Nghiên cứu tối ưu hóa đáp ứng năng lượng của thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò 3He

Việc khai thác và ứng dụng năng lượng hạt nhân, nguyên tử trong khoa học và đời sống ngày càng được phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia trên thế giới. Hiệu quả kinh tế-xã hội mà chúng đem lại là không nhỏ. Tuy nhiên, bên cạnh các lợi ích, các bức xạ ion hóa còn có thể gây ra những ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người và môi trường xung quanh.

Theo thống kê, nước ta có khoảng 2100 nguồn phóng xạ đang được sử dụng tại các cơ sở ứng dụng kỹ thuật hạt nhân; 4 cơ sở sử dụng máy gia tốc hạt để sản xuất đồng vị phóng xạ phục vụ trong y tế; 4 trung tâm chiếu xạ sử dụng nguồn 60Co với hoạt độ phóng xạ lên tới hàng triệu Ci; 1 lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu tại Đà Lạt có công suất 0,5 MW; 35 cơ sở y học hạt nhân; hàng trăm cơ sở sử dụng X quang và 60 cơ sở quản lý về an toàn bức xạ được thành lập theo pháp lệnh về an toàn bức xạ đã được chính phủ ban hành. Trước tình hình đó, vấn đề giám sát và đảm bảo an toàn bức xạ tại các cơ sở ứng dụng kỹ thuật hạt nhân ngày càng được các cơ quan nhà nước và xã hội quan tâm.

Trường bức xạ xung quanh lò phản ứng hạt nhân, kho lưu giữ nguồn và các cơ sở sử dụng máy gia tốc năng lượng cao... thường hiện diện các thành phần bức xạ gamma và nơtron với phân bố năng lượng phức tạp. Suất liều gây bởi các thành phần bức xạ này là rất lớn, do đó cần phải đo đạc và giám sát thường xuyên nhằm đảm bảo công tác an toàn bức xạ cho cán bộ, nhân viên và phân chia các khu vực làm việc hợp lý. Việc đo liều gamma tại các cơ sở hạt nhân đã được trang bị tương đối đầy đủ, tuy nhiên vấn đề kiểm soát liều lượng gây bởi thành phần nơtron tại các cơ sở này còn nhiều hạn chế. Các thiết bị đo liều nơtron thường dùng là các thiết bị xách tay được sử dụng cho việc giám sát định kỳ mà chưa có các thiết bị chuyên dụng giúp kiểm soát liều lượng một cách thường xuyên và liên tục. Bên cạnh đó, hầu hết các thiết bị đang dùng là thiết bị nhập ngoại có giá thành rất đắt và gây khó khăn cho quá trình sửa chữa, bảo dưỡng.

Nhằm tiến tới việc nội địa hóa các thiết bị đo liều nơtron tại nước ta, tập trung nghiên cứu, giải quyết bài toán tối ưu hóa đáp ứng năng lượng của đầu dò đo nơtron từ đó xây dựng một phương pháp khả thi cho các thiết bị đo liều notron trong việc xác định tương đương liều môi trường H*(10), ThS. Mai Văn Diện và nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tối ưu hóa đáp ứng năng lượng của thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò ³He”.  Từ đó, xây dựng được một cấu hình đầu dò với đáp ứng năng lượng phù hợp nhằm phục vụ cho việc chế tạo các thiết bị đo liều nơtron.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau:

Đã phát triển thành công một cấu hình đầu dò có đáp ứng năng lượng phù hợp phục vụ cho việc đo đạc suất tương đương liều nơtron môi trường trong dải năng lượng từ 0,025 eV tới 15 MeV.

Khối đầu dò được thiết kế có cấu trúc đa lớp sử dụng HDPE+Cd với kích thước 20,5 x 24,5 cm và trọng lượng nhỏ hơn 6 kg.

Độ đáp ứng năng lượng và đáp ứng góc phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế IEC 61005-2014.

Hệ điện tử xử lý tín hiệu được chế tạo tích hợp một MCA và một SCA cho phép loại trừ hầu hết các tín hiệu gamma và nhiễu điện tử mà vẫn duy trì hiệu suất ghi nhận đối với bức xạ nơtron

Khả năng làm việc của thiết bị đo được kiểm chứng tại phòng chuẩn liều cấp II của Viện KH&KTHN và được so sánh thực nghiệm với thiết bị Aloka TPS451C do Nhật Bản sản xuất.

Trong nghiên cứu này, sản phẩm của đề tài mới chỉ phát triển ở dạng một thiết bị đo thử nghiệm. Do đó, để đáp ứng nhu cầu trong việc kiểm soát an toàn bức xạ tại các cơ sở ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong nước, nhóm thực hiện đề tài sẽ tiếp tục nghiên cứu nhằm chế tạo hoàn chỉnh thiết bị đo trong thời gian tới.

Thông qua việc thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành các nội dung công việc, qua đó từng bước làm chủ được công nghệ phục vụ cho việc chế tạo nội địa hóa các thiết bị đo liều nơtron tại nước ta.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19471/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)