- LẠI TIẾN THỊNH LẠI TIẾN THỊNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MONTE - CARLO TRONG TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI VỚI BỨC XẠ GAMMA KỸ THUẬT HẠT NHÂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HẠT NHÂN Hà Nội 4 – Năm MỤC LỤC Lời cam đoan i Danh mục các bảng ii Danh mục các hình vẽ, đồ thị iv Mở đầu vii Chương 1: TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN 1 1.1. - Các đại lượng cơ bản trong tính toán an toàn bức xạ 1 1.1.1. - Năng lượng 1 1.1.2. - Lịch sử nghiên cứu của phương pháp tính toán che chắn đối với bức xạ gamma 4 1.2.1. - Che chắn đối với các máy phát tia X 4 1.2.1.2. - Che chắn nguồn phóng xạ radium 6 1.2.2. - Những tiến bộ trong phương pháp che chắn đối với tia gamma 10 1.2.3.2. - Những tiến bộ trong phương pháp tính toán Monte Carlo 11 1.2.4. - Che chắn không gian 13 1.1.4.2. - Cấu trúc che chắn 13 1.2.4.3. - Che chắn bức xạ trong thực tiễn 21 1.3.1. - Các phương pháp trung gian dùng trong tính toán che chắn gamma 29 1.3.3.1. - Suy giảm đối với chùm tia rộng 32 1.3.3.6. - Tán xạ đối với tia gamma 33 1.3.4.1. - Các nguồn gây sai số khác 48 Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ THẢO LUẬN 51 3.1. - Ứng dụng mcnp đánh giá sự suy giảm cường độ chùm bức xạ khi đi qua vật liệu che chắn 51 3.1.1. - Kết quả tính toán 52 3.1.3. - Ứng dụng mcnp đánh giá liều gây bởi vật liệu xây dựng có chứa phóng xạ 53 3.2.1. - Kết quả tính toán suất liều tương đương và đề xuất mức giới hạn hoạt độ cho các nhân phóng xạ có trong vật liệu xây dựng 59 3.2.3.4. - Tính toán che chắn cho máy gia tốc tuyến tính năng lượng 10 MeV 61 3.3.1. - Kết quả tính toán 65 3.3.4. - Kết quả tính toán sự suy giảm cường độ chùm bức xạ khi đi qua vật liệu che chắn 73 Phụ lục II. - Mã chương trình MCNP mô phỏng bài toán đánh giá liều từ vật liệu xây dựng có chứa phóng xạ 95 Phụ lục III. - Mã chương trình mô phỏng bài toán đánh giá sự suy giảm cường độ chùm bức xạ khi đi qua vật liệu che chắn 99 Phụ lục IV. - Mã chương trình MCNP mô phỏng bài toán đánh giá che chắn cho phòng đặt máy giá tốc phát năng lượng 10 MeV 104 i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan rằng đây là công trình khoa học chưa được cá nhân hoặc tổ chức nào công bố. - Kết quả tính toán chiều dày làm yếu 10 lần bằng chương trình mô phỏng MCNP5 cho một số vật liệu che chắn điển hình 52 Bảng 2: Năng lượng tia gamma trung bình, tỷ số phân nhánh. - và một số thông số sử dụng trong tính toán: 55 Bảng 3. - Kết quả tính toán cho trường hợp chùm tia chiếu về phía tường trước 65 Bảng 9. - Kết quả tính toán cho trường hợp chùm tia chiếu về phía tường sau 66 Bảng 10. - Kết quả tính toán cho trường hợp chùm tia chiếu lên trần 66 Bảng 11. - Kết quả tính toán cho trường hợp chùm tia chiếu xuống sàn 66 Bảng 12. - Tổng hợp kết quả tính toán cho cả 4 trường hợp 67 Bảng 13. - Kết quả tính toán đối với nguồn I-192, vật liệu bê tông 73 Bảng 14. - Kết quả tính toán đối với nguồn I-192, vật liệu sắt 73 Bảng 15. - Kết quả tính toán đối với nguồn I-192, vật liệu chì 74 Bảng 16. - Kết quả tính toán đối với nguồn Cs-137, vật liệu bê tông 75 Bảng 17. - Kết quả tính toán đối với nguồn Cs-137, vật liệu sắt 76 Bảng 18. - Kết quả tính toán đối với nguồn Cs-137, vật liệu chì 77 Bảng 19. - Kết quả tính toán đối với nguồn Co-60, vật liệu bê tông 78 Bảng 20. - Kết quả tính toán đối với nguồn Co-60, vật liệu sắt 79 Bảng 21. - Kết quả tính toán đối với nguồn Co-60, vật liệu chì 80 Bảng 22. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 150 keV, vật liệu bê tông 81 Bảng 23. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 150 keV, vật liệu sắt 82 iii Bảng 24. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 150 keV, vật liệu chì 83 Bảng 25. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu bê tông Barit 84 Bảng 26. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu bê tông 85 Bảng 27. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu sắt 85 Bảng 28. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu chì 86 Bảng 29. - Kết quả tính toán đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu bê tông Barit 87 Bảng 30. - Kết quả tính toán đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu bê tông 88 Bảng 31. - Kết quả tính toán đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu sắt 89 Bảng 32. - Kết quả tính toán đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu chì 90 Bảng 33. - Kết quả tính toán đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu bê tông 91 Bảng 34. - Kết quả tính toán đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu sắt 92 Bảng 35. - Kết quả tính toán đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu chì 93 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. - Nguồn thẳng đẳng hướng với một tấm che chắn. - Hình học sử dụng để tính toán khả năng che chắn bức xạ của vật liệu theo chiều dày 52 Hình 9. - Hình học tính toán trong trường hợp không tính đến tán xạ 56 Hình 12. - Hình học tính toán trong trường hợp có tính đến ảnh hưởng của tán xạ 57 Hình 13. - Mặt bằng phòng đặt máy gia tốc tuyến tính cần tính toán che chắn 62 Hình 14. - Hình học bài toán tính toán che chắn cho máy gia tốc năng lượng 10 MeV – chùm tia hướng ra phía tường trước 63 v Hình 15. - Hình học bài toán tính toán che chắn cho máy gia tốc năng lượng 10 MeV – chùm tia hướng ra phía tường sau 64 Hình 16. - Hình học bài toán tính toán che chắn cho máy gia tốc năng lượng 10 MeV – chùm tia hướng lên trần 64 Hình 17. - Hình học bài toán tính toán che chắn cho máy gia tốc năng lượng 10 MeV – chùm tia hướng xuống sàn 65 Hình 18. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Ir-192, vật liệu che chắn là bê tông. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Ir-192, vật liệu che chắn là sắt. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Ir-192, vật liệu che chắn là chì. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Cs-137, vật liệu che chắn là bê tông. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Cs-137, vật liệu che chắn là sắt. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Cs-137, vật liệu che chắn là chì. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Co-60, vật liệu che chắn là bê tông. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Co-60, vật liệu che chắn là sắt. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn Co-60, vật liệu che chắn là chì. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn tia X có năng lượng 150 keV, vật liệu che chắn là bê tông. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn tia X có năng lượng 150 keV, vật liệu che chắn là sắt. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn 83 vi tia X có năng lượng 150 keV, vật liệu che chắn là chì. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn tia X có năng lượng 150 keV, vật liệu che chắn là bê tông Barit. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu che chắn là bê tông. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu che chắn là sắt. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu che chắn là chì. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn tia X có năng lượng 200 keV, vật liệu che chắn là bê tông Barit. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu che chắn là bê tông. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu che chắn là sắt. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 6 MeV, vật liệu che chắn là chì. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 10 MeV, vật liệu che chắn là bê tông. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 10 MeV, vật liệu che chắn là sắt. - Đồ thị thể hiện sự suy giảm chùm tia theo chiều dày đối với nguồn photon phát ra từ máy gia tốc có năng lượng 10 MeV, vật liệu che chắn là chì. - Đi kèm với những lợi ích mà nó đem lại, việc sử dụng thiết bị có chứa nguồn phóng xạ, thiết bị phát bức xạ cũng luôn tiềm ẩn những nguy cơ về mất an toàn bức xạ, đòi hỏi những thiết bị này phải được thiết kế che chắn đặc biệt nhằm đảm bảo an toàn bức xạ cho nhân viên vận hành và dân chúng. - Luận văn này trình bày ứng dụng phương pháp mô phỏng MCNP trong tính toán che chắn an toàn bức xạ. - Do hạn chế về thời gian nên luận văn chỉ tập trung nghiên cứu tính toán che chắn cho bức xạ gamma. - Mục tiêu của luận văn Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu khả năng áp dụng phương pháp mô phỏng Monte Carlo thông qua việc sử dụng phần mềm MCNP5 trong tính toán che chắn đối với bức xạ gamma nhằm đảm bảo an toàn bức xạ cho những người làm việc trực tiếp với bức xạ và dân chúng. - Từ đó vận dụng một cách tối ưu nhất cả hai phương pháp cho các bài toán thiết kế che chắn nhằm đảm bảo an toàn bức xạ trong thực tế. - Áp dụng thử phương pháp mô phỏng Monte Carlo trong tính toán che chắn an toàn bức xạ cho các cơ sở có sử dụng nguồn phóng xạ hoặc các thiết bị phát bức xạ gamma hay tia-X trong thực tế tại Việt Nam, ví dụ như các cơ sở y tế, các cơ sở công nghiệp v.v. - Nội dung nghiên cứu Để xây dựng quy trình cho việc tính toán che chắn an toàn đối với bức xạ gamma hay tia-X, luận văn nghiên cứu cơ sở lý thuyết và các yếu tố ảnh hưởng đến tính toán che chắn như loại nguồn bức xạ, vật liệu che chắn v.v. - Trong tính toán che chắn an toàn đối với bức xạ gamma hay tia-X, một đại lượng thường được áp dụng để đánh giá nhanh khả năng che chắn của một nguồn bức xạ đó là chiều dày làm yếu mười lần (TVL) của vật liệu che chắn đối với một nguồn bức xạ cụ thể. - Chương 1 – Tổng quan phương pháp tính toán che chắn. - Chương 2 - Phương pháp Monte Carlo và chương trình MCNP5 Chương 3- Kết quả tính toán và thảo luận. - 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN 1.1. - CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG TÍNH TOÁN AN TOÀN BỨC XẠ Trong tính toán và thiết kế bảo vệ an toàn đối với bức xạ gamma (bức xạ lượng tử), người ta thường quan tâm đến một số đại lượng cơ bản như: năng lượng bức xạ, hoạt độ bức xạ, các đại lượng đo liều bức xạ, một số đại lượng cơ bản dùng trong tính toán thiết kế che chắn nhanh như chiều dày làm yếu một nửa (HVL), chiều dày làm yếu mười lần (TVL). - Năng lượng
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt