Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://vietbaitotnghiep.com/dich-vu-viet-thue-luan-van Download luận văn thạc sĩ ngành vật lí nguyên tử với đề tài: Đánh giá về mức độ an toàn các thiết kế che chắn bức xạ của thiết bị gia tốc UERL -10-15S2, cho các bạn làm luận văn tham khảo

1. 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN THỊ KIM VÂN
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI
VỚI MÁY GIA TỐC UERL-10-15S2
LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ
Thành phố Hồ Chí Minh 2012

2. 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN THỊ KIM VÂN
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI
VỚI MÁY GIA TỐC UERL-10-15S2
Chuyên ngành: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ, HN & NLC
Mã số: 64 44 05
LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VĂN HÙNG
Thành phố Hồ Chí Minh 2012

3. 1
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập tại Bộ môn Vật lý Hạt nhân, trường Đại học Sư
Phạm TP.HCM, tôi đã được các thầy cô tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến
thức quý giá. Cho tôi gửi lời biết ơn với tất cả các thầy cô đã giảng dạy tôi trong
suốt thời gian học tại trường.
Xin tri ân đến thầy Trần Văn Hùng đã định hướng cho tôi lựa chọn đề tài này
và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận văn.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến anh Cao Văn Chung đã có những ý kiến đóng
góp, hướng dẫn quí báu và nhiệt tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin được phép gửi lời cám ơn đến quý Thầy/Cô trong hội đồng đã đọc, nhận
xét và giúp tôi hoàn chỉnh luận văn.
Cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè luôn ủng hộ, động viên và giúp đỡ tôi
trong trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.

4. 2
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................... 5
MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 7
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA TỐC UERL – 10 - 15S2 ......................9
1.1 Giới thiệu máy gia tốc UERL – 10 – 15S2 [5]..........................................................9
1.2 Khối che chắn bức xạ [5]...........................................................................................13
1.3 Hệ thống chiếu xạ [4] [5] ..........................................................................................15
1.4 Klystron [4] [5] ...........................................................................................................18
CHƯƠNG II: TƯƠNG TÁC ELECTRON VỚI VẬT CHẤT [1] ...........................20
2.1 Sự mất năng lượng do ion hoá ..................................................................................20
2.2 Sự mất mát năng lượng do bức xạ ............................................................................21
2.3 Sự mất năng lượng do bức xạ Synchrotron .............................................................23
2.4 Sự mất bức xạ do bức xạ Cherenkov........................................................................25
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CÁC THIẾT KẾ CHE CHẮN CỦA THIẾT
BỊ UERL -10 – 15S2.................................................................................................28
3.1 Tầm của electron trong vật chất [2]..........................................................................28
3.2 Khả năng phát bức xạ hãm của chùm electron phát từ thiết bị [4].......................30
3.3 Tính toán cơ bản của thiết kế che chắn bức xạ cho hệ thống chùm electron [6].31
3.4 Kết quả tính toán phân bố liều bằng phương pháp mô phỏng dùng phần mềm
MCNP (4C)........................................................................................................................44
3.5 Kết quả thực nghiệm đo suất liều cho thiết kế che chắn UERL -10 – 15S2 .......59

5. 3
KẾT LUẬN...............................................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................64
PHỤ LỤC................................................................................................................ 65

6. 4
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của máy gia tốc: .....................................................12
Bảng 1.2: Các thông số chính của hệ băng chuyền của máy gia tốc: .......................12
Bảng 1.3: Danh mục và thông số các thiết bị của máy gia tốc .................................13
Bảng 3.1: Suất liều giới hạn cho các vị trí ................................................................31
Bảng 3.2 : Các điểm tính toán ứng với từng nhóm làm việc khác nhau...................32
Bảng 3.3: Kết quả tính toán lý thuyết cho che chắn bức xạ truyền qua....................39
Bảng 3.4: Giá trị TVL cho các photon tán xạ ...........................................................42
Bảng 3.5: Kết quả tính toán sự suy giảm bức xạ do tán xạ.......................................43
Bảng 3.6: Phương trình mô tả các mặt cơ bản trong MCNP ....................................47
Bảng 3.7: Các loại tally tính toán..............................................................................50
Bảng 3.8: Ý nghĩa sai số tương đối R trong MCNP ................................................52
Bảng 3.9: Hệ số DE/DF ............................................................................................55
Bảng 3.10: Kết quả tính toán suất liều sử dụng MCNP............................................57
Bảng 3.11: Kết quả tính toán suất liều cho hiệu ứng sky-shine................................59
Bảng 3.12: Kết quả suất liều lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm..........................62

7. 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Khối gia tốc của thiết bị chiếu xạ............................................................... 9
Hình 1.2: Sơ đồ thiết kế hệ thống che chắn bức xạ.................................................... 9
Hình 1.3: Sơ đồ lắp đặt tầng trệt ...............................................................................10
Hình 1.4: Sơ đồ lắp đặt tầng 1...................................................................................10
Hình 1.5: Sơ đồ mặt cắt khối che chắn bức xạ..........................................................11
Hình 1.6: Cấu trúc bê tông tầng trệt của khối che chắn............................................14
Hình 1.7: Cấu trúc bê tông tầng 1 của khối che chắn ...............................................14
Hình 1.8: Cấu trúc của hệ thống chiếu xạ.................................................................15
Hình 1.9: Cấu trúc một ống gia tốc dùng sóng RF ...................................................16
Hình 1.10: Hệ thống quét chùm tia...........................................................................18
Hình 1.11: Klystron TH2173F..................................................................................18
Hình 1.12: Cấu trúc của một klystron.......................................................................19
Hình 2.1: Bức xạ synchrotron ...................................................................................23
Hình 2.2: Mặt sóng của bức xạ Cherenkov...............................................................27
Hình 3.1: Tầm electron trong một số vật liệu ứng với giá trị năng lượng tới Eo......29
Hình 3.2 : Phổ photon sinh ra trong quá trình chiếu xạ ............................................30
Hình 3.3: Suất liều ứng với các góc sinh ra bởi bức xạ hãm ....................................32
Hình 3.4: Vị trí các điểm 1,2,3,4,5............................................................................33
Hình 3.5: Vị trí các điểm 7,8,9..................................................................................33
Hình 3.6: Vị trí các điểm 7,10,11,12.........................................................................34
Hình 3.7: Vị trí các điểm 5, 6, 13 và các mặt tán xạ S1, S2, S3 ...............................34
Hình 3.8: Vị trí các điểm 6, 13 và các mặt tán xạ S4, S5, S3 ...................................35

8. 6
Hình 3.9: Các mặt tán xạ S6, S7 ...............................................................................35
Hình 3.10: Các giá trị TVL của các vật liệu a: bê tông, b: thép, c chì. Đường nét là
các giá trị của lớp thứ nhất, đường liền là cho các lớp hấp thụ tiếp theo..................37
Hình 3.11: Đường suy giảm theo chiều dày bê tông che chắn của các nguồn electron
đơn năng: 1- 0.1 MeV; 2 - 0.24 MeV; 3 - 0. MeV 4; 4 - 0.5 MeV; 5 - 1.0 MeV;
7 - 2.0 MeV; 9 - 3.0 MeV; 10 - 4.0 MeV; 11 - 6.0 MeV; 12 - 10.0 MeV và 6 -
nguồn 137
Cs; 8-nguồn 60
Co.......................................................................................38
Hình 3.12: Sơ đồ tính toán suất liều bức xạ trong lối đi của hệ che chắn bức xạ.....40
Hình 3.13: Hệ số albeldo ứng với các mức năng lượng của bức xạ hãm theo năng
lượng các góc sΘ cho bêtông (mật độ 2,3g/cm3
). .....................................................41
Hình 3.14: Năng lượng tán xạ photon phụ thuộc vào góc tán xạ.............................41
Hình 3.15: Mặt cắt Oxy nhà chiếu xạ tại vị trí z = 60...............................................54
Hình 3.16: Mặt cắt Oxy nhà chiếu xạ tại vị trí z = 300.............................................54
Hình 3.17: Mặt cắt Oyz nhà chiếu xạ tại vị trí z = 0................................................55
Hình 3.18: Liều kế Ethanol-Chlorobenzene (ECB)..................................................60
Hình 3.19: Máy đo liều MINI RAD-1000 .............................................................. 61
Hình 3.20: Sử dụng máy đo liều MINI RAD-1000 đo suất liều tại các vị trí...........61

9. 7
MỞ ĐẦU
Ngày nay Công nghệ Bức xạ (CNBX) là một trong các lĩnh vực nghiên cứu
ứng dụng có hiệu quả cao của ngành Năng lượng nguyên tử ở Việt Nam, cũng như
nhiều nước trên thế giới. Bức xạ ion hóa được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực
kinh tế - xã hội (KT-XH) như y tế, công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu... Hiệu
quả KT-XH mà chúng đem lại không nhỏ và đã được xã hội thừa nhận. Nhiều kỹ
thuật bức xạ, hạt nhân là không thể thay thế và đã trở thành những công cụ, phương
pháp hữu hiệu trong chẩn đoán và điều trị bệnh, bảo quản lương thực, thực phẩm,
thăm dò và khai thác tài nguyên.
Trước sự phát triển mạnh của CNBX, ngày càng nhiều cơ sở ứng dụng được
hình thành. Được thành lập từ năm 2000, Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai
Công nghệ Bức xạ, tên viết tắt là VINAGAMMA hiện đã đưa vào hoạt động 2 thiết
bị chiếu xạ công nghiệp: máy chiếu xạ nguồn Cobalt-60, SVST-Co60/B, và máy gia
tốc chùm tia điện tử UELR-10-15S2. Trong đó thiết bị chiếu sử dụng máy gia tốc đã
được Trung tâm đầu tư và đưa vào hoạt động sử dụng vào năm 2011 với năng lượng
chùm tia là 10 MeV, công suất 15kW. Thiết bị được sử dụng cho mục đích nghiên
cứu ứng dụng Công nghệ Bức xạ trong công nghiệp, xử lý chất thải môi trường, khử
trùng các vật phẩm y tế và thanh trùng hàng thực phẩm. Đặc điểm nổi trội của máy
gia tốc so với máy chiếu dùng nguồn cobalt đó là sự an toàn; bởi thiết bị sẽ ngừng
phát tia khi tắt máy trong khí đó với máy cobalt thì đồng vị phóng xạ vẫn phân rã
liên tục và phát tia khi không còn cần đến. Ngoài ra máy cobalt còn đòi hỏi phải
thay nguồn định kỳ do phân rã phóng xạ vì thế nguồn cũ khi không còn sử dụng cần
phải xử lý để đảm bảo an toàn bức xạ.
Tuy nhiên, dù đặc tính có an toàn hơn, nhiều ưu điểm hơn của các công nghệ
bức xạ ngày càng phát triển, chúng ta cũng không thể chủ quan trong việc đánh giá
mức độ an toàn của thiết bị bởi bức xạ ảnh hưởng đến các mô sống, đặc biệt ảnh
hưởng trực tiếp đến con người. Nếu bức xạ ion hoá đi vào các mô sống, các ion
được tạo ra đôi khi ảnh hưởng đến quá trình sinh học bình thường. Tiếp xúc với bất

10. 8
kỳ loại nào trong số các loại bức xạ ion hoá, bức xạ alpha, beta, các tia gamma, tia
X và nơtron, đều có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ.
Trên cơ sở đó, bài luận văn này nhằm mục đích trình bày việc khảo sát suất
liều ở các vị trí ảnh hưởng của thiết bị gia tốc UERL -10-15S2 bằng phép mô phỏng
Monte-Carlo sử dụng chương trình MCNP(4C2) và kiểm chứng bằng phép đo thực
nghiệm. Từ đó đưa ra đánh giá về mức độ an toàn các thiết kế che chắn bức xạ của
thiết bị gia tốc UERL -10-15S2.
Luận văn bao gồm 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu hệ thống chiếu xạ sử dụng máy gia tốc UERL – 10 –
15S2 gồm những thông số kỹ thuật của máy và cấu trúc che chắn bức xạ.
Chương 2: Những tương tác của electron với vật chất bao gồm các quá trình
mất năng lượng của electron.
Chương 3: Đánh giá an toàn của thiết kế che chắn thiết bị UERL -10 – 15S2
bao gồm trình bày các tính toán lý thuyết về thiết kế che chắn bức xạ do CORAD
Service Co.Ltd cung cấp, các tính toán phân bố liều sử dụng chương trình mô phỏng
MCNP (4C2) và kiểm chứng bằng phép đo thực nghiệm.

11. 9
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA TỐC UERL – 10 - 15S2
1.1 Giới thiệu máy gia tốc UERL – 10 – 15S2 [5]
Máy gia tốc UERL – 10 – 15S2 thuộc loại Linac được cung cấp bởi CORAD
Service Co.Ltd . Hệ thống chiếu xạ này sử dụng chùm điện tử năng lượng cao được
lắp đặt tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ (Vinagamma),
bao gồm máy gia tốc điện tử tuyến tính UERL-10-15S2 và khối băng chuyền đặt
bên trong khối bêtông che chắn làm giảm tia bức xạ đến mức cho phép. UERL-10-
15S2 sử dụng ống gia tốc cộng hưởng để gia tốc electron bằng sóng cao tần cung
cấp bởi klystron. Hệ thống đầu ra chùm tia có hai cửa nằm ở khoảng cách 1m do đó
cho phép đồng thời chiếu xạ sản phẩm trên cả hai mặt.
Hình 1.1: Khối gia tốc của
thiết bị chiếu xạ
Hình 1.2: Sơ đồ thiết kế hệ
thống che chắn bức xạ

12. 10
Hình 1.3: Sơ đồ lắp đặt tầng trệt
Hình 1.4: Sơ đồ lắp đặt tầng 1

13. 11
Hình 1.5: Sơ đồ mặt cắt khối che chắn bức xạ
1. Khối băng chuyền
2. Khu vực chiếu xạ với hai chùm tia điện tử đối xứng
3. Khối chân không
4. Tổng đài chính
5. Khu điều khiển máy gia tốc và nguồn cung cấp năng lượng băng chuyền.
6. Khu điều khiển băng chuyền
7. Khối điều khiển hệ thống an toàn
8. Khu vực gia tốc
9. Khối klystron với thiết bị tạo xung
10. Hệ thống làm mát cho máy gia tốc và klystron
11. Khối nguồn
12. Khối cấp sóng vào cho klystron
13. Cao thế klystron
14.Tủ điện chính
15. Hệ thông khí.

14. 12
Các thành phần chính của máy gia tốc UERL – 10 – 15S2
- Khối che chắn bức xạ
- Hệ thống chiếu xạ
- Khối klystron
- Nguồn và khối điều khiển
- Hệ thống làm mát
- Hệ băng chuyền
 Các thông số đặc trưng kỹ thuật của thiết bị:
Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của máy gia tốc:
Bảng 1.2: Các thông số chính của hệ băng chuyền của máy gia tốc:
Bề rộng cực đại của thùng hàng 500
Chiều cao cực đại của thùng hàng 300
Trọng lượng cực đại của thùng hàng 25 kg
Vận tốc băng chuyền 0,6-6 m/phút
Năng lượng electron , MeV 10
Công suất, kW 15
Xung khuếch đại của cường độ dòng, A 0,25
Tần số, Hz 50, 100, 200, 300
Khoảng cách xung, microseconds 20
Chiều dài quét cực đại, mm 500
Công suất tiêu thụ, kW 110
Độ đồng đều liều theo chiều quét, % +/-5
Độ ổn định năng lượng,% +/-2,5
Độ ổn định công suất, % +/-2,5

15. 13
Bảng 1.3: Danh mục và thông số các thiết bị của máy gia tốc
1.2 Khối che chắn bức xạ
Hệ thống chiếu xạ sử dùng máy gia tốc UERL – 10 - 15S2 tại trung tâm
VINAGAMMA được che chắn bởi thiết kế bằng vật liệu bê tông có tỷ trọng
2,3g/cm3
để đảm bảo tính chất an toàn bức xạ đối với nhân viên làm việc cũng như
khu vực xung quanh. Khối che chắn gồm 2 khu vực chính : khu vực được chiếu xạ
ở tầng trệt và khu vực đặt hệ thống máy gia tốc được bố trí ở tầng 1.
Thiết bị
Kích thước, mm Trọng
lượng,
kgDài Rộng Cao
Máy chiếu xạ 4880 1545 1590 3800
Klystron 860 650 1500 730
Khối điều chỉnh klystron 1450 600 2300 600
Hệ thống làm lạnh máy chiếu và
klystron
1200 600 1900 300
Khối nguồn cung cấp cho hệ thống
chân không
600 600 1900 250
Khối nguồn 600 600 2300 200
Khối điều khiển 800 400 1900 160
Băng chuyền chính 1000 600 300 40
Bơm tuần hoàn 540 170 240 35

16. 14
Hình 1.6: Cấu trúc bê tông tầng trệt của khối che chắn
Hình 1.7: Cấu trúc bê tông tầng 1 của khối che chắn

17. 15
1.3 Hệ thống chiếu xạ
Hệ thống chiếu xạ cung cấp chùm điện tử đã được gia tốc và chiếu xạ lên đối
tượng thông qua 2 hệ thống quét được đặt đối diện nhau.
Hình 1.8: Cấu trúc của hệ thống chiếu xạ
1. Cấu trúc ống gia tốc
2. Đầu quét 1
3. Đầu quét 2
4. Ống dẫn electron
5. Từ trường quét
6. Từ trường lái electron của đầu quét 2
7. Từ trường điều hướng dòng ra
8. Thùng hàng chiếu xạ

18. 16
9. Băng chuyền
10. Cao thế cấp cho electron gun
11. Electron gun
12. Bộ hấp thụ sóng
13. Bơm ion
14.Cuộn đo dòng
15.Bộ hấp thụ electron
1.3.1 Ống gia tốc [4]
Sự gia tốc của các loại máy gia tốc tuyến tính đối với các ion xảy ra khi
chúng chuyển động nhiều lần qua điện thế của máy phát sóng cao tần. Độ dài của
các điện cực ống tăng theo phương chuyển động của các hạt tích điện. Thời gian
chuyển động quán tính của các hạt tích điện trong các điện cực ống là giống nhau và
bằng nửa chu kỳ thay đổi điện thế của máy phát cao tần. Các điện cực ống chẵn mắc
vào một cực của máy phát còn các điện cực ống lẻ nối vào cực kia của máy phát.
Máy gia tốc UERL-10-15S2 sử dụng sóng cao tần (RF) để gia tốc electron.
Ống gia tốc là hệ thống các hốc cộng hưởng (resonant cavity), thực chất mỗi hốc
cộng hưởng là một thể tích cách điện hoặc chân không được giới hạn bởi vật dẫn
điện.
Hình 1.9: Cấu trúc một ống gia tốc dùng sóng RF

19. 17
Trong ống gia tốc, hạt được gia tốc theo cơ chế cộng hưởng bởi sóng RF như
sau: sóng RF được bơm vào trục của ống gia tốc, tạo nên một điện trường dọc theo
trục này. Điện trường này thay đổi theo thời gian với chu kỳ bằng chu kỳ của sóng
RF đã bơm vào. Với f là tần số cộng hưởng, chu kỳ của sóng RF được xác định
bằng:
f
T
1
= (1.1)
Điều kiện đồng bộ của điện trường gia tốc yêu cầu đi qua một hốc cộng
hưởng trong một thời gian đúng bằng
2
RFT
, chiều dài của một hốc được tính bằng:
f
c
f
v
L
22
β
== (1.2)
Hạt chuyển động càng chậm thì chiều dài hốc cộng hưởng càng nhỏ.
Trong quá trình gia tốc, electron được nhóm lại, thời gian giữa hai nhóm
electron bằng
RFbeam nTT = (n = 1, 2, 3...). Tần số RF của mỗi hốc cộng hưởng bằng một số
nguyên lần thời gian giữa hai nhóm electron được gia tốc.
Khi đó năng lượng hạt nhận được qua mỗi hốc được xác định qua công thức:
dtvEqU

∫=∆ (1.3)
Hay )cos(ϕ×××=∆ accacc LEqU (1.4)
Trong đó Eacc là điện trường gia tốc, Lacc là chiều dài hốc và ϕ là pha đồng
bộ giữa hạt và sóng RF.
1.3.2 Hệ thống quét chùm tia
Sau khi qua ống gia tốc, chùm tia điện tử có năng lượng 10MeV sẽ được đưa
qua hệ thống quét chùm tia. Hệ thống này sử dụng từ trường để làm thay đổi hướng
của chùm electron tạo thành một chùm tia hình rẽ quạt.

20. 18
Hình 1.10: Hệ thống quét chùm tia
Tần số quét của hệ bằng 50, 100, 200, 300 Hz, chiều dài quét cực đại của hệ là
60 cm. Máy gia tốc UERL-10-15S2 có hai hệ quét bố trí đối xứng nhau qua hệ băng
chuyền để thực hiện chiếu xạ hai mặt của đối tượng cùng một lúc.
1.4 Klystron [4] [5]
Hệ thống sóng cao tần cung cấp cho máy gia tốc UERL-10-15S2 gồm: klystron
TH2173F, hệ tăng thế klystron, một đường ống kích thích và một đường ống dẫn
sóng đồng trục được gắn kết với klystron và với cấu trúc gia tốc.
Hình 1.11: Klystron TH2173F
Từ trường quét
Thành của hệ
Chân không
Cửa sổ titan

21. 19
Klystron là thiết bị khuếch đại sóng cao tần cung cấp cho ống gia tốc. Gồm một
súng điện tử ở bên dưới tạo ra một nhóm electron. Xung điện tử này sau đó đi qua
buồng có cấu trúc cộng hưởng, tại buồng cộng hưởng này, sóng RF ổn định được
bơm vào để gia tốc tần số mong muốn. Sau đó các chùm tia đi qua buồng thứ hai,
đó cũng là buồng cộng hưởng gia tốc tần số. Tại cấu trúc cộng hưởng này, electron
sẽ mất dần năng lượng qua quá trình cộng hưởng với sóng RF và trao phần năng
lượng bị mất cho sóng RF ban đầu. Sau khi mất phần năng lượng, electron được hấp
thụ qua bộ phận hấp thụ, sóng RF có năng lượng khuếch đại được dẫn ra ngoài và
được đưa đến ống gia tốc qua một ống chứa khí SF6. Cấu trúc của một klystron cơ
bản được mô tả sau đây:
Hình 1.12: Cấu trúc của một klystron

22. 20
CHƯƠNG II
TƯƠNG TÁC ELECTRON VỚI VẬT CHẤT [1]
2.1 Sự mất năng lượng do ion hoá
Do electron là hạt mang điện nên cơ chế tương tác của nó với vật chất là
tương tác tĩnh điện với các eletron quỹ đạo làm kích thích và ion hoá các nguyên tử.
Khi có sự va chạm của electron này với electron khác, nó có thể mất đi một phần
năng lượng đáng kể (trung bình đến ½). Nhưng nếu xem rằng electron sơ cấp có
năng lượng lớn hơn năng lượng giật lùi thì sự mất năng lượng trung bình là ¼, sự
mất mát năng lượng trên đơn vị đường đi của electron ( tốc độ mất năng lượng
tuyến tính) cũng được tính bởi Bethe dạng tổng quát:
( ) ( ) 







−−−+−++−−−





−





=





− δββββ
β
π 2
2222
22
2
2
4
11
8
1
1112ln
)1(2
ln
2
I
Tvm
vm
en
dx
dT ee
e
e
e
ion
(2.1)
Ở đây Te là động năng tương đối của electron, ne là mật độ electron trong
môi trường, và δ là số hạng hiệu chỉnh hiệu ứng mật độ.
Khi 1/ <<cv , ta có:








=





−
22
ln
4 2
2
2
e
I
vm
nZ
vm
e
dx
dT e
e
e
ion
π
(2.2)
Z, n là mật độ nguyên tử và bậc số nguyên tử của môi trường vật chất, e là cơ
số của log neper. Sau va chạm chùm electron đơn năng sẽ mất năng lượng, và năng
lượng của chùm electron qua tấm vật chất sẽ phân bố trong khoảng năng lượng nào
đó phụ thuộc vào bề dày của vật liệu.
Do khối lượng electron có khối lượng bằng với electron quỹ đạo nên va
chạm giữa chúng làm electron chuyển động lệch khỏi hướng ban đầu. Do đó các hạt
electron chuyển động theo đường cong khúc khuỷa sau nhiều va chạm trong môi
trường hấp thụ và cuối cùng sẽ dừng lại khi hết năng lượng để ion hoá.

23. 21
2.2 Sự mất mát năng lượng do bức xạ
Trong các tương tác với hạt nhân hướng đi của electron có thể bị thay đổi
hoàn toàn. Điều này tương ứng với việc electron có một gia tốc rất lớn. Theo điện
động lực, khi đó electron sẽ phát ra bức xạ điện từ, gọi là bức xạ hãm
(Bremstrahlung). Đây cũng là một cơ chế mất năng lượng quan trọng của electron,
bên cạnh sự ion hóa và kích thích. Bức xạ hãm có phổ liên tục. Nếu biết được tiết
diện ),( vTσ phát photon có tần số v khi có sự tương tác giữa electron có năng
lượng T với nguyên tử của môi trường thì sự giảm năng lượng riêng phần do bức xạ
hãm có dạng sau:
dvvThvn
dx
dT v
rad
),(.
max
0
σ∫=





− (2.3)
Ở đây n là số nguyên tử trong đơn vị thể tích của môi trường, còn
h
T
v =max . Khoảng
cách mà ở đó năng lượng của electron giảm đi e lần, được gọi là chiều dài bức xạ
X0, ta có:
Tdx
dT
X
n
XTdx
dT
rad
rad
rad
1111
00






−==⇒=





− σ (2.4)
Chiều dài bức xạ X0 thay đổi từ 5,8 g/cm2
đối với chì đến 85 g/cm2
đối với
heli.
Xác suất phát photon của bức xạ hãm trong trường hạt nhân nguyên tử và
trong trường electron hầu như tỉ lệ với đại lượng 1−
v , bởi vì sự suy giảm năng lượng
do bức xạ hãm gần như tỷ lệ với năng lượng của electron. Rất tiện lợi cho việc miêu
tả sự mất năng lượng của bức xạ hãm bởi việc đưa vào tiết diện hiệu dụng radσ mà
thực tế không phụ thuộc vào năng lượng của electron, khi đó tích phân trên sẽ là:
rad
rad
nT
dx
dT
σ=





− (2.5)
Sự mất năng lượng do bức xạ hãm của electron được thực hiện bởi Bethe và
Heitler. Họ đã chỉ ra rằng sự mất năng lượng bức xạ của electron nhanh phụ thuộc
vào màn chắn hạt nhân bởi các electron của nguyên tử, tức là phụ thuộc vào khoảng

24. 22
cách hiệu dụng giữa electron bức xạ và hạt nhân. Một số công thức tính sự mất năng
lượng do bức xạ trên đơn vị chiều dài đối với electron có năng lượng khác nhau, sẽ
được chỉ ra dưới đây:
Đối với electron có động năng 2
cmT e<< (trường hợp không tương đối), n là
mật độ nguyên tử, Z là điện tích hạt nhân và 2
2
cm
e
r
e
e = , ta có:
1373
16
1373
16 2222
e
rad
e
rad
rZrZ
nT
dx
dT
=⇒=





− σ (2.6)
Đối với electron có động năng 3
1
22
137
−
<<<< ZcmTcm ee (nếu bỏ qua hiệu
ứng mà chắn), ta có:








−





=





−
3
42
ln4
137 2
22
cm
TrZ
nT
dx
dT
e
e
rad






−





=⇒
3
42
ln4
137 2
22
cm
TrZ
e
e
radσ (2.7)
Đối với electron có động năng TZcme <<
−
3
1
2
137








+








=





−
9
2183
ln4
137 3
1
22
Z
rZ
nT
dx
dT e
rad








+








=⇒
9
2183
ln4
137 3
1
22
Z
rZ e
radσ (2.8)
Từ các phương trình (2.6), (2.7), (2.8) sự mất năng lượng do bức xạ hãm thì
tỉ lệ với bình phương điện tích Z của hạt nhân môi trường, với mật độ nguyên tử
môi trường n và với động năng T của electron.
nTZ
dx
dT
rad
2
≈





− (2.9)
So sánh sự mất năng lượng do sự ion hoá với sự mất năng lượng do bức xạ.
Sự mất năng lượng ion hoá khi cv ≈ tỉ lệ với Z và logarit năng lượng, còn sự giảm
năng lượng do bức xạ tỉ lệ với Z2
, vì vậy ở năng lượng cao sự mất năng lượng do

25. 23
bức xạ chiếm ưu thế. Có thể đưa vào năng lượng tới hạn khi mà sự mất năng lượng
do ion và do bức xạ là bằng nhau. Ở những năng lượng thấp, sự mất năng lượng do
sự ion hoá là chủ yếu, còn ở năng lượng cao sự mất năng lượng do bức xạ chiếm ưu
thế. Từ (2.1) và (2.9) Bethe và Geiger đưa ra hệ thức gần đúng giữa sự mất năng
lượng do bức xạ và ion hoá là:
2
.1600 cm
TZ
dx
dT
dx
dT
e
ion
rad
≈












−
⇒ Ttới hạn MeV
Z
800
≈ (2.10)
2.3 Sự mất năng lượng do bức xạ Synchrotron
Một electron di chuyển theo quỹ đạo cong, tức là có gia tốc thì bị bức xạ.
Thật vậy, thực nghiệm đã chỉ ra rằng electron chuyển động trên quỹ đạo
cong phát bức xạ điện từ trên một khoảng tần số rộng (từ tần số radio đến bức xạ
gamma mềm). Bức xạ này được khám phá trong quan sát thiên văn, và sau đó được
phát hiện tring những máy gia tốc vòng (synchrotron), do đó nó được gọi là bức xạ
synchrotron.
Hình 2.1: Bức xạ synchrotron
Bức xạ synchrotron được phát ra theo phương tiếp tuyến của quỹ đạo
electron tương đối trong hình nón hẹp với góc một nửa θ thoả:
γ
θ
12
≈=
e
e
T
cm
(2.11)
θ

26. 24
Ở đây
2
1
11
βγ −
= . Trục hình nón được hướng dọc theo tiếp tuyến chùm
electron. Điều này đúng cho bất kỳ điểm nào trên quỹ đạo của electron. Do đó bức
xạ synchrotron được tập trung trong vòng mỏng trong mặt phẳng quỹ đạo. Bức xạ
liên tục và có tần số cực đại.
)(10.6,4 26
0 HzHTv e
−
= (2.12)
Với H tính bằng gauss và Te tính bằng electron-volt. Đối với những electron
có năng lượng cao thì tần số này lớn hơn tần số quay của electron trong synchrotron
(107
Hz). Đối với H = 104
G và Te = 100MeV, bức xạ synchrotron được phát ra trong
hình nón có '17=θ và )(10.6,4 14
0 Hzv = , tương ứng với ánh sáng khả kiến màu đỏ.
Ở Te = 20 BeV, bức xạ synchrotron là tia X cứng có chiều hướng về phía trước với
"5=θ .
Bức xạ synchrotron bị phân cực và độ lớn của cường độ điện trường E thì
luôn luôn song song với mặt phẳng quỹ đạo. Năng lượng mất đi do bức xạ
synchrotron gia tăng theo năng lượng theo quy luật 4
γ . Ngoài máy phát
synchrotron, những vòng chứa electron cũng có thể được dùng để có được bức xạ
synchrotron. Bức xạ synchrotron có phổ liên tục, do đó trong những áp dụng thực tế
người ta dùng máy đơn sắc (gồm gương và cách tử nhiễu xạ là khối thạch anh hoặc
silicon đơn tinh trong miền tia X) để thu các bức xạ đơn sắc. Với máy đơn sắc tinh
thể, người ta có thể cô lập được bức xa có tần số bất kỷ với sai số tương đối có bậc
6
10/ −
=∆ EE từ phổ liên tục. Cường độ còn lại sau khi đơn sắc hoá thì vẫn còn gấp
102
– 103
lần cường độ của ống phóng tia X bất kỳ. Với cường độ cao, khoảng năng
lượng rộng, có thể đơn sắc hoá và có khả năng phân cực cũng như có bản chất xung
của bức xạ synchrotron, nó là loại bức xạ rất tốt trong việc áp dụng để nghiên cứu
cấu trúc của vật liệu và giải quyết nhiều vấn đề thực hiện quan trọng như: nghiên
cứu sự hấp thụ bức xạ điện từ bởi các chất khí, nghiên cứu hiện tượng huỳnh quang
để xác định thời gian sống và các kiểu phân rã đối với những trạng thái kích thích,
nghiên cứu cấu trúc chất rắn thông qua phổ của nó, nghiên cứu thiên văn và phóng
xạ thiên văn, nghiên cứu cấu trúc của những mẫu sinh vật.

27. 25
2.4 Sự mất bức xạ do bức xạ Cherenkov
Vào năm 1934 Cherenkov nghiên cứu sự phát quang của muối U-ran dưới
tác động của những tia gamma phát ra từ radium. Ông đã khám phá ra một loại phát
quang mới mà không thể giải thích theo cơ chế phát huỳnh quang bình thường.
Chúng ta biết rằng hiện tượng huỳnh quang là do sự chuyển dời giữa hai mức kích
thích của nguyên tử hay phân tử. Khoảng thời gian của sự phát huỳnh quang
s10
10−
>τ , xác suất chuyển dời phụ thuộc vào độ tinh khiết của vật liệu, vào nhiệt
độ. Trong khi bức xạ Cherenkov có những tính chất sau:
Sự phân cực của sự phát quang thay đổi rất rõ khi có từ trường. Điều này có
nghĩa là sự phát quang gây ra do hạt tích điện hơn là bởi lượng tử gamma. Những
hạt này có thể là các electron được tạo ra bởi sự tương tác của lượng tử gamma với
môi trường do hiệu ứng quang điện hoặc hiệu ứng Compton.
Cường độ bức xạ thì độc lập với điện tích Z của môi trường, do đó nó không
thể có nguồn gốc từ bức xạ.
Sự bức xạ ở góc xác định với chiều chuyển động của hạt tích điện.
Sự bức xạ Cherenkov được giải thích vào năm 1937 bởi Frank và Tamm trên
cơ sở điện động lực cổ điển. Họ đã thấy rằng, việc phát biểu: “Hạt tích điện di
chuyển thẳng đều trong chân không, thì không có khả năng mất năng lượng bởi bức
xạ, là sẽ không còn đúng nữa khi khảo sát trong những môi trường có chiết suất n >
1. Những kết luận của Frank và Tamm được đưa ra dựa trên định luật bảo toàn năng
lượng và động lượng.
Giả sử rằng hạt tích điện chuyển động thẳng đều có thể mất năng lượng và
động lượng thông qua bức xạ. Trong trường hợp này, phương trình theo sau phải
thoả:
radpart
dp
dE
dp
dE






=





(2.13)
Dễ thấy rằng phương trình này không thể thoả mãn trong chân không, nhưng
có thể có giá trị đối với môi trường có n>1. Thật vậy, năng lượng toàn phần E của

28. 26
hạt có khối lượng 0#m và di chuyển tự do trong chân không với động lượng p (vận
tốc v) là 2242
cpcmEpart += và do đó ta có:
vc
E
pc
dp
dE
part
===





β
2
(2.14)
Mặt khác, chúng ta có bức xạ điện từ trong chân không được cho bởi
pcErad = tức là c
dp
dE
part
=





. Bởi vì v<c nên chúng ta có:
radpart
dp
dE
dp
dE






<





(2.15)
Như thế theo định luật bảo toàn năng lượng và động lượng nó sẽ ngăn cấm
hạt tích điện chuyển động thẳng đều trong chân không phát ra bức xạ điện từ. Tuy
nhiên, giới hạn này sẽ được loại bỏ khi hạt chuyển động trong môi trường có chiết
suất n>1. Trong trường hợp này, vận tốc của ánh sáng trong môi trường là c’ = c/n
<c. Khi đó vận tốc v của hạt trong môi trường không những bằng với vận tốc của
ánh sáng c’ trong môi trường mà còn có thể vượt qua nó.
n
c
cv =′≥ (2.16)
Dễ thấy, đối với v = c’, điều kiện (2.13) sẽ thoả đối với những bức xạ điện từ
phát chính xác theo chiều chuyển động của hạt ( )0
0=θ . Đối với v > c’, điều kiện
(2.13) sẽ thoả đối với chiều mà dọc theo đó 'cos' cvv == θ . Nó cũng chính là hình
chiếu của vận tốc v trên chiều này. Như thế trong môi trường có n >1, những định
luật bảo toàn cho phép một hạt tích điện chuyển động thẳng đều với vận tốc
n
c
cv =′≥ mất phần năng lượng dE và động lượng dp của nó bằng cách phát ra dưới
dạng sóng điện từ truyền trong môi trường ở góc θ . Chúng ta có thể sử dụng
nguyên lý Huyghens để xây dựng mặt sóng đối với các sóng bức xạ. Giả sử sau
khoảng thời gian t hạt ở vị trí x = vt, chúng ta dựng mặt sóng bao những sóng cầu
phát ra trên đường đi của hạt từ điểm x = 0 đến x. Bán kính của sóng ở vị trí x = 0
tại thời điểm t là bằng Ro = c’t, trong khoảng thời gian này bán kính ở vi trí x là

29. 27
0' =











−=
v
x
tcRx . Đối với điểm [ ]xx ,0'∈ bán kính của sóng sau khoảng thời gian
t này là 











−=
v
x
tcRx
'
'' , tức là bán kính của sóng giảm tuyến tính theo sự gia tăng
của x’. Dễ thấy rằng mặt phủ là hình nón góc ở đỉnh ϕ2 với:
n
nvn
c
v
c
vt
tc
x
R
β
θ
β
ϕ
1
cos
1''
sin 0
=
=====
(2.17)
Phương vuông góc với mặt sóng, xác định chiều truyển của bức xạ
Cherenkov, nó được xác định bởi góc θ .
Những bàn luận dựa vào các định luật bảo toàn đưa ra ở trên, không cho ta
những công thức định lượng để tính sự mất năng lượng và động lượng của hạt. Tuy
nhiên nó đã chỉ ra quá trình bức xạ Cherenkov xảy ra trong những môi trường có
chiết suất với n >1, mà không thể xảy ra trong chân không.
Hình 2.2: Mặt sóng của bức xạ Cherenkov

30. 28
CHƯƠNG III
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CÁC THIẾT KẾ CHE CHẮN CỦA THIẾT BỊ
UERL -10 – 15S2
3.1 Tầm của electron trong vật chất [2]
Tầm của electron trong vật chất khó xác định hoàn toàn chính xác bởi có sự
thăng giáng của các hạt mà trong đó do sự mất năng lượng của bức xạ hãm và sự
thay đổi hướng do tán xạ Coulomb. Tầm của electron được xác định bởi tốc độ năng
lượng mất đi suốt theo quãng đường mà nó đi được.
Sự mất năng lượng chỉ mang tính chất thống kê nên ta chỉ xét khái niệm
quãng chạy trung bình R của hạt. Về mặt lý thuyết, sự phụ thuộc quãng chạy R vào
năng lượng E có thể xác định theo biểu thức:
∫=
0
0E
dx
dE
dE
R (3.1)
Các hạt tích điện khi va chạm với các electron của nguyên tử môi trường có
thể bị lệch hướng. Sự lệch hướng do tán xạ Coulomb đàn hồi của hạt tới với các hạt
nhân đóng vai trò đáng kể và có khi lệch trên 900
(tán xạ ngược). Vì vậy khái niệm
“Quãng chạy thực” của hạt và bề dày hấp thụ hoàn toàn không đồng nhất với nhau.
Nhưng trong thực nghiệm chỉ xác định được bề dày hấp thụ và đại lượng đó gọi là
quãng chạy.

31. 29
Hình 3.1: Tầm electron trong một số vật liệu ứng với giá trị năng lượng tới Eo
Tầm bay của electron được xác định dựa trên phân bố liều hấp thụ electron
để lại khi đi vào vật chất; tại điểm cuối ngoại suy Rp hay chân của đường phân bố
liều RM
Đối với miền năng lượng electron E > 2,5 MeV thì công thức biểu diễn sự
phụ thuộc quãng chạy theo đơn vị bề dày mật độ (mg/cm2
) vào năng lượng của
electron (MeV) [2]:
106530 −= ER
Quãng chạy của chùm electron ứng với năng lượng 10 MeV bằng 5,194
g/cm2
. Như vậy ứng với chiều dày che chắn của không khí là 5,194/0,00129 = 4026
cm hay 40,26 m. Trong cấu trúc che chắn của hệ thống máy gia tốc, vị trí gần nhất
của các điểm bên ngoài buồng chiếu đến đầu phát là 4,3 m do đó việc che chắn
electron là rất cần thiết.
Electron mang điện tích nên bị mất năng lượng do quá trình ion hoá nguyên
tử môi trường và sau một quãng chạy, nó bị dừng lại trong vật chất. Như vậy vật
liệu với bề dày xác định có thể che chắn hoàn toàn electron. Trong thiết kế che
chắn, vật liệu che chắn sử dụng là bê tông có mật độ là 2,3 g/cm3
, khi đó bề dày của

32. 30
bê tông che chắn là: 5,194/2,3=2,258 cm. Trong cấu trúc của hệ thống máy gia tốc,
chiều dày bê tông từ 42cm – 300cm. Do đó với bề dày che chắn chùm electron hầu
như không thể gây liều tại khu vực xung quanh.
3.2 Khả năng phát bức xạ hãm của chùm electron phát từ thiết bị [4]
Chùm electron khi đi qua môi trường vật chất sinh ra các bức xạ hãm, hay
bức xạ Bremstrahlung nên tính toán che chắn phải che chắn cả tia bức xạ này. Khả
năng phát bức xạ hãm của electron phụ thuộc vào bình phương điện tích Z của hạt
nhân môi trường, với mật độ nguyên tử môi trường n và động năng T của electron.
Trên lý thuyết, năng lượng photon phát ra từ quá trình electron bị hãm trong
vật chất có năng lượng từ 0 đến 10 MeV. Tuy nhiên, kết quả tính toán trọng số năng
lượng photon sinh ra trong quá trình electron đi vào môi trường vật chất chiếu xạ
thông thường bằng mô phỏng MCNP cho thấy: phổ photon sinh ra hầu như có năng
lượng dưới 2,6 MeV. (tỷ lệ phát photon ở mức 2,6 MeV so với mức phát cực đại là
1/100), xác xuất phát bức xạ hãm là 2,639 10-3
photon/electron.
Hình 3.2 : Phổ photon sinh ra trong quá trình chiếu xạ
Xácsuấttươngđối
Năng lượng (MeV)
Trong đối tượng chiếu xạ
Trong băng chuyền

33. 31
3.3 Tính toán cơ bản thiết kế che chắn bức xạ cho hệ thống chùm electron [6]
3.3.1 Suất liều giới hạn tại các vị trí làm việc
Suất liều cho phép bên ngoài khối che chắn bức xạ được tính toán theo công thức:
1700***2
*103
nT
MPD
Pg = (3.2)
Trong đó 103
– giá trị quy đổi mSv qua Svµ
MPD – giới hạn suất liều hàng năm cho phép ứng với từng nhóm cá thể (mSv/năm)
2 – hệ số an toàn
T – hệ số sử dụng phụ thuộc vào mục đích sử dụng của các phòng khác nhau [1,2,3]
n – số ca trực vận hành
1700 – thời gian máy vận hành trong một năm (phút)
Bảng 3.1 Suất liều giới hạn cho các vị trí
Khu vực T n
MPD,
mSv/năm
Pg,
hSv /µ
Khu vực nhân viên vận hành 1 1 20 6
Khu vực bên ngoài thiết kế che chắn 0,12 2 1 1,2
Khu vực hạn chế, chỉ có nhân viên vận hành
được phép tiếp cận trong thời gian ngắn
0,06 1 20 98
3.3.2 Suất liều tại vị trí O
Suất liều gây bởi photon bức xạ hãm được cho trong hình 3.3, phụ thuộc vào
các góc tới của electron. Ứng với năng lượng electron 10 MeV, công suất 15kW,
suất liều tại vị trí chiếu xạ (vị trí được xem như nguồn bức xạ hãm) là 1,5.109
µGy/h.

34. 32
Hình 3.3: Suất liều ứng với các góc sinh ra bởi bức xạ hãm
3.3.3 Các vị trí tính liều xác định trong thiết kế:
Các vị trí tính liều xác định cho từng nhóm đối tượng làm việc được cho
trong Bảng 3.2 và trong các hình 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9.
Bảng 3.2 : Các điểm tính toán ứng với từng nhóm làm việc khác nhau
Nhóm
Vị trí tính liều
tương ứng
Nhân viên vận hành 2,6,5,10,13,15
Dân cư xung quanh 3,1,4,11,12
Những người thỉnh thoảng làm việc tại hệ thống thông gió 7,8,9
Suấtliềuhấpthụ((rad.h-1
)(kW.m-2
)-1
)
Suấtliềuhấpthụ((rad.h-1
)(kW.m-2
)-1
)

35. 33
Hình 3.4: Vị trí các điểm 1,2,3,4,5
Hình 3.5: Vị trí các điểm 7,8,9

36. 34
Hình 3.6: Vị trí các điểm 7,10,11,12
Hình 3.7: Vị trí các điểm 5, 6, 13 và các mặt tán xạ S1, S2, S3

37. 35
Hình 3.8: Vị trí các điểm 6, 13 và các mặt tán xạ S4, S5, S3
Hình 3.9: Các mặt tán xạ S6, S7

38. 36
3.3.4 Che chắn nguồn photon phát ra qua quá trình phát bức xạ hãm:
Che chắn photon phát ra từ quá trình phát bức xạ hãm của chùm electron là
khá phức tạp, trong bản thiết kế che chắn được cung cấp bởi Corad-Service (CR)
cũng đã tính toán chiều dày bê tông thích hợp để che chắn bức xạ.
Vật liệu che chắn bức xạ của thiết kế có kết cấu bêtông với mật độ 2,3g/cm3
để làm suy giảm bức xạ hãm đến suất liều cho phép. Công thức cho sự suy giảm:
),( Θ
=
RP
Pg
K (3.3)
Hệ số K có thể được thông qua TVL (bề dày 1/10) thể hiện việc bức xạ giảm
đi 10 lần khi đi qua bề dày che chắn.
TVL
X
K
−
= 10 (3.4)
Trong đó X – bề dày che chắn (cm)
TVL: số giảm suất liều từ giá trị ),( ΘRP đến dưới giá trị liều giới hạn
Kn lg−= (3.5)
Bề dày che chắn bảo vệ được xác định:
nTVLX *= (3.6)
Với đặc trưng của tương tác bề mặt, thông thường giá trị TVL ở lớp thứ nhất
khác với giá trị của các lớp che chắn tiếp theo. Các giá trị TVL bề mặt và dành cho
các lớp tiếp theo được cho trong Hình 3.10. Với năng lượng electron của thiết bị là
10 MeV, giá trị TVL tương ứng khoảng 40 cm.

39. 37
Hình 3.10: Các giá trị TVL của các vật liệu a: bê tông, b: thép, c chì. Đường đứt nét
là các giá trị của lớp thứ nhất, đường liền là cho các lớp hấp thụ tiếp theo.
Ngoài ra, để thuận tiện hơn ta có thể sử dụng đường cong suy giảm để tìm độ
dày che chắn cần thiết, ví dụ như hình 3.11 hiển thị đường cong suy giảm cho vật
liệu bêtông:

40. 38
Hình 3.11: Đường suy giảm theo chiều dày bê tông che chắn của các nguồn electron
đơn năng: 1- 0.1 MeV; 2 - 0.24 MeV; 3 - 0. MeV 4; 4 - 0.5 MeV; 5 - 1.0 MeV; 7 -
2.0 MeV; 9 - 3.0 MeV; 10 - 4.0 MeV; 11 - 6.0 MeV; 12 - 10.0 MeV và 6 - nguồn
137
Cs; 8-nguồn 60
Co.
Kết quả tính toán cho che chắn bức xạ bằng bêtông thường với mật độ 2,3g/cm3
được thể hiện trong bảng 3.3.

41. 39
Bảng 3.3: Kết quả tính toán lý thuyết cho che chắn bức xạ truyền qua
Vị
trí
Pg
µGy/h
R
m
Θ
Độ
Po
µGy.(h*m2
)
P(R,α )
µGy/h
K
Chiều dày bê
tông che chắn
(cm)
1 1,2 4,5 90 1,5.109
7,41.107
1,62.10-8
300
2 6 5,5 90 1,5.109
4,96.107
1,21.10-7
267
3 6 6,5 90 1,5.109
3,55.107
1,69.10-7
261
4 1,2 9 90 1,5.109
1,85.107
6,48.10-8
277
5 6 7,5 90 1,5.109
2,67.107
2,25.10-7
257
6 6 8 90 1,5.109
2,34.107
2,56.10-7
254
7 6 4,5 70 1,8.109
8,89.107
6,75.10-8
276
7 6 4 90 1,5.108
9,38.106
6,4.10-7
239
8 98 6,5 0 2,20.1010
5,21.108
1,88.10-7
260
9 98 7,5 120 1,5.108
2,67.106
3,68.10-5
173
10 6 5,5 90 1,5.108
4,96.106
1,21.10-6
229
11 1,2 9 90 1,5.108
1,85.106
6,48.10-7
239
12 1,2 4,5 90 1,5.108
7,41.106
1,62.10-7
262
Các giá trị P0 trong cho phép tính suất liều tại các điểm 7, 8 khác với giá trị
tại các điểm khác là do góc tính có thay đổi. Tại các điểm 7,9,10,11,12 giá trị P0
giảm một bậc là do giả thiết phần collimator che chắn ống dẫn chùm electron không
che chắn hết các bức xạ và 10% các bức xạ này bị thất thoát ra bên ngoài.

42. 40
3.3.5 Che chắn photon tán xạ trong khối che chắn
Các tính toán bên trên chỉ áp dụng để che chắn photon truyền đến trực tiếp từ
vị trí phát bức xạ hãm; tuy nhiên, còn một lượng photon tán xạ qua cấu trúc che
chắn của thiết bị (trên các đường ra vào) cũng có đóng góp vào suất liều tại các
điểm trên, phần photon này cũng phải được tính toán để có che chắn thích hợp.
Suất liều cho một lần bức xạ tán xạ Ps1 [Gy/h] ở khoảng cách Rsl từ mặt S1 [m2
]
2
1111 /*),,(*),( sss RSERPP ΘΘΘ= α (3.7)
Trong đó ),( ΘRP -suất liều bức xạ tại bề mặt Sl
R – khoảng cách từ nguồn đến mặt S1 [m]
),,( 1 EsΘΘα - hệ số albedo đối với bức xạ hãm ở năng lượng E đi vào bề mặt S1
dưới một góc 1Θ
Hình 3.12: Sơ đồ tính toán suất liều bức xạ trong lối đi của hệ che chắn bức xạ.
Hệ số albedo ),,( 1 EsΘΘα phụ thuốc vào năng lượng bức xạ hãm đi vào vật
liệu betông ở những góc tán xạ sΘ khác nhau được thể hiện qua hình 3.12. Cho một
tia bức xạ đi vào bề mặt và bị tán xạ, hệ số albedo xác định năng lượng của phổ bức
xạ gần bằng chính xác với một nửa năng lượng electron được sinh ra từ bức xạ ban
đầu.

43. 41
Hình 3.13: Hệ số albeldo ứng với các mức năng lượng của bức xạ hãm theo năng
lượng các góc sΘ cho bêtông (mật độ 2,3g/cm3
).
Năng lượng tán xạ phụ thuộc vào góc tán xạ:
Hình 3.14: Năng lượng tán xạ photon phụ thuộc vào góc tán xạ.
Góc tán xạ θS (độ)
Nănglượngphotontánxạ(MeV)
HệsốAlbedo
Năng lượng photon (MeV)

44. 42
Sự suy giảm bức xạ do tán xạ trong vật liệu bêtông có thể được tính toán bởi
hình 3.11 cho năng lượng trong hình 3.14.
Năng lượng photon 3MeV < E < 10MeV có phổ bức xạ tán xạ nằm trong
vùng năng lượng nhỏ (nhỏ hơn 0,5MeV). Có thể tính toán cho che chắn bức xạ do
tán xạ từ đường cong suy giảm với năng lượng 0.5MeV ứng với các góc tán xạ
90>Θs .
Với hệ số albedo ( )ES ,,22 ΘΘα ứng với mức năng lượng 0,5 MeV với các
góc khác nhau được xác định trong Hình 3.12. Suất liều bức xạ do tán xạ hai lần Ps2
(Gy/h) ở vị trí cách mặt tán xạ S2(m2
) khoảng cách Rs2 (m):
)/*(*)/*(*),(
2
22
2
112 21 SSs RSRSRPP ααΘ= (3.8)
Chiều dày suy giảm 10 lần (TVL) ứng với photon qua một và hai lần tán xạ được
xác định qua bảng 3.4:
Bảng 3.4: Giá trị TVL cho các photon tán xạ
Vật liệu che chắn
Giá trị TVL (cm)
Tán xạ một lần Tán xạ hai lần
Tường bêtông (2,3g/cm3
) 15,8 8,9
Chì (11,3g/cm3
) 1,5 0,3
Kết quả tính toán sự suy giảm bức xạ do tán xạ trong lối đi che chắn bức xạ bằng
vật liệu bêtông có mật độ 2,3 g/cm3
qua bảng 3.5:

45. 43
Bảng 3.5: Kết quả tính toán sự suy giảm bức xạ do tán xạ
Nguồn Vị
trí
R
m
Θ
Độ
SΘ
Độ
S
m2
( )ES ,,ΘΘα PS
µGy/h
Pg
µGy/h
K Chiều
dày bê
tông
che
chắn
(cm)
О 1,50E+009
O S1 3,8 1,04E+008
S1 5 9,5 70 140 2 0,0025 4,82E-002 6 8,38E-006 69
S1 S2 8 70 140 2 0,0025 8,12E+003
S2 S3 7 70 105 2 0,0100 3,31E+000
S3 13 9 80 90 5 0,0100 2,04E-003 6
S2 6 3 35 130 2 0,02 3,61E-005 6 1,00E-006 55
O S4 7 7,15E+002 2,34E-005 18
0S4 6 2,5 35 120 7 0,0040 1,32E-004 6 4,12E-005 60
S4 S5 5,5 35 50 7 0,0150 2,48E+000
S5 13 9 80 90 5 0,0100 1,53E-003 6
O 2,10E+010
O S6 4 1,31E+008 1,00E-001 42
S6 S7 8 90 105 3 0,0015 9,23E+003
S7 S8 6 25 90 13 0,0200 6,67E+001
S8 15 11,5 20 110 4 0,0300 6,05E-002 6
S7 S9 7 25 100 13 0,0200 4,90E+001
S9 15 11 80 100 5,5 0,0110 2,45E-002 6
O* 1,50E+008
O* S7 6 4,17E+006
S7 S8 6 25 90 13 0,0040 6,02E+003
S8 15 11,5 20 110 4 0,0200 3,64E+000 6
S7 S9 7 25 100 13 0,0040 4,42E+003
S9 15 11 80 100 5,5 0,0150 3,01E+000 6

46. 44
Kết quả tính toán che chắn bức xạ do quá trình tán xạ cho thấy tất cả những
điểm ở bên ngoài có suất liều nhỏ hơn giá trị suất liều cho phép.
3.4 Kết quả tính toán phân bố liều bằng phương pháp mô phỏng dùng phần
mềm MCNP (4C)
3.4.1 Giới thiệu chương trình MCNP
Phương pháp Monte Carlo là phương pháp đánh giá các đại lượng có tính chất
xác suất của các quá trình ngẫu nhiên, được dùng để mô phỏng các quá trình vận
chuyển phức tạp và khó mô hình hóa bằng các phương pháp toán học giải tích. Các
biến cố riêng biệt có tính chất xác suất xảy ra trong một quá trình ngẫu nhiên được
mô phỏng một cách tuần tự. Do số phép thử khá lớn nên quá trình mô phỏng được
thực hiện bằng máy tính. Vì vậy phương pháp Monte Carlo còn được gọi là công cụ
toán học định hướng máy tính rất hữu hiệu trong việc mô phỏng các quá trình tương
tác hạt nhân từ lúc hạt sinh ra cho đến khi kết thúc.
Chương trình MCNP được phát triển bởi Phòng Thí nghiệm Quốc gia Los
Alamos - Hoa Kỳ. Chương trình MCNP là một chương trình máy tính đa mục đích
ứng dụng phương pháp Monte Carlo mô phỏng các quá trình vật lý mang tính thống
kê (các quá trình phân rã hạt nhân, tương tác giữa hạt nhân với vật chất, thông
lượng neutron …). MCNP sử dụng các thư viện số liệu hạt nhân của các quá trình
tính toán, gieo số ngẫu nhiên tuân theo các quy luật phân bố, ghi lại sự kiện lịch sử
của một hạt phát ra từ nguồn đến hết thời gian sống của nó. Trong bài luận văn này,
sử dụng phiên bản 4C2 để tính toán suất liều.
3.4.2 Các đặc trưng cơ bản của chương trình MCNP
3.4.2.1 Cấu trúc 1 file input trong chương trình MCNP 4C2:
Phần input của chương trình được xác định như sau :
Khối thông tin (Nếu cần)
Tiêu đề của bài toán
Giới hạn bằng dòng trống

47. 45
Định nghĩa ô mạng (cell cards)
………………………..
Giới hạn bằng dòng trống
Định nghĩa mặt (surface cards)
…………………………..
Giới hạn bằng dòng trống
Định nghĩa dữ liệu (Data cards)
………………………….
Số dòng trống (Nếu cần)
(Mode card, material card, source card, tally card,…)
Các thẻ ô (Cell cards)
Căn cứ trên hệ tọa độ Descartes, MCNP lấy các mặt biên của một khối vật
chất để mô tả, được gọi là cell. Một cell được xác định bởi toán tử giao (khoảng
trắng), toán tử hợp (:), phần bù các vùng trong không gian (#). Mỗi cell có phần thể
tích nhất định.
Cú pháp : j m d geom params
Hoặc j LIKE n BUT list
Trong đó :
j : chỉ số cell, với 999991 ≤≤ j , nếu cell có sự chuyển đổi tr thì 9991 ≤≤ j .
m : là số vật chất trong cell, số vật chất được thay bằng 0 để chỉ cell trống.
d : là khối lượng riêng của cell (atom/cm3
) hoặc (g/cm3
).
geom : phần mô tả hình học của cell, gồm chỉ số các mặt tuỳ theo vùng giới hạn.
params : các tham số tuỳ chọn: imp, u, trcl, lat, fill. .
n : tên của một cell khác
list : những thuộc tính cell n khác với cell j.
Cell được định nghĩa trên cell card. Mỗi cell được mô tả bằng những con số,
số vật chất, mật độ vật chất tiếp theo là một dãy số của các mặt liên kết thành một
cell và cell data.

48. 46
Các thẻ mặt (Surfaces cards)
Surface được xác định bằng cách cung cấp các hệ số của phương trình mặt
giải tích hay các thông tin về các điểm đã biết trên mặt. MCNP cung cấp gần 30 loại
dạng mặt cơ bản như mặt phẳng, mặt cầu, mặt trụ,…có thể được kết hợp với nhau
thông qua các toán tử giao, hợp và bù.
Cú pháp : j n a list
Trong đó :
j : số mặt 999991 ≤≤ j , dấu "*" cho mặt phản xạ, dấu "+" cho mặt trong suốt.
n : không có hoặc số 0 là không chuyển trục tọa độ TR.
+ nếu n > 0 số mặt bị chuyển trục.
+ nếu n < 0 số mặt j lặp lại mặt n.
a : kí hiệu loại mặt.
list : các hệ số nhập vào

49. 47
Bảng 3.6: Phương trình mô tả các mặt cơ bản trong MCNP
Kí
hiệu
Loại mặt Mô tả Phương trình Nhập thẻ
P
Mặt phẳng
Tổng quát 0=−++ DCzByAx ABCD
PX
Trực giao trục
X
0=− Dx D
PY
Trực giao trục
Y
0=− Dy D
PZ
Trực giao trục
Z
0=− Dz D
SO
S
Mặt cầu
Tâm tại gốc O 02222
=−++ Rzyx R
Tổng quát
0)()()( 2222
=−−+−+− Rzzyyxx Rzyx
SX
Tâm trên trục
X
0)( 2222
=−++− Rzyxx Rx
SY
Tâm trên trục
Y
0)( 2222
=−+−+ Rzyyx Ry
SZ
Tâm trên trục
Z
0)( 2222
=−−++ Rzzyx Rz
C/X
Mặt trụ
Song song trục
X
0)()( 222
=−−+− Rzzyy Rzy
C/Y
Song song trục
Y
0)()( 222
=−−+− Rzzxx Rzx
C/Z
Song song trục
Z
0)()( 222
=−−+− Ryyxx Ryx
CX Trên trục X 0222
=−+ Rzy R
CY Trên trục Y 0222
=−+ Rzx R
CZ Trên trục Z 0222
=−+ Ryx R
K/X Mặt nón
Song song trục
X
0)()()( 22
=−−−+− xxtzzyy
12
±tzyx

50. 48
Bảng 3.6: Phương trình mô tả các mặt cơ bản trong MCNP (tiếp theo)
Kí
hiệu
Loại mặt Mô tả Phương trình Nhập thẻ
K/Y
Song song trục
Y
0)()()( 22
=−−−+− yytzzxx
12
±tzyx
K/Z
Song song trục
Z
0)()()( 22
=−−−+− zztyyxx
12
±tzyx
KX Trên trục X 0)(22
=−−+ xxtzy 12
±tx
KY Trên trục Y 0)(22
=−−+ yytzx 12
±ty
KZ Trên trục Z 0)(22
=−−+ zztyx 12
±tz
SQ
Ellipsoid
Hyperboloid
Paraboloid
Trục song
song với trục
X, Y hoặc Z
0)(2
)(2)(2
)()()( 222
=+−+
−+−+
−+−+−
GzzF
yyExxD
zzCyyBxxA
zyxGF
EDCBA
GQ
Trụ nón
Ellipsoid
Hyperboloid
Paraboloid
Trục không
song song với
trục X, Y hoặc
Z
0
222
=+++++
++++
KJzHyGxFzx
EyzDxyCzByAx
KJHGF
EDCBA
TX
TY
TZ
Hình xuyến
dạng elip
hoặc tròn có
trục song
với trục X,
Y, Z
01/))()((/)( 222222
=−−−+−+− CAzzyyBxx
01/))()((/)( 222222
=−−−+−+− CAzzxxByy
01/))()((/)( 222222
=−−−+−+− CAyyxxBzz
CBAzyx
CBAzyx
CBAzyx
Các thẻ dữ liệu (Data cards)
Thẻ loại hạt vận chuyển (MODE card).
Thẻ tham số về mặt và ô (IMP:N card).
Thẻ nguồn (SDEF card).
Thẻ vật liệu (Mn card).

51. 49
Thẻ tally (Tally card ).
Số hạt gieo (NPS card).
MODE card
Cú pháp: MODE x1. . . x2
x = N tính cho neutron.
x = P tính cho photon.
x = E tính cho electron.
Mode card mặc định là n nếu vắng mặt.
Có thể tính kết hợp :
Mode N: chỉ tính toán cho neutron
Mode NP: Tính neutron va photon tạo bởi neutron
Mode P: Chỉ tính cho photon
Mode E: Chỉ tính cho electron
Mode PE: Tính cho photon và electron
Mode N P E: Tính cho electron và photon tạo bởi neutron
Thẻ vật liệu Mn Card
Phần này trình bày mô tả vật liệu được lấp đầy trong cell.
Cú pháp : ZAID1 thành phần1 ZAID2 thành phần2
ZAIDi = ZZZAAA.nnX, với ZZZ là nguyên tử số, AAA là nguyên tử số, nn là tiết
diện tương tác, X là loại hạt đến.
o Thành phầni : dương = thành phần nguyên tử của ZAIDi
âm = thành phần trọng lượng của ZAIDi
o Nếu bài toán không liên quan đến neutron, AAA có thể viết 000 và nnX bỏ đi,
MCNP không phân biệt giữa nguyên tố thiên nhiên và đồng vị, chỉ bị ảnh hưởng
bởi mật độ vật liệu.
o Tổng các thành phần bằng 1.

52. 50
Thẻ độ quan trọng IMP: N card
Trong mỗi cell phải có “importance”, sử dụng cho độ quan trọng trong cell.
Độ quan trọng của cell bằng 0 chỉ cell đó ở ngoài thường là 0.
Có thể đưa vào trong khối data cards hoặc sau các mặt trong cell cards.
Thẻ mô tả nguồn: SDEF card
Cú pháp : SDEF source variable = giá trị mô tả
POS = x y z Vị trí nguồn
CEL = số cell Số của ô quy định là nguồn trong mô tả ô
ERG = năng lượng Năng lượng của nguồn
WGT = trọng số Trọng số của nguồn
TME = thời gian Thời gian tính cho nguồn
PAR = loại hạt phát ra n, n p, n p e, p, p e và e.
Tally card
Trong MCNP có nhiều loại tally tính toán khác nhau. Các tally có thể biến đổi
bởi người sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Tất cả các tally được chuẩn hóa để
tính trên một hạt phát ra. Có 7 loại tally được đưa ra trong bảng:
Bảng 3.7: Các loại tally tính toán
Kí hiệu tính toán Mô tả
F1:n hoặc F1:p hoặc F1:e Dòng phân tích trên bề mặt
F2:n hoặc F2:p hoặc F2:e Thông lượng mặt trung bình
F4:n hoặc F4:p hoặc F4:e Thông lượng cell trung bình
F5:n hoặc F5:p Thông lượng điểm hay đầu dò
F6:n hoặc F6:n,p hoặc F6:p Năng lượng trung bình để lại trong cell
F7:n Năng lượng mất mát trong phân hạch
F8:p hoặc F8:e hoặc F8:p,e Phân bố tạo xung trong đầu dò

53. 51
Thẻ kết thúc tính toán:
Có hai cách kết thúc:
Đặt trước số lịch sử trong thẻ NPS
Đặt thời gian (tính bằng phút) trong thẻ CTME
3.4.2.2 Ước lượng sai số trong MCNP
Sai số trong chương trình phụ thuộc vào quá trình đóng góp của số lịch sử hạt. Kết
quả của phương pháp MCNP nhận được từ mẫu ngẫu nhiên trên đường đivà định số
xi. Giả sử hàm f(x) là hàm mật độ xác suất được chọn ngẫu nhiên, x là biến ngẫu
nhiên độc lập thì :
∫= dxxxfxE )()( (3.9)
Giá trị trung bình của x được ước lượng là :
∑=
=
N
i
ix
N
x
1
1
(3.10)
Từ giá trị kỳ vọng E(x), phương sai được biểu diễn :
∫ −=−= 2222
))(()()())(( xExEdxxfxExσ (3.11)
Độ lệch chuẩn được ước lượng là :
∑=
−≈−
−
=
N
i
i xxxx
N
S
1
2222
)(
1
1
(3.12)
∑=
=
N
i
ix
N
x
1
22 1
(3.13)
Độ lệch chuẩn trung bình x được cho bởi x
S với :
N
S
Sx
2
2
= (3.14)
Và x
S tỉ lệ với
N
1
, trong đó N là số lịch sử.
Trong MCNP kết quả được đưa ra cho một hạt nguồn cùng với sai số tương đối là
R, các đại lượng cần được đánh giá sai số tương đối R sẽ được tính toán sau mỗi
quá trình mô phỏng bằng phương pháp Monte Carlo (sau mỗi số lịch sử hạt). Trong
MCNP sai số tương đối R được xác định :

54. 52
x
S
R x
= (3.15)
Thay (3.1) và (3.14) vào (3.15):
2/1
2
1
1
22/1
2
2
1
1
1














−






=
















−=
∑
∑
=
=
N
x
x
x
x
N
R
N
i
i
N
i
i
(3.16)
Đối với một kết quả tốt thì R tỉ lệ với
N
1
. Một điều rất quan trọng cần phải chỉ rõ
là giá trị của R chỉ liên quan đến độ chính xác của phương pháp Monte Carlo chứ
không phải là độ chính xác của phương pháp mô phỏng so với kết quả thực nghiệm.
Ý nghĩa của R được đưa ra trong bảng.
Bảng 3.8: Ý nghĩa sai số tương đối R trong MCNP
Giá trị R Đặc trưng của đánh giá
0,5 – 1,0 Không có ý nghĩa
0,2 – 0,5 Có một chút ý nghĩa
0,1 – 0,2 Còn nghi ngờ
< 0,1 Có thể tin cậy
< 0,05 Có thể tin cậy với đầu dò điểm
Để biết chất lượng bài toán, chương trình MCNP đưa ra chỉ số chất lượng FOM cho
bởi công thức:
TR
FOM 2
1
= (3.17)
trong đó T là thời gian tính theo phút.
Hiệu suất tính càng lớn nếu FOM càng lớn. 2
R tỉ lệ với
N
1
, T tỉ lệ với N, do đó
FOM gần như không đổi. Như vậy một kết quả tốt nếu FOM gần như không đổi.

55. 53
Do đó để giảm sai số ta có thể tăng T, tức là thời gian tính hoặc giảm hằng số C phụ
thuộc vào cách lấy mẫu và lựa chọn kết quả truy xuất. Trong thực tế thời gian T là
hạn chế phụ thuộc vào khả năng thực hiện của máy tính. Do đó MCNP lựa chọn
cách giảm hằng số C. Có 4 phương pháp giảm sai số:
Phương pháp cắt cụt là phương pháp đơn giản nhất. Phương pháp này tăng
tốc độ tính toán bằng cách cắt cụt các phần của không gian pha mà không ảnh
hưởng quan trọng đến kết quả. Có 2 cách cắt cụt đặc trưng là cắt năng lượng và cắt
thời gian. Cắt năng lượng là bỏ đi các hạt có năng lượng ngoài vùng quan tâm để
không bị mất thời gian tính toán các hạt đó; cắt thời gian cũng như cắt năng lượng
nhưng về khía cạnh thời gian.
Phương pháp kiểm soát mật độ sử dụng kỹ thuật phân chia để kiểm soát số
mẫu lấy trong các miền khác nhau của không gian pha. Lấy nhiều mẫu có trọng số
thấp trong miền quan trọng, trong khi đó chỉ lấy ít mẫu có trọng số cao trong miền
không quan trọng. Việc điều chỉnh trọng số cần thực hiện tốt để không làm thay đổi
nghiệm của bài toán.
Phương pháp lấy mẫu là phương pháp có thay đổi cách lấy mẫu nhằm tăng
độ chính xác của kết quả. Một số cách lấy mẫu là phép biến đổi hàm mũ, hấp thụ
không tường minh, va chạm bắt buộc, thay đổi thông số nguồn, thay đổi quá trình
tạo photon.
Phương pháp tất định từng phần là phương pháp phức tạp nhất. Bằng
phương pháp này có thể thay đổi các quá trình vận chuyển ngẫu nhiên thông thường
của hạt.
3.4.3 Mô phỏng MCNP cho thiết kế che chắn thiết bị UERL -10 – 15S2
Với các số liệu tính toán chiều dày khối bê tông che chắn cùng với suất liều
giới hạn do Corad Service (CR) cung cấp cho Vinagamma; đề tài đã tiến hành tính
toán lại phân bố liều tại các vị trí dựa trên các bản thiết kế . Các tính toán được mô
phỏng bằng chương trình MCNP phiên bản 4C2, các tính toán bao gồm: tính toán
suất liều do bức xạ hãm gây ra tại điểm O, suất liều tại các vị trí photon truyền qua
và photon tán xạ.

56. 54
3.4.3.1 Mô hình tính toán:
Dựa vào bản thiết kế của nhà sản xuất cung cấp, sử dụng chương trình MCNP
mô phỏng lại cấu trúc che chắn nhà chiếu xạ. Việc mô phỏng bản thiết kế được thực
hiện bằng cách chọn 1 hệ trục toạ độ Oxyz, ở đây chọn gốc toạ độ O tại nền nhà
ứng với vị trí Oxy, lần lượt tạo các mặt phẳng tương ứng và sau đó xây dựng các
cell để tạo nên cấu trúc che chắn bê-tông. Các điểm tương ứng các vị trí tính toán
liều an toàn được thể hiện hình 3.14, 3.15, 3.16:
Hình 3.15: Mặt cắt Oxy nhà chiếu xạ tại vị trí z = 60.
Hình 3.16: Mặt cắt Oxy nhà chiếu xạ tại vị trí z = 300

57. 55
Hình 3.17: Mặt cắt Oyz nhà chiếu xạ tại vị trí z = 0
Suất liều tính toán cho bài toán che chắn bức xạ máy gia tốc với nguồn phát
electron được đặt tại vị trí cửa số đầu quét cách 162 cm so với nền nhà phòng chiếu
có toạ độ (0,0,162). Sử dụng tally F5 để tính toán thông lượng photon qua detector
được sử dụng để tính toán liều tại vị trí tương ứng qua hệ số DE/DF (hệ số chuyển
từ thông lượng qua suất liều).
Bảng 3.9: Hệ số DE/DF
DE
MeV
DF
(Rem/h)/(photon/cm2
)
DE
MeV
DF
(Rem/h)/(photon/cm2
)
0,01 3,96E-06 1,00 1,98E-06
0,03 5,82E-07 1,40 2,51E-06
0,05 2,90E-07 1,80 2,99E-06
0,07 2,58E-07 2,20 3,42E-06
0,10 2,83E-07 2,60 3,82E-06
0,15 3,79E-07 2,80 4,02E-06
0,20 5,01E-07 3,25 4,41E-06
0,25 6,31E-07 3,75 4,83E-06
0,30 7,59E-07 4,25 5,23E-06
0,35 8,78E-07 4,75 6,60E-06
0,40 9,85E-07 5,00 5,80E-06

58. 56
Bảng 3.9: Hệ số DE/DF (tiếp theo)
DE
MeV
DF
(Rem/h)/(photon/cm2)
DE
MeV
DF
(Rem/h)/(photon/cm2)
0,45 1,08E-06 5,25 6,01E-06
0,50 1,17E-06 5,75 6,37E-06
0,55 1,27E-06 6,25 6,74E-06
0,60 1,36E-06 6,75 7,11E-06
0,65 1,44E-06 7,50 7,66E-06
0,70 1,52E-06 9,00 8,77E-06
0,80 1,68E-06 11,00 1,03E-05
Trong chương trình MCNP, tất cả tính toán đều được tính cho 1 đơn vị (hoạt
độ nguồn luôn được cho là 1 hạt/giây), do đó hệ số nhân Fm được thêm vào để kết
quả tính toán đúng với công suất của thiết bị.
Với công suất P = 15 kW thì năng lượng mà chùm electron phát ra là E = 15kJ, như
vậy với năng lượng của một electron là Ee =10MeV thì số electron phát ra trong một
đơn vị thời gian sẽ là:
16
196
3
10.94,0
10.6,1.10.10
10.15
=== −
e
e
E
E
n hạt/giây
Giá trị output tính suất liều của chương trình có thứ nguyên là rem/h, mặt khác
1rem/h = 104
µSv/h do đó để đổi trực tiếp kết quả ra đơn vị µSv/h hệ số nhân Fm
được nhân thêm một giá trị chuyển đổi là 104
µSv/rem, như vậy hệ số nhân tổng
bằng 19416
10.4,910.10.94,0 = hạt/giây.
3.4.3.2 Tính toán suất liều tại các vị trí do nguồn phát electron 10MeV
Trong phép tính toán này, độ quan trọng của các cell lân cận được tính toán
để tối ưu nhất thời gian tính toán và giảm thiểu sai số của phép tính mô phỏng, bên
cạnh đó sử dụng phương pháp cắt cụt tức loại bỏ đi các hạt có năng lượng ngoài

59. 57
vùng quan tâm để không bị mất thời gian tính toán các hạt đó. Trong quá trình vận
chuyển của electron thi kèm theo quá trình phát bức xạ hãm, khi đó electron mất
dần năng lượng và các bức xạ hãm này gần như bị hấp thụ bên trong vật liệu. Do đó
việc tính toán đối với những electron này sẽ ảnh hưởng sai số. Vì vậy trong bài toán
này sử dụng thẻ CUT:e . Năng lượng electron đặt ngưỡng giới hạn: Ecut =
0,25.Emax, do đó Ecut = 2,5 MeV [8].
Bảng 3.10: Kết quả tính toán suất liều sử dụng MCNP
Điểm
Corad Service
µSv/h
MCNP
Suất liều
µSv/h
Sai số
O 1,50E+009 1,49E+009 0,02
O* 1,50E+008 4,76E+007 0,01
1 1,2 1,61E-004 0,04
2 6 2,07E-004 0,06
3 6 6,48E-004 0,07
4 1,2 1,10E-004 0,03
5 6 1,35E-004 0,17
6 6 1,13E-005 0,06
7 6 1,91E-003 0,03
8 98 7,69E+001 0,07
9 98 1,95E-004 0,03
10 6 2,68E-009 0,03
11 1,2 1,88E-004 0,08
12 1,2 2,27E-005 0,02
13 6 1,56E-007 0,03

60. 58
Bảng 3.10: Kết quả tính toán suất liều sử dụng MCNP (tiếp theo)
Điểm
Corad Service
µSv/h
MCNP
Suất liều
µSv/h
Sai số
S1 1,04E+008 3,78E+008 0,01
S2 8,12E+003 2,88E+003 0,08
S3 3,31E+000 2,01E+000 0,23
S4 7,15E+002 7,64E+002 0,13
S5 2,48E+000 1,95E+000 0,25
S6 1,31E+008 7,62E+008 0,02
S7 9,23E+003 5,26E+001 0,08
Từ kết quả mô phỏng cho thấy suất liều ở điểm O tại vị trí hàng chiếu xạ,
điểm O*
tại vị trí được xem như là nguồn photon tính suất liều tại tầng 1 và suất liều
tại các mặt tán xạ tương đối phù hợp với giá trị tính toán lý thuyết suất liều do
Corad Service cung cấp. Tuy nhiên đối với tính toán suất liều tại các vị trí truyền
qua 1,2,3,4,5,6,7,9,10,11,12 có giá trị nhỏ so với tính toán lý thuyết. Ở đây MCNP
tính toán cho nguồn thực phát electron có năng lượng 10 MeV và việc gây ra suất
liều do bởi photon bức xạ hãm trong khi đó các tính toán lý thuyết dựa trên việc
nguồn phát là nguồn tương đương với năng lượng photon 10 MeV nghĩa là đã xem
tất cả các electron sinh ra photon đều có năng lượng 10 MeV.
3.4.3.3 Tính toán suất skyshine:
Tại vị trí 8 giá trị mô phỏng cũng như lý thuyết có suất liều tương đối cao, khi
đó cũng có khả năng bức xạ tiếp tục hướng lên tương tác với không khí phản xạ
xuống khu vực xung quanh, do vậy việc tính toán suất liều trong trường hợp này
cũng rất cần thiết.
Với cấu trúc không gian thiết kế khá phức tạp, nên nếu để nguyên tính toán
hiệu ứng skyshine sẽ không hiệu quả. Do vậy trong bài toán này, bằng cách xác

61. 59
định thông lượng mặt trên trần nhà, sau đó mô tả nguồn là mặt phẳng trên trần nhà
và tiến hành tính toán cho các vị trí bên ngoài xung quanh cấu trúc thiết kế.
Sử dụng tally F4 xác định được thông lượng qua mặt trên trần nhà là
3,04.1010
photon/cm2
. Kết quả tính toán sky-shine từ khoảng cách cách cấu trúc
thiết kế 10m đến 60m được cho trong bảng 3.11:
Bảng 3.11: Kết quả tính toán suất liều cho hiệu ứng sky-shine
dOx
(m)
Suất liều
(µSv/h)
Sai số
(%)
dOy
(m)
Suất liều
(µSv/h)
Sai số
(%)
-10 3,15E-02 0,06 -10 2,89E-02 0,14
-20 2,06E-02 0,05 -20 1,80E-02 0,07
-30 1,51E-02 0,06 -30 1,28E-02 0,03
-40 1,16E-02 0,04 -40 9,71E-03 0,06
-50 9,27E-03 0,04 -50 7,66E-03 0,04
10 5,61E-03 0,08 10 2,84E-02 0,06
20 4,79E-03 0,09 20 1,80E-02 0,05
30 4,14E-03 0,07 30 1,28E-02 0,05
40 3,60E-02 0,07 40 9,71E-03 0,05
50 3,17E-03 0,07 50 9,01E-03 0,07
Kết quả tính toán mô phỏng đối với hiệu ứng skyshine cho khu vực xung
quanh với suất liều tính được là 3,6.10-2
µSv/h cho thấy ảnh hưởng của skyshine lên
khu vực xung quanh trung tâm không đáng kể.
3.5 Kết quả thực nghiệm đo suất liều cho thiết kế che chắn UERL -10 – 15S2
Dựa vào kết quả tính toán lý thuyết và mô phỏng, tiến hành thực nghiệm
kiểm tra đối với một số điểm có suất liều cao: vị trí điểm O , một điểm thuộc mặt
tán xạ S1, mà ở đó kết quả mô phỏng thu được gần như phù hợp với tính toán lý
thuyết. Bên cạnh đó tiến hành đo một số điểm 1,2,3,4,5,9,10,11,13 có kết quả mô

62. 60
phỏng thấp hơn nhiều suất liều mà CR cung cấp, thậm chí có giá trị suất liều thấp
hơn giá trị của phông tự nhiên.
3.5.1 Liều kế Radiochromic film
Liều kế phim Radiochromic gồm 1 hoặc 2 lớp tinh thể monomer hữu cơ rất
nhỏ (những hợp chất cơ bản ban đầu chuyển hoá thành polymer) được phủ bởi một
lớp polyester mỏng trong suốt. Khi có bức xạ chiếu vào, trên phim từ không màu
chuyển sang màu xanh. Màu càng đậm trên phim thì liều hấp thụ càng cao.
Trong thực nghiệm sử dụng liều kế B3 Gex là một loại liều kế phim
Radiochromic có dải liều hoạt động từ 0,5kGy – 500kGy. Với suất liều mô phỏng
tại điểm O là 1,49kGy/h, tiến hành phép đo trong 3h tại vị trí cách thùng hàng chiếu
xạ 0,5m, giá trị liều hấp thụ đo được là 5,1kGy, do vậy suất liều tại điểm O là
1,61kGy/h. Như vậy kết quả từ tính toán lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm gần
như phù hợp.
3.5.2 Liều kế Ethanol-Chlorobenzene:
Liều kế Ethanol-Chlorobenzene thuộc nhóm liều lượng kế thứ cấp, trong đó
liều lượng hấp thụ D được xác định từ các biến đổi hoá học do bức xạ gây ra. Khi bị
chiếu xạ, chlorobenzene (C6H5Cl) trong dung dịch ethanol hình thành hydrochloric
(HCl) và có thể đo bằng điện trở kế. Dải liều hoạt động của liều kế 50 – 106
(Gy) và
có độ chính xác 5%.
Hình 3.18: Liều kế Ethanol-Chlorobenzene (ECB)

63. 61
Với suất liều mô phỏng mặt tán xạ S1 là 3,7.102
Gy/h, để có thể ghi nhận được
suất liều, tiến hành phép đo với thời gian từ 8h 21/8/2012 đến 8h ngày 6/9/2012 (trừ
các ngày thứ 7 và chủ nhật), suất liều nhận được là 3,2.102
Gy/h.
3.5.3 Máy đo liều cầm tay:
Máy đo liều MINI RAD-1000 do hãng Morgan, xuất xứ British, thuộc loại
ống đếm Geiger-Muller với thang đo suất liều từ 0,1-1000 μSv/h thích hợp đo bức
xạ gamma có năng lượng từ 0,045-2,5 MeV và đã được hiệu chuẩn đảm bảo độ
chính xác của thiết bị đo.
Hình 3.19: Máy đo liều MINI RAD-1000
Hình 3.20: Sử dụng máy đo liều MINI RAD-1000 đo suất liều tại các vị trí
Giá trị suất liều lý thuyết, mô phỏng MCNP và thực nghiệm tại các vị trí O, 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, S1 được cho trong bảng 3.10.

64. 62
Bảng 3.12: Kết quả suất liều lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm:
Điểm
Corad Service
µSv/h
MCNP Thực nghiệm
Suất liều
µSv/h
Sai
số
Suất liều tổng
µSv/h
Sai số
O 1,50E+009 1,49E+009 0,02 1,61E+009 0,05
1 1,2 1,61E-004 0,04 0,4
≈0,5-0,7
2 6 2,07E-004 0,06 0,3
3 6 6,48E-004 0,07 0,4
4 1,2 1,10E-004 0,03 0,3
5 6 1,35E-004 0,17 0,3
6 6 1,13E-005 0,06 0,3
7 6 1,91E-003 0,03 0,5
9 98 1,95E-004 0,03 0,4
10 6 2,68E-009 0,03 0,4
11 1,2 1,88E-004 0,08 0,3
13 6 1,56E-007 0,03 0,3
S1 1,04E+008 3,78E+008 0,01 3,28E+008 0,05
Tiến hành khảo sát phông tự nhiên tại cùng một vị trí cách khu vực chiếu xạ
100m, giá trị suất liều phông đo được có giá trị từ 0,2µSv/h đến 0,6µSv/h và lần
lượt đo suất liều tại các vị trí 1,2,3,4,5,9,10,11,13 của thiết kế che chắn. Kết quả
suất liều tại các vị trí này có giá trị thấp hơn giá trị suất liều phông tự nhiên nghĩa là
ảnh hưởng bức xạ khi qua cấu trúc bê-tông đều được che chắn hoàn toàn. Kết quả
này cũng gần như khá phù hợp với suất liều mà MCNP tính toán. Điều đó chứng tỏ
hệ thống che chắn cho máy gia tốc đảm bảo tốt vấn đề an toàn bức xạ cho nhân viên
làm việc cũng như khu vực xung quanh Trung tâm.

65. 63
KẾT LUẬN
Việc đánh giá mức độ an toàn đối với cơ sở sử dụng bức xạ là một vấn đề tất
yếu trong việc đảm bảo sự an toàn cho các khu vực có khả năng bị ảnh hưởng .
Trong bài luận văn này, sử dụng kết hợp ba phương pháp xác định phân bố liều để
đánh giá an toàn của thiết kế che chắn thiết bị UERL -10 – 15S2: tính toán lý
thuyết, tính toán phân bố liều sử dụng chương trình mô phỏng MCNP (4C2) và
phép đo thực nghiệm.
Qua việc mô phỏng cấu trúc thiết kế che chắn bức xạ bằng chương trình
MCNP (4C2) đồng thời tiến hành kiểm chứng bằng thực nghiệm cho thấy các tính
toán khá phù hợp với các kết quả thực tế. Điều này cho thấy sự tin cậy các kết quả
mô phỏng sử dụng chương trình MCNP. Qua đó càng khẳng định vai trò của các
chương trình mô phỏng nói chung cũng như chương trình MCNP nói riêng.
Với kết quả tính toán nguồn thực electron đơn năng 10 MeV và thực nghiệm
chứng tỏ cấu trúc thiết kế cho hệ thống chiếu xạ sử dụng máy gia tốc tại Trung tâm
đối với các khu vực làm việc cũng như khu vực dân cư xung quanh đều cho giá trị
suất liều nằm trong giới hạn an toàn cho phép.
Kiến nghị
Hiện máy gia tốc UERL -10-15S2 chưa được khai thác hết công suất 15kW
cũng như hoạt động của máy vẫn chưa ổn định nên việc đánh giá mức độ an toàn
bức xạ theo công suất của máy vẫn chưa được tiến hành. Trong thời gian tới, khi
máy gia tốc được đưa vào hoạt động ổn định, có thể thực hiện phép đo phân bố liều
phụ thuộc công suất để có kết quả đánh giá toàn diện về mức độ an toàn bức xạ đối
với máy gia tốc UERL -10-15S2.

66. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
[1] Châu Văn Tạo, (2004), An toàn Bức xạ Ion hoá, NXB Đại học quốc gia thành
phố Hồ Chí Minh.
[2] Ngô Quang Huy, (2004), An toàn Bức xạ Ion hoá, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[3] Trần Đại Nghiệp, (2007), Giáo trình xử lý bức xạ và cơ sở của công nghệ bức
xạ, NXB Đại học quốc gia Hà Nội.
[4] Cao Văn Chung, (2010), Tính toán phân bố liều trong sản phẩm chiếu xạ và tính
toán an toàn đối với mày gia tốc UERL-10-15S2, Luận văn Thạc sĩ, trường Đại
học Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh.
Tiếng Anh
[5] Corad Service, (2009), Electron Beam System For Sterilization Of Medical And
Foodsuff Products.
[6] Corad Service,(2009), Preliminary Calculation Of Radiation Shielding For
Electron Beam System Delivered Under Contract No 01/12-08-1.
[7] J.F.Briesmeiter, (1997), MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport
Code Version 4C2, Transport Method Group, Los Alamos National Laboratory.
[8] Richard H.Olsher, (2006), A Practical Look At Monte Carlo Variance Reduction
Methods In Radiation Shielding, Health Physics Measurements Group, Los Alamos
National Laboratory.
[9] J.V.K. Sunil Kumar, A.U. Sonawane, Meghraj Singh, B.K. Singh, Amit Sen,
Alok Pandey and D.M Rane, (2009), Analytical And Computational Evaluation Of
Biological Shield Of Enclosure Housing 3.7 Tbq 60Co Source, Proceedings of the
National Seminar & Exhibition on Non-Destructive Evaluation, pp. 168-171.

67. 65
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Dữ liệu input tính liều an toàn cho máy gia tốc
1 1 -2.3 (1 -2 19 -11 20 -21 )(61 ) imp:p=2 imp:e=2
2 1 -2.3 2 -5 12 -11 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
3 1 -2.3 2 -5 19 -18 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
4 1 -2.3 3 -4 17 -13 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
5 1 -2.3 5 -6 14 -11 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
6 1 -2.3 5 -6 19 -15 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
7 1 -2.3 6 -10 14 -13 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
8 1 -2.3 6 -8 16 -15 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
9 1 -2.3 7 -8 19 -16 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
10 1 -2.3 9 -10 19 -14 20 -21 imp:p=2 imp:e=2
11 2 -0.00129 ((2 -3 -21 20 18 -12 )(58 ))(59 ) imp:p=2 imp:e=2
12 2 -0.00129 3 -4 13 -12 20 -21 #57 imp:p=1 imp:e=1
13 2 -0.00129 3 -4 18 -17 20 -21 #58 imp:p=1 imp:e=1
14 2 -0.00129 4 -5 18 -12 20 -21 imp:p=1 imp:e=1
15 2 -0.00129 5 -9 15 -14 20 -21 imp:p=2 imp:e=1
16 2 -0.00129 8 -9 19 -15 20 -21 imp:p=2 imp:e=1
17 2 -0.00129 6 -7 19 -16 20 -21 imp:p=1 imp:e=1
18 1 -2.3 1 -6 34 -11 43 -44 imp:p=2 imp:e=1
19 1 -2.3 1 41 35 -34 43 -44 imp:p=2 imp:e=1
20 1 -2.3 1 -22 39 -35 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
21 1 -2.3 22 -28 39 -38 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
22 1 -2.3 27 -28 38 -12 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
23 1 -2.3 22 -23 38 -37 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
24 1 -2.3 29 -6 39 -34 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
25 1 -2.3 25 -27 36 -42 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
26 2 -0.00129 -41 -29 35 -34 43 -44 imp:p=2 imp:e=1

68. 66
27 2 -0.00129 (22 -25 37 -35 43 -44 )(61 )(62 ) imp:p=2 imp:e=1
28 2 -0.00129 25 -27 42 -35 43 -44 imp:p=2 imp:e=1
29 2 -0.00129 23 -25 38 -37 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
30 2 -0.00129 25 -27 38 -36 43 -44 imp:p=2 imp:e=2
31 2 -0.00129 27 -29 12 -35 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
32 2 -0.00129 28 -29 39 -12 43 -44 imp:p=1 imp:e=1
33 1 -2.3 1 -30 40 -39 43 -45 imp:p=0 imp:e=0
34 1 -2.3 31 -32 49 -39 43 -45 imp:p=0 imp:e=0
35 1 -2.3 33 -28 49 -39 43 -45 imp:p=0 imp:e=0
36 1 -2.3 (1 -28 19 -40 43 -45 ):(1 -6 19 -39 45 -46 ) &
imp:p=0 imp:e=0
37 2 -0.00129 (30 -31 40 -39 43 -45 ):(31 -32 40 -49 43 -45 ) &
imp:p=1 imp:e=1
38 2 -0.00129 32 -33 40 -39 43 -45 imp:p=0 imp:e=0
39 2 -0.00129 (28 -6 19 -39 43 -45 ):(33 -28 40 -49 43 -45 ) &
imp:p=0 imp:e=0
40 2 -0.00129 1 -6 12 -11 47 -48 imp:p=1 imp:e=1
41 2 -0.00129 1 -6 19 -39 46 -48 imp:p=0 imp:e=0
42 1 -2.3 (1 -28 39 -12 47 -48 )(61 ) imp:p=1 imp:e=1
43 1 -2.3 (1 -6 39 -11 44 -47 )(61 ) imp:p=2 imp:e=2
44 2 -0.00129 28 -6 -48 47 39 -12 imp:p=1 imp:e=1
45 2 -0.00129 6 -10 13 -11 20 -43 imp:p=1 imp:e=1
46 2 -0.00129 50 -51 56 -43 52 -53 imp:p=1 imp:e=1
47 2 -0.00129 50 -51 54 -55 21 -56 imp:p=1 imp:e=1
48 1 -2.3 ((1 -6 19 -11 -43 21 )(-50 :51 :43 :-56 :-52 :53 ))
(-50 :51 :-54 :55 :-21 :56 )(61 ) imp:p=1 imp:e=1
49 1 -2.3 (1 -10 19 -11 57 -20) #55 #56 #53 imp:p=1 imp:e=1
50 1 -2.3 (6 -10 19 -13 21 -43 )(-5 :6 :-15 :14 :-21 :43 ) &
imp:p=0 imp:e=0 $tran

69. 67
51 3 -0.4 -58 imp:p=2 imp:e=1
52 4 -7.6 -59 imp:p=2 imp:e=1
53 2 -0.00129 -61 imp:p=0 imp:e=0 $ong thong gio
54 1 -2.3 -62 imp:p=0 imp:e=0 $che thong gio
55 2 -0.00129 -64 imp:p=1 imp:e=0
56 2 -0.00129 -65:-66 imp:p=1 imp:e=0
57 1 -2.3 -67 imp:p=1 imp:e=0
58 1 -2.3 -68 imp:p=1 imp:e=0
100 0 -1 :10 :-19 :11 :-57 :48 :(6 -10 43 -48 19 -11 ) imp:p=0 imp:e=0
1 px -430
2 px -130
3 px 60
4 px 210
5 px 400
6 px 530
7 px 910
8 px 960
9 px 1150
10 px 1200
11 py 910
12 py 630
13 py 460
14 py 400
15 py 210
16 py 160
17 py -130
18 py -380
19 py -640

70. 68
20 pz 0
21 pz 200
22 px -240
23 px -170
24 px -120
25 px -80
26 px 50
27 px 150
28 px 320
29 px 480
30 px -395
31 px 5
32 px 21
33 px 306
34 py 790
35 py 670
36 py 420
37 py 200
38 py -140
39 py -370
40 py -625
41 p 50 790 280 -120 670 280 50 790 550
42 p 150 630 280 -80 470 280 150 630 550
43 pz 280
44 pz 550
45 pz 595
46 pz 605
47 pz 650
48 pz 770

71. 69
49 py -505
50 px -32.5
51 px 32.5
52 py -32.5
53 py 32.5
54 py -3.75
55 py 3.75
56 pz 230
57 pz -100
58 box -25 -35 110 50 0 0 0 50 0 0 0 30
59 box -30 -40 100 60 0 0 0 60 0 0 0 10
60 pz 270 $tran nha
61 box -240 200 -70 70 0 0 0 70 0 0 0 840
62 box -240 270 280 82.5 0 0 0 12.5 0 0 0 550
63 box -130 -170 0 70 0 0 0 90 0 0 0 -70
64 box -130 -170 -70 70 0 0 0 440 0 0 0 70
65 box -60 -170 -70 80 0 0 0 90 0 0 0 70
66 box -170 200 -70 40 0 0 0 70 0 0 0 70
67 box 60 460 0 150 0 0 0 170 0 0 0 80
68 box 60 -300 0 150 0 0 0 170 0 0 0 80
mode p e
m1 1000 0.0847 8000 0.604 11000 0.0095 &
12000 0.0023 13000 0.0248 14000 0.24 &
19000 0.0068 20000 0.0205 26000 0.0046 $betong
m2 6000 1.25e-4 7000 6.869e-1 8000 3.01248e-1 &
18000 1.17170e-2 $khong khi
m3 6000 0.8 7000 1.2e-1 8000 0.04 1000 0.04
m4 26000 1.0

72. 70
sdef erg=10 pos 0 0 162 vec 0 0 1 dir -1 par 3
f15:p -430 0 125 10
fm15 9.4e19
de0 0.01 0.03 0.05 0.07 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 &
0.55 0.6 0.65 0.7 0.8 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 2.8 3.25 3.75 4.25 &
4.75 5.0 5.25 5.75 6.25 6.75 7.5 9 11
c photon flux to dose rate conversion factor
c determined by (rem/hr)/(*photon/cm^2s)1
df0 3.96e-6 5.82e-7 2.9e-7 2.58e-7 2.83e-7 3.79e-7 5.01e-7 6.31e-7 &
7.59e-7 8.78e-7 9.85e-7 1.08e-6 1.17e-6 1.27e-6 1.36e-6 1.44e-6 &
1.52e-6 1.68e-6 1.98e-6 2.51e-6 2.99e-6 3.42e-6 3.82e-6 4.02e-6 &
4.41e-6 4.83e-6 5.23e-6 6.60e-6 5.80e-6 6.01e-6 6.37e-6 6.74e-6 &
7.11e-6 7.66e-6 8.77e-6 1.03e-5
CUT:e j 2.5
ctme 5

73. 71
Phụ lục 2: Định liều lượng bức xạ - Các giới hạn liều đối với chiếu xạ nghề
nghiệp và chiếu xạ dân chúng.
1. Liều hấp thụ (Absorbed dose)
Tác hại của bức xạ lên cơ thể phụ thuộc vào sự hấp thụ năng lượng bức xạ và
gần đúng tỉ lệ với nồng độ năng lượng hấp thụ trong mô sinh học. Do đó đơn vị cơ
bản của liều bức xạ được biểu diễn qua năng lượng hấp thụ trên một đơn vị khối
lượng của mô. Khái niệm liều hấp thụ không chỉ dung cho đối tượng sinh học mà
dung cho một môi trường vật chất bất kỳ. Do đó liều hấp thụ được định nghĩa như
sau:
Liều hấp thụ (ký hiệu là D) là tỉ số giữa năng lượng trung bình εd mà bức xạ
truyền cho vật chất trong thể tích nguyên tố và khối lượng vật chất dm của thể tích
đó:
dm
d
D
ε
=
Đơn vị liều hấp thụ trong hệ SI là Gray (ký hiệu là Gy). 1 Gy bằng năng lượng 1
June truyền cho 1kg vật chất.
1 Gy = 1J/kg
Trước khi chấp nhận các đơn vị theo hệ SI , liều hấp thụ được đo bằng đơn vị
rad. 1 rad là liều hấp thụ 100erg trên 1g:
1 rad = 100erg/g
Do 1 J = 107
erg và 1 kg = 1000g
Nên 1 rad = 0,01 Gy hay 1 Gy = 100 rad
Suất liều hấp thụ D là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian
dt
dD
. Đơn vị suất
liều hấp thụ trong hệ SI là Gy/s. Đơn vị khác là rad/s hay rad/h.

74. 72
2. Liều tương đương ( Equivalent dose)
Tác dụng sinh học của các loại bức xạ khác nhau là khác nhau. Đó là do sự khác
nhau của độ mất mát năng lương trên 1 đơn vị đường đi của các loại bức xạ khác
nhau. Chẳng hạn tác dụng sinh học của 1Gy của hạy alpha khác với 1Gy của hạt
gamma. Do diện tích và khối lượng lớn , hạt alpha gây nên độ ion hóa trên 1 quãng
đường đơn vị lớn hơn bức xạ gamma, và 1 Gy của hạt alpha cho hiệu ứng sinh học
lớn hơn 20 lần so với 1 Gy của bức xạ gamma.
Liều hấp thụ tương đương hay liều tương đương H là đại lượng để đánh giá mức
độ nguy hiểm của các loại bức xạ, bằng tích của liều hấp thụ D với hệ số chất lượng
( Quality Factor) đối với các loại bức xạ, được ký hiệu là QF theo Ủy ban Quy
phạm hạt nhân Hoa Kỳ NRC (U.S Nuclear Regulary Commission). Ủy banQuoc61
tế về Bảo vệ Bức xạ ICRP (International Commission on Radiation Protection) đặt
lại tên hệ số chất lượng là trọng số bức xạ (Radiation Weighting Factor) và ký hiệu
là WR . Trước đây người ta sử dụng hệ số chất lượng QF và bây giờ chuyển sang sử
dụng trọng số bức xạ WR , khi đó:
H = D x WR
Để thuận tiện trong việc theo dõi và sử dụng trong thực tế, trong bảng dưới đây
dẫn ra các hệ số QF và WR đối với các bức xạ thường gặp.
Đơn vị liều tương đương trong hệ SI là Sievert (ký hiệu là Sv).
1 Sv = 1 Gy x WR
Đơn vị liều tương đương ngoài hệ SI thường dung là rem:
1 rem = 1 rad x WR
1 Sv = 100 rem hay 1 rem = 0,01 Sv

75. 73
Bảng: Hệ số chất lượng QF và trọng số bức xạ WR đối với một số loại bức xạ .
Loại bức xạ Năng lượng QF WR
Tia X, gamma, beta Bất kỳ 1 1
Neutron
Nhiệt (0,025 eV) 2 5
0,01 MeV 2,5 10
0,1 MeV 7,5 10
0,5 MeV 11 20
> 0,1 MeV – 2 MeV 20
> 2 MeV – 20 MeV 5
Không biết 10
Proton Năng lượng cao 10 5
Hạt α , mảnh vỡ phân hạch, hạt
nhân nặng
20 20
3. Liều chiếu (Explosure dose)
Liều chiếu cho biết khả năng ion hóa không khí của bức xạ tại một vị trí nào đó.
Liều chiếu X là tỉ số giữa giá trị tuyệt đối tổng diện tích dQ của tất cả các ion cùng
dấu được tạo ra trong 1 thể tích nguyên tố của không khí, khi tất cả các electron và
positron thứ cấp do các gamma tạo ra bị hãm hoàn toàn trong thể tích không khí đó
và khối lượng dm của thể tích nguyên tố không khí đó.
dm
dQ
X =
Đơn vị liều chiếu trong hệ SI là C/kg. Đơn vị ngoài hệ SI thường dùng là
Roentgen (ký hiệu là R)
kg
C
R 4
10.58.21 −
=
Suất liều chiếu
dt
dX
X =
•
. Đơn vị suất liều chiếu trong hệ SI là C/kg/s hay A/kg.

76. 74
Đơn vị ngoài hệ SI thường dung là R/h hay mR/h.
4. Liều hiệu dụng (Effective dose)
Khi định nghĩa liều tương đương chúng ta đã coi tất cả các mô sinh học hay cơ
qua trong cơ thể có cùng một độ nhạy cảm bức xạ. Trên thực tế các mô và các cơ
quan có độ nhạy cảm khác nhau , thể hiện bởi đại lượng gọi là trọng số mô WT
(Tissue Weighting Factor). Trọng số mô là tỉ số của các rủi ro do các hiệu ứng ngẫu
nhiên như bệnh ung thư và bệnh di truyền trên các mô so với tổng số các rủi ro đối
với ung thư gây chết người và các hiệu ứng di truyền.
Bảng: Các trọng số mô WT
Cơ quan, mô WT
Cơ quan sinh dục (Gonads) 0,20
Tủy xương đỏ 0,12
Ruột kết (Colon) 0,12
Phổi (Lung) 0,12
Dạ dày (Stomach) 0,12
Bàng quang (Bladder) 0,05
Vú (Breast) 0,05
Gan (Liver) 0,05
Thực quản (Esophagus) 0,05
Tuyến giáp (Thyroid) 0,05
Da (Skin) 0,01
Bề mặt xương (Bone surface) 0,01
Các mô khác 0,05
Toàn thân 1,00
Khi một bức xạ có năng lượng nào đó với trọng số bức xạ WR, gọi là bức xạ loại
R (Radiation), chiếu vào một mô T (Tissue) thì liều hấp thụ tương đương đối với
mô hình này là:

77. 75
∑ ×=
R
RTRT DWH ,
Trong đó RTD , là liều hấp thụ do bức xạ loại R chiếu vào mô T. Nếu bức xạ loại
R chiếu vào một số mô trong cơ thể thì ta có liều tương đương hiệu dụng, hay gọi
tắt là liều hiệu dụng E là :
∑ ∑ ∑ 





==
T T R
RTRTTT DWWHWE ,
Đơn vị do liều lượng hiệu dụng trong hệ SI cũng là Sivert (ký hiệu là Sv) như
đối với liều tương đương.
5. Các giới hạn liều đối với chiếu xạ nghề nghiệp và chiếu xạ dân chúng
Chiếu xạ (explosure) là hành động hay điều kiện bị bức xạ rọi vào. Phụ thuộc
vào vị trí nguồn bức xạ đối với cơ thể, co chiếu xạ từ bên ngoài bằng các nguồn
ngoài cơ thề và chiếu xạ từ bên trong bằng các nguồn nằm bên trong cơ thể. Về đối
tượng, có 3 đối tượng chiếu xạ là chiếu xạ nghề nghiệp đối với nhân viên bức xạ ,
chiếu xạ dân chúng đối với các thành viên dân chúng và chiếu xạ y tế đối với bệnh
nhân trong chẩn đoán hoặc điều trị bằng bức xạ. về thời gian chiếu xạ, có chiếu xạ
cấp với liều cao trong một thời gian ngắn và chiếu xạ trường diễn ra với liều thấp
trong thời gian dài. Về các nguồn bức xạ, khi chúng đang làm việc bình thường và
chiếu xạ thì đó là chiếu xạ thường , còn chiếu xạ tiềm tàng là chiếu xạ không chắc
chắn xảy ra nhưng nó có thể xảy ra do 1 sự cố của nguồn bức xạ, hay sự hỏng hóc
của thiết bị và lỗi trong vận hành. Trong các trường hợp khẩn cấp với liều chiếu lớn
ta có chiếu xạ khẩn cấp.
Trong các loại chiếu xạ thì chiếu xạ nghề nghiệp và chiếu xạ dân chúng được
quan tâm trước tiên về phương diện an toàn bức xạ. Trong safety Series No. 115
năm 1996 của IAEA đã nếu ra các giới hạn liều đối với chiếu xạ nghề nghiệp và
chiếu xạ dân chúng. Tại Việt Nam, các giới hạn liều này được nêu trong Tiêu chuẩn
Việt Nam TCVN 6866-2001 “ An toàn bức xạ : Giới hạn liều đối với nhân viên bức
xạ và dân chúng”.