Nghiên cứu xây dựng phương pháp và thiết kế, chế tạo hệ đo xác định hoạt độ và phân bố hoạt độ đồng vị phát gamma trong thùng thải bằng kỹ thuật Tomography Gamma Scanning

Bài viết Nghiên cứu xây dựng phương pháp và thiết kế, chế tạo hệ đo xác định hoạt độ và phân bố hoạt độ đồng vị phát gamma trong thùng thải bằng kỹ thuật Tomography Gamma Scanning trình bày các kết quả chính đạt được trong việc xây dựng và kiểm tra thực nghiệm khả năng của kỹ thuật TGS đã xây dựng, quá trình thử nghiệm đã được thực hiện trên cơ sở các thiết bị hiện có, nhằm tiến tới xây dựng một hệ đo hoàn chỉnh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xây dựng phương pháp và thiết kế, chế tạo hệ đo xác định hoạt độ và phân bố hoạt độ đồng vị phát gamma trong thùng thải bằng kỹ thuật Tomography Gamma Scanning Tiểu ban E: Hóa phóng xạ, Hóa bức xạ và hóa học hạt nhân, Chu trình nhiên liệu, Công nghệ nhiên liệu hạt nhân, Quản lý chất thải phóng xạ Section E: Radiochemistry and adiation & nuclear chemistry, Nuclear fuel cycle, nuclear material science and technology, Radioactive waste management NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ ĐO XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ VÀ PHÂN BỐ HOẠT ĐỘ ĐỒNG VỊ PHÁT GAMMA TRONG THÙNG THẢI BẰNG KỸ THUẬT TOMOGRAPHY GAMMA SCANNING RESEARCH FOR ESTABLISHMENT OF METHOD AND DESIGN, PRODUCTION OF A MEASUREMENT SYSTEM FOR ASSAY ACTIVITY AND ACTIVITY DISTRIBUTION OF GAMMA EMITTING RADIONUCLIDES IN THE WASTE DRUM BY TOMOGRAPHY GAMMA SCANNING TECHNIQUE PHẠM HOÀI PHƯƠNG, PHẠM NGỌC SƠN, NGUYỄN VĂN KIÊN, HOÀNG MINH VŨ, PHAN QUỐC MINH, NGUYỄN XUÂN TÂN, TRANG THẾ ĐẠT, ÔNG QUANG ĐÔNG, HỒ VĨNH ĐỨC, VÕ THỊ HOÀNG MỸ, NGUYỄN DANH HƯNG Viện Nghiên cứu hạt nhân, Tp. Đà Lạt, Việt Nam phamphuongnri@yahoo.com Trường Đại học Đà Lạt, Tp. Đà Lạt, Việt Nam Tóm tắt: Trong các giai đoạn quản lý chất thải phóng xạ bao gồm tiền chôn lấp và chôn lấp chất thải, cần thiết lập hồ sơ về thông tin thành phần đồng vị và hoạt độ phóng xạ chứa trong các kiện thải. Kỹ thuật đo Tomography Gamma Scanning (TGS) xác định hoạt độ phóng xạ trong các kiện thải là kỹ thuật mới, cho kết quả phân tích có độ chính xác cao khi áp dụng đối với các kiện thải phóng xạ có mật độ vật liệu, thành phần đồng vị và hoạt độ phân bố không đồng đều. Báo cáo này trình bày các kết quả bước đầu nghiên cứu xây dựng phương pháp TGS và tiến độ thiết kế, chế tạo một hệ đo xác định hoạt độ đồng vị phát gamma và phân bố hoạt độ hiện diện trong các thùng thải phóng xạ rắn có mật độ từ thấp tới trung bình (< 2,0 g/cm3). Đề tài đã đạt được những kết quả chính bao gồm: xây dựng thành công phương pháp và kỹ thuật đo TGS; bước đầu xây dựng quy trình đo và xử lý số liệu trên cơ sở những trang thiết bị hiện có; từng bước thiết kế, chế tạo các thành phần của hệ đo TGS, có thể vận hành tự động hoặc thủ công, bao gồm: hệ cơ khí quét thùng thải trong không gian 3 chiều, khối phân tích đa kênh kỹ thuật số dùng FPGA cho đầu dò bán dẫn HPGe, khối cao thế,… Với những kết quả đạt được, việc thiết kế, chế tạo hệ đo TGS đang được tiếp tục chuyển qua giai đoạn nết nối hệ thống và đo thử nghiệm tại hiện trường. Từ khóa: TGS, CT, SPECT, FPGA, DMCA, kiện chất thải phóng xạ. Abstract: During the radioactive waste management stages including pre-disposal and disposal solid radioactive wastes, it is necessary to establish a record of information on radionuclides composition and their radioactive contained in the waste drums. Tomography Gamma Scanning measurement technique (TGS) to detemine the radioactive activity in waste packages is a new technique, giving highly accurate analysis results when applied to radioactive waste packages with material density, radionuclides composition and activity are heterogeneous distribution. This report presents the initial results of the research on the TGS method development and progress of degigning and manufacturing a measurement system to determine the gamma emitting radionuclides activity and activity distribution present in solid radioactive waste drums with low to moderate materials density (phá hủy như [2, 3]: ISO-CARD với sai số trong khoảng 10% - 50%, QED với sai số trong khoảng 15% - 25%, SGS và shielded SGS với sai số trong khoảng 10% - 30%, các kỹ thuật đo này với giả định phân bố đồng vị, hoạt độ và mật độ tương đối đồng đều cho toàn bộ thùng phuy hoặc cho từng lát cắt đối với kỹ thuật SGS. Sai số của các kỹ thuật đo này có thể >500% nếu mẫu đo chứa vật liệu thải có mật độ, phân bố thành phần đồng vị và hoạt độ không đồng đều và có ‘hot spot” trong mẫu. Trong thực tế, phần lớn các kiện thải phóng xạ chứa vật liệu có mật độ, thành phần đồng vị và hoạt độ phóng xạ thường phân bố không đồng đều. TGS là kỹ thuật mới và hiện đại, là sự kết hợp của kỹ thuật CT và kỹ thuật SPECT. Kết quả phân tích thu được có độ chính xác cao và tin cậy khi áp dụng đối với những thùng phuy chứa vật liệu thải có mật độ không đồng nhất và phân bố hoạt độ không đồng đều. Kỹ thuật TGS là một trong các kỹ thuật đo không phá hủy mẫu được thực hiện theo nguyên tắc dựng ảnh phân bố mật độ hay hoạt độ cho mỗi lớp scan từ dữ liệu nguồn gamma truyền qua và đồng vị phát gamma tồn tại trong thể tích chất thải phóng xạ; phân tích hình ảnh và dữ liệu thực nghiệm sẽ cho kết quả hoạt độ và phân bố hoạt độ đồng vị phóng xạ trong mỗi lớp scan và toàn bộ thùng phuy. Sai số kết quả phép đo trong dãi từ 5% - 15%, tron ...