Hình 1. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ các mẫu vào lượng RAM và năng lượng nguồn phát
3.1.2. Thảo luận
Từ các bảng 1 và 2 và hình 1 thấy các mẫu có hàm lượng RAM là 2,5% cho kết quả hấp thụ lớn nhất ở các mức năng lượng nguồn ≤122 keV. Trên mức 122 keV với chiều dày mẫu là làm hầu như các tia truyền qua. RAMs là vật liệu hấp thụ được chế tạo trong đó sử dụng hiệu ứng bẫy lượng tử để hấp thụ sóng radar [2]. Vật liệu này cũng có khả năng bẫy các lượng tử tia X và γ khi hàm lượng vừa đủ, tuy nhiên nếu hàm lượng RAMs lớn hơn sẽ làm giảm hàm lượng barit và các thành phần hấp thụ khác. Điều này lý giải tại sao khi hàm lượng RAM > 2,5% độ hấp thụ lại giảm xuống.
3.2. Xác định hệ số hấp thụ bức xạ μ, chiều dày một nửa (HVL) x1/2 và chiều dày 1/10 (TVL) x1/10 của vật liệu
3.2.1. Kết quả
Vật liệu hấp thụ trên cơ sở bê tông barit với 2,5% RAMs (gọi tắt là vật liệu X, γ – RAM) được xác định các đặc trưng hấp thụ bức xạ như hệ số hấp thụ tuyến tính μ, chiều dày làm suy hao một nửa x1/2 và chiều dày làm suy hao 10 lần cường độ tia bức xạ x1/10. Một trong những thông số quan trọng đặc trưng cho sự hấp thụ bức xạ của vật liệu là hệ số hấp thụ tuyến tính μ. Từ công thức:
Dx = D0.ex-μx (5)
trong đó D0, Dx là công suất chùm tia trước và sau mẫu chắn và x là chiều dày tấm mẫu, sẽ xác định được hệ số μ`:
–μx = ln Dx/ D0
μ = (-l/x) ln Dx/ D0 (6)
Từ công thức (5) khi Dx/ D0 = 1/2 có thể xác định được chiều dày làm suy hao một nửa cường độ (suất liều…) tia bức xạ:
0,693
x1/2 = ——— (cm) (7)
μ
và chiều dày làm suy hao 10 lần cường độ tia bức xạ theo công thức:
2,303
x1/10 = ——— (cm) (8)
μ
Từ bảng 2 xác định được hệ số hấp thụ μ, chiều dày làm suy giảm một nửa cường độ bức xạ x1/2 và chiều dày x1/10 của vật liệu X, γ -RAM tại các mức năng lượng nguồn khác nhau bằng các công thức (6), (7), (8). Kết quả xem trong bảng 3.
Bảng 3. Hệ số μ, x1/2 và x1/10 tại các mức năng lượng phát khác nhau của vật liệu X, γ – RAM và bê tông nặng chống phóng
3.2.2. Thảo luận
Nhìn vào bảng thấy vật liệu X, γ – RAM có chiều dày che chắn bảo đảm ATBX mỏng hơn bê tông nặng chống phóng xạ vào khoảng 2,5 lần. Dựa vào bảng 3 hoàn toàn có thể thiết kế được chiêu dày lớp che chắn đảm bảo ATBX cho một phòng bức xạ tia X và tia γ khi biết suất liều bức xạ trong phòng.
Ví dụ, một phòng xạ trị bằng đồng vị 60 Co có suất liều trong phòng không che chắn là 25 mSv/h. Để đạt ATBX ngoài phòng xạ trị cần có suất liều là 0,5 mSv/h – có nghĩa tường chắn phải làm suy giảm 50 lần suất liều phát. Dựa vào giá trị x1/10 tại 1173 keV và 1332 keV tương ứng với năng lượng do hai tia γ phóng ra từ 60 Co khi xạ trị, tra bảng 6 có x1/10 của vật liệu X, γ – RAM là 8cm. Để giảm 50 lần suất liều phát thì tấm bê tông chế tạo bằng vật liệu X, γ – RAM phải dày là:
50.8
d = ———— = 40 cm.
10
Trong khi đó giá trị x1/10 tại 1173 keV và 1332 keV của bê tông nặng là 20cm, muốn giảm 50 lần suất liều phát tấm bê tông nặng cần phải dày là :
50.200
d = ———— = 100 cm
10
Như vậy để đảm bảo ATBX, lớp vật liệu X, γ– RAM chỉ cần dày 40cm, trong khi đó giá trị này của bê tông nặng chống phóng xạ phải là 1 mét. Điều này có nghĩa chiều dày của lớp vật liệu X, γ – RAM đã giảm được 2,5 lần so với bê tông nặng ở cùng công suất phát.
4. Kết luận
Biến tính bê tông chống phóng xạ barít bằng RAMs với hàm lượng 2,5% đã nâng cao các đặc tính hấp thụ bức xạ tia X và γ. Chiều dày tới hạn bảo đảm ATBX của vật liệu X, γ – RAM được chế tạo mỏng hơn bê tông nặng chống phóng xạ 2,5 lần.
[symple_box color=”gray” text_align=”left” width=”100%” float=”none”]
Tài liệu trích dẫn
- Nguyễn Văn Dán và các cộng sự, Báo cáo đề tài cấp thành phố “Nghiên cứu và triển khai ứng dụng một số hệ vật liệu hấp thụ sóng điện từ trên một số dải tần radar, tia X và tia γ”, Tp.HCM, 6/2005
- S.O.Kasap, Principles of electronic materials and devices, McGraw – Hill, Higher Education, 2002
- Nguyễn Văn Dán, Báo cáo đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu vi tinh thể” Tp.HCM, 9/1997
- Viện năng lượng nguyên tử Việt nam, Viện nghiên cứu hạt nhân, Chỉ dẫn an toàn bức xạ, Đà Lạt, 2/2002
- Hoàng Ngọc Liên, Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Thái Hà, An toàn bức xạ và an toàn điện trong y tế, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002
- Matsahito Kaneko, International standards for radiation protection and environmental monitoring and utility practices in Japan, Seminar on Nuclear safety regulation, 24-27 June 2003, Hanoi and Dalat, Vietnam.
[/symple_box][symple_clear_floats]
