Tên luận án:
NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA VÀ NƠTRON DÙNG LIỀU KẾ MÀNG MỎNG NHUỘM MÀU
Ngành:
Vật lý hạt nhân và Công nghệ bức xạ
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung vào nghiên cứu và phát triển phương pháp đo liều bức xạ gamma và nơtron bằng liều kế màng mỏng nhuộm màu Poly(vinyl alcohol) (PVA). Sự cần thiết của đề tài xuất phát từ vai trò quan trọng của liều lượng học trong sự phát triển bền vững của Vật lý hạt nhân, Công nghệ hạt nhân và các ứng dụng liên quan, đặc biệt trong bối cảnh xây dựng lò nghiên cứu mới và chương trình điện hạt nhân tại Việt Nam. Các liều kế màng mỏng nhuộm màu PVA, được biết đến là vật liệu tương đương mô và được ưa chuộng trong đo liều gamma, vẫn còn hạn chế trong việc đánh giá độ nhạy và xác định hàm đặc trưng liều cho bức xạ nơtron.
Mục tiêu chính của luận án là chế tạo thành công loại liều kế màng mỏng hữu cơ nhuộm màu có khả năng đo đồng thời cả liều gamma và nơtron, đồng thời xác định độ nhạy, dải liều và hàm đặc trưng liều của chúng. Đối tượng nghiên cứu là liều kế màng mỏng nhuộm màu để kiểm soát liều cao gamma tại các cơ sở chiếu xạ và liều nơtron tại kênh số 2 của lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt. Các thí nghiệm được thực hiện tại các viện nghiên cứu hạt nhân hàng đầu Việt Nam.
Luận án đã nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng thành công liều kế màng mỏng PVA nhuộm màu, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của liều kế, xác định các hàm đặc trưng liều và lựa chọn loại liều kế tối ưu. Kết quả cho thấy phim PVA nhuộm methylene blue có độ nhạy bức xạ gamma tốt nhất trong khoảng liều 0-150 kGy, và hàm lượng PVA 2,94% đạt khả năng làm việc tối ưu. Đối với bức xạ nơtron nhiệt, việc đưa axit boric vào phim đã cải thiện độ bền và độ ổn định, làm tăng độ nhạy.
Đóng góp khoa học của luận án là việc nghiên cứu và chế tạo thành công liều kế màng mỏng PVA nhuộm màu có khả năng kiểm soát liều gamma trong khoảng rộng với độ nhạy tối ưu, đồng thời là công trình đầu tiên khảo sát tính chất của phim PVA khi chiếu trên chùm nơtron nhiệt tại lò Đà Lạt. Luận án cũng đã phát triển và ứng dụng thành công mô hình truyền năng lượng để xác định đường đặc trưng liều cho cả bức xạ gamma và nơtron, với kết quả làm khớp hàm R² từ 0,897 đến 0,970. Những nghiên cứu này đã được công bố trên 07 công trình khoa học và có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc phát triển một loại liều kế mới, đáng tin cậy cho công nghệ bức xạ tại Việt Nam.
Mục lục chi tiết:
Chương I. Tổng quan nghiên cứu
- 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu
- 1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
- 1.1.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
- 1.2 Tổng quan về các loại liều kế
- 1.2.1 Phân loại liều lượng kế
- 1.2.2 Một số tiêu chí lựa chọn liều kế cho các dải đo
- 1.2.2.1 Các tiêu chí lựa chọn
- 1.2.2.1 Dải liều sử dụng đối với các liều lượng kế
- 1.2.3 Đơn vị đo liều và định liều bức xạ
- 1.2.4 Một số loại liều kế đo liều cao
- 1.2.4.1 Nhiệt lượng kế
- 1.2.4.1 Phương pháp đo liều dựa trên sự ion hóa chất khí
- 1.2.4.2 Liều lượng kế hoá học
Chương II. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu
- 2.1 Tương tác của bức xạ với vật liệu PVA
- 2.1.1 Hiệu ứng khâu mạch và ngắt mạch của polymer
- 2.1.2 Hiệu ứng tách khí
- 2.1.3 Oxy hóa bức xạ và sau bức xạ của polymer
- 2.1.4 Sự phá hủy của cấu trúc
- 2.1.5 Sự biến đổi tính chất vật lý của polymer sau khi chiếu xạ
- 2.1.6 Sự bảo vệ bức xạ và sự tăng nhạy bức xạ
- 2.2 Quá trình truyền năng lượng của bức xạ cho vật chất
- 2.2.1 Hệ số truyền năng lượng tuyến tính
- 2.2.2 Mô hình truyền năng lượng
- 2.2.3 Các dẫn xuất của mô hình truyền năng lượng
- 2.3 Phân tích đọc kết quả liều kế bằng phương pháp quang phổ kế hấp thụ
- 2.5.1 Phương pháp quang phổ kế hấp thụ
- 2.5.2 Định luật Lambert-Beer
- 2.5.3 Cấu tạo thiết bị
Chương III. Kết quả và thảo luận
- 3.1 Nghiên cứu đo liều bức xạ gamma dùng liều kế màng mỏng PVA được nhuộm màu
- 3.1.1 Nguồn chiếu xạ gamma 60Co
- 3.1.2 Chế tạo phim màng mỏng
- 3.1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu và hoá chất
- 3.1.2.2 Các bước gia công chế tạo
- 3.1.3 Sự biến đổi màu và phổ hấp thụ của các phim màng mỏng được nhuộm các màu khác nhau
- 3.1.4 Xác định đường đặc trưng liều của liều kế nhuộm màu PVA
- 3.1.5 Đánh giá khả năng nhạy bức xạ của các màu chỉ thị
- 3.1.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch PVA lên khả năng làm việc của phim
- 3.1.7 Khảo sát sự ảnh hưởng của các chất phụ gia lên giá trị mật độ quang của phim trước và sau khi chiếu xạ gamma
- 3.1.8 Đánh giá sự ảnh hưởng của axit boric lên phim PVA được nhuộm màu
- 3.1.9 Đánh giá sai số của liều kế màng mỏng PVA nhuộm màu kiểm soát liều gamma dùng trong phép đo thường quy
- 3.2 Nghiên cứu một số tính chất của phim PVA nhuộm màu khi chiếu trên chùm nơtron nhiệt tại kênh số 2 của lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt.
- 3.2.1 Nguồn nơtron nhiệt tại kênh số 2, Lò nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt
- 3.2.2 Chế tạo phim màng mỏng
- 3.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu và hoá chất
- 3.2.2.2 Các bước gia công chế tạo
- 3.2.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của các chất phụ gia lên giá trị mật độ quang của phim sau khi chiếu nơtron.
- 3.2.4 Khảo sát trạng thái của phim sau khi chiếu
- 3.2.5 Khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng axit boric lên chất lượng phim sau khi được chiếu trên nguồn nơtron nhiệt
- 3.2.6 Đường đặc trưng liều