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

Nghiên cứu tính toán thiết kế bảo vệ an toàn bức xạ cho thiết bị chiếu xạ Gamma dùng nguồn phóng xạ Cobalt 60 Nghiên cứu tính toán thiết kế bảo vệ an toàn bức xạ cho thiết bị chiếu xạ Gamma dùng nguồn phóng xạ Cobalt 60 luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

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