Xác định phổ, liều nơtron bằng phổ kế nơtron hình trụ lồng nhau

Việc xác định tương đương liều là một yêu cầu trong công tác an toàn bức xạ, tuy vậy với trường bức xạ nơtron là không dễ dàng để xác định được chính xác. Điều này một phần từ sự thật rằng: gần như không có cơ chế phản ứng gây bởi nơtron xảy ra trong các đầu dò giống với quá trình xảy ra trong mô, nơtron tồn lưu năng lượng của nó bằng cách tạo ra phổ các hạt mang điện thứ cấp rất phức tạp. Thêm vào đó năng lượng nơtron trong trường hoạt động rất rộng từ năng lượng nơtron nhiệt tới cỡ GeV. Do đó việc xác định chính xác phụ thuộc vào hiểu biết về phổ thông lượng nơtron để lựa chọn thiết bị đo phù hợp, các điều kiện chuẩn thích hợp và xác định các hệ số hiệu chỉnh tính đến sự sai lệch giữa trường chuẩn và trường bức xạ hoạt động. Bất chấp các phương pháp khác như xoắn phổ liều hấp thụ trong LET theo hệ số phẩm chất hay sử dụng các đầu dò có hàm đáp ứng giống như hàm chuyển đổi, phổ kế nơtron vẫn được xem như là phương pháp chuẩn để đánh giá điều kiện an toàn bức xạ ở trường hoạt động. Mỗi một lần phổ thông lượng được xác định ta có thể xác định được đại lượng hoạt động nhờ việc áp dụng các hệ số chuyển đổi.

Các thiết bị đo phổ nơtron hiện nay thường được chia thành hai loại: (1) Thiết bị đo sử dụng các chất làm chậm để làm chậm nơtron; (2) Thiết bị đo sử dụng các chất nhấp nháy để đo nơtron năng lượng cao. Phổ kế cầu Bonner (BSS) được sử dụng khá phổ biến trong việc đánh giá được liều nơtron. Tuy nhiên phương pháp này vẫn có một số nhược điểm: đòi hỏi nhiều phép đo riêng biệt cho mỗi một quả cầu, tiêu tốn nhiều thời gian cho việc đo đạc và xác định hàm đáp ứng cho mỗi một quả cầu. Sự cồng kềnh của cả hệ phổ kế dẫn đến khó khăn khi vận chuyển thao tác tại hiện trường.

Với mong muốn đa dạng hóa phương pháp đo phổ, liều nơtron và giảm sự cồng kềnh của hệ đo phổ, nhóm nghiên cứu do Cơ quan chủ trì Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân phối hợp với Chủ nhiệm đề tài Chu Vũ Long đề xuất một phương pháp sử dụng các lớp vỏ chất làm chậm hình trụ đường kính khác nhau thay thế cho các quả cầu Bonner truyền thống, các vỏ làm chậm này có thể lồng nhau, thuận tiện cho việc vận chuyển và dễ dàng khi thao tác đo đạc tại hiện trường, không những vẫn giữ được những ưu điểm của phổ kế cầu Bonner truyền thống mà còn cải thiện được sự bất tiện về tính cồng kềnh của cả hệ thống. Với mục tiêu Thiết lập được phương pháp, xây dựng được quy trình cho việc xác định phổ, liều nơtron dựa trên việc phát triển một phổ kế nơtron hình trụ lồng nhau (sử dụng đầu dò nơtron nhiệt LiI (Eu).

Trong nghiên cứu này, các nội dung cơ bản như đăng ký của đề tài đã được thực hiện với những kết quả cụ thể sau:

+ Đề tài đã thiết kế, chế tạo được hệ phổ kế nơtron hình trụ với 07 lớp làm chậm khác nhau

+ Hàm đáp ứng của hệ phổ kế nơtron hình trụ (như đề cập ở trên) đã được xác định thông qua mô phỏng MCNP.

+ Phổ nơtron và tương đương liều nơtron của nguồn đồng vị 241Am-Be đã được xác định tại các khoảng cách khác nhau trong không gian phòng chuẩn (tại Viện KHKTHN) sử dụng hệ phổ kế hình trụ lồng nhau.

+ Phổ nơtron và tương đương liều nơtron của nguồn đồng vị 241Am-Be (được làm chậm bởi quả cầu đường kính 20 cm làm bằng polyethylene) cũng đã được xác định tại các khoảng cách khác nhau trong phòng chuẩn sử dụng hệ phổ kế hình trụ lồng nhau.

+ Phổ nơtron sinh ra từ máy phát nơtron Thermo MP 320 (tại Đại học Bách Khoa Hà Nội) đã được xác sử dụng hệ phổ kế hình trụ lồng nhau

+ Giá trị suất tương đương liều nơtron môi trường sinh ra bởi máy phát này cũng được đo đạc bởi thiết bị đo liều nơtron cầm tay Aloka TPS-451C.

+ Phổ nơtron sinh ra từ máy gia tốc y tế tuyến tính (năng lượng 15 MV) đã được xác sử dụng hệ phổ kế hình trụ lồng nhau.

+ Hệ phổ kế này không thích hợp để sử dụng đo nơtron sinh ra từ máy gia tốc y tế tuyến tính (do có một phần đáng kể đóng góp từ tia X vào số đọc của hệ đo).

+ Quy trình đo liều. phổ nơtron sử dụng phổ kế hình trụ lồng nhau đã được thiết lập thông qua nghiên cứu này.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 15343/2018) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)