Luận văn Nghiên cứu chiếu xạ Thanh Long trên thiết bị gia tốc điện tử UERL-10-15S2

F8:N hoặc F8:P hoặc F8:E hoặc F8:P, E Dòng phân tích trên bề mặt Thông lượng mặt trung bình Thông lượng ô trung bình Thông lượng điểm hay đầu dò Năng lượng để lại trung bình trong ô Năng lượng mất mát trong phân hạch Phân bố tạo xung trong đầu dò, F8:E cho điện tích giải phóng  Thẻ vật liệu ( material card) Đây là phần khai báo các vật liệu trong quá trình mô phỏng. Thẻ vật liệu chứa số của vật liệu, tiếp theo là các số nhận dạng nguyên tố (xác định bằng số nguyên tử Z của nguyên tố theo sau đó là số khối A hoặc 3 số 0 nếu để mặc định) cùng với thành phần phần trăm của nguyên tố đó trong vật liệu. Ví dụ khai báo vật liệu H chiếm 66,7% trong vật liệu ta ký hiệu 1 000 0.667  Thẻ mô tả nguồn: Thẻ nguồn SDEF mô tả nguồn trong bài toán. Các thông số của thẻ nguồn: POS = x y z Vị trí nguồn CELL = số 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, np, n p e, p, p e, e  Thẻ kết thúc tính toán Có hai cách kết thúc: Kết thúc bằng cách đặt trước số lịch sử trong thẻ NPS, hoặc kết thúc bằng cách đặt thời gian (tính bằng phút ) đặt trước trong thẻ CTME. 2.4.6 Mô tả hình học trong MCNP Hình học trong bài toán giải bằng MCNP được mô tả trong không gian 3 chiều. MCNP có một chương trình dựng sẵn để kiểm tra lỗi của dữ liệu đầu vào. Hơn nữa, khả năng vẽ hình học của MCNP cũng giúp người dùng kiểm tra các lỗi hình học. Khi mô tả hình học người sử dụng phải định nghĩa các mặt (Surface), các ô (Cell) được bao bởi các mặt và mô tả vật liệu chứa trong các cell.  Mô tả mặt (Surfaces cards) Surface card được xác định bằng cách cung cấp các hệ số của các phương trình mặt giải tích hay các thông tin về các điểm đã biết trên mặt. MCNP cung cấp các dạng mặt cơ bản được mô tả bởi các phương trình trong bảng 2.6 Bảng 2.6 Phương trình mô tả các mặt cơ bản trong MCNP Loại mặt Mô tả Kí hiệu Phương trình Viết thẻ Mặt phẳng Tổng quát P Ax+By+Cz-D=0 ABCD Trực giao với OX PX x-D=0 D Trực giao với OY PY y-D=0 D Trực giao với OZ PZ z-D=0 D Mặt cầu Tâm tại gốc O SO 2 2 2 2 0x y z R    R Tổng quát S 2 2 2 2( ) ( ) ( ) 0x x y y z z R       x y z R Tâm trên trục OX SX 2 2 2 2( ) 0x x y z R     x y z R Tâm trên trục OZ SZ 2 2 2 2( ) 0x y z z R     x y z R Mặt trụ Song song trục OX C/X 2 2 2( ) ( ) 0y y z z R     y z R Song song trục OY C/Y 2 2 2( ) ( ) 0x x z z R     x z R Song song trục OZ C/Z 2 2 2( ) ( ) 0x x y y R     x y R Trên trục OX CX 2 2 2 0y z R   R Trên trục OY CY 2 2 2 0x z R   R Trên trục OZ CZ 2 2 2 0x y R   R Mặt nón Song song trục OX K/X       2 2 0y y z z t x x      x y z 2 1t  Song song trục OY K/Y       2 2 0x x z z t y y      x y z 2 1t  Song song trục OZ K/Z       2 2 0x x y y t z z      x y z 2 1t  Trên trục OX KX  2 2 0y z t x x    x 2 1t  Trên trục OY KY  2 2 0x z t y y    y 2 1t  Trên trục OZ KZ  2 2 0x y t z z    z Bảng 2.6 Phương trình mô tả các mặt cơ bản trong MCNP (tiếp theo) 2 1t   dùng cho nón Elip soid Hyperboloid Paraboloid Trục song song với OX,OY, OZ SQ             2 2 2 2 2 2 2 0 A x x B y y C z z R D x x E y y F z z G               A B C D E F G x y z Trụ Nón Hyperboloid Paraboloid Trục không song song với OX,OY hoặc OZ GQ 2 2 2 0 Ax By Cz Dxy Eyz Fzx Gx Hy Jz K           A B C D E F G H J K Các mặt biên được đặc trưng bởi: - Mặt phản xạ (reflection) - Mặt trong suốt (white) Mỗi Surfaces Cards được định nghĩa như sau Cú pháp: j n a list Trong đó: j: số mặt 1 99999j  , 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 còn n<0 số mặt j lặp lại mặt n a: kí hiệu loại mặt list: các hệ số nhập vào Mô tả ô: ( Cell Card ) Căn cứ trên hệ trục tọa độ không gian 3 chiều, MCNP lấy các mặt biên của một khối vật chất để mô tả, được gọi là cell. Nó được hình thành bằng cách thực hiện các toán tử giao (không gian), hợp (: ) và phần bù(#) các vùng không gian tạo bởi các mặt. Mỗi mặt chia không gian làm hai vùng với các giá trị dương và âm tương ứng. Theo quy ước dấu dương viết trước số hiệu của mặt (hoặc không cần viết) biểu hiện tất cả các phần bên phải hoặc bên trên của mặt, bên ngoài của mặt cong kín. Dấu âm biểu hiện tất cả các phần bên trái hoặc bên dưới của mặt hoặc bên trong của mặt cong kín. Mỗi cell có phần thể tích nhất định. Cell được xác định bởi cell card. Mỗi cell card được định nghĩa như sau Cú pháp: j m d goem params Hoặc j like n but list Trong đó: - j: chỉ số cell, với 1 99999j  , nếu cell có sự chuyển đổi TR thì 1 999j  - m: là số vật chất trong cell, số vật chất được thay bằng 0 để chỉ cell trống. - d: là mật độ vật chất của cell (atom/ cm3 ) hoặc (g/ cm3 ). Mật độ vật chất chỉ số dương là tính bằng (atom/ cm3 ), mật độ vật chất chỉ số âm là tính bằng (g/ cm3), mật độ vật chất bằng 0 chỉ cell trống. - geom: phần mô tả hình học của cell, bao gồm chỉ số các mặt tùy theo vùng giới hạn ( thường là một dãy các mặt có dấu (âm hoặc dương) kết hợp với nhau thông qua các toán tử giao, hợp , bù để tạo thành cell. - params: các tham số tùy chọn: imp, u, trcl, lat, fill… - n: tên của một cell khác - list: những thuộc tính cell n khác với cell j Ví dụ: 1 0 -1: cell số một là cell trống nằm bên cạnh mặt một (theo chiều âm) 2 1 -2.7 1 -2: cell số hai là cell làm bằng vật liệu 1 có mật độ vật chất là 2.7 g/cm3 nằm bên cạnh mặt hai (theo chiều âm) CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ LIỀU CHIẾU XẠ THANH LONG 3.1 Một số nhìn nhận chung [7] Thanh long Việt Nam bước đầu đã tạo được thương hiệu trên thị trường quốc tế và có nhiều tiềm năng phát triển trong tương lai. Thanh long được tiêu thụ chủ yếu tại thị trường Châu Á, chiếm tỷ trọng trên 80%, nhiều nhất là Đài Loan, kế tiếp là Hồng Kông, Thái lan, Malaysia, Singapore, Trung Quốc. Thị trường Châu Âu, Châu Mỹ chiếm tỷ trọng nhỏ và chủ yếu là thị trường Hà Lan, thị trường Hoa Kỳ. Để đẩy mạnh xuất khẩu sang thị trường Hoa Kỳ - một thị trường lớn và có nhu cầu ổn định, thanh long Việt Nam còn gặp nhiều khó khăn, thách thức. Do xa cách về địa lý, nếu vận chuyển bằng đường biển phải mất ít nhất 25 ngày hàng mới tới nơi. Khi sang đến Hoa Kỳ, các lô hàng sẽ phải được kiểm tra chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm trước khi tiêu thụ. Mặc dù Cơ quan Kiểm dịch động thực vật Hoa Kỳ (APHIS) về cơ bản đã chấp nhận quy trình sản xuất thanh long có chứng chỉ chất lượng tiêu chuẩn châu Âu (EUREP GAP), nhưng trái cây thanh long Việt Nam muốn vào được thị trường Hoa Kỳ còn phải đáp ứng các yêu cầu khác như quy trình đóng gói, xuất xứ hàng hóa và phải được chiếu xạ để vô hiệu hóa ruồi đục quả và rệp sáp. Hiện nay, thanh long Bình Thuận đang được trồng theo tiêu chuẩn VietGAP; EuroGAP và GlobalGAP. Thanh long được thu hái theo tiêu chuẩn kỹ thuật cao, được cắt khỏi cành và cho vào khay nhựa để vận chuyển đến các cơ sở chế biến, được rửa bằng nước Ôzôn, được phân loại kỹ càng, được đóng gói vào thùng carton theo tiêu chuẩn quốc tế, được vận chuyển bằng xe lạnh đến cơ sở chiếu xạ theo quy trình kỹ thuật chuyên ngành. Xuất phát từ thực tiễn trên, cần phải có đề tài nghiên cứu khoa học về phân bố liều chiếu xạ áp dụng trên trái thanh long để vừa đảm bảo điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm, chất lượng sản phẩm sau khi chiếu xạ để không ảnh hưởng đến khâu bảo quản - tiêu thụ sản phẩm. 3.1.1 Mục đích – yêu cầu chung của chiếu xạ trái cây Nhìn chung, chiếu xạ trái cây là kìm hãm quá trình tự chín, sự nảy mầm, tiêu diệt côn trùng và kiểm soát vi sinh. Qua đó, nhằm bảo quản trái cây sau thu hoạch trong khoảng thời gian dài vận chuyển từ vùng sản xuất tới nơi tiêu thụ, duy trì được hàm lượng vitamin và độ tươi của trái cây. Khi chiếu xạ trái cây cần phải đảm bảo đươc các yêu cầu sau: - Áp dụng dải liều thấp (< 1 kGy) - Độ bất đồng đều về liều: Dmax/Dmin ≤ 1,7 - Chiếu xạ trong điều kiện nhiệt độ thấp (< 10 0C) - Trái cây được bao gói kỹ trước khi chiếu xạ - Quy trình chiếu xạ đảm bảo vệ sinh, không làm giảm phẩm chất của trái cây, không gây tác động nhiệt, không nhiễm vi khuẩn trong và sau khi đã chiếu xạ. 3.1.2 Các đặc điểm của trái Thanh long Các đặc điểm của trái Thanh long ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chiếu xạ bằng máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV. Khi nghiên cứu chiếu xạ Thanh long, ta phải biết đến các yếu tố về tỷ trọng khối, hình dạng và kích thước của nó để tính toán những phương án chiếu xạ nhằm đáp ứng được các yêu cầu chung của chiếu xạ trái cây. Hình ảnh và các thông số và của trái Thanh long có ảnh hưởng đến chất lượng chiếu xạ được khảo sát thực tế và đưa ra trong bảng 3.1 và hình 3.1. Bảng 3.1 Thông số của trái Thanh long 3.1.3 Khả năng xuyên sâu của chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV Hiện nay, các thiết bị chiếu xạ được ứng dụng trong lĩnh vực thanh trùng, khử trùng thực phẩm và trái cây chủ yếu vẫn là dùng nguồn Co60 (phát gamma năng lượng 1173 keV và 1332 keV). Do khó khăn trong việc sản xuất và vận chuyển nguồn phóng xạ nên xu hướng sử dụng máy gia tốc chùm tia điện tử trong chiếu xạ đang được phát triển. Với các máy gia tốc chùm tia điện tử IAEA đã quy định năng lượng cực đại 7,5 MeV nếu sử dụng bộ chuyển đổi tia X và 10 MeV nếu sử dụng trực tiếp chùm electron. Khả năng xuyên sâu của các chùm tia từ các thiết bị chiếu xạ được đưa ra Thông số Giá trị trung bình Hình dạng ellipe Tỷ trọng, g/cm3 0,97 Chiều rộng, cm 9,5 Chiều dài, cm 12 Liều chiếu cực đại, kGy 0,7 trong hình 3.2. Trong đó, khả năng xuyên sâu của chùm tia điện tử năng lượng10 MeV là thấp nhất, điều này gây khó khăn khi chiếu xạ thực phẩm cũng như trái cây. Với tỷ trọng hàng chiếu xạ 1 g/cm3, chùm điện tử năng lượng 10 MeV chỉ có thể xuyên tới độ dày tối đa 4,5 cm. Nếu chiếu xạ hai mặt thì hàng chiếu xạ có chiều dày tối đa là 9 cm với tỷ trọng 1 g/cm3, điều này gây rất nhiều khó khăn vì khi các hàng chiếu xạ được bao gói thì chiều dày thường vượt quá chiều dày cực đại. Để có những nhận định ban đầu về khả năng tiến hành chiếu xạ Thanh long trên máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV, thì việc khảo sát độ xuyên sâu của chùm tia trong vật chất có tỷ trọng bằng tỷ trọng trái Thanh long (0,97 g/cm3) là rất cần thiết. Hình 3.2 Độ xuyên sâu của một số chùm bức xạ [11] Sử dụng phần mềm hỗ trợ RT-Office mà Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ đã mua bản quyền để tính phân bố liều trong thùng hàng cùng tỷ trọng và bề dày cực đại của trái Thanh long, từ đó đưa ra nhận định về khả năng xuyên sâu của chùm điện tử. Kết quả tính toán chiếu xạ hai mặt được đưa ra trong bảng 3.2. Bảng 3.2 Tỷ lệ phân bố liều tính bằng ModeRTL d (cm) R.Dose d (cm) R.Dose d (cm) R.Dose 0,24 0,75 3,56 0,88 6,89 0,98 0,71 0,79 4,04 0,69 7,36 0,92 1,19 0,83 4,51 0,53 7,84 0,87 1,66 0,87 4,99 0,53 8,31 0,83 R.Dose 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 2 4 6 8 10 d (cm) R .D o s e 2,14 0,92 5,46 0,69 8,79 0,79 2,61 0,98 5,94 0,88 9,26 0,75 Độ bất đồng đều: Dmax/Dmin = 1,85, giá trị này rõ ràng lớn hơn giá trị cho phép (1,7). Để biết nguyên nhân dẫn tới độ bất đồng đều lớn ta biểu diễn giá trị trong bảng 3.2 dưới dạng đồ thị như trong hình 3.3. Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự phân bố liều Từ đồ thị trong hình 3.3, độ bất đồng đều cao là do liều tại tâm thùng hàng thấp, điều này chứng tỏ chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV không xuyên qua độ dày bằng ½ chiều dày trái Thanh long. Hơn nữa, khi sử dụng ModeRTL để tính phân bố suất liều thì chương trình này chỉ hỗ trợ tính toán với thùng hàng có dạng hình hộp. Trong thực tế, khi chiếu xạ trái cây ta phải mô tả chi tiết hình dạng của chúng mới phản ảnh đúng sự phân bố liều trên bề mặt cũng như bên trong. Vì vậy trong luận văn này đã khai thác chương trình MCNP cho việc tính toán phân bố suất liều khi chiếu xạ Thanh long bằng hai đầu quét từ máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV. 3.1.4 Mô tính toán suất liều bằng MCNP Chùm điện tử phát ra từ máy gia tốc sẽ được sẽ được hai đầu quét bằng từ trường quét thành hai chùm tia đối ngược nhau với độ rộng 60 cm để chiếu xạ từ hai mặt. Tần số quét của mỗi chùm tia la 60 Hz, chùm tia điện tử được dịch chuyển một cách đều đặn theo chiều rộng của scanning horn. Hình ảnh chùm tia từ hai scanning được minh họa trong hình 3.4. Hình 3.4 Hình ảnh chùm tia điện tử từ hai scanning horn Chương trình MCNP chỉ cho phép tính toán trong trạng thái tĩnh, trong trường hợp máy quét liên tục ta phải tính toán liều tại các vị trí dừng. Với tần số quét 60 Hz trong chiều rộng 60 cm, ta phải di chuyển rất mịn góc quét các chùm tia. Như vậy tại mỗi vị trí tính liều ta phải tính với rất nhiều góc quét, sẽ gây tốn nhiều thời gian. Để khắc phục điều này, đề tài đã nghiên cứu và thiết lập một nguồn mặt đẳng hướng để thay thế cho tất cả các vị trí quét chùm tia. Thanh long khi chiếu xạ được đặt trên băng tải và chuyển động với vận tốc 15 cm/s qua hai đầu quét. Đề tài cũng đã khảo sát và tính toán khoảng cách từ đầu quét mà tại đó chùm điện tử đóng góp liều. Qua tính toán, tại vị trí cách đầu quét 10 cm theo chiều chuyển động của băng tải thì hàng chiếu xạ không chịu ảnh hưởng từ các chùm điện tử. Trong chương MCNP, để tính toán suất liều đề tài đã sử dụng Taly F4 tính thông lượng trung bình qua Cell, từ đó tính toán hệ số chuyển đổi từ thông lượng qua suất liều. Hệ số chuyển đổi được tính theo công thức 8 1.10 pr EI D rad s R  (3.1) Trong đó E là năng lượng electron (MeV); I là mật độ dòng electron trên 1 đơn vị diện tích (mA cm 2 ); prR là một hàm theo năng lượng và được tính như sau:  Nếu 0,01 MeV < E < 2,5 MeV thì prR =0,412 E n Với n = 1,265 – 0,0954 lnE  Nếu 2,5 MeV < E < 20 MeV thì prR = 0,53E – 0,106 3.2 Phân bố liều bề mặt Mục đích tính phân bố liều trên bề mặt trái thanh long nhằm tiêu diệt trứng côn trùng ẩn nấp ở các tai của vỏ trái thanh long. Trong trường hợp chỉ yêu cầu chiếu xạ bề mặt trái Thanh long, ta phải tính toán suất liều phân bố tại tất cả các vị trí trên bề mặt như trong hình 3.5. Kết quả tính toán bằng MCNP ứng với vận tốc băng chuyền 1 cm/s và công suất máy phát 1 kW. Với yêu cầu chiếu xạ ở dải liều thấp ta phải tăng tốc độ băng tải, trong trường hợp tốc độ băng tải vượt quá tốc độ cho phép ta phải giảm công suất nguồn phát để có được dải liều thấp Kết quả thu được sau khi xử lý file output của MCNP được trình bày trong bảng 3.3. Bảng 3.3 Kết quả tính phân bố liều bề mặt Điểm Liều (kGy) Sai số Điểm Liều (kGy) Sai số 1 31,33 0,05 13 31,33 0,05 2 32,76 0,05 14 32,76 0,05 3 32,43 0,05 15 32,43 0,05 4 33,28 0,05 16 33,28 0,05 5 36,10 0,05 17 36,10 0,05 6 48,36 0,05 18 48,36 0,05 7 76,56 0,04 19 76,56 0,04 8 48,36 0,05 20 48,36 0,05 9 36,10 0,05 21 36,10 0,05 10 33,28 0,05 22 33,28 0,05 11 32,43 0,05 23 32,43 0,05 12 32,76 0,05 24 32,76 0,05 Độ bất đồng đều: Dmax/Dmin = 2,44 Theo kết quả này thì việc chiếu xạ không đáp ứng được yêu cầu của chiếu xạ trái cây (Dmax/Dmin ≤ 1.7). Để tìm nguyên nhân gây độ bất đồng đều liều lớn, ta biểu diễn số liệu trong bảng 3.4 dưới dạng đồ thị như trong hình 3.6. Hình 3.6 Đồ thị phân bố liều bề mặt Dựa vào đồ thị 3.6 ta nhận thấy hai vị trí số 7 và số 19 có liều cực đại là 76,56 kGy khác biệt nhiều so với liều cực tiểu là 31,33 kGy. Đó chính là nguyên nhân khiến độ bất đồng đều cao. Tuy nhiên, trên thực tế thì hai vị trí này chính là hai đầu mút của trái thanh long nơi có mật độ côn trùng và sâu bọ cao nên dù liều có cao cũng vẫn không ảnh hưởng đến chất lượng trái thanh long. 3.3 Phân bố liều theo độ sâu Trong thực tế khi chiếu xạ tất cả các loại trái cây người ta phải chiếu xuyên qua để diệt côn trùng, sâu bọ đã hình thành từ khi kết trái và chúng vẫn còn đang tiềm ẩn trong ruột trái cây. Chiếu xạ Thanh long cũng cần thiết phải chiếu xuyên qua như vậy. Tuy nhiên, khi sử dụng chùm tia điện tử sẽ gặp khó khăn do độ xuyên sâu của chúng thấp. Trong đề tài này tác giả đã sử dụng chương trình MCNP để tính toán phân bố liều theo chiều sâu trong trái Thanh long, nhằm đánh giá và đưa ra các biện pháp khắc phục nếu độ bất đồng liều vượt quá giới hạn cho phép. Khi sử dụng chùm tia điện tử trong chiếu xạ thì hai yếu tố quyết định đến độ bất đồng đều liều là tỷ trọng hàng chiếu xạ và chiều dày tương ứng. Với trái Thanh long, tỷ trọng 0,97 g/cm3, ta đã khảo sát bảng phần mềm chuyên dụng ModeRTL trong mục 3.1.3. Theo kết quả đó, chùm điện tử không thể xuyên qua trái Thanh long. Tuy nhiên Thanh long có dạng ellipe nên càng ra hai đầu của nó thì bề dày càng giảm. Với nhận định sự thay đổi về phân bố liều theo chiều sâu sẽ có những biến đổi lớn theo chiều từ tâm tới hai đầu, đề tài đã tính toán phân bố liều theo chiều sâu tại tâm, sau đó dịch chuyển ra hai đầu mút. 3.3.1 Phân bố liều theo độ sâu tại tâm Phân bố các điểm tính liều tại tâm và hình ảnh trái Thanh long mô tả bằng MCNP được minh họa trong hình 3.7. Kết quả tính toán sau khi xử lý file output được trình bày trong bảng 3.4, với 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Point R e la ti v e D o s e việc dùng nguồn mặt đẳng hướng tương đương đầu phát với tần số quét 60 Hz trong bề rộng 60 cm thì kết quả cho phân bố liều khi chiếu xạ một mặt. Để có phân bố liều khi chiếu hai mặt, ta lấy đối xứng sau đó cộng lại. Hình 3.7 Phân bố các điểm tính liều tại tâm Bảng 3.4 Kết quả tính phân bố liều tại tâm Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy) 1 31,33 0,05 0,00 0,00 31,33 2 34,82 0,04 0,00 0,00 34,82 3 38.78 0,04 0,00 0,00 38,78 4 44,01 0,04 0,00 0,00 44,01 5 25,94 0,05 25,94 0,05 51,88 6 0,00 0,00 44,01 0,04 44,01 7 0,00 0,00 38,78 0,04 38,78 8 0,00 0,00 34,82 0,04 34,82 9 0,00 0,00 31,33 0,05 31,33 Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,66 < 1,7 thỏa mãn yêu cầu chiếu xạ trái cây. Cũng từ đồ thị trong hình 3.8, chứng tỏ chùm điện tử xuyên qua tâm trái Thanh long. Kết quả này mở ra khả năng chiếu xạ Thanh long trên máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV, đồng thời nó cũng giúp ta tiên đoán những khó khăn về khắc phục độ bất đồng đều. Ta đã biết trái Thanh long hình ellipe và chiều dày tại tâm là lớn nhất, càng về hai đầu chiều dày càng giảm. Khi chiều dày càng giảm đồng nghĩa với sự giao thoa giữa hai chùm tia (một hướng xuống và một hướng lên) càng lớn, kết quả là liều trong giữa sẽ cao hơn liều ở hai đầu rất nhiều, dẫn tới độ bất đồng đều không đảm bảo yêu cầu chiếu xạ trái cây. Do vậy, cần thiết phải tính toán phân bố liều theo chiều sâu từ tâm đến hai đầu mút. Đề tài đã dịch chuyển vị trí này một khoảng 1 cm từ tâm đến hai đầu mút. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 point R e la ti v e D o s e chiếu hai mặt chiếu một mặt Hình 3.8 Đồ thị phân bố liều tại tâm 3.3.2 Phân bố liều theo độ sâu cách tâm 1 cm Số điểm tính liều vẫn được duy trì là 9 điểm giống như khi tính toán phân bố theo chiều sâu tại tâm, nhưng khoảng cách giữa các điểm đã được tính toán rất kỹ. Khoảng cách giữa các điểm phải bằng nhau để các điểm tính liều cách đều và đối xứng qua tâm, đồng thời phải đảm bảo được điểm đầu và điểm cuối phải nằm ngay mặt trong của trái Thanh long. Vị trí các điểm tính liều được minh họa trong hình 3.9. Kết quả tính toán sau khi xử lý file output của MCNP được đưa ra trong bảng 3.5. Trong đó giá trị liều được tính với vận tốc băng tải 1 cm/s và công suất 1 kW. Hình 3.9 Phân bố các điểm tính liều cách tâm 1 cm Bảng 3.5 Kết quả tính phân bố liều cách tâm 1 cm Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy) 1 32,76 0,05 0,00 0,00 32,76 2 36,97 0,04 0,00 0,00 36,97 3 39,09 0,04 0,00 0,00 39,09 4 43,39 0,04 0,00 0,00 43,39 5 28,40 0,05 28,40 0,05 56,80 6 0,00 0,00 43,39 0,04 43,39 7 0,00 0,00 39,09 0,04 39,09 8 0,00 0,00 36,97 0,04 36,97 9 0,00 0,00 32,76 0,05 32,76 Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,73 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Point R e la ti v e D o s e chiếu hai mặt chiếu một mặt Hình 3.10 Đồ thị phân bố liều cách tâm 1 cm Từ đồ thị hình 3.10 ta thấy liều tại tâm cao hơn liều bề mặt độ bất đồng đều bắt đầu vượt giới hạn cho phép (≤ 1,7). 3.3.3 Phân bố liều theo độ sâu cách tâm 2 cm Tiếp tục di chuyển các điểm tính toán liều ra 2 cm từ tâm, phân bố các điểm tính liều được chỉ ra trong hình 3.11. Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,89, độ bất đồng đều ngày càng tăng chứng tỏ sự giao thoa giữa hai chùm tia ngày càng mạnh. Kết quả tính toán sau khi xử lý file output của MCNP được đưa ra trong bảng 3.6. Hình 3.11 Phân bố các điểm tính liều cách tâm 2 cm Bảng 3.6 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 2 cm Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy) 1 32,43 0,05 0,00 0,00 32,43 2 35,66 0,04 0,00 0,00 35,66 3 37,14 0,04 0,01 1,00 37,14 4 43,30 0,04 3,94 0,12 47,24 5 30,67 0,04 30,67 0,04 61,34 6 3,94 0,12 43,30 0,04 47,24 7 0,01 1,00 37,14 0,04 37,15 8 0,00 0,00 35,66 0,04 35,66 9 0,00 0,00 32,43 0,05 32,43 Đồ thị biểu diễn sự phân bố liều được minh họa trong hình 3.12. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Point R e la ti v e D o s e chiếu hai mặt chiếu một mặt Hình 3.12 Đồ thị phân bố liều tại vị trí cách tâm 2 cm 3.3.4 Phân bố liều theo độ sâu cách tâm 3 cm Phân bố các điểm tính liều được minh họa trong hình 3.13, kết quả được trình bày trong bảng 3.7. Hình 3.13 Phân bố các điểm tính liều cách tâm 3 cm Bảng 3.7 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 3 cm Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy) 1 33,28 0,05 0,00 0,00 33,28 2 37,52 0,04 0,26 052 37,78 3 39,24 0,04 3,10 0,14 42,34 4 40,29 0,04 14,80 0,06 55,09 5 31,77 0,04 31,77 0,04 63,54 6 14,80 0,06 40,29 0,04 55,09 7 3,10 0,14 39,24 0,04 42,34 8 0,26 0,52 37,52 0,04 37,78 9 0,00 0,00 33,28 0,05 33,28 Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,89, so với vị trí cách tâm 2 cm thì độ bất đồng không thay đổi nhưng tại các điểm 6, 7, 8 đã có sự đóng góp liều khi chiếu một mặt. Đồ thị biểu diễn sự phân bố liều được minh họa trong hình 3.14. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Point R e la ti v e D o s e chiếu hai mặt chiếu một mặt Hình 3.14 Đồ thị phân bố liều tại vị trí cách tâm 3 cm 3.3.5 Phân bố liều theo độ sâu cách tâm 4 cm Với cách làm tương tự cho trường hợp tính phân bố liều theo chiều sâu tại vị trí cách tâm 4 cm. Phân bố các điểm tính liều được minh họa trong hình 3.15, kết quả được trình bày trong bảng 3.8. Hình 3.15 Phân bố các điểm tính liều cách tâm 4 cm Bảng 3.8 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 4 cm Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy) 1 35,03 0,05 1,07 0,22 36,10 2 36,84 0,04 4,49 0,12 41,33 3 38,75 0,04 12,35 0,07 51,10 4 38,18 0,04 25,25 0,05 63,43 5 33,96 0,04 33,96 0,04 67,92 6 25,25 0,05 38,18 0,04 63,43 7 12,35 0,07 38,75 0,04 51,10 8 4,49 0,12 36,84 0,04 41,33 9 1,07 0,22 35,03 0,05 36,10 Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,88, độ bất đồng đều dã giảm so với vị trí cách tâm 3 cm đồng thời liều tại điểm 9 khi chiếu từ trên xuống đã có giá trị (1,07 kGy) chứng tỏ rằng chùm tia đã bắt đầu xuyên qua bề dày cách tâm 4 cm. Đồ thị phân bố liều được thể hiện trong hình 3.16. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Point R e la ti v e D o s e chiếu hai mặt chiếu một mặt Hình 3.16 Đồ thị phân bố liều tại vị trí cách tâm 4 cm 3.3.6 Phân bố liều theo độ sâu cách tâm 5 cm Cuối cùng, ta di chuyển các điểm tính liều theo chiều sâu tại vị trí cách tâm 5 cm và tính cả điểm đầu mút của trái Thanh long. Tại vị trí này, bề dày trái Thanh long giảm đáng kể so với bề dày tại tâm, do vậy khi chiếu hai mặt liều tại điểm đầu và điểm cuối sẽ cao hơn so với các vị trí đã khảo sát. Điều này chứng tỏ liều tại điểm đầu và điểm cuối không chỉ nhận giá trị liều bề mặt mà nó còn có sự đóng góp đáng kể từ chùm điện tử đối diện. Như vậy, tại vị trí cách tâm 5 cm và tại tâm đã có sự khác biệt khá lớn. Sự khác biệt này tất yếu sẽ dẫn tới độ bất đồng đều liều trên toàn bộ trái Thanh long cao và vượt qua giá trị cho phép (1,7). Phân bố các điểm tính liều tại vị trí cách tâm 5 cm được minh họa trong hình 3.17, kết quả được trình bày trong bảng 3.8. Đồ thị biểu diễn sự phân bố liều tại vị trí cách tâm 5 cm được thể hiện qua hình 3.18. Hình 3.17 Phân bố các điểm tính liều cách tâm 5 cm Bảng 3.9 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 5 cm Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy) 1 35,87 0,05 12,50 0,07 48,37 2 40,41 0,04 23,33 0,05 63,74 3 42,75 0,04 31,02 0,04 73,77 4 37,77 0,04 37,77 0,04 75,54 5 31,02 0,04 42,75 0,04 73,77 6 23,33 0,05 40,41 0,04 63,74 7 12,50 0,07 35,87 0,05 48,37 8 38,28 0,04 38,28 0,04 76,56 Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,56 Đồ thị biểu diễn sự phân bố liều tại vị trí cách tâm 5 cm được thể hiện qua hình 3.18. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 Point R e la ti v e D o s e "chiếu hai mặt" "chiếu một mặt" Hình 3.18 Đồ thị phân bố liều tại vị trí cách tâm 5 cm 3.4 Hệ số bất đồng đều Từ các kết quả tính toán phân bố liều bề mặt và chiều sâu tại các vị trí khác nhau, ta đưa ra bảng đánh giá tổng hợp cho sự phân bố liều trong toàn bộ trái Thanh long. Phân bố các điểm tính liều trong toàn bộ trái thanh long được minh họa trong hình 3.19. Kết quả tổng hợp được trình bày trong bảng 3.10 và trong hình 3.20. Độ bất đồng đều liều trong trường hợp này là D max/Dmin=2,44. Từ các số liệu tính toán trong tất cả các trường hợp, ta thấy chùm tia điện tử có khả năng xuyên tới tâm trái thanh long (độ bất đồng đều liều theo chiều sâu tại tâm là 1,73) nên có thể tiến hành chiếu xạ bằng máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV. Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả tính toán phân bố liều Điểm D1 (kGy) Sai số D2 (kGy) Sai số DT (kGy) Điểm D1 (kGy) Sai số D2 (kGy) Sai số DT (kGy) 1 31,33 0,05 0,00 0,00 31,33 50 31,02 0,04 42,75 0,04 73,77 2 34,82 0,04 0,00 0,00 34,82 51 23,33 0,05 40,41 0,04 63,74 3 38.78 0,04 0,00 0,00 38,78 52 12,50 0,07 35,87 0,05 48,37 4 44,01 0,04 0,00 0,00 44,01 53 38,28 0,04 38,28 0,04 76,56 5 25,94 0,05 25,94 0,05 51,88 54 32,76 0,05 0,00 0,00 32,76 6 0,00 0,00 44,01 0,04 44,01 55 36,97 0,04 0,00 0,00 36,97 7 0,00 0,00 38,78 0,04 38,78 56 39,09 0,04 0,00 0,00 39,09 8 0,00 0,00 34,82 0,04 34,82 57 43,39 0,04 0,00 0,00 43,39 9 0,00 0,00 31,33 0,05 31,33 58 28,40 0,05 28,40 0,05 56,80 10 32,76 0,05 0,00 0,00 32,76 59 0,00 0,00 43,39 0,04 43,39 11 36,97 0,04 0,00 0,00 36,97 60 0,00 0,00 39,09 0,04 39,09 12 39,09 0,04 0,00 0,00 39,09 61 0,00 0,00 36,97 0,04 36,97 13 43,39 0,04 0,00 0,00 43,39 62 0,00 0,00 32,76 0,05 32,76 14 28,40 0,05 28,40 0,05 56,80 63 32,43 0,05 0,00 0,00 32,43 15 0,00 0,00 43,39 0,04 43,39 64 35,66 0,04 0,00 0,00 35,66 16 0,00 0,00 39,09 0,04 39,09 65 37,14 0,04 0,01 1,00 37,14 17 0,00 0,00 36,97 0,04 36,97 66 43,30 0,04 3,94 0,12 47,24 18 0,00 0,00 32,76 0,05 32,76 67 30,67 0,04 30,67 0,04 61,34 19 32,43 0,05 0,00 0,00 32,43 68 3,94 0,12 43,30 0,04 47,24 20 35,66 0,04 0,00 0,00 35,66 69 0,01 1,00 37,14 0,04 37,15 21 37,14 0,04 0,01 1,00 37,14 70 0,00 0,00 35,66 0,04 35,66 22 43,30 0,04 3,94 0,12 47,24 71 0,00 0,00 32,43 0,05 32,43 23 30,67 0,04 30,67 0,04 61,34 72 33,28 0,05 0,00 0,00 33,28 24 3,94 0,12 43,30 0,04 47,24 73 37,52 0,04 0,26 052 37,78 25 0,01 1,00 37,14 0,04 37,15 74 39,24 0,04 3,10 0,14 42,34 26 0,00 0,00 35,66 0,04 35,66 75 40,29 0,04 14,80 0,06 55,09 27 0,00 0,00 32,43 0,05 32,43 76 31,77 0,04 31,77 0,04 63,54 28 33,28 0,05 0,00 0,00 33,28 77 14,80 0,06 40,29 0,04 55,09 29 37,52 0,04 0,26 052 37,78 78 3,10 0,14 39,24 0,04 42,34 Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả tính toán phân bố liều (tiếp theo) 30 39,24 0,04 3,10 0,14 42,34 79 0,26 0,52 37,52 0,04 37,7 31 40,29 0,04 14,80 0,06 55,09 80 0,00 0,00 33,28 0,05 33,28 32 31,77 0,04 31,77 0,04 63,54 81 35,03 0,05 1,07 0,22 36,10 33 14,80 0,06 40,29 0,04 55,09 82 36,84 0,04 4,49 0,12 41,33 34 3,10 0,14 39,24 0,04 42,34 83 38,75 0,04 12,35 0,07 51,10 35 0,26 0,52 37,52 0,04 37,78 84 38,18 0,04 25,25 0,05 63,43 36 0,00 0,00 33,28 0,05 33,28 85 33,96 0,04 33,96 0,04 67,92 37 35,03 0,05 1,07 0,22 36,10 86 25,25 0,05 38,18 0,04 63,43 38 36,84 0,04 4,49 0,12 41,33 87 12,35 0,07 38,75 0,04 51,10 39 38,75 0,04 12,35 0,07 51,10 88 4,49 0,12 36,84 0,04 41,33 40 38,18 0,04 25,25 0,05 63,43 89 1,07 0,22 35,03 0,05 36,10 41 33,96 0,04 33,96 0,04 67,92 90 35,87 0,05 12,50 0,07 48,37 42 25,25 0,05 38,18 0,04 63,43 91 40,41 0,04 23,33 0,05 63,74 43 12,35 0,07 38,75 0,04 51,10 92 42,75 0,04 31,02 0,04 73,77 44 4,49 0,12 36,84 0,04 41,33 93 37,77 0,04 37,77 0,04 75,54 45 1,07 0,22 35,03 0,05 36,10 94 31,02 0,04 42,75 0,04 73,77 46 35,87 0,05 12,50 0,07 48,37 95 23,33 0,05 40,41 0,04 63,74 47 40,41 0,04 23,33 0,05 63,74 96 12,50 0,07 35,87 0,05 48,37 48 42,75 0,04 31,02 0,04 73,77 97 38,28 0,04 38,28 0,04 76,56 49 37,77 0,04 37,77 0,04 75,54 Tuy nhiên, khi chiếu xạ hai mặt sự giao thoa của chùm tia từ hai scanning horn mạnh tại hai đầu mút. Kết quả của sự giao thoa này dẫn tới liều ở gần hai đầu mút cao hơn nhiều so với liều tại tâm. Đây là nguyên nhân gây ra độ bất đồng đều liều rất cao không đáp ứng được yêu cầu chiếu xạ trái cây. Để khắc phục hạn chế nhược điểm này, đề tài đã nghiên cứu và đưa ra các tính toán che chắn nhằm giảm liều tại vị trí hai đầu mút. Khi đó độ bất đồng đều liều sẽ đạt yêu cầu. Hình 3.20 Tổng hợp kết quả tính toán phân bố liều trên toàn bộ trái thanh long 3.5 Các kỹ thuật làm giảm độ bất đồng đều. Theo đánh giá, phân tích số liệu trong bảng 3.10, ta đã nhận định rằng độ bất đồng đều lớn do có sự giao thoa giữa chùm tia từ hai đầu phát. Sự giao thoa được minh họa trong hình 3.21. Như vậy, để giảm bất đồng đều ta phải che chắn tại hai đầu mút nhằm giảm sự giao thoa. Trong đề tài, tác giả đã nghiên cứu, tính toán và đưa ra giải pháp là hai lớp nhôm che chắn như trong hình 3.22. Lớp nhôm thứ nhất với chiều dày 0,02 cm, có tác dụng tăng liều bề mặt tại tâm trái Thanh long nhờ hiệu ứng buid-up của chùm tia điện tử. Vì chiều dày lớp nhôm rất nhỏ (0,02 cm) nên độ xuyên sâu của chùm điện tử giảm không đáng kể tại tâm. Lớp nhôm thứ hai chiều dày 0,5 cm có tác dụng hấp thụ chùm điện tử để hạn chế sự giao thoa tại các điểm đầu mút. Lớp nhôm thứ hai đóng vai trò là làm tăng chiều dày trái Thanh long ở hai đầu mút, khi đó liều tại đầu mút sẽ cân bằng với liều tại tâm. Kết quả thu được từ việc che chắn hai lớp nhôm được trình bày trong bảng 3.11 và hình 3.22. Hình 3.21 Sự giao thoa giữa các tia điện tử từ hai đầu quét Bảng 3.11 Kết quả tính toán phân bố liều khi che chắn hai lớp nhôm Điểm D1 (kGy) Sai số D2 (kGy) Sai số DT (kGy) Điểm D1 (kGy) Sai số D2 (kGy) Sai số DT (kGy) 1 33,06 0,06 0,00 0,00 33,06 50 16,54 0,06 27,68 0,05 44,22 2 35,31 0,05 0,00 0,00 35,31 51 11,13 0,08 32,32 0,05 43,45 3 39,93 0,04 0,00 0,00 39,93 52 5,42 0,10 35,19 0,05 40,61 4 43,14 0,04 0,00 0,00 43,14 53 23,97 0,06 23,97 0,06 47,93 5 21,53 0,05 21,53 0,05 43,06 54 34,15 0,05 0,00 0,00 34,15 6 0,00 0,00 43,14 0,04 43,14 55 37,00 0,05 0,00 0,00 37,00 7 0,00 0,00 39,93 0,04 39,93 56 40,32 0,04 0,00 0,00 40,32 8 0,00 0,00 35,31 0,05 35,31 57 45,22 0,04 0,14 0,76 45,35 9 0,00 0,00 33,06 0,06 33,06 58 25,08 0,05 25,08 0,05 50,17 10 34,15 0,05 0,00 0,00 34,15 59 0,14 0,76 45,22 0,04 45,35 11 37,00 0,05 0,00 0,00 37,00 60 0,00 0,00 40,32 0,04 40,32 12 40,32 0,04 0,00 0,00 40,32 61 0,00 0,00 37,00 0,05 37,00 13 45,22 0,04 0,14 0,76 45,35 62 0,00 0,00 34,15 0,05 34,15 14 25,08 0,05 25,08 0,05 50,17 63 33,04 0,06 0,00 0,00 33,04 15 0,14 0,76 45,22 0,04 45,35 64 37,55 0,04 0,00 0,00 37,55 16 0,00 0,00 40,32 0,04 40,32 65 44,01 0,04 0,00 0,00 44,01 17 0,00 0,00 37,00 0,05 37,00 66 48,38 0,04 1,68 0,20 50,06 18 0,00 0,00 34,15 0,05 34,15 67 27,50 0,05 27,50 0,05 55,01 19 33,04 0,06 0,00 0,00 33,04 68 1,68 0,20 48,38 0,04 50,06 Bảng 3.11 Kết quả tính toán phân bố liều khi che chắn hai lớp nhôm (tiếp theo) 20 37,55 0,04 0,00 0,00 37,55 69 0,00 0,00 44,01 0,04 44,01 21 44,01 0,04 0,00 0,00 44,01 70 0,00 0,00 37,55 0,04 37,55 22 48,38 0,04 1,68 0,20 50,06 71 0,00 0,00 33,04 0,06 33,04 23 27,50 0,05 27,50 0,05 55,01 72 45,57 0,05 0,04 1,00 45,61 24 1,68 0,20 48,38 0,04 50,06 73 46,27 0,04 0,12 0,53 46,39 25 0,00 0,00 44,01 0,04 44,01 74 44,87 0,04 0,64 0,32 45,51 26 0,00 0,00 37,55 0,04 37,55 75 38,92 0,04 4,47 0,12 43,38 27 0,00 0,00 33,04 0,06 33,04 76 26,68 0,05 26,68 0,05 53,36 28 45,57 0,05 0,04 1,00 45,61 77 4,47 0,12 38,92 0,04 43,38 29 46,27 0,04 0,12 0,53 46,39 78 0,64 0,32 44,87 0,04 45,51 30 44,87 0,04 0,64 0,32 45,51 79 0,12 0,53 46,27 0,04 46,39 31 38,92 0,04 4,47 0,12 43,38 80 0,04 1,00 45,57 0,05 45,61 32 26,68 0,05 26,68 0,05 53,36 81 34,54 0,05 0,57 0,36 35,11 33 4,47 0,12 38,92 0,04 43,38 82 32,91 0,05 2,07 0,17 34,98 34 0,64 0,32 44,87 0,04 45,51 83 31,87 0,05 4,11 0,12 35,99 35 0,12 0,53 46,27 0,04 46,39 84 29,15 0,05 13,36 0,07 42,50 36 0,04 1,00 45,57 0,05 45,61 85 27,58 0,05 27,58 0,05 55,16 37 34,54 0,05 0,57 0,36 35,11 86 13,36 0,07 29,15 0,05 42,50 38 32,91 0,05 2,07 0,17 34,98 87 4,11 0,12 31,87 0,05 35,99 39 31,87 0,05 4,11 0,12 35,99 88 2,07 0,17 32,91 0,05 34,98 40 29,15 0,05 13,36 0,07 42,50 89 0,57 0,36 34,54 0,05 35,11 41 27,58 0,05 27,58 0,05 55,16 90 35,19 0,05 5,42 0,10 40,61 42 13,36 0,07 29,15 0,05 42,50 91 32,32 0,05 11,13 0,08 43,45 43 4,11 0,12 31,87 0,05 35,99 92 27,68 0,05 16,54 0,06 44,22 44 2,07 0,17 32,91 0,05 34,98 93 24,33 0,05 24,33 0,05 48,67 45 0,57 0,36 34,54 0,05 35,11 94 16,54 0,06 27,68 0,05 44,22 46 35,19 0,05 5,42 0,10 40,61 95 11,13 0,08 32,32 0,05 43,45 47 32,32 0,05 11,13 0,08 43,45 96 5,42 0,10 35,19 0,05 40,61 48 27,68 0,05 16,54 0,06 44,22 97 23,97 0,06 23,97 0,06 47,93 49 24,33 0,05 24,33 0,05 48,67 Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,67 Hình 3.22 Kết quả tính toán phân bố liều khi che chắn hai lớp nhôm trên toàn bộ trái thanh long 3.6 Đánh giá năng suất của thiết bị.[4] Máy gia tốc UERL 10-15S2 thuộc nhóm máy gia tốc năng lượng cao. Máy này có các ưu điểm sau: - Suất liều lớn: ưu điểm này giúp thời gian xử lý nhanh, cho sản lượng cao, có giá thành giảm và tiết kiệm năng lượng. - Tác động theo một hướng nhất định: Nếu như nguồn gamma phát ra bức xạ theo mọi hướng, kể cả những hướng không có sản phẩm cần chiếu xạ, thì chùm hạt gia tốc luôn hướng theo phía có sản phẩm. Do đó hiệu suất sử dụng năng lượng tăng đáng kể so với nguồn gamma. - Hiệu suất sử dụng năng lượng cao Theo định nghĩa Hiệu suất sử dụng năng lượng để xử lý thực phẩm được giới thiệu trong bảng 3.12 Năng lượng hấp thụ trong sản phẩm Hiệu suất sử dụng năng lượng  Năng lượng do nguồn phát ra Bảng 3.12 So sánh hiệu suất sử dụng năng lượng của các nguồn bức xạ [4] Nguồn bức xạ Hiệu suất % Máy gia tốc electron nhanh 10 MeV Nguồn bức xạ hãm Emax=5 MeV Nguồn 60Co Nguồn 137Cs 60 50 30 20 Từ bảng trên ta thấy hiệu suất sử dụng năng lượng của nguồn bức xạ của electron nhanh là lớn nhất. Bên cạnh các ưu điểm nêu trên, máy gia tốc UERL 10-15S2 vẫn còn các nhược điểm sau: - Độ xuyên thấp: Nhược điểm chủ yếu của bức xạ electron dưới quan điểm của công nghệ bức xạ là độ xuyên thấp so với bức xạ gamma - Tính không đồng đều về liều: Khả năng xuyên sâu thấp của electron nhanh còn gây ra tính không đồng đều về liều trong vật bị chiếu. KẾT LUẬN Việc ứng dụng máy gia tốc chùm tia điện tử để chiếu xạ trái cây nói chung và trái Thanh long nói riêng là rất khó khăn do khả năng xuyên sâu của chùm điện tử thấp. Trong những năm gần đây việc nghiên cứu và sử dụng code MCNP trong quá trình mô phỏng tính toán phân bố liều trong chiếu xạ để xử lý hoa quả, thực phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu và khử trùng dụng cụ y tế đã trở nên phổ biến do những ưu điểm của chương trình này mang lại. Trong luận văn này, khi nghiên cứu chiếu xạ thanh long trên thiết bị gia tốc điện tử UERL- 10-15S2, chúng tôi đã thu được các kết quả sau: - Tìm hiểu kích cỡ trái Thanh long, cách đóng gói xuất khẩu. - Tính toán phân bố liều trên bề mặt trái Thanh long. - Tính toán phân bố liều ở bên trong trái Thanh long. - Độ bất đồng đều về liều. - Các giải pháp giảm hệ số bất đồng đều liều, đặc biệt biên độ bất đồng đều về liều trên bề mặt trái Thanh long nhằm đáp ứng tiêu diệt côn trùng trên bề mặt. - Đánh giá năng suất xử lý của thiết bị. Qua tính toán phân bố liều ta thấy không thể chiếu trực tiếp chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV xuống trái thanh long vì khi đó độ bất đồng đều là 2.44. Để khai thác được máy gia tốc chùm tia điện tử năng lượng 10 MeV vào việc chiếu xạ trái thanh long ta cần phải tính toán các phương pháp giảm độ bất đồng đều liều. Các tính toán trong luận văn này cho thấy khi che chắn hai lớp nhôm (chiều dày mỗi lớp là 0.2 cm) cho độ bất đồng đều liều rất tốt (1.67). Đây có thể được xem là phương pháp hữu hiệu để khai thác máy gia tốc chùm tia điện tử trong chiếu xạ thanh long và là một phát hiện mới của đề tài. Với các kết quả nhận được ban đầu đề tài có thể được xem như là một tài liệu tham khảo hữu ích cho nhân viên vận hành trong quá trình tìm hiểu về máy gia tốc và xác định liều cho trái Thanh long. Đồng thời cũng là cơ sở khuyến cáo khách hàng nên đóng gói kích thước thùng hàng như thế nào để xử lý hiệu quả nhất. Qua đó, đề tài đã giải quyết được một trong những nhiệm vụ của trung tâm nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ đó là dựa trên cơ sở tính toán của đề tài, trung tâm sẽ đưa vào kiểm chứng bằng thực tiễn khi máy gia tốc được lắp đặt. HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài chỉ mới tính toán mô phỏng bằng chương trình MCNP, chưa đo được phân bố liều thực tế do trung tâm “Nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ” đang trong quá trình xây dựng và lắp đặt máy gia tốc. Nếu có thêm số liệu đo đạc thì số liệu tính toán trong đề tài này càng khẳng định tính đúng đắn của phương pháp tính toán và sẽ có giá trị hơn nhiều. Với hạn chế như đã nêu, tác giả xin đề nghị những luận văn sau tiếp tục nghiên cứu tìm hiểu sâu thêm đề tài và tiến hành lấy số liệu đo đạc từ thực nghiệm sau khi trung tâm đã hoàn thành việc lắp đặt máy gia tốc. Từ đó kiểm chứng và đối chiếu với số liệu tính toán để ngày càng hoàn chĩnh luận văn hơn, có thể góp phần đưa chiếu xạ Thanh long bằng cách sử dụng máy gia tốc được ứng dụng rộng rãi tại Bình Thuận đáp ứng nhu cầu xuất khẩu. Đây là một công việc nên được tiếp tục trong tương lai. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Trần Văn Hùng (2008), Báo cáo tổng kết tính toán liều chiếu xạ và chế độ chiếu xạ phục vụ xử lý hàng đông lạnh và dụng cụ y tế trên máy gia tốc UERL-10-15T, TP Hồ Chí Minh. 2. Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, Nxb khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 3. Nguyễn Quang Miên (2008), Giáo trình ghi nhận và đo lường bức xạ hạt nhân, trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh. 4. Trần Đại Nghiệp (2002), Giáo trình công nghệ bức xạ, Nxb khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 5. Nguyễn Đông Sơn (2009), Giáo trình ứng dụng bức xạ ion hóa và kỹ thuật hạt nhân trong y tế,trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh. 6. Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nxb Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh. 7. Tiếng Anh 8. Corad Service Ltd, office 206, 27, Partizanskaya Street, St, Petersburg, 195248, Russia – Design and Manufacture in X-Ray and accelerators technology (2009), Technical requirements of the electron beam system delivered under contract No 01/12-08-1 and rooms for this electron beam system. 9. Council for Agricultural Sience and Technology,(1989), Tạp chí Ionizing enery in food processing and pest control, Task Force Report, No 115, ii.applications. 10. J.F.Briesmeister, (1997), MCNP- A General Monte Carlo N-Particle Transport Code Version 4C2, Transport Methods Group, Los Alamos National Laboratory. 11. Loiseau (2007), IAEA / RCA Regional training course e-beam & X-ray applications fruits & frozen food, High – performance X-ray sustems for radiation processing. 12. NCRP report No.51 Radiation protection design guidelines for 0.1 – 100 MeV paricle accelerator facilities. 13. R.B.Miller (2005) Electronic Irradiation of Food, An Introduction to the Technology, Springer, New Mexico. PHỤ LỤC Phụ lục A: Input tính toán phân bố liều trên toàn bộ trái thanh long 1 6 -0.97 -46 #21 #22 #23 #24 #25 #26 #27 #28 #29 & #30 #31 #32 #33 #34 #35 #36 #37 #38 #39 #40 #41 #42 & #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49 #50 #51 #52 #53 #54 #55 & #56 #57 #58 #59 #60 #61 #62 #63 #64 #65 #66 #67 #68 & #69 #70 #71 #72 #73 trcl=(0 0 -125) imp:e=2 $trai thanh long 10 2 -0.001293 -6 23 24 -25 26 -27 #1 #20 #21 #22 #23 & #24 #25 #26 #27 #28 #29 & #30 #31 #32 #33 #34 #35 #36 #37 #38 #39 #40 #41 #42 & #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49 #50 #51 #52 #53 #54 #55 & #56 #57 #58 #59 #60 #61 #62 #63 #64 #65 #66 #67 #68 & #69 #70 #71 #72 #73 imp:e=1 $kk 20 10 -4.5 -6 13 7 -8 11 -12 imp:e=1 $cua so tital 21 6 -0.97 -39 trcl=(0 0 -120.5) imp:e=2 22 like 21 but trcl=(0 0 -121.5) 23 like 21 but trcl=(0 0 -122.5) 24 like 21 but trcl=(0 0 -123.75) 25 like 21 but trcl=(0 0 -125) 26 like 21 but trcl=(0 0 -126.25) 27 like 21 but trcl=(0 0 -127.5) 28 like 21 but trcl=(0 0 -128.5) 29 like 21 but trcl=(0 0 -129.5) 30 like 21 but trcl=(1 0 -120.6) 31 like 21 but trcl=(1 0 -121.6) 32 like 21 but trcl=(1 0 -122.6) 33 like 21 but trcl=(1 0 -123.76) 34 like 21 but trcl=(1 0 -125) 35 like 21 but trcl=(1 0 -126.24) 36 like 21 but trcl=(1 0 -127.4) 37 like 21 but trcl=(1 0 -128.4) 38 like 21 but trcl=(1 0 -129.4) 39 like 21 but trcl=(2 0 -120.8) 40 like 21 but trcl=(2 0 -121.8) 41 like 21 but trcl=(2 0 -122.8) 42 like 21 but trcl=(2 0 -123.8) 43 like 21 but trcl=(2 0 -125) 44 like 21 but trcl=(2 0 -126.1) 45 like 21 but trcl=(2 0 -127.1) 46 like 21 but trcl=(2 0 -128.1) 47 like 21 but trcl=(2 0 -129.18) 48 like 21 but trcl=(3 0 -121.2) 49 like 21 but trcl=(3 0 -122) 50 like 21 but trcl=(3 0 -123) 51 like 21 but trcl=(3 0 -124) 52 like 21 but trcl=(3 0 -125) 53 like 21 but trcl=(3 0 -126) 54 like 21 but trcl=(3 0 -127) 55 like 21 but trcl=(3 0 -128) 56 like 21 but trcl=(3 0 -128.8) 57 like 21 but trcl=(4 0 -121.8) 58 like 21 but trcl=(4 0 -122.59) 59 like 21 but trcl=(4 0 -123.38) 60 like 21 but trcl=(4 0 -124.2) 61 like 21 but trcl=(4 0 -125) 62 like 21 but trcl=(4 0 -125.8) 63 like 21 but trcl=(4 0 -126.6) 64 like 21 but trcl=(4 0 -127.36) 65 like 21 but trcl=(4 0 -128.1) 66 like 21 but trcl=(5 0 -122.9) 67 like 21 but trcl=(5 0 -123.65) 68 like 21 but trcl=(5 0 -124.35) 69 like 21 but trcl=(5 0 -125) 70 like 21 but trcl=(5 0 -125.67) 71 like 21 but trcl=(5 0 -126.35) 72 like 21 but trcl=(5 0 -127.1) 73 like 21 but trcl=(5.75 0 -125) c 31 5 -2.7 40 -41 42 -43 44 -45 trcl=(0 0 -120.9) imp:e=1 $lop nhom 1 c 32 5 -2.7 47 -48 49 -50 51 -52 trcl=(5.75 0 -120.3) imp:e=1 $lop nhom 2 100 0 (6:-23:-24:25:-26:27) imp:e=0 1 p 0 1 -0.61875 -1.5 2 p 0 1 -0.61875 -0.5 3 p 0 1 0.61875 0.5 4 p 0 1 0.61875 1.5 5 pz 0 6 pz -80 7 px -10 8 px 10 9 px -1.05 10 px 1.05 11 py -40 12 py 40 13 pz -80.0135 14 px -20 15 px 20 16 py -23 17 py 23 18 pz -110.0135 19 px -60 20 px 60 21 pz -150.0235 22 pz -130.0135 23 pz -140 24 px -25 25 px 25 26 py -50 27 py 50 28 px -220 29 px 220 30 py -220 31 py 220 32 pz -250 33 px -0.25 34 px 0.25 35 py -0.25 36 py 0.25 37 pz -0.25 38 pz 0.25 39 so 0.25 40 px -10 41 px 10 42 py -40 43 py 40 44 pz -0.3 45 pz 0.3 46 ell -2.34 0 0 2.34 0 0 6 47 px -2 48 px 2 49 py -2 50 py 2 51 pz -0.3 52 pz 0.3 mode e m2 7000 -0.755 8000 -0.232 & 18000 -0.013$Khong khi m6 1000 -0.0069 6000 -0.04542 7000 -0.00383 8000 -0.004385$Dummy m5 13000 -1.0$ Nhom m10 22000 1 $tital sdef erg=10 pos=0 0 -80.0001 X=d2 Y=d1 Z=-80.0001 par=3 vec=0 0 -1 dir=1 SI1 -30 30 SP1 0 1 si2 -10 10 sp2 0 1 f4:e 21 22 23 24 25 26 27 28 29 f14:e 30 31 32 33 34 35 36 37 38 f24:e 39 40 41 42 43 44 45 46 47 f34:e 48 49 50 51 52 53 54 55 56 f44:e 57 58 59 60 61 62 63 64 65 f54:e 66 67 68 69 70 71 72 73 DE 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 1.4 1.8 2 2.3 2.5 2.8 3.3 3.8 4.3 4.8 & 5.3 5.8 6.3 6.8 7.3 7.8 8.3 8.8 9.3 9.8 10.3 DF 6.22E+09 1.99E+09 1.26E+09 9.64E+08 7.41E+08 5.66E+08 4.76E+08 & 4.21E+08 3.83E+08 3.56E+08 3.35E+08 3.19E+08 3.05E+08 2.94E+08 & 2.85E+08 2.77E+08 2.70E+08 2.59E+08 2.43E+08 2.24E+08 2.15E+08 & 2.11E+08 2.08E+08 2.06E+08 2.03E+08 2.01E+08 1.99E+08 1.98E+08 & 1.97E+08 1.96E+08 1.95E+08 1.95E+08 1.94E+08 1.94E+08 1.94E+08 & 1.93E+08 1.93E+08 1.93E+08 1.93E+08 1.92E+08 ctme 1440 Phụ lục B: Input tính toán phân bố liều trên toàn bộ trái thanh long khi che hai lớp nhôm 1 6 -0.97 -46 #21 #22 #23 #24 #25 #26 #27 #28 #29 & #30 #31 #32 #33 #34 #35 #36 #37 #38 #39 #40 #41 #42 & #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49 #50 #51 #52 #53 #54 #55 & #56 #57 #58 #59 #60 #61 #62 #63 #64 #65 #66 #67 #68 & #69 #70 #71 #72 #73 trcl=(0 0 -125) imp:e=2 $hang 10 2 -0.001293 -6 23 24 -25 26 -27 #1 #20 #21 #22 #23 & #24 #25 #26 #27 #28 #29 & #30 #31 #32 #33 #34 #35 #36 #37 #38 #39 #40 #41 #42 & #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49 #50 #51 #52 #53 #54 #55 & #56 #57 #58 #59 #60 #61 #62 #63 #64 #65 #66 #67 #68 & #69 #70 #71 #72 #73 #74 #75 imp:e=1 $kk 20 10 -4.5 -6 13 7 -8 11 -12 imp:e=1 $cua so tital 21 6 -0.97 -39 trcl=(0 0 -120.5) imp:e=2 22 like 21 but trcl=(0 0 -121.5) 23 like 21 but trcl=(0 0 -122.5) 24 like 21 but trcl=(0 0 -123.75) 25 like 21 but trcl=(0 0 -125) 26 like 21 but trcl=(0 0 -126.25) 27 like 21 but trcl=(0 0 -127.5) 28 like 21 but trcl=(0 0 -128.5) 29 like 21 but trcl=(0 0 -129.5) 30 like 21 but trcl=(1 0 -120.6) 31 like 21 but trcl=(1 0 -121.6) 32 like 21 but trcl=(1 0 -122.6) 33 like 21 but trcl=(1 0 -123.76) 34 like 21 but trcl=(1 0 -125) 35 like 21 but trcl=(1 0 -126.24) 36 like 21 but trcl=(1 0 -127.4) 37 like 21 but trcl=(1 0 -128.4) 38 like 21 but trcl=(1 0 -129.4) 39 like 21 but trcl=(2 0 -120.8) 40 like 21 but trcl=(2 0 -121.8) 41 like 21 but trcl=(2 0 -122.8) 42 like 21 but trcl=(2 0 -123.8) 43 like 21 but trcl=(2 0 -125) 44 like 21 but trcl=(2 0 -126.1) 45 like 21 but trcl=(2 0 -127.1) 46 like 21 but trcl=(2 0 -128.1) 47 like 21 but trcl=(2 0 -129.18) 48 like 21 but trcl=(3 0 -121.2) 49 like 21 but trcl=(3 0 -122) 50 like 21 but trcl=(3 0 -123) 51 like 21 but trcl=(3 0 -124) 52 like 21 but trcl=(3 0 -125) 53 like 21 but trcl=(3 0 -126) 54 like 21 but trcl=(3 0 -127) 55 like 21 but trcl=(3 0 -128) 56 like 21 but trcl=(3 0 -128.8) 57 like 21 but trcl=(4 0 -121.8) 58 like 21 but trcl=(4 0 -122.59) 59 like 21 but trcl=(4 0 -123.38) 60 like 21 but trcl=(4 0 -124.2) 61 like 21 but trcl=(4 0 -125) 62 like 21 but trcl=(4 0 -125.8) 63 like 21 but trcl=(4 0 -126.6) 64 like 21 but trcl=(4 0 -127.36) 65 like 21 but trcl=(4 0 -128.1) 66 like 21 but trcl=(5 0 -122.9) 67 like 21 but trcl=(5 0 -123.65) 68 like 21 but trcl=(5 0 -124.35) 69 like 21 but trcl=(5 0 -125) 70 like 21 but trcl=(5 0 -125.67) 71 like 21 but trcl=(5 0 -126.35) 72 like 21 but trcl=(5 0 -127.1) 73 like 21 but trcl=(5.75 0 -125) 74 5 -2.7 40 -41 42 -43 44 -45 trcl=(0 0 -120.1) imp:e=1 $lop nhom 1 75 5 -2.7 47 -48 49 -50 51 -52 trcl=(5.75 0 -119.85) imp:e=1 $lop nhom 2 100 0 (6:-23:-24:25:-26:27) imp:e=0 1 p 0 1 -0.61875 -1.5 2 p 0 1 -0.61875 -0.5 3 p 0 1 0.61875 0.5 4 p 0 1 0.61875 1.5 5 pz 0 6 pz -80 7 px -10 8 px 10 9 px -1.05 10 px 1.05 11 py -40 12 py 40 13 pz -80.0135 14 px -20 15 px 20 16 py -23 17 py 23 18 pz -110.0135 19 px -60 20 px 60 21 pz -150.0235 22 pz -130.0135 23 pz -140 24 px -25 25 px 25 26 py -50 27 py 50 28 px -220 29 px 220 30 py -220 31 py 220 32 pz -250 33 px -0.25 34 px 0.25 35 py -0.25 36 py 0.25 37 pz -0.25 38 pz 0.25 39 so 0.25 40 px -10 41 px 10 42 py -40 43 py 40 44 pz -0.01 45 pz 0.01 46 ell -2.34 0 0 2.34 0 0 6 47 px -2.5 48 px 2.5 49 py -2 50 py 2 51 pz -0.2 52 pz 0.2 mode e m2 7000 -0.755 8000 -0.232 & 18000 -0.013$Khong khi m6 1000 -0.0069 6000 -0.04542 7000 -0.00383 8000 -0.004385$Dummy m5 13000 -1.0$ Nhom m10 22000 1 $tital sdef erg=10 pos=0 0 -80.0001 X=d2 Y=d1 Z=-80.0001 par=3 vec=0 0 -1 dir=1 SI1 -30 30 SP1 0 1 si2 -10 10 sp2 0 1 f4:e 21 22 23 24 25 26 27 28 29 f14:e 30 31 32 33 34 35 36 37 38 f24:e 39 40 41 42 43 44 45 46 47 f34:e 48 49 50 51 52 53 54 55 56 f44:e 57 58 59 60 61 62 63 64 65 f54:e 66 67 68 69 70 71 72 73 DE 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 1.4 1.8 2 2.3 2.5 2.8 3.3 3.8 4.3 4.8 & 5.3 5.8 6.3 6.8 7.3 7.8 8.3 8.8 9.3 9.8 10.3 DF 6.22E+09 1.99E+09 1.26E+09 9.64E+08 7.41E+08 5.66E+08 4.76E+08 & 4.21E+08 3.83E+08 3.56E+08 3.35E+08 3.19E+08 3.05E+08 2.94E+08 & 2.85E+08 2.77E+08 2.70E+08 2.59E+08 2.43E+08 2.24E+08 2.15E+08 & 2.11E+08 2.08E+08 2.06E+08 2.03E+08 2.01E+08 1.99E+08 1.98E+08 & 1.97E+08 1.96E+08 1.95E+08 1.95E+08 1.94E+08 1.94E+08 1.94E+08 & 1.93E+08 1.93E+08 1.93E+08 1.93E+08 1.92E+08 ctme 500