Nghiên cứu phát triển thiết bị đo tương đương liều nơtron môi trường

Bức xạ nơtron là bức xạ có khả năng đâm xuyên mạnh và có hệ số truyền năng lượng tuyến tính (LET) lớn khi tán xạ trong mô cơ thể. Việc che chắn bức xạ nơtron rất phức tạp, do đó vấn đề kiểm soát an toàn đối với loại bức xạ này đang ngày càng được quan tâm, nhất là trong xu thế phát triển ngày một gia tăng của các ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong các ngành kinh tế - xã hội tại nước ta. Theo khuyến cáo của Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ (ICRP), đại lượng tương đương liều môi trường H*(10) được sử dụng cho mục đích kiểm soát môi trường nhằm cung cấp các thông tin cần thiết cho các cơ sở ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong việc giám sát và phân luồng các khu vực làm việc hợp lý. Tuy nhiên, quá trình đo đạc và đánh giá liều lượng gây bởi bức xạ nơtron thường gặp nhiều khó khăn do bản chất vật lý của loại bức xạ này: không mang điện, phổ năng lượng liên tục và hệ số chuyển đổi liều thay đổi lớn trong các dải năng lượng khác nhau.

Cấu hình đầu dò đa lớp được nhóm nghiên cứu của Trung tâm Kỹ thuật Hạt nhân - Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân phát triển nhằm chế tạo các thiết bị đo tương đương liều nơtron môi trường với khả năng đo đạc trong dải năng lượng rộng (0,025 eV đến 15 MeV) và đáp ứng các yêu cầu cơ bản của tiêu chuẩn quốc tế IEC 61005-2014 dành cho các thiết bị đo liều nơtron.

Hệ đo được thiết kế với kích thước 20,5x24,5 cm, bao gồm một ống đếm tỉ lệ ³He đặt tại vị trí trung tâm, bao quanh là khối làm chậm làm từ vật liệu polyethylen mật độ cao (HDPE) và Cadimi (Cd). Các đặc trưng cơ bản của thiết bị như: độ nhạy, độ tuyến tính và khả năng làm việc trong các trường nơtron thực tế đã được kiểm chứng tại phòng chuẩn nơtron của Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân. Các kết quả khảo sát cho thấy khối đầu dò có độ nhạy cao (2,84 cps/µSv.h^-1) với đặc trưng về đáp ứng năng lượng tương tự như một số máy đo liều thương mại trên thị trường (Aloka TPS 451C, Fuji electric NSN1, NDN,…). Sản phẩm là kết quả thực hiện Đề tài khoa học và công nghệ cấp cơ sở với nội dung: Nghiên cứu tối ưu hóa đáp ứng năng lượng của thiết bị đo liều nơtron sử dụng đầu dò ³He, mã số: CS/20/04-02.

Hình ảnh: Thực nghiệm kiểm chứng thiết bị tại Phòng chuẩn liều Nơtron-Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân

Cấu hình đầu dò

Thông số kỹ thuật

Kiểu đầu dò	Ống đếm tỉ lệ ³He
Bức xạ đo	Nơtron
Đại lượng đo	H^*(10) (Neutron ambient dose equivalent rate)
Dải năng lượng đo đạc	0,025 eV-15 MeV
Dải suất liều	0,1 µSv/h - 10 mSv/h
Độ nhạy	2,84 cps/µSv.h^-1
Đáp ứng thông lượng nơtron	Có dạng tương tự như đường chuyển đổi liều cho bởi ICRP 74:
*Đáp ứng liều H^(10) tương đối**	Đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế IEC 61005 (2014). Tương đương với các thiết bị thương mại trên thị trường như Aloka TPS 451-C, Fuji NSN1, NDN1,… E < 50 keV: 0,24 - 5,3 50 keV - 10 MeV: 0,71 - 1,3 E > 10 MeV: 0,5 – 0,7
Đáp ứng góc (²⁴¹Am-Be)	Đáp ứng góc từ 0^o đến 180^o có độ lệch < 20 % so với góc chiếu chuẩn tại 90^o
Khả năng loại trừ gamma	Lên tới 50 mSv/h
Kích thước	20,5 cm x 24,5 cm
Khối lượng	< 6 kg