Giáo trình Xử lý bức xạ và cơ sở của công nghệ bức xạ phần 4

Mạch bức xạ bao gồm chất chiếu xạ nằm trong vùng hoạt của lò phản ứng hoặc gần vùng hoạt (vùng phản xạ), vành đai chiếu xạ và hệ thống chuyển tải. Chất chiếu xạ chia làm 2 nhóm: a) Nhóm các chất không bị phân hạch bởi nơtron; b) Nhóm các chất bị phân hạch bởi nơtron. Nhóm thứ nhất có thể bao gồm: Hợp kim các kim loại nóng chảy: In-Ga và In-Ga-Sn; Na lỏng, dung dịch muối của In và Mn. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Xử lý bức xạ và cơ sở của công nghệ bức xạ phần 4 31 + Phân bố liều trong sản phẩm đồng đều hơn so với nguồn 60Co và 137Cs (trường hợpMmax = 5MeV) Hình 2.5 Phổ liên tục của bức xạ hãm2.3.2 Mạch bức xạ Mạch bức xạ bao gồm chất chiếu xạ nằm trong vùng hoạt của lò phản ứng hoặc gần vùnghoạt (vùng phản xạ), vành đai chiếu xạ và hệ thống chuyển tải. Chất chiếu xạ chia làm 2 nhóm: a) Nhóm các chất không bị phân hạch bởi nơtron; b)Nhóm các chất bị phân hạch bởi nơtron. Nhóm thứ nhất có thể bao gồm: Hợp kim các kimloại nóng chảy: In-Ga và In-Ga-Sn; Na lỏng, dung dịch muối của In và Mn. Tuy nhiên saunày người ta nhận thấy rằng, các dạng dung dịch nước không thích hợp vì chúng tạo ra cácsản phẩm khí cũng như quá trình ăn mòn điện hoá cao dễ đẫn tới các trục trặc trong việctruyền tải. Đã có các hệ vành đai chiếu xạ thực hành công suất 80 kCi(In - Ga - Sn) của atvia, trongđó 96% hoạt độ là của 116In (T1/2 = 54,12min; Eγ = 1,15MeV). Tính toán cho thấy các dự ánmạch bức xạ trên các lò năng lượng của một số nhà máy điện nguyên tử có hiệu quả kinh tế.Trong trường hợp này, công suất có thể đạt được tới 300kW, tương ứng với hoạt độ 20,2 MCicủa nguồn 60Co. Các mạch bức xạ có thể có công suất bức xạ gamma cao hơn đối với các chất phóng xạphân hạch (các mảnh phân hạch). Có những dự án công suất mạch tới 0,5 MW. Nhìn chung, công suất bức xạ gamma của các mạch bức xạ tương đối lớn - đó là điểm ưuviệt so với 60Co và 137Cs. Tuy nhiên, hoạt độ riêng của chất chiếu xạ thấp hơn hoạt độ riêngcủa 60Co. Đối với hợp kim In - Ga thấp hơn khoảng 2 ÷ 3 lần; đối với 24Na thấp hơn hàngchục lần, do đó cần tới các thể tích chiếu lớn, điều này gây ra những khó khăn về mặt kỹthuật. Ngoài ra, lò phản ứng cũng phải dành một công suất nhất định cho vành đai phóng xạ,điều này làm phức tạp thêm tính an toàn vận hành lò phản ứng. 31 322.3.3 Bức xạ tử ngoại Trong những năm gần đây, bức xạ tử ngoại cũng được dùng để xử lý bề mặt, đặc biệt làtrong lĩnh vực xử lý bao bì, khâu mạch kết hợp hay khâu mạch ngoại lai. Người ta có thể kếthợp xử lý bề mặt giữa bức xạ tử ngoại và electron hoặc bức xạ tử ngoại - electron - bức xạhồng ngoại để xử lý bề mặt. Các đối tượng vật liệu để xử lý là giấy, phim, lá kim loại, vật liệubao bì, vải.. Các loại đèn dùng khí Xe, KrCl, XeCl... hay được sử dụng. Chúng có thể chocông suất tới 400W/cm dây đốt. Các loại đèn thuỷ ngân có thể biến 60% công suất thành bứcxạ tử ngoại. Một trong những ưu điểm của việc xử lý bề mặt bằng tia tử ngoại là làm giảm các hợpchất hữu cơ bay hơi. Để xử lý bề mặt của một tỷ lon bia bằng bức xạ nhiệt, có tới 29 tấn hoáchất bị bay hơi, trong khi xử lý bằng tia tử ngoại chỉ có 0,2 tấn. Theo đánh giá ở Mỹ, nếudùng tia tử ngoại để xử lý 100 tỷ lon đồ hộp, thì giảm được 2.700 tấn hợp chất hữu cơ bayhơi, 1400 tấn các hợp chất gây ô nhiễm không khí và 105.000 tấn CO2. Xử lý bằng tia tửngoại có thể tiết kiệm 55% năng lượng so với xử lý nhiệt. Ngày nay, 50% thị trường bao bì ở Bắc Mỹ và châu Âu được xử lý bằng bức xạ.2.4 Cấu trúc của hệ thiết bị chiếu xạ và đặc điểm của công nghệ bức xạ2.4.1 Đặc điểm của công nghệ bức xạ Đặc điểm chung của công nghệ bức xạ là trong công nghệ này, quá trình hoá học, hoá lý,hoá sinh, được thực hiện dưới tác động của bức xạ. Điều này đã dẫn tới sự cần thiết phải sửdụng các công cụ đặc biệt phát ra bức xạ cũng như các thiết bị đảm bảo an toàn bức xạ đối vớinhân viên vận hành và những người sử dụng sản phẩm.2.4.2 Cấu trúc của thiết bị chiếu xạ - Một thiết bị hoá bức xạ bao gồm: 1) Nguồn bức xạ; 2) Thiết bị hoá bức xạ, nơi thực hiện các quá trình công nghệ; 3) Tổ hợp bảo vệ bức xạ, bảo vệ các nhân viên phục vụ khỏi tác hại của tia bức xạ. 4) Các thiết bị phụ trợ để đo liều, vận hành thiết bị, đưa sản phẩm vào và ra khỏi vùngchiếu xạ v.v… - Phụ thuộc vào loại nguồn bức xạ ion hoá sử dụng, các thiết bị bức xạ chia làm hai loại: nguồn đồng vị phóng xạ và máy gia tốc. - Thiết bị hoá bức xạ có thể chia làm 2 nhóm: nhóm thiết bị cố định và nhóm thiết bị di chuyển. - Tổ hợp bảo vệ bức xạ có tác dụng ngăn chặn các tia bức xạ, giảm liều bức xạ đối với nhân viên và những cư dân ở vùng lân cận tới mức giới hạn được phép. - Các thiết bị phụ trợ đảm bảo chất lượng của quá trình công nghệ.32 33 Hiện nay các nguồn đồng vị thường được sử dụng trong công nghệ bức xạ là 60Co và137Cs với năng lượng tương ứng là 1,173MeV và 1,332MeV (60Co) và 0,662 MeV (137Cs). Các máy gia tốc thường được sử dụng là máy gia tốc electron tác dụng trực tiếp. Ngoài rangười ta còn sử dụng bức xạ hãm là nguồn bức xạ gián tiếp.2.4.3 Năng lượng bức xạ, độ phóng xạ cảm ứng và độ an toàn sản phẩm Bảng 2.4. Đặc trưng của một số phản ứng (γ, n) Sản phẩm Số thứ tự Đồng vị bia Năng lượng ngưỡng, MeV phản ứng 9 8 Be4, 4He2 1 Be4 1, 67 2 1 2 H1 2, 23 H1 204 ...