BỊ CHIẾU XẠ GAMMA 19

1 T i u h a thi t o v an to n ức x cho thi t chi u x gamma 19

Xác đ nh su t i u ức x g y ra ởi ngu n ph ng x Co a t-60 24

Thi t che chắn ức x gamma 33

Ch ơng : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

1 K t qu su t i u ức x o ngu n Co- g y ra ở các ho ng cách hác nhau 42 K t qu th c nghi m xác đ nh h s t ch y của chì đ i v i ngu n Co-60 54

K t qu t nh toán thi t che chắn 57

4 K t qu đo iểm x hu v c giám sát 61

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

PHỤ LỤC 67

4

PHỤ LỤC 1: THIẾT BỊ D NG TRONG NGHIÊN CỨU 67PHỤ LỤC : KẾT QUẢ KI M XẠ XUNG QUANH KHU V C Đ T THIẾT BỊ CHIẾU XẠ D NG NGU N Co-60 [6] 72

5

Danh mục c c hi u, c c chữ viết tắt

ALARA As Low As Reasonably Achievable Th p đ n mức c thể ch p nhận

đ c IAEA International Atomic Energy

Association

Cơ quan Nguy n t n ng Qu c

t NCRP National Council on Radiation

Protection & Measurements

Hội đ ng qu c gia v o v v

đo ờng ức x (M ) PET Positron Emission Tomography Chụp cắt l p phát x positron SPECT Single Photon Emission Computed

Tomography

Chụp cắt p phát x đơn photon

6

Danh mục c c bảng

Hình 1 1: L u đ quá trình th c hi n nghi n cứu t nh toán thi t k b o v an to n ức

x cho thi t b chi u x gamma dùng ngu n Cobalt-60 18

Hình 1: D ki n thi t k của bu ng chi u mẫu đ t tr n h i đ ngu n 24 Hình : Tỷ s OD phụ thuộc v o i li u h p thụ của li u k Fricke [10] 28

Hình : C u hình hay chứa mẫu th nghi m 29

Hình 4: Mô phỏng bu ng chi u thi t b 32

Hình : Mô phỏng MCNP ngu n Co-60 t i v tr chi u 32

Hình : Hình nh mô t hái ni m cơ n v che chắn đ m o an to n ức x 34

Hình : Mô t cách tr hình h c hi đo th c nghi m h s t ch y 39

Hình : B tr th c nghi m đo h s t ch y của chì đ i v i ngu n Co-60 41

PHỤ LỤC Hình 1: Li u k Fricke 68

Hình : Quang ph k đ c li u k Fricke 69

Hình : Thi t đo Inspector A ert v AT11 1 71

Hình 4: Mô t m t bằng v tr ắp đ t th t b chi u x gamma 72

7

Danh mục c c hình vẽ

B ng 1: K t qu t nh su t i u h p thụ ở ho ng cách hác nhau của ngu n Co-60 42

B ng 3 2: K t qu t nh su t i u tr n m t ph ng t i v tr cách ngu n 1 mm 43

B ng : K t qu t nh su t i u tr n m t ph ng t i v tr cách ngu n mm 44

B ng 4: K t qu t nh su t i u tr n m t ph ng t i v tr cách ngu n 41 mm 45

B ng : T i v tr đĩa chi u 1 cách ngu n 175mm , thời gian chi u giờ 46

B ng : K t qu đ c li u v tr đĩa chi u cách ngu n 265mm, thời gian chi u giờ 47

B ng : K t qu đ c li u v tr đĩa chi u cách ngu n 415 mm, thời gian chi u giờ 48

B ng : K t qu su t li u t nh toán ằng ph n m m MCNP 49

B ng : So sánh giá tr su t i u t nh toán mô phỏng v giá tr th c nghi m t i t m u ng chi u ở các ho ng cách hác nhau 50

B ng 1 : So sánh giá tr su t i u t nh toán mô phỏng v giá tr th c nghi m t i đ ờng tr n cách t m u ng chi u mm ở các ho ng cách hác nhau 51

B ng 11: K t qu đo t ng c ờng độ chùm tia đ n đ u đo trong đi u i n hình h c t t (Ig hình h c x u Ib v giá tr t nh toán h m m 54

B ng 1 : H s t ch y B độ s u th m nhập v độ l ch chu n 55

B ng 1 : B y chì che chắn c ng theo h s h p thụ tuy n t nh hông c h s t ch y 58

B ng 14: Giá tr su t li u t nh toán theo y chì che chắn s dụng h s h p thụ tuy n t nh c sung h s t ch y ở v tr cách ngu n 22cm 59

B ng 1 : Giá tr su t li u t nh toán theo y chì che chắn s dụng h s h p thụ tuy n t nh c sung h s t ch y ở v tr cách ngu n 50cm 59

8

B ng 1 : Giá tr su t li u bức x gamma xung quanh bu ng chi u khi ngu n ph ng

x ở trong v tr chi u x sau hi ch t o ch a hi u ch nh ắp đ t cơ h đ che chắn

o i ỏ su t i u g y ra t h i đ chứa ngu n hi đo 62PHỤ LỤC:

B ng 1: Th nh ph n nguy n i u h a h c pha ch dung d ch li u k Fricke 67

B ng : Thông s cơ n của ng đ m GM 69

B ng : Thông s cơ n của tinh thể nh p nháy ng rắn 70

B ng 4: K t qu đo su t li u bức x xung quanh thi t b chi u x gamma khi ngu n ở

v tr chi u x (sau khi hi u ch nh cơ h 72

9

MỞ Đ U

T nh toán thi t che chắn o v an to n ức x n i chung v đ i v i ngu n

đ ng v ph ng x n i ri ng v n đ hông m i c v ý thuy t v trong th c t Tuy nhi n o đ i t ng ứng ụng vô cùng phong phú đa ng trong hi t ơng tác của ức

x v i vật ch t r t phức t p n n vi c t nh toán ý thuy t hông thể đ a ra đ c giá tr

ch nh xác trong nhi u tr ờng h p nh t các i toán phức t p v mỗi ứng ụng cụ thể i đ t ra i toán m i đ i hỏi ph i c ời gi i Vì vậy ù đ c coi i toán inh điển của ĩnh v c ứng ụng n ng ng nguy n t các chuy n gia tr n th gi i đ m t nhi u công sức để nghi n cứu ho n thi n v m t ý thuy t đo đ c ằng th c nghi m

x y ng các ph n m m chuy n ụng để m công cụ t nh toán Những công vi c n y

s c n đ c ti p tục uy trì nhằm thu đ c các giá tr t nh toán ng y c ng nhanh v

ch nh xác hơn Đ i v i mỗi cán ộ m công tác chuy n môn vi c tìm hiểu v nghi n cứu để vận ụng ý thuy t đ h c v o th c hi n nghi n cứu t nh toán thi t đ m o

an to n ức x cho một đ i t ng cụ thể c ý nghĩa vô cùng quan tr ng

Luận v n Th c s hoa h c “Nghiên c u t nh to n thiết ế bảo v an toàn

b c ạ cho thiết b chiếu ạ gamma s dụng ngu n ph ng ạ Coba t -60” đ c

th c hi n gắn li n v i y u c u cụ thể trong th c ti n l gi i quy t b i toán thi t k che chắn b o v an to n bức x để phục vụ nhi m vụ ch t o thi t b chi u x gamma s dụng ngu n ph ng x Cobalt-60 Tr n cơ sở vận dụng các ph ơng pháp t t nh toán lý thuy t, t nh toán mô phỏng, đo th c nghi m v đánh giá so sánh, luận gi i các k t qu thu đ c, luận v n đ ho n th nh mục ti u đ ra C u trúc của uận v n g m ch ơng

ch nh ch ơng 1 trình y các v n đ t ng quan v tình hình nghi n cứu ch ơng trình y các nội ung nghi n cứu v ph ơng pháp t nh toán thi t o v an to n

ức x v i thi t chi u x gamma ch ơng trình y các t qu nghi n cứu v đánh giá, th o uận

10

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Nhu c u th c tế đ t ra nhi m vụ nghiên c u

Ng y nay ức x ion h a một trong những ĩnh v c nghi n cứu c nhi u ứng ụng th c ti n trong cuộc s ng Đ n n m 1 th gi i c ho ng tr n sáng

ch v đ c đ ng ý ở ho ng qu c gia tr n to n th gi i i n quan đ n ứng ụng

ức x ion h a [1] Theo ng ph n o i sáng ch qu c t IPC Internationa Patent

C assification một s h ng nghi n cứu v ức x ion h a c ứng ụng th c t trong cuộc s ng nh ứng ụng trong ch n đoán phẫu thuật; h trùng ụng cụ y t ; trong các ph ơng pháp tr i u; o qu n th c ph m; trong nông nghi p đột i n gi ng i n

đ i gen c y tr ng … ; x ý n c th i h th i …v v Cùng v i những i ch m n đem i vi c s ụng thi t c chứa ngu n ph ng x thi t phát ức x c ng uôn

ti m n những nguy cơ v m t an to n ức x đ i hỏi những thi t n y ph i đ c thi t che chắn đ c i t nhằm đ m o an to n ức x cho nh n vi n vận h nh v n chúng

Hi n nay t n t i v n đ đ t ra trong th c t ở Vi t Nam một s cở sở y t s ụng ngu n Co- trong đi u tr ung th ngo i ra c n c các trung t m chi u x công nghi p c ng s ụng ngu n Co- Các ngu n ph ng x n y sau hi h t h n ng s ụng trong các mục đ ch n u tr n thì ho t độ của chúng vẫn c n h ng tr m Curie mức

i u chi u ở ho t độ n y vẫn c thể phục vụ cho các mục đ ch hác Do đ chúng ta c thể tận ụng các ngu n n y để nghi n cứu ch t o ra các thi t s ụng chúng phục

vụ cho mục đ ch nghi n cứu m i thay vì ph i nhập h u các thi t v ngu n ph ng

x m i c n các ngu n n u tr n i ph i đ a v nơi u giữ T i đơn v nơi tác gi đang công tác hi n đang u giữ ngu n các ph ng x Co- c ho t độ h ng tr m Curie c thể ùng để ch t o thi t chi u x gamma phục vụ các mục đ ch s ụng hông đ i hỏi i u chi u cao ho ng v i chục Gy giờ ch th c nhỏ Vi c s ụng ngu n

ph ng x Co- n u tr n để ch t o ra thi t chi u x gamma đ i hỏi ph i c s

11

nghi n cứu t nh toán v thi t m i v a đáp ứng phù h p nhu c u s ụng đ ng thời

ph i đ m o an to n ức x Do vậy tác gi đ ch n đ t i của uận v n Th c s hoa

h c “Nghiên c u t nh to n thiết ế bảo v an toàn b c ạ cho thiết b chiếu ạ gamma s dụng ngu n ph ng ạ Coba t -60” để h ng đ n g p ph n gi i quy t v n

v i y u c u i u th p v công su t nhỏ ph n n các thi t chi u x o i n y c ngu n

ph ng x o qu n hô v ho t độ ph ng x của ngu n gi i h n v o ho ng kCi

Lo i thi t nhỏ thuộc nh m thi t chi u x độc ập s ụng ngu n ph ng x gamma c t n g i chung Gamma Ce ho c Gamma Chamber Chúng đ c s dụng cho các mục đ ch nh chi u x kh trùng máu, nghi n cứu v hi u chu n thi t b Các thi t nh vậy c thể đ c đ t r t thuận ti n trong ph ng th nghi m hi n c ho c

ph ng m vi c m hông c n che chắn th m Ưu điểm ch nh của máy chi u x nhỏ

nh vậy ắp đ t v vận h nh chúng cung c p su t i u cao v t nh đ ng nh t i u

t t r t c n thi t cho nhi u nghi n cứu Các thi t n y đ c nghi n cứu ở h u h t các

n c phát triển chúng đ c chuyển giao công ngh v trở th nh s n ph m th ơng m i hắp thể gi i ởi các công ty đa qu c gia v i nhi u ng s n ph m đ trở n n quen thuộc nh Gammace NDS Nor ion Gammace E ite Gammace Exactor Best Theratronics Gammace Exce Atomic Energy of Cana a Limite Gamma Ce C- n Độ …

12

V n đ thi t k che chắn đ i v i các thi t b chi u x n i chung đ đ c IAEA

chu n h a th nh các ti u chu n an to n để h ng dẫn các n c th nh vi n Error! Reference source not found đ i v i các thi t b chi u x độc lập l ph n I ( Category

I -gamma irradiators)

T i M , Ủy an quy đ nh h t nh n qu c gia (united state nuclear regulatory commission- U.S.NRC) c ng c các quy đ nh cụ thể v che chắn đ m b o an to n đ i

v i thi t b chi u x [4], đ l su t i u ức x ở 1 mét t t m chắn của máy chi u x

to n c nh u trữ ngu n hô hi ngu n đ c che chắn hông đ c v t quá mSv giờ v ở ho ng cách cm t t m che chắn hông đ c v t quá mSv/giờ

Vi c các n c phát triển nh M v cơ quan IAEA đ x y d ng các ti u chu n, quy chu n li n quan đ n thi t k che chắn an to n khi ch t o thi t b chi u x đ cho

th y v n đ nghi n cứu v thi t b chi u x tr n th gi i đ đ c quan t m t r t l u Các n c đ x y d ng h nh lang pháp lý b n c nh v n đ t nh toán k thuật để phục vụ

s phát triển của các nghi n cứu n y Đ y ch nh l cơ sở quan tr ng để Vi t Nam tham

kh o x y d ng các v n b n pháp luật li n quan đ n v n đ đ m b o an to n bức x , l

cơ sở pháp lý để đ t ra nhi m vụ nghi n cứu cho luận v n n y

1.3 Tình hình nghiên c u v thiết kế bảo v an toàn b c xạ cho thiết b chiếu xạ ở

Vi t Nam

Ng nh n ng ng nguy n t ở n c ta ra đời t n m 1 cùng v i công trình hôi phục L ph n ứng h t nh n Đ L t ho n th nh v o cu i n m 1 đ t o ra c phát triển v t ậc trong nghi n cứu hoa h c v ứng ụng trong ĩnh v c n y [5] Nghi n cứu ứng ụng công ngh ức x đ c ắt đ u th c hi n t n m 1 v i vi c

đ a v o ho t động ngu n Co a t- th nghi m đ u ti n Gamma Ce t i Vi n Nghi n cứu h t nh n Đ L t Đ thi t chi u x gamma Iss e avache của Li n Xô c s

ụng ngu n Co- ho t độ Ci su t i u Gy giờ Sau n y c

- - D án

v an to n Sau đ một s công ty t nh n nh Thái Sơn, An Phú … đ nhập thi t b

t ơng t v để phục vụ s n xu t kinh doanh (chi u x th c ph m, hoa qu xu t

kh u… N m 1 Vi n N ng ng Nguy n t Vi t Nam c án x y ng Cơ sở chi u x t i Đ Nẵng hi n đang ho n thi n để đ a v o vận h nh hai thác máy chi u

x công nghi p ngu n Co a t-60 Sở Khoa h c v Công ngh Đ ng Nai c ng c án

x y ng máy chi u x công nghi p ngu n Co a t- v i ho t độ ngu n 4 Ci t i huy n C m M – Đ ng Nai hi n đang ắp ráp máy v i n s đ a v o vận h nh hai thác n m 1 -2020 các cơ sở n y đ u o các nh hoa h c của Trung t m Nghi n cứu v Triển hai công ngh ức x t nh toán thi t che chắn o v an to n

Thi t k che chắn c ng đ c th c hi n t t trong một h ng ứng ụng hác của chi u x gamma đ ĩnh v c x tr trong y t Các nh hoa h c của Vi n N ng

ng Nguy n t Vi t Nam c ng th c hi n vi c t nh toán che chắn cho các ph ng đ t máy x tr gia t c các ph ng ch n đoán ùng đ ng v ph ng x ph ng PET SPECT

ph ng đi u tr ằng đ ng v I-131 [1] Đ i v i các thi t chi u x gamma độc ập

vi c t nh toán thi t che chắn đ m o an to n ức x ngo i cách t nh toán ằng ý

14

thuy t nhi u tác gi c n th c hi n ằng ph n m m chuy n ụng nh MCNP, Geant4 [1][6] [7]

1.4 Mục tiêu, đối tượng và phương ph p nghiên c u

T th c tr ng nghi n cứu v thi t b chi u x trong v ngo i n c c thể th y, nhu c u s dụng thi t b chi u x l r t l n, v ho t động nghi n cứu để s n xu t thi t

b n y r t sôi động Đ i v i nh m các thi t chi u x độc ập s ụng ngu n ph ng x gamma c t n g i chung Gamma Ce ho c Gamma Cham er chúng c thể đ c

đ t r t thuận ti n trong ph ng th nghi m hi n c ho c ph ng m vi c m hông c n che chắn th m Hi n nay một s đơn v nghi n cứu ở Vi t Nam c nhu c u s dụng, trong khi chúng ta c sẵn những ngu n ph ng x đ qua s dụng ho n to n c thể đáp ứng y u c u n y, v c n c những nghi n cứu để hỗ tr th c hi n Do đ nội ung nghi n cứu của uận v n n y s tập trung v o các mục ti u đ i t ng nghi n cứu v

ph ơng pháp nghi n cứu để th c hi n nh sau:

1.4.1 Mục tiêu nghiên c u

Mục đ ch của vi c che chắn ức x để h n ch phơi nhi m ph ng x cho các

th nh vi n của cộng đ ng v nh n vi n ở mức ch p nhận đ c Luận v n n y s ụng

ph ơng pháp t nh toán ý thuy t ph ơng pháp mô phỏng MCNP v t h p v i đo

th c nghi m để t nh toán che chắn b o v an to n bức x ằng vật i u chì v thép cho

u ng chi u mẫu trong thi t chi u x s ụng ngu n ph ng x gamma Co-60 Vi c

t nh toán che chắn đ c th c hi n để đ m b o su t li u sau che chắn đáp ứng gi i h n

i u quy đ nh t i thông t 19/2012/TT-BKHCN ng y 11 1 của Bộ Khoa h c v Công ngh quy đ nh v iểm soát v đ m o an to n ức x trong chi u x ngh nghi p v chi u x công chúng [8] sau đ y g i tắt thông t 1 1 TT-BKHCN)

K t qu t nh toán n y c ng s đ c s dụng m cơ sở hoa h c cho vi c ho n thi n thi t (t i u) v ắp đ t c u trúc che chắn o v an to n ức x khi ch t o thi t b Ngo i ra vi c t nh toán thi t c ng ph i đ ng thời đ m o độ đ ng nh t của tr ờng

15

i u theo chi u xuy n t m m c ù v n đ n y đ c đ cập trong một nội ung nghi n cứu hác ngo i ph m vi nghi n cứu của đ t i Sau hi thi t đ c ch t o s s ụng thi t phù h p để đo iểm tra t qu th c t Tr n cơ sở t qu th c t thu đ c so sánh v i t qu đ t nh toán để đ a ra nhận xét đánh giá t uận để ho n thi n hiểu

i t v t nh toán che chắn ức x gamma đ ng thời để ho n thi n thi t v ch t o thi t

Trong uận v n n y mục ti u thi t che chắn P các mức i u t ơng đ ơng (H), đ c s ụng trong t nh toán thi t che chắn v đánh giá để o v an to n cho

nh n vi n ức x v n chúng Trong th c t các mục ti u thi t che chắn th ờng hác nhau cho các hu v c đ c iểm soát v giám sát Cách ti p cận thi t c u trúc che chắn trong uận v n nh cho thi t chi u x gamma ùng ngu n Co- áp ụng cho mục ti u thi t che chắn phù h p v i gi i h n i u đ c huy n ngh E cho

nh n vi n ức x v n chúng hi h ti p cận các hu v c đ c iểm soát v giám sát đ c quy đ nh t i thông t 19/2012/TT-BKHCN

Các nh n vi n m vi c trong các hu v c đ c iểm soát c nguy cơ đáng ể

ti p xúc v i ức x trong quá trình m vi c Thông th ờng những nh n vi n n y đ c

đ o t o v qu n ý an to n ức x v ph i ch u s giám sát th ờng xuy n Thông t

1 1 TT-BKHCN quy đ nh v hu v c iểm soát ho n 1 đi u hu v c thỏa

m n một trong các đi u i n: c mức i u ức x ti m n ng n hơn ho c ằng mSv n m hông ao g m phông ; c h n ng g y nhi m n ph ng x ; ph ng đi u hiển ph n ứng h t nh n máy x tr máy gia t c thi t chi u x công nghi p

Thông t Thông t 1 1 TT-BKHCN c ng quy đ nh gi i h n i u hi u ụng

h ng n m đ i v i những ng ời n y mSv n m đ c y trung ình trong n m

ti p nhau 1 mSv n m v mSv n m trong một n m ri ng t Thông t Thông t 1 1 TT-BKHCN y u c u hi t nh toán thi t che chắn ức x cho hu

16

v c iểm soát v hu v c giám sát t chức cá nh n ti n h nh công vi c ức x ph i áp ụng mức i m ch i u ức x ngh nghi p nhỏ hơn ho c ằng 1 giá tr gi i h n

i u đ i v i nh n vi n ức x Để đ t đ c c hai y u c u tr n đ i v i hu v c iểm soát mục ti u thi t che chắn h ng tu n P t ơng ứng v i i u t ơng đ ơng H

1 mSv nghĩa giá tr H h ng n m mSv mỗi n m ao g m tu n m vi c cho các hu v c đ c iểm soát

Các hu v c giám sát những hu v c chi m đ ng ởi các cá nh n nh

nh n vi n hông m vi c th ờng xuy n v i ho c xung quanh các ngu n ph ng x Các hu v c i n nh ng hông ph i một ph n của ph ng chi u x c ng hu

v c giám sát Thông t 1 1 TT-BKHCN quy đ nh v hu v c giám sát ho n

đi u hu v c c mức i u ức x ti m n ng n hơn 1mSv n m v nhỏ hơn mSv n m Y u c u n y c thể đ t đ c v i mục ti u thi t che chắn h ng tu n P

t ơng ứng v i i u t ơng đ ơng H mSv tu n tức giá tr H h ng n m 1 mSv cho các hu v c hông đ c iểm soát

1.4.2 Đối tượng nghiên c u [6]

Đ i t ng đ c nghi n cứu trong đ t i n y ph n u ng chứa mẫu chi u của thi t chi u x gamma s ụng ngu n Co-60, c ho t độ an đ u 1 1 Ci t i thời điểm 1-09-1989, ho t độ t i thời điểm t nh toán 11 1 của ngu n Ci Ngu n c ng hình trụ ch th c ngu n x cm đ ờng nh x chi u cao Thi t chi u x gamma s ụng ngu n Co- n y c i u chi u c v i chục Gy giờ đ c ùng để chi u x cho các đ i t ng mẫu c ch th c nhỏ Vi c t nh toán thi t o

v an to n đ c th c hi n đ i v i đi u i n hi thi t ở tr ng thái ho t động: Ngu n Co- đ c đ a ra v tr c thể chi u x v o các mẫu đ t trong u ng chi u

Cụ thể trong thi t t ng thể hình h i của thi t n u trong các hình v i đ y

ph n h i đ chứa ngu n đ c sẵn vi c c i t o đ chứa ngu n t qu của nội ung

17

nghi n cứu hác đ i t ng nghi n cứu của uận v n t nh toán thi t o v an to n

ức x cho ph n u ng chứa mẫu chi u

1.4.3 Phương ph p nghiên c u

P ơ

Trong nghi n cứu t nh toán thi t o v an to n ph i xem xét c hi ngu n Co- ở tr ng thái u giữ v tr ng thái ho t động của thi t Ngo i ra c n ph i xem xét m i i n h giữa vi c s ụng o i vật i u che chắn y che chắn c u trúc hình

h c che chắn để đ m o an to n ức x v i c u trúc t ng thể của thi t để phục vụ chi u x cho các đ i t ng hác nhau trong quá trình s ụng

P ơ

P n p p t n to n:

Các nội ung t nh toán ý thuy t ao g m:

- T nh toán su t i u g y ra ởi ngu n ph ng x hình trụ;

- T nh toán che chắn ức x gamma ằng h s suy gi m h i

- T nh toán che chắn gamma ằng h s suy gi m tuy n t nh v h s t ch y

P n p p t ực n ệm:

Tr n cơ sở các t qu t nh toán các c ti n h nh th c hi n công vi c c n

đ c c tách cụ thể chi ti t cho t ng ph n t ng công đo n sau đ iểm tra ằng các

ph ơng pháp th c nghi m để đánh giá t ng ph n Ngo i ra trong quá trình th c hi n

s c n cứ các v n đ th c t g p ph i trong th c nghi m ch t o để đi u ch nh a

ch n thi t phù h p t i u Cụ thể để th c hi n các nội ung trong uận v n ph n

h s t ch y đ c xác đ nh ằng th c nghi m ph n xác đ nh su t i u tr c v sau che chắn đ c đánh giá đ i chứng v i các qu đo i u tr n th c t ằng i u ung

ch Fric e v thi t đo su t i u ức x môi tr ờng ùng etector nh p nháy tinh thể rắn

P n p p so s n :

18

Ph ơng pháp so sánh đ c s ụng để đánh giá t qu thu đ c giữa t nh toán ý thuy t t qu đo th c nghi m v t qu thu đ c ằng ph ơng pháp mô phỏng ằng

ph n m m để t ng độ tin cậy của t qu thu đ c

To n ộ mục ti u đ i t ng ph ơng pháp nghi n cứu c thể đ c t m c trong u

đ thể hi n các c th c hi n trong quá trình nghi n cứu ở hình i đ y

H n 1: L u đồ qu tr n t ực ện n ên cứu t n to n t ết kế bảo vệ an to n bức

xạ c o t ết bị c ếu xạ amma dùn n uồn Cobalt-60

Không đ t

Bu ng chiếu m u của

thi t chi u x s ụng ngu n Co-60)

c đ nh suất i u do

ngu n Co- g y ra trong u ng chi u mẫu

Đ t

T m tắt nội ung th c hi n:

Thi t ắp tr n h i đ sẵn c

t i u h a theo y u c u s ụng thi t chi u x độc ập

Bắt đ u

Hoàn thành

19

Chương 2: THI T K BẢO V AN TOÀN B C Ạ CHO THI T B CHI U

Ạ GAMMA 2.1 Tối ưu h a thiết kế bảo v an toàn b c xạ cho thiết b chiếu xạ gamma

2.1.1 C c nguyên cơ bản

S ti p xúc của các cá nh n v i ức x c thể đ c gi m ằng một ho c t h p các ph ơng pháp sau đ c g i các nguy n ý cơ n để đ m o an to n ức x :

- T ng ho ng cách giữa cá nh n v ngu n ức x

- Gi i h n thời gian chi u x

- Che chắn o v giữa cá nh n v các ngu n ức x

Ngo i thời gian ho ng cách v che chắn các i n pháp iểm soát h nh ch nh

nh h n ch quy n đi v o một hu v c ho c giám sát sung để h n ch c thể

th ờng đ c s ụng để gi m ho c tránh ti p xúc v i ức x ion h a [10]

2.1.2 Nguyên tắc ALARA

Đ y nguy n tắc an to n trong vi c gi m i u chi u x cho các công vi c th c

hi n v i các ngu n ức x ALARA hông ch một nguy n tắc an to n đơn thu n m

n c n đ c coi nh một y u c u quy đ nh cho t t c các ch ơng trình an to n ức

x trong m i ĩnh v c c i n quan

2.1.3 Phân oại hu v c

Khi t nh toán thi t o v an to n c x hu v c ti n h nh công vi c ức x đ c

ph n chia th nh hu v c iểm soát v hu v c giám sát theo quy đ nh t i thông t 19/2012/TT-BKHCN

nơi ph i áp ụng các i n pháp o v v các quy đ nh an

to n nhằm iểm soát s chi u x ho c ng n ng a nhi m n ph ng x an rộng trong

đi u i n m vi c ình th ờng ng n ng a ho c h n ch mức độ chi u x ti m n

20

nơi các đi u i n chi u x uôn đ c theo õi m c ù

hông c n thi t ph i c các i n pháp o v v các quy đ nh an to n đ c i t nh đ i

v i hu v c iểm soát

2.1.4 C c giả thiết và th ng số thiết ế đ u vào

Đ i v i các giá tr mục ti u thi t che chắn P đ c đ a ra ở tr n s t o ra các giá tr i u hi u ụng E đáp ứng y u c u của Thông t 1 1 TT-BKHCN Đ y

t qu của n ch t an to n o thủ của ph ơng pháp thi t che chắn đ c quy đ nh trong thông t n y Một s gi thi t v đ i t ng s ụng m ữ i u đ u v o để t nh toán che chắn phù h p v i n ch t an to n o thủ đ c đ a ra i đ y:

- Ngu n hình trụ hi t nh toán su t i u nh ng s đ c coi ngu n điểm đ ng

h ng hi t nh toán ho ng cách ph i che chắn

- S suy gi m của chùm tia ch nh ởi các đ i t ng chi u ở trong u ng h t

gi ng đĩa chứa giá đ v vỏ thép ch u c ỏ qua m c ù trong th c t các

đ i t ng n y th ờng m suy y u chùm tia ch nh v i một ng nh t đ nh

- Các t nh toán v độ y p che chắn huy n ngh đ i v i nắp tr n u ng chi u x

đ c gi đ nh đ i v i chùm tia ức x vuông g c v i n Đ i v i th n u ng chi u x đ c gi đ nh ằng g c nhỏ nh t c thể của chùm tia gamma t ngu n

đ n Gi đ nh n y đ c s ụng m c ù trong th c t ở nhi u v tr chùm tia hông đi vuông g c v i p che chắn đ i v i ph n nắp u ng chi u x ho c g c

đ n n hơn đ i v i th n u ng chi u x nh ng s uôn suy gi m nhi u hơn khi truy n qua p che chắn so v i các photon vuông g c ho c g c nhỏ hơn Đi u

n y o c độ y nghi ng của p che chắn c ng nh ho ng cách gia t ng đ n

p che chắn

- Kho ng cách t i thiểu đ n hu v c chi m cứ t một vách n o đ của u ng che chắn đ c gi đ nh m Đ y th ờng một c t nh an to n uy trì theo

21

huy n cáo trong t i i u NCRP1 1 [9] N u gi s giá tr > m hi u ứng s thay đ i nh ng mức độ ph ng x s gi m hi ho ng cách t ng

- G c mở của chùm tia v o u ng chi u hi m vi c x p x 700 v đ c c đ nh

ởi c u hình c sẵn của h i đ chứa ngu n

- Do thi t sau hi ch t o s đ c đ t trong ph ng chuy n ụng ch c các nh n

vi n ức x m i đ c v o Do đ to n ộ hu v c xung quanh máy đ c coi

hu v c giám sát hu v c xung quanh ph ng đ t máy hu v c iểm soát Vi c

t nh toán hu v c giám sát s nh cho quá trình thi công ph ng đ t máy Trong

ph m vi uận v n n y ch t nh toán an to n cho hu v c kiểm soát

c đ nh tải àm vi c, h số s dụng, h số chiếm c , suất i u hấp thụ

V i mục ti u thi t

- T i m vi c W : 4 giờ n m t ơng ứng v i tu n m vi c n m ng y m

vi c tu n v giờ m vi c ng y

- H s s ụng U : Vì gi thi t ngu n đ ng h ng n n h s s ụng ằng 1

- H s chi m cứ T : H s chi m cứ đ c đ ngh cho các hu v c iểm soát a

ch n ở mức cao nh t T 1 m c dù trong th c t c thể th p hơn V ụ r t t

ng ời nh 1 thời gian trong v n ph ng của h N u h s chi m ụng th c t

đ c s ụng mức nh h ởng s thay đ i nh ng nhìn chung s ẫn đ n vi c

gi m thời gian m một cá nh n ở trong hu v c kiểm sát

- Mục ti u thi t che chắn P : C n cứ theo thông t 19/2012/TT-BKHCN mục

ti u thi t che chắn ph i đ m o gi i h n i u hi u ụng ngh nghi p mSv trong một n m; gi i h n i u hi u ụng công chúng 1 mSv trong một n m Ngo i ra trong thi t che chắn ph i đ m o i u hi u ụng ằng 1 giá tr

gi i h n n u tr n

2.1.5 Tối ưu h a thiết ế

ệ ề ấ rú xạ

22

Các máy chi u x n y chứa ngu n ức x Co a t- ho c Caesium-137) trong một h i che chắn o v ằng chì ho c vật i u phù h p hác v c cơ ch i chuyển mẫu t v tr t i sang v tr chi u x Bu ng chi u x đ c tr vật i u che chắn ức

x ao quanh sao cho n nhận đ c ức x t m i h ng Cách sắp x p thi t nh vậy đ t ra gi i h n v ch th c mẫu t ng thể t ch gi i h n ở mức ho ng v i m3

Tuy nhi n h i ng n y há đủ cho nghi n cứu v chi u x quy mô nhỏ

Để chi u x mẫu đ c đ t trong u ng chi u x trong hi n ở v tr đang t i

đ c che chắn v ộ hẹn giờ đ c đ t để cung c p i u đ ch n tr c Khi nh n nút nằm tr n ng đi u hiển u ng chi u x cùng v i mẫu đ c t động chuyển đ n v tr chi u x v đ c đ a trở i v tr hông t i đ c che chắn v o cu i thời gian chi u

x đ c c i đ t tr c

T u h thi k ấ rú xạ d ngu Cobalt-60 qua s d [6]

Vi c t nh toán che chắn ph i gắn li n v i nhi m vụ t i u h a t kh u thi t k

T i u h a thi t k của bu ng chứa mẫu của thi t b chi u x gamma d a v o các nguy n lý, nguy n tắc, gi thi t đ u v o v tham kh o c u trúc của một s thi t b ph

bi n tr n th gi i, nh ng đ ng thời ph i phù h p v i k t c u hi n tr ng của ph n để chứa ngu n v y u c u không gian c n c để chứa mẫu chi u x của ng ời s dụng

Các y u t t i u trong thi t k bao g m [2]:

v i các y u c u n u tr n để đ a ra c u trúc t i u của ph n bu ng chi u mẫu s l hình

23

trụ nh mô t trong hình i đ y Do ph m vi nội dung của luận v n ch tập trung v o

ph n t nh toán che chắn để hỗ tr thi t k t i u, n n quá trình mô phỏng để đ a ra thi t k t i u s không đ c đ cập chi ti t ở đ y

24

2.1.c Bản v m t c t đứn c a thiết bị gammacell NDE

H n 2 1: Dự k ến t ết kế c a buồn c ếu mẫu đ t trên k ố đế n uồn

2.1.6 c đ nh c c hoảng c ch phải t nh to n che chắn

T ch th c sẵn c của ph n đ chứa ngu n v y u c u ch th c hông gian

u ng chứa mẫu chi u x tr n n v thi t c thể xác đ nh c hai v tr quan tr ng

c n t nh toán y che chắn t i thiểu Hình 4b đ v tr đ ờng tr n 44cm tr n

m t cắt ngang t ơng ứng v i ho ng cách đ n ngu n cm (đ t n to n bề d c e

c n c a t n buồn c ếu v v tr đ ờng tr n 1 cm tr n m t cắt ngang t ơng

ứng v i ho ng cách đ n ngu n cm đ t n to n bề d c e c n c a n p buồn

c ếu)

2.2 c đ nh suất li u b c xạ gây ra bởi ngu n ph ng ạ Cobalt-60

2.2.1 Phương ph p t nh to n suất i u b c ạ của ngu n ph ng ạ

25

Trong tr ờng h p ngu n kh i trụ, án nh R chi u i L ho t độ ph n đ u trong trụ Công thức t nh su t li u chi u x P tr n trung tr c kh i ngu n theo kho ng cách h nh sau [10]:

( ) ( ) (2.1) ( ) ( ) (2.2)

( ) ( ) (2.3) Các đ i ng trong công thức tr n:

Ngu n s dụng cho thi t b chi u x ngu n Co-60 v i thời gian án r ,27

n m Ngu n Co- c thông s ho t độ 10610 Ci t i thời điểm 01-09-1 Công thức xác đ nh ho t độ của ngu n t i thời điểm hi n t i:

T i thời điểm 11 tháng 11 n m 1 ta c thể đ nh đ c s chu k án r t để

t nh đ c ho t độ ngu n Co- Ci t ơng đ ơng Bq

Hằng s ph n r λ t nh theo chu án r của Co- n m 4 1 giờ)

⁄

26

M v NA nguy n t kh i v hằng s Avogadro T đ t nh đ c kh i ng Co- c n i trong ngu n

- Các thông s R L n t 1 mm v mm h t nh theo cm

- Thay thông s tr n v o công thức ta t nh đ c su t i u chi u x tr n

đ ờng trung tr c của ngu n:

Trong hông h chi u x i u 111 4 R trong hông h h p thụ i u 1Gy do đ

su t i u h p thụ D theo ho ng cách đ c t nh theo công thức:

( ) ⁄ (2.9) Xét tr n m t ph ng ngang h m su t li u phụ thuộc v o ho ng cách:

(

Ở đ y z ho ng cách t ngu n t i m t ph ng ngang x ho ng cách t điểm

kh o sát t i t m m t ph ng ngang, z2 + x2 = h2 Ph n tr ờng li u tr n m t ph ng nằm ngang c ng m t para o tr n xoay c c đ i nằm t i t m đ i xứng qua trục

Oz o đ c ng đi ra xa tr ờng li u c ng đ ng đ u

2.2.2 Phương ph p đo th c nghi m bằng i u ế Fric e

Hi n nay c một s ph ơng pháp th c nghi m khác nhau c thể s dụng để đo

su t li u bức x g y ra bởi ngu n ph ng x Co-60 trong nghi n cứu n y Ngo i ph ơng pháp dùng li u k Fricker c n c ph ơng pháp đo dùng bu ng ion h a, ph ơng pháp

đo dùng li u k nhi t phát quang, Tuy nhi n li u k Fricker đ đ c l a ch n s dụng trong luận v n n y, bởi vì m c dù độ nh y không cao, nh ng n c d i đo li u rộng, r t phù h p khi đo li u cao do khắc phục đ c v n đ độ nh y th p độ ch nh xác

27

t ơng đ i t t (kho ng 3%) Trong khi đ , li u k nhi t phát quang c độ nh y t t

nh ng sai s l n (l n đ n 25%), bu ng ion h a c độ nh y v độ ch nh xác cao nh ng

c k ch th c l n n n không b tr đ c linh ho t để đo trong đi u ki n không gian nhỏ nh trong bu ng chứa mẫu chi u

ơ ở ều c a liều k Fricke

Cơ sở đo i u d a tr n s bi n đ i ion Fe2+ th nh ion Fe3+ [12] Khi dung d ch b chi u x quá trình ph n ly n c x y ra v nguy n t hydro t o ra ph n ứng v i oxy (oxy y u t c n thi t nh ng đ c gi i h n li u ng để t o th nh g c hydroperoxy:

H + O2 → HO2Các ph n ứng ti p sau đ ẫn t i s bi n đ i ion Fe2+ th nh ion Fe3+:

Fe2+ + OH → Fe3+ + OH

-Fe2+ + HO2 → Fe3+ + HO2

-HO2- + H3O+ → H2O2 + H2O

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH + OH

-S ng Fe3+ đ c t o th nh phụ thuộc v o n ng ng đ c h p thụ bởi dung

d ch Cụ thể, s thay đ i n ng độ ion sắt c i n quan đ n li u bức x n ng ng tr n một đơn v kh i ng) bởi [12]:

Trong đ D i u, G (Fe3+ n ng su t h a h c của Fe3+

t nh ằng ng ion

đ c t o th nh tr n 1 eV ρ mật độ t nh ằng kg lit-1 NA s Avoga ro v e

s J tr n mỗi electron volt

L u ý ở đ y tu n theo quy c của h u h t các t i i u v các ph ơng pháp Fricke s dụng n ng su t h a h c truy n th ng G (Fe3+) chứ hông ph i giá tr G, ho c

n ng su t bức x , của các ion ferric trong mo J-1 n ng su t h a h c cho dung d ch Fricke dung d ch n c đ c chu n b k ng 1 Fe3+ 1 eV Cơ sở cho phép

n y a tr n t nh ch t quang h c của ion sắt, h p thụ m nh trong tia c c t m ở c

s ng 4 v 4 nm Li u của dung d ch sunphat sắt đ c chi u x đ c cho bởi [12]:

( ) ( )

Trong đ l chi u i quang h c (chi u rộng của cuvette chứa dung d ch OD D v

OD mật độ quang t i 304 nm của li u k đ c chi u x v hông chi u x v εm

h s tuy t đ i của mol Fe3+

(một đ c t nh cơ n của ion ~ 2200 M-1cm-1 ở ºC đ i

v i dung d ch Fric e n c) Hình 2.2 mô t m i quan h giữa tỷ s OD t nh toán v đo

đ c v i d i li u h p thụ của li u k Fricke

H n 2 2: Tỷ số OD p ụ t u c v o dả l ều ấp t ụ c a l ều kế Fr cke [12]

H n 2 3: Cấu n k a c ứa mẫu t n ệm

Li u k Fric e đ c th c hi n chi u trong thời gian giờ t i mỗi v tr cách ngu n 1 mm mm v 41 mm trong u ng chi u Công thức s dụng t nh toán

li u nh sau [12]:

( ) ( ) (2.13) Trong đ :

- Ao = 0,056 H s h p thụ quang của dung d ch li u k ch a chi u x

- ∆A = A - Ao v i A mật độ quang của dung d ch li u k sau khi chi u x

30

- T nhi t độ dung d ch li u k hi đo; ở đ y đ t nhi t độ đo T °C

Dung d ch Fricke bao g m 1mM su fat amoni su fat v natri c orua 1mM trong 0,4 M axit sulfuric T p ch t c thể nh h ởng đáng ể đ n hi u su t o đ ph i đ m

b o th c hi n m s ch t t c các ụng cụ thủy tinh một cách c n thận v s dụng các

h a ch t c độ tinh khi t cao Natri c orua đ c th m v o để gi m ho c lo i bỏ b t k

s nh y c m n o v i t p ch t hữu cơ

ều s d ng liều k Fricke:

Thông tin v i u Fric er đ c s ụng trong nghi n cứu n y n u trong phụ ục 1

c u uận v n Quy trình đo s ụng i u Fric er đ c trình y i đ y

Quy trình đo [12]

- B c 1: Pha ung ch để t o i u đo

- B c : M h a các i u theo t a độ h x z

- B c : Gắn i u n đĩa đ đ c chia ho ng cách

- B c 4: Đi u hiển ngu n t i v tr an to n

- B c : Đ t đĩa v o trong u ng chi u x ở ho ng cách mong mu n đ ng c a

- B c : Đi u hiển ngu n t i v tr chi u x Do i u Fricker c i đo tuy n

t nh 4 µSv – Sv c n ch n thời gian đo th ch h p D a tr n s i u t nh toán

t nh đ c su t i u theo ho ng cách tr n trục z t i t m t đ t nh thời gian đo

đ m o i u v o c 1 Sv

- B c : Sau hi chi u x đủ thời gian đi u hiển ngu n v v tr an to n

31

- B c : L y đĩa ra hỏi u ng chi u x đ ng c a u ng chi u o qu n các

i u đ chi u tr c hi đo L u ý an to n t ơng t c

- B c : Thay v tr đ t đĩa n t ở các ho ng cách hác nhau Th c hi n

t ơng t t c t i c

- B c 1 : Đ a các i u đ chi u đi đ c giá tr Ghi các giá tr i u đ c đ c

v o ng t qu

2.2.3 Phương ph p m ph ng MCNP [6]

Vi c s ụng ch ơng trình t nh toán mô phỏng MCNP y u c u c n thi t ph i

mô t chi ti t v rõ r ng c u hình thi t vật i u v ngu n C u hình c n ph i đ nh nghĩa rõ r ng v ch nh xác trong hông gian a chi u Vật i u c n ph i xác đ nh đ c

h i ng ri ng th nh ph n vật i u ao g m c của các đ ng v c m t Ng ời ùng

c thể mô t th nh ph n vật i u ao g m c của các đ ng v c m t các ngu n ở các

ng hác nhau ngu n điểm ngu n m t đ ờng th ng các thông s ngu n nh

n ng ng v tr o i ức x , c thể s ụng các cách t nh ta y theo mục đ ch y u

c u hác nhau i n quan đ n ng h t thông ng h t n ng ng m t mát Trong t

qu t nh output ngo i thông tin v t qu v sai s c n c các ng chứa các thông tin c n thi t cho ng ời s ụng Các thông tin n y m sáng tỏ các quá trình vật ý của

i toán v s th ch ứng của mô phỏng Monte Car o các ng t m tắt quá trình gieo

h t t ng s h t ch s N u c sai trong hi ch y ch ơng trình thì s in chi ti t để

ng ời s ụng c thể tìm v o i ỏ Trong nội ung nghi n cứu của uận v n s ụng

ch ơng trình t nh toán mô phỏng MNCP 1 mô phỏng h c u hình u ng chi u Gamma chứa ngu n Co-60 Hình 2.4-2.5) nhằm đ a ra các t qu t nh toán i u m tham chi u so sánh v i t qu t nh toán v th c nghi m n u tr n Mô phỏng s ụng

th vi n ti t di n: ENDF/B.VII, h s chuyển đ i thông ng-li u ICRP74 v i s l ch

s 109 h t

32

H n 2 4: Mô p ỏn buồn c ếu t ết bị

H n 2 5: Mô p ỏn MCNP n uồn Co-6 tạ vị tr c ếu

33

2.3 Thiết kế che chắn b c xạ gamma

Tr c h t c n h ng đ nh rằng thi t che chắn v ph n t ch che chắn các

ho t động c quan h mật thi t v i nhau Trong thi t c n ph i c các thông tin v

đ c t nh của ngu n ức x v mức i u c n ph i đ t đ c t i các v tr Công vi c c n

th c hi n xác đ nh y u c u che chắn c n thi t để đ t đ c mục ti u đ đ ra Trong ph n t ch c n ph i xác đ nh ngu n ức x v y u c u che chắn; nhi m vụ

ti p theo đánh giá mức i u nhận đ c của các đ i t ng hác nhau Cho ù s ụng ph ơng pháp t nh toán ằng ý thuy t hay t nh toán mô phỏng ùng ph n m m ằng ph ơng pháp Monte - Car o thì đ u ph i c đ c các thông tin sau đ y: 1 đ c điểm của ngu n ức x đ c điểm t nhi n v h n ng che chắn của vật i u che chắn đánh giá c ờng độ ức x c thể c ph n g c v ph n n ng ng t i v

tr c n đánh giá v 4 chuyển đ i t c ờng độ sang i u hay các đ i ng c ý nghĩa

v m t hi u ứng ức x

2.3.1 Kh i ni m cơ bản

Thi t che chắn an to n ức x đ c a tr n các ph ơng trình th c nghi m đơn gi n đ c phát triển ởi Mutsche er 1 ; 1 v sau đ đ c NCRP (1976; 1977) c i ti n [13][14][15][16] Khái ni m cơ n v t nh toán che chắn đ c mô t trong hình i đ y trong đ một cá nh n t i v tr O ph i đ c o v hỏi ngu n ức

x S cách đ một ho ng cách Mức độ o v đ c đ a ra ởi mục ti u thi t che chắn áp ụng P phụ thuộc v o vi c ng ời đ c phơi nhi m ngh nghi p trong hu

v c đ c iểm soát hay th nh vi n của cộng đ ng trong hu v c giám sát N u ngu n ức x t o ra mức > P t i V tr O thì r o chắn B đ c s ụng để m gi m mức ức x để P hông v t quá Theo nguy n tắc của ALARA vi c thi t theo giá tr i u t ơng đ ơng gi i h n mục ti u P v i giá tr áp ụng theo quy đ nh c ng c thể mang i hi u qu v chi ph

34

H n 2 6: H n ản mô tả k n ệm c bản về c e c n đảm bảo an to n bức xạ

(N vị tr O cần đ c bảo vệ k ỏ n uồn bức xạ k oản c c d b đố t n

c e c n n o đ )

Ngu n ức x đ c đ cập trong uận v n n y ngu n Co- phát ra ức x gamma c n ng ng 1 1 MeV v 1 MeV Ở mức n ng ng n y ch a x y ra các

ph n ứng ắt nơtron o đ để che chắn đ i v i ngu n Co- thì ch c n t nh toán để x

ý các photon Cách thức m các tia gamma t ơng tác v i ch t m chúng đi qua hác

so v i ức x a pha ho c eta Các h t a pha v eta c qu ng ch y xác đ nh v chúng

m t n ng ng i n tục cho đ n hi to n ộ n ng ng của chúng truy n cho ch t h p thụ Các tia gamma v tia X ch chuyển một ho ng cách i trong ch t h p thụ chúng hông thể h p thụ ho n to n m ch gi m c ờng độ Các tia gamma t ơng tác v i vật ch t thông qua hi u ứng ch nh : Hi u ứng quang đi n; quá trình tán x Compton v quá trình t o c p

Hai o i che chắn ức x đ c xem xét th ờng xuy n che chắn sơ c p v che chắn thứ c p L p sơ c p c thể che chắn đ c các photon tr c ti p t ngu n đ n mục

ti u che chắn trong hi p thứ c p che chắn đ c ức x o tán x chùm tia ch nh ởi

đ i t ng v ụ ức x tán x t mẫu vật hay chứa v ho c các m t của u ng chi u x Bức x thứ c p c ng đ c phát ra theo m i h ng v ao phủ t t c các

m t của u ng chi u Tuy nhi n một p che chắn sơ c p đ c thi t đ y đủ s quá đủ để đ m o che chắn cho t t c các ức x thứ c p

35

2.3.2 T nh to n d a trên h số suy giảm tuyến t nh

Chùm tia gamma hẹp v đơn n ng suy gi m theo h m m hi chúng đi qua vật i u ởi các hi u ứng t o c p tán x Compton v quang đi n S suy gi m n y c thể đ c iểu i n ằng ph ơng trình sau:

(2.14) Trong đ :

- Ix c ờng độ chùm tia sau hi qua một y che chắn x;

- Io c ờng độ chùm tia hi hông c che chắn;

- x y che chắn cm ;

- µ h s suy gi m tuy n t nh inear attenuation coefficien của vật

i u che chắn cm-1 H s n y c quan h v i h s suy gi m h i µ  , đơn v cm2 gam thông qua tỷ tr ng (g/cm3 của vật i u

H s suy gi m tuy n t nh phụ thuộc v o o i vật i u che chắn đ c ùng v phụ thuộc v o n ng ng của tia gamma t i Đơn v của h s h p thụ tuy n t nh

cm-1 H s suy gi m tuy n t nh c thể đ c coi một ph n của các photon t ơng tác

v i môi tr ờng che chắn tr n mỗi centimet che chắn H s n y gi đ nh rằng t t c các photon t ơng tác đ c o i ỏ v ỏ qua s tán x Compton v t o c p N c n đ c

g i đi u i n chùm hẹp vì ngu n v máy đo đ c gi s chu n tr c v phép đo

đ c th c hi n ở ho ng cách ngắn Đ y đi u i n ý t ởng c n trong th c t s ngu n g n nh hông c chu n tr c ho c ở ho ng cách xa hơn o đ su t i u t nh toán th ờng th p hơn giá tr th c nghi m

2.3.3 T nh to n d a trên h số suy giảm hấp thụ năng ượng tuyến t nh

Trong tr ờng h p chùm tia ức x chùm rộng công thức 14 đ c s ụng

nh ng v i h s suy gi m h p thụ n ng ng tuy n t nh theo công thức sau:

36

trong đ µen h s suy gi m h p thụ n ng ng tuy n t nh linear energy absorption attenuation coefficient của vật i u che chắn cm-1)

H s suy gi m h p thụ n ng ng tuy n t nh c thể đ c coi ph n n ng

ng đ c o i ỏ hỏi các photon ằng môi tr ờng che chắn tr n mỗi centimet che chắn ho c ph n n ng ng đ c h p thụ H s n y t nh đ n s tán x Compton v các photon t o c p nh ng n gi đ nh rằng t t c các photon tán x đ u đ n máy đo tập trung v một điểm o đ su t i u t nh toán th ờng cao hơn giá tr th c nghi m

N c n đ c g i đi u i n chùm tia rộng vì ngu n v đ u đo đ c gi s hông

đ c chu n tr c

2.3.4 T nh to n d a trên h số suy giảm tuyến t nh và h số t ch ũy

Trong th c t ph n n các tr ờng h p chùm tia ức x chùm rộng ức x

đ n đ u đo ao g m c tia tán x v s n ph m của t o c p nh ng ph n tán v m i

h ng trong hông gian Vì s ụng h s suy gi m tuy n t nh đánh giá th p tỷ i u sau che chắn v s ụng h s h p thụ n ng ng đánh giá quá cao n n c n c

ph ơng pháp ti n g n hơn đ n tỷ i u trong th c t H s t ch y đ c đ a v o n

h s hi u ch nh để nh n s ng thu đ c t vi c s ụng h s suy gi m tuy n

t nh v i hy v ng cho chúng ta c u tr ời đúng một con s nằm giữa t qu của hai

t Hi p hội H t nh n Hoa K ANS v Vi n Ti u chu n Qu c gia Hoa K ANSI

đ c xu t n n m 1 1 [17] Công vi c sung các giá tr của h s t ch y m i đ

đ c th c hi n ể t đ N m 1 1 những con s đo đ c ch ra rằng ở mức n ng

ng th p h s t ch y ằng ho c x p x ằng 1 Các nghi n cứu v t nh toán m i

37

ch ra rằng t qu n y ch a đúng Một công n m 1 của Chi ani Omar [18]

"New Photon Exposure Buildup Factors" t p ch Khoa h c v K thuật H t nh n tập

137 c các s sung cho các ng ANS ANSI ở mức n ng ng th p v cao đ ng thời c gi i th ch vật ý c ng nh ý o đằng sau các s m i đ

Nghi n cứu v h s t ch y đ gi m đi trong những n m g n đ y c o

vi c phát h nh các ch ơng trình ph n m m a tr n ph ơng pháp Monte Car o m i ờng nh mang i độ ch nh xác cao Tuy nhi n các ch ơng trình n y đắt ti n vì vậy các ng s i u x y ng n m 1 1 cùng v i các s Omar Chi ani vẫn hữu ch đ c

i t hi hông y u c u độ ch nh xác cao Trong tr ờng h p n y công thức 1 )

đ c sung h s t ch y B t ơng ứng v i n ng ng gamma v y che chắn x

v vi t th nh :

2.3.5 T nh to n đối v i chùm photon đa năng ượng

Trong tr ờng h p chùm tia photon t i g m nhi u mức n ng ng hác nhau thì công thức 1 đ c vi t th nh nh sau [19]:

( ) (2.17) Trong đ :

- bi: h s t ch y cho photon n ng ng thứ i ở y x

- µi: h s suy gi m tuy n t nh cho photon n ng ng thứ i cm-1)

- fi: ph n s đ ng g p trong I0 của photon n ng ng thứ i