Khóa luận Tìm công thức giải tích cho việc tính suất liều và thiết kế bằng phần mềm Matlab

MUÏC LUÏC MUÏC LUÏC 1 DANH MUÏC CAÙC BAÛNG 5 DANH MUÏC CAÙC HÌNH VEÕ 5 LÔØI MÔÛ ÑAÀU 7 CHÖÔNG 1 : AN TOAØN BÖÙC XAÏ ION HOAÙ 8 1.1.Caùc ñôn vò, khaùi nieäm trong an toaøn phoùng xaï 8 1.1.1. Lieàu haáp thuï 8 1.1.1.1. Ñònh nghóa 8 1.1.1.2. Ñôn vò 8 1.1.1.3. Tính chaát 8 1.1.2. Suaát lieàu haáp thuï 8 1.1.3. Lieàu chieáu 9 1.1.4. Suaát lieàu chieáu 9 1.1.5. Lieàu töông ñöông 9 1.1.6. Lieàu hieäu duïng 11 1.2. Möùc chieáu xaï ñöôïc pheùp giôùi haïn 12 CHÖÔNG 2: CAÙC COÂNG THÖÙC GIAÛI TÍCH TÍNH SUAÁT LIEÀU CUÛA NGUOÀN BÖÙC XAÏ ION HOÙA COÙ DAÏNG TRUÏ ÑAËC 15 2.1. Tính suaát lieàu cuûa nguoàn gamma daïng hình hoïc truï ñaëc khoâng che chaén. 15 2.1.1. Khoâng xeùt ñeán söï töï haáp thuï 15 2.1.1.1. Suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø naèm treân truïc vaø ôû trong theå tích nguoàn, caùch maët ñaùy moät khoaûng h1 16 2.1.1.2. Suaát lieàu taïi ñieåm naèm ôû taâm cuûa caùc maët ñaùy cuûa hình truï 17 2.1.1.3. Suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø naèm treân truïc vaø ôû ngoaøi theå tích nguoàn, caùch maët ñaùy moät khoaûng h3 19 2.1.1.4. Suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø treân maët phaúng ñaùy caùch taâm moät khoaûng R0 20 2.1.1.5. Suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø ôû ngoaøi theå tích nguoàn 24 2.1.1.6. Suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø naèm treân vaønh troøn cuûa caùc maët ñaùy 28 2.1.2. Xeùt ñeán söï töï haáp thuï 30 2.1.2.1. Ñieåm ñang xeùt naèm trong theå tích nguoàn 30 2.1.2.2. Ñieåm ñang xeùt naèm ngoaøi theå tích nguoàn vaø hình chieáu cuûa ñieåm ñoù leân maët phaúng Oxy naèm ngoaøi hình chieáu cuûa nguoàn 30 2.1.2.3. Ñieåm ñang xeùt naèm ngoaøi theå tích nguoàn vaø hình chieáu cuûa ñieåm ñoù leân maët phaúng Oxy naèm trong hình chieáu cuûa nguoàn 33 2.2. Tính suaát lieàu cuûa nguoàn gamma daïng hình truï ñaëc coù che chaén 34 2.2.1. Cô sôû lyù thuyeát cuûa söï che chaén böùc xaï gamma 34 2.2.2. Tính suaát lieàu cuûa nguoàn gamma daïng hình truï ñaëc ñöôïc che chaén 36 2.2.2.1. Khi taám che döïng song song nguoàn, taám che voâ haïn chieàu coù beà daøy d 36 2.2.2.1.1. Khoâng tính ñeán söï töï haáp thuï 36 2.2.2.1.2. Tính ñeán söï töï haáp thuï 37 2.2.2.2. Khi taám che döïng vuoâng goùc nguoàn, taám che voâ haïn chieàu coù beà daøy d 38 2.2.2.2.1. Khoâng tính ñeán söï töï haáp thuï 38 2.2.2.2.2. Tính ñeán söï töï haáp thuï 40 CHÖÔNG 3: CHÖÔNG TRÌNH TÍNH SUAÁT LIEÀU CUÛA NGUOÀN TRUÏ ÑAËC 43 3.1. Yeâu caàu cuûa chöông trình 43 3.2. Sô ñoà khoái toång quaùt cuûa chöông trình 43 3.3. Caùc giao dieän cuûa chöông trình 44 3.3.1. Tính lieàu chieáu cuûa nguoàn gamma khoâng che chaén 44 3.3.2. Tính lieàu chieáu cuûa nguoàn gamma coù che chaén 45 3.3.3. Tính beà daøy cuûa vaät lieäu che chaén 46 KEÁT LUAÄN 48 Phuï luïc 1: Caùc haèng soá cuûa caùc nguoàn phoùng xa 49 Phuï luïc 2: Caùc haèng soá A1, a1, a2, dD, m cuûa 1 soá vaät lieäu che chaén 50 Phuï luïc 3: Keát quaû cuûa chöông trình tính suaát lieàu khoâng söû duïng che chaén 51 Phuï luïc 4: Keát quaû cuûa chöông trình tính suaát lieàu coù söû duïng che chaén 52 Phuï luïc 5: Keát quaû cuûa chöông trình tính beà daøy cuûa vaät lieäu che chaén 52 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 53 DANH MUÏC CAÙC BAÛNG Stt Kyù hieäu Teân baûng Trang 1 1.1 Heä soá troïng soá phoùng xaï cuûa moät vaøi loaïi böùc xaï. (ICRP – 1990) 10 2 1.2 Caùc troïng soá moâ ñaëc tröng cho caùc moâ trong cô theå WT (1990) 11 3 1.3 Giôùi haïn lieàu qua caùc thôøi kyø cuûa ICRP 13 4 1.4 Lieàu löôïng ñöôïc pheùp giôùi haïn moät quyù hoaëc moät naêm 14 DANH MUÏC CAÙC HÌNH VEÕ Stt Kyù hieäu Teân hình Trang 1 2.1 Nguoàn gamma daïng truï ñaëc khoâng che chaén 15 2 2.2 Suaát lieàu taïi ñieåm naèm treân truïc vaø trong theå tích nguoàn 16 3 2.3 Suaát lieàu taïi ñieåm naèm ôû taâm caùc maët ñaùy 18 4 2.4 Suaát lieàu taïi ñieåm naèm treân truïc vaø ngoaøi theå tích nguoàn 19 5 2.5 Suaát lieàu taïi ñieåm naèm treân maët phaúng ñaùy caùch taâm 1 khoaûng R0 21 6 2.6 Suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø naèm ngoaøi theå tích nguoàn 25 7 2.7 Suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø naèm treân vaønh troøn cuûa caùc maët ñaùy 28 8 2.8 Quaõng ñöôøng töï haáp thuï trong loøng nguoàn hình truï 31 9 2.9 Quaõng ñöôøng töï haáp thuï treân maët caét ngang 31 10 2.10 Quaõng ñöôøng töï haáp thuï cuûa ñieåm naèm ngoaøi nguoàn nhöng hình chieáu vaãn naèm trong hình chieáu cuûa nguoàn 33 11 2.11 Söï töï haáp thuï chuøm gamma trong ñieàu kieän chuøm tia roäng 34 12 2.12 Suaát lieàu nguoàn truï ñaëc khi ñöôïc che doïc bôûi taám che coù beà daøy d 36 13 2.13 Suaát lieàu nguoàn truï ñaëc khi ñöôïc che ngang bôûi taám che coù beà daøy d 39 14 3.1 Giao dieän tính suaát lieàu khoâng che chaén 42 15 3.2 Giao dieän tính suaát lieàu coù che chaén 43 16 3.3 Giao dieän tính beà daøy vaät lieäu che chaén 44 17 3.4 Giao dieän veõ ñöôøng ñaúng lieàu cuûa nguoàn truï ñaëc khoâng che chaén 45 18 3.5 Giao dieän veõ ñöôøng ñaúng lieàu cuûa nguoàn truï ñaëc coù che chaén 46 LÔØI MÔÛ ÑAÀU Trong nhöõng naêm ñaàu theá kyû 21, cuøng với sự tiến bộ vöôït baäc cuûa khoa hoïc vaø coâng ngheä, con ngöôøi ngaøy caøng ñaøo saâu nghieân cöùu nhöõng öùng duïng môùi, thöïc hieän nhöõng thí nghieäm môùi. Coù nhöõng thí nghieäm raát toán keùm, nhöõng thí nghieäm khaùc laïi raát nguy hieåm. Do ñoù con ngöôøi caàn döï ñoaùn tröôùc keát quaû thí nghieäm ñeå phoøng traùng nhöõng hao phí vaø toån thaát khoâng ñaùng coù. Moâ phoûng laø caùch toát nhaát ñeå thöïc hieän ñieàu ñoù vaø ñaëc bieät laø trong lónh vöïc haït nhaân. Tuy nhieân neáu chæ laøm vieäc treân maùy maø khoâng thöïc nghieäm thì keát quaû cuõng khoâng chính xaùc. Do ñoù, chuùng ta phaûi keát hôïp giöõa moâ phoûng tính toaùn vaø thöïc nghieäm. Khoùa luaän naøy ra ñôøi nhaèm giaûi quyeát moät soá vaán ñeà veà moâ phoûng lyù thuyeát vaø hy voïng raèng noù seõ ñem laïi cho chuùng ta nhöõng lôïi ích thöïc tieãn ñoàng thôøi cuõng laø neàn taûng cho nhöõng ngöôøi ñi sau coù theå phaùt trieån roäng hôn, saâu hôn veà lónh vöïc moâ phoûng. Trong khoaù luaän naøy chuùng toâi chuù yù ñeán nguoàn böùc xaï ion hoùa coù daïng hình hoïc truï, khai trieån caùc coâng thöùc toaùn ñeå tìm coâng thöùc giaûi tích cho vieäc tính suaát lieàu vaø thieát keá baèng phaàn meàm Matlab. Khoùa luaän naøy trình baøy 3 chöông chính sau: Chöông 1: trình baøy lyù thuyeát veà an toaøn böùc xaï ion hoùa. Chöông 2: Caùc coâng thöùc giaûi tích tính suaát lieàu cuûa nguoàn böùc xaï ion hoùa coù daïng truï ñaëc. Chöông 3: chöông trình tính suaát lieàu cuûa nguoàn truï ñaëc. Keát luaän : ñaùnh giaù chöông trình, neâu nhöõng haïn cheá vaø höôùng phaùt trieån cuûa chöông trình. CHÖÔNG 1 AN TOAØN BÖÙC XAÏ ION HOÙA 1.1.Caùc ñôn vò, khaùi nieäm trong an toaøn phoùng xaï 1.1.1. Lieàu haáp thuï 1.1.1.1. Ñònh nghóa Lieàu haáp thuï laø naêng löôïng bò haáp thuï treân ñôn vò khoái löôïng cuûa ñoái töôïng bò chieáu xaï. Theo ñònh nghóa ta coù: (1.1) Trong ñoù, [J] laø naêng löôïng cuûa böùc xaï maát ñi do söï ion hoùa trong ñoái töôïng bò chieáu xaï, [kg] laø khoái löôïng cuûa ñoái töôïng bò chieáu xaï. 1.1.1.2. Ñôn vò Ñôn vò cuûa lieàu haáp thuï laø J/kg hoaëc erg/g. 1 J = 107 erg Ñôn vò ngoaïi heä laø rad : 1 rad = 100 erg/g. Ngaøy nay ngöôøi ta thöôøng duøng ñôn vò Gray (Gy): 1 Gy = 100 rad. 1.1.1.3. Tính chaát Giaù trò lieàu haáp thuï böùc xaï phuï thuoäc vaøo tính chaát cuûa böùc xaï vaø moâi tröôøng haáp thuï. Söï haáp thuï naêng löôïng cuûa moâi tröôøng ñoái vôùi tia böùc xaï laø do töông taùc cuûa böùc xaï vôùi electron cuûa nguyeân töû vaät chaát. Do ñoù, naêng löôïng haáp thuï trong moät ñôn vò khoái löôïng phuï thuoäc vaøo naêng löôïng lieân keát cuûa caùc electron vôùi haït nhaân nguyeân töû vaø vaøo soá nguyeân töû coù trong moät ñôn vò khoái löôïng cuûa moâi tröôøng vaät chaát haáp thuï, noù khoâng phuï thuoäc vaøo traïng thaùi keát tuï cuûa vaät chaát. 1.1.2. Suaát lieàu haáp thuï Suaát lieàu haáp thuï laø lieàu haáp thuï tính trong moät ñôn vò thôøi gian: (1.2) Trong ñoù, [J/kg] laø lieàu haáp thuï trong khoaûng thôøi gian . Ñôn vò cuûa noù laø W/kg hoaëc rad/s hoaëc Gy/s. Neáu suaát lieàu haáp thuï laø moät haøm cuûa thôøi gian, khi ñoù lieàu haáp thuï seõ ñöôïc tính thoâng qua coâng thöùc: (1.3) 1.1.3. Lieàu chieáu Lieàu chieáu cuûa tia X vaø tia gamma laø phaàn naêng löôïng cuûa noù maát ñi ñeå bieán ñoåi thaønh ñoäng naêng cuûa haït mang ñieän trong moät ñôn vò khoái löôïng cuûa khoâng khí, khí quyeån ôû ñieàu kieän tieâu chuaån (0 oC, 1 atm). Kyù hieäu Dch Ñôn vò cuûa lieàu chieáu laø Coulomb treân kiloâgam (C/kg). Ñôn vò ngoaïi heä laø Roentgen (R). Vôùi 1 C/kg = 3876 R. (1.4) ÔÛ ñaây, Dch laø lieàu chieáu cuûa tia X hoaëc gamma, (C) laø ñieän tích xuaát hieän do söï ion hoùa khoâng khí trong moät khoái theå tích vaø (kg) laø khoái löôïng khoâng khí cuûa theå tích naøy. 1.1.4. Suaát lieàu chieáu Suaát lieàu chieáu laø lieàu chieáu tính trong moät ñôn vò thôøi gian . (1.5) ÔÛ ñaây, Pch laø suaát lieàu chieáu, laø lieàu chieáu cuûa tia X hoaëc gamma, laø khoaûng thôøi gian ñeå coù ñöôïc lieàu chieáu treân. Ñôn vò cuûa noù laø Ampe treân kg (A/kg) hoaëc R/s. 1.1.5. Lieàu töông ñöông  Trong thöïc nghieäm cho thaáy hieäu öùng sinh hoïc gaây bôûi böùc xaï khoâng chæ phuï thuoäc vaøo lieàu haáp thuï maø coøn phuï thuoäc vaøo loaïi böùc xaï. Moät ñaïi löôïng ñöôïc duøng laø lieàu töông ñöông : “töông ñöông” coù nghóa laø gioáng nhau veà taùc duïng sinh hoïc. Ñeå so saùnh taùc duïng sinh hoïc cuûa caùc loaïi böùc xaï khaùc nhau, moät böùc xaï ñöôïc choïn laøm chuaån laø caùc tia X coù naêng löôïng 200 keV. Lieàu töông ñöông laø lieàu haáp thuï trung bình trong moâ hoaëc cô quan T do böùc xaï r, nhaân vôùi heä soá troïng soá phoùng xaï töông öùng Wr cuûa böùc xaï. Lieàu töông ñöông tính baèng ñôn vò laø rem (roentgen equivalent man) ([1]). 1rem = 1 rad. Wr HT,r = Wr.DT,r (1.6) Suaát lieàu töông ñöông: Vôùi DT,r (rad) laø lieàu haáp thuï trung bình cuûa böùc xaï r trong moâ hoaëc cô quan T vaø Wr laø heä soá troïng soá phoùng xaï ñoái vôùi böùc xaï r. Khi tröôøng böùc xaï goàm nhieàu loaïi böùc xaï vôùi nhöõng giaù trò khaùc nhau cuûa troïng soá phoùng xaï Wr thì lieàu töông ñöông ñöôïc tính bôûi ([1]): (1.7) Ñôn vò cuûa lieàu töông ñöông laø J/Kg, rem hoaëc Sievert (Sv) vôùi 1Sv = 100 rem. Baûng 1.1: Heä soá troïng soá phoùng xaï cuûa moät vaøi loaïi böùc xaï. (ICRP-1990) Loaïi vaø khoaûng naêng löôïng cuûa böùc xaï Troïng soá phoùng xaï Wr Photon coù taát caû naêng löôïng Electron vaø muon, taát caû naêng löôïng Neutron, naêng löôïng <10 KeV 10 Kev tôùi 100 KeV 100 Kev tôùi 2 MeV 2 Mev tôùi 20 MeV > 20 MeV Nhöõng proton giaät luøi, naêng löôïng >2 MeV Haït alpha, nhöõng maûnh phaân haïch, haït nhaân naëng 1 1 5 10 20 10 5 5 20 1.1.6. Lieàu hieäu duïng: Lieàu hieäu duïng laø toång cuûa nhöõng lieàu töông ñöông ôû caùc moâ hay cô quan, moãi moät lieàu ñöôïc nhaân vôùi heä soá troïng löôïng cuûa toå chöùc töông öùng (tissue weighting factor) ([1]). (1.8) Vôùi HT laø lieàu töông ñöông trong moâ hoaëc cô quan T . WT laø troïng soá moâ. Töø ñònh nghóa cuûa lieàu töông ñöông, ta coù ([1]) : (1.9) Vôùi WT laø troïng soá moâ cho töøng cô quan. DT,r laø lieàu haáp thuï trung bình trong moâ hoaëc cô quan, ñoái vôùi böùc xaï r. Ñôn vò cuûa lieàu hieäu duïng laø J/Kg hoaëc Sievert (Sv). Baûng 1.2: Caùc troïng soá moâ ñaëc tröng cho caùc moâ trong cô theå WT (1990). Cô quan hoaëc moâ WT Cô quan sinh duïc (gonads) Tuûy xöông (bone marrow) Ruoät (colon) Phoåi (lung) Daï daøy (stomach) Baøng quang (bladder) Vuù (breast) Gan (liver) Thöïc quaûn (oesophagus) Tuyeán giaùp (thyroid) Da (skin) Maët xöông (bone surface) Caùc cô quan khaùc 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,05 1.2. Möùc chieáu xaï ñöôïc pheùp giôùi haïn : Nhieäm vuï chuû yeáu cuûa vieäc baûo veä choáng böùc xaï ion hoùa laø khoâng ñeå söï chieáu xaï trong vaø ngoaøi leân cô theå coù theå vöôït quaù lieàu löôïng ñöôïc pheùp giôùi haïn, nhaèm phoøng ngöøa caùc beänh thaân theå vaø di truyeàn cuûa con ngöôøi. Lieàu löôïng ñöôïc pheùp giôùi haïn (LLÑPGH) thöôøng ñöôïc coi laø möùc chieáu xaï haøng naêm cuûa moät nhaân vieân, khi lieàu löôïng ñöôïc tích luõy ñeàu ñaën trong voøng 50 naêm khoâng gaây ra nhöõng bieán ñoåi baát lôïi coù theå phaùt hieän baèng caùc phöông phaùp hieän ñaïi veà tình traïng söùc khoûe cuûa baûn thaân nhaân vieân bò chieáu xaï vaø con chaùu cuûa ngöôøi ñoù. Naêm 1931, UÛy ban quoác teá veà An toaøn böùc xaï ICRP (International Commission on Radiological Protection) ñaõ ñeà nghò lieàu löôïng ñöôïc pheùp giôùi haïn laø 0,2 R trong ngaøy. Naêm 1936, ñaõ thoâng qua lieàu löôïng ñöôïc pheùp giôùi haïn cuûa böùc xaï Roentgen hoaëc gamma laø 0,1 R trong ngaøy. Naêm 1959, taïi Hoäi nghò quoác teá caùc thaày thuoác chuyeân khoa X quang, ngöôøi ta ñaõ giaûm lieàu löôïng ñöôïc pheùp giôùi haïn xuoáng tôùi 0,05R trong ngaøy ( vôùi naêng löôïng cuûa löôïng töû gamma khoâng quaù 3 MeV). Töø naêm 1959, lieàu löôïng chieáu xaï ñöôïc pheùp giôùi haïn, ñöôïc xaùc laäp tôùi 1 mSv trong tuaàn leã ñoái vôùi taát caû caùc daïng böùc xaï. Giaù trò naøy lôùn gaáp 10-100 laàn giaù trò phoâng töï nhieân do böùc xaï vuõ truï cuûa ñaát vaø khoâng khí, cuõng nhö do caùc chaát phoùng xaï chöùa trong cô theå ngöôøi gaây ra. Khi nghieân cöùu lieàu löôïng chieáu xaï, caàn chuù yù tôùi caùc cô quan tôùi haïn nhö tuyeán sinh duïc vaø tuûy xöông laø nhöõng cô quan khi bò chieáu xaï coù theå daãn ñeán beänh di truyeàn cho con chaùu vaø nhöõng haäu quaû thaân theå treân nhöõng ngöôøi bò chieáu. Caùc tieâu chuaån an toaøn böùc xaï (CTCATBX_69) cuûa Lieân Xoâ, treân cô sôû caùc ñeà nghò cuûa UÛy ban quoác teá baûo veä choáng böùc xaï ICRP naêm 1962 vaø “Caùc tieâu chuaån an toaøn chuû yeáu trong vieäc baûo veä choáng böùc xaï” do Cô quan naêng löôïng Nguyeân töû Quoác teá xuaát baûn naêm 1968, ñaõ ñöôïc ñöa vaøo aùp duïng. Naêm 1972 “Caùc quy taéc veä sinh chuû yeáu khi laøm vieäc vôùi chaát phoùng xaï vaø caùc nguoàn böùc xaï ion hoùa khaùc (CQTVSCY_72)” (cuûa Lieân Xoâ) ñaõ ñöôïc ñöa vaøo aùp duïng. Khuyeán caùo môùi nhaát cuûa ICRP laø khuyeán caùo naêm 1991 (ICRP Publication 60,1991). Caùc tieâu chuaån quoác gia quy ñònh trong caùc luaät söû duïng veà an toaøn phoùng xaï cuûa caùc nöôùc treân theá giôùi hieän nay ñeàu döïa treân khuyeán caùo naøy. Baûng 1.3 cho bieát lieàu giôùi haïn do ICRP ñöa ra qua caùc thôøi kyø: Baûng 1.3: Giôùi haïn lieàu qua caùc thôøi kyø cuûa ICRP Naêm Cho nhaân vieân böùc xaï Cho daân chuùng 1925 5200 mSv/naêm 1934 3600 mSv/naêm 1950 150 mSv/naêm 15 mSv/naêm 1957 50 mSv/naêm 5 mSv/naêm 1990 20 mSv/naêm 1 mSv/naêm Ñoái vôùi taát caû caùc cô quan vaø moâ (tröø toaøn thaân, tuyeán sinh duïc vaø tuûy xöông ñoû), LLÑPGH cuûa söï chieáu trong vaø ngoaøi khoâng ñöôïc vöôït qua caùc giaù trò ñöa ra trong baûng 1.4. Baûng 1.4: LLÑPGH moät quí hoaëc moät naêm Cô quan hoaëc moâ LLÑPGH (mSv) Moät quyù Moät naêm Toaøn thaân, tuyeán sinh duïc, tuûy xöông ñoû 12 20 Caùc cô quan rieâng bieät baát kyø (tröø tuyeán sinh duïc, tuûy xöông ñoû, moâ xöông tuyeán giaùp vaø da) 32 60 Moâ xöông tuyeán giaùp vaø da cuûa toaøn cô theå (tröø da, baøn tay, caúng tay vaø chaân) 60 120 Baøn tay, caúng tay, baøn chaân 160 300 Lieàu cho pheùp ñoái vôùi 1 caù nhaân laø lieàu ñöôïc tích uyõ trong thôøi gian daøi hoaëc trong 1 laàn chieáu ñôn leû maø theo höõng hieåu bieát hieän nay seõ gaây ra 1 xaùc suaát thöông toån gen hoaëc xoâ-ma nghieâm troïng laø nhoû vaø khoâng ñaùng keå. Töø naêm 1977, trong khuyeán caùo cuûa ICRP Publication 26, ICRP khoâng coøn duøng thuaät ngöõ “Lieàu cho pheùo lôùn nhaát” nöõa, thay vaøo ñoù giôùi thieäu moät heä thoáng caùc giôùi haïn lieàu bao quaùt hôn, vôùi nhöõng neùt chính nhö sau: Khoâng moät coâng vieäc naøo daãn ñeán vieäc chieáu xaï ñöôïc chaáp nhaän tröø khi vieäc tieán haønh coâng vieäc ñoù mang laïi lôïi nhuaän roøng. Ngoaøi ra, taát caû caùc chieáu xaï phaûi ñöôïc giöõ thaáp nhaát ôû möùc coù theå ñaït ñöôïc moät caùch hôïp lyù, vôùi caùc yeáu toá kinh teá xaõ hoäi ñöôïc tính ñeán. Lieàu töông ñöông cuûa moãi caù nhaân khoâng ñöôïc vöôït quaù giôùi haïn maø ICRP ñaõ khuyeán caùo cho caùc hoaøn caûnh thích hôïp. CHÖÔNG 2 Caùc coâng thöùc giaûi tích tính suaát lieàu cuûa nguoàn böùc xaï ion hoùa coù daïng truï ñaëc 2.1 Tính suaát lieàu cuûa nguoàn gamma daïng hình truï ñaëc khoâng che chaén h5 h6 h3 H R r0 h1 P1 P2 P5 P4 P6 P7 P3 Hình 2.1: nguoàn gamma daïng truï ñaëc khoâng che chaén 2.1.1 Khoâng xeùt ñeán söï töï haáp thuï Caùc coâng thöùc tính toaùn döôùi ñaây ñöôïc so saùnh vôùi coâng thöùc trong handbook “ЗАЩИТА ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ ” cuûa Л.Р.КИМЕЛЬ vaø В.П.МАШКОВИЧ H: chieàu cao hình truï r0: baùn kính ñaùy truï C : ñoä phoùng xaï cuûa nguoàn (mCi) q = : maät ñoä phoùng xaï cuûa nguoàn hay ñoä phoùng xaï treân ñôn vò theå tích vôùi giaû söû chaát phoùng xaï phaân boá ñeàu trong hình truï P1: ñieåm baát kyø naèm treân truïc vaø ôû trong theå tích nguoàn, caùch maët ñaùy moät khoaûng h1 P2: ñieåm naèm ôû taâm caùc maët ñaùy cuûa hình truï P3: ñieåm baát kyø naèm treân truïc cuûa cuûa hình truï vaø ôû ngoaøi theå tích nguoàn, caùch maët ñaùy cuûa nguoàn 1 khoaûng h3 P4: ñieåm baát kyø treân maët phaúng ñaùy caùch taâm 1 khoaûng R P5: ñieåm baát kyø ôû ngoaøi theå tích cuûa nguoàn caùch maët ñaùy cuûa nguoàn 1 khoaûng h5 < H P6: ñieåm baát kyø ôû ngoaøi theå tích cuûa nguoàn caùch maët treân cuûa nguoàn 1 khoaûng h6 P7: ñieåm baát kyø naèm treân vaønh troøn cuûa caùc maët ñaùy r0 P1 h1 x y z Hình 2.2: suaát lieàu taïi ñieåm naèm treân truïc vaø trong theå tích nguoàn O dV j 2.1.1.1 Suaát lieàu taïi P1 ñieåm baát kyø naèm treân truïc vaø ôû trong theå tích nguoàn, caùch maët ñaùy moät khoaûng h1 Vôùi heä truïc (Oxyz) nhö hình veõ 2.2 ta coù ñieåm P1 : (0 ; 0 ; h1) Phaàn töû theå tích dV : (rcosj ; rsinj ; z) dC= Khoaûng caùch töø phaàn töû theå tích ñeán P1 laø : R2 = r2 + (z-h1)2 dP1= Suy ra: P1 = = = = = = = Vaäy P1 = (2.1) So saùnh keát quaû vôùi [8] trang 113 (phaàn hình truï ñaëc khoâng che chaén): P1 = Keát quaû gioáng vôùi coâng thöùc ñöôïc so saùnh. 2.1.1.2 Suaát lieàu taïi ñieåm P2 naèm ôû taâm caùc maët ñaùy cuûa hình truï Vôùi heä truïc toïa ñoä (Oxyz) nhö hình 2.3 ñieåm P2 : (0 ; 0 ; H) hay P2 : (0 ; 0 ; 0) Phaàn töû theå tích dV : (rcosj ; rsinj ; z) dC= x y z P2 r0 Hình 2.3:suaát lieàu taïi ñieåm naèm ôû taâm caùc maët ñaùy O dV j Khoaûng caùch töø phaàn töû theå tích ñeán P2 laø : R2 = r2 + (z-H)2 hay R2 = r2 + z2 dP2= Suy ra: P2 = = = = = = = Vaäy: P2= (2.2) So saùnh keát quaû vôùi [8] trang 113 : P2 = Keát quaû gioáng vôùi coâng thöùc ñöôïc so saùnh x y z r0 P3 h3 H Hình 2.4: suaát lieàu taïi ñieåm naèm treân truïc vaø ngoaøi theå tích nguoàn O dV j 2.1.1.3 Suaát lieàu taïi P3 ñieåm baát kyø naèm treân truïc cuûa cuûa hình truï vaø ôû ngoaøi theå tích nguoàn, caùch maët ñaùy cuûa nguoàn 1 khoaûng h3 Vôùi heä truïc toïa ñoä (Oxyz) nhö hình 2.4 ñieåm P3 : (0 ; 0 ; H+h3) Phaàn töû theå tích dV : (rcosj ; rsinj ; z) dC= Khoaûng caùch töø phaàn töû theå tích ñeán P3 laø : R2 = r2 + [z-(H+h3)]2 dP3= Suy ra: P3 = = = = = = = Vaäy : P3 = (2.3) So saùnh keát quaû vôùi [8] trang 113: P3= Keát quaû treân khoâng gioáng keát quaû ñaõ tính toaùn, coù theå do saùch ñaùnh maùy sai 2.1.1.4 Suaát lieàu taïi P4 ñieåm baát kyø treân maët phaúng ñaùy caùch taâm khoaûng R0 Choïn heä truïc toïa ñoä (Oxyz) nhö hình (2.5) vaø ñeå thuaän tieän ta choïn ñieåm P4 treân truïc y coù toïa ñoä: P4(0 ; R0 ; 0) Phaàn töû theå tích dV : (rcosj ; rsinj ; z) dC= P4 R0 r0 x y z Hình 2.5: suaát lieàu taïi ñieåm naèm treân maët phaúng ñaùy caùch taâm 1 khoaûng R0 R j O dV r Khoaûng caùch töø phaàn töû theå tích ñeán P4 laø : R2 = dP4= Suy ra: P4 = = Ta coù: = = => P4= = I1 + I2 + I3 - I4 I1 = I2 = I3 = Coù daïng Vôùi a= Suy ra : I3 = I3= Töông töï: I4 = = I4 = Vaäy : P4= I1 + I2 + I3 - I4 =+ + { } – { } =+ + Ta coù: Vaäy: P4= + + (2.4) 2.1.1.5 Suaát lieàu taïi P5 ñieåm baát kyø ôû ngoaøi theå tích cuûa nguoàn Vôùi heä truïc toïa ñoä (Oxyz) nhö hình (2.6) ñieåm P5 : (a ; b ; c) Phaàn töû theå tích dV : (rcosj ; rsinj ; z) dC= Khoaûng caùch töø phaàn töû theå tích ñeán P5 laø : R2 = Hình 2.6: suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø naèm ngoaøi theå tích nguoàn c P5 a b r0 x y z j O r R dV dP5= Suy ra: P5 = = Ta coù: Coù daïng: = Vôùi: m=1 n= t= Suy ra: = => P5= + + – = I1 + I2 + I3 - I4 I1= = I2= = I3= Coù daïng: = = Vôùi m = => I3= I4= = = => P5= – { } (2.5) P7 x y z r0 Hình 2.7:suaát lieàu taïi ñieåm baát kyø naèm treân vaønh troøn cuûa caùc maët ñaùy O dV j 2.1.1.6 Suaát lieàu taïi P7 ñieåm baát kyø naèm treân vaønh troøn cuûa caùc maët ñaùy Ñeå tieän trong vieäc tính toaùn, ta söû duïng coâng thöùc (2.4) cuûa ñieåm P4 vaø thay R0 baèng r0 ta coù coâng thöùc sau : P7 = + (2.6) Nhaän xeùt: Qua caùc ñieåm caàn tính suaát lieàu ôû treân, ta thaáy raèng ñieåm P5 laø ñieåm toång quaùt nhaát. Khi ta thay a=0 ; b=0 ; c=h thì töø coâng thöùc (2.5) ta coù: P= – = = P1 Khi ta thay a=0 ; b=0 ; c=0 thì coâng thöùc (2.5) thaønh : P= = P2 Khi ta thay a=0 ; b= R0 ; c=0 thì coâng thöùc (2.5) thaønh: P= – = P4 2.1.2 Xeùt ñeán söï töï haáp thuï Khi xeùt ñeán söï töï haáp thuï cuûa nguoàn, ta caàn bieát ñoä daøi x cuûa ñoaïn töï haáp thuï cuûa nguoàn. Sau ñoù ta tính suaát lieàu taïi ñieåm caàn xeùt theo coâng thöùc: P = (2.7) 2.1.2.1 Ñieåm ñang xeùt naèm trong theå tích nguoàn Ñoái vôùi ñieåm naèm trong theå tích nguoàn thì khoaûng caùch töï haáp thuï chính laø khoaûng caùch töø ñôn vò theå tích nguoàn ñeán ñieåm ñang xeùt.Khi ñoù coâng thöùc ta coù: P = (2.8) 2.1.2.2 Ñieåm ñang xeùt naèm ngoaøi theå tích nguoàn vaø hình chieáu cuûa ñieåm ñoù leân maët phaúng XOY naèm ngoaøi hình chieáu cuûa nguoàn Xeùt phaàn töû theå tích dV ôû vò trí : C () Khoaûng caùch töø phaàn töû theå tích ñeán ñieåm ñang xeùt P (a ; b ; c) naèm ngoaøi hình truï laø : CP= Goïi B laø hình chieáu ñieåm P leân maët phaúng song song maët phaúng (Oxy) caét Oz taïi z sao cho ñieåm B ( a ; b ; z). Khi ñoù maët phaúng chöùa B song song maët phaúng (Oxy) caét hình truï taïo thaønh nguoàn ñóa troøn taâm A baùn kính r0 Khi ñoù aùp duïng ñònh lyù Thalet trong tam giaùc ñoàng daïng ta coù : Hình 2.8 : Quaõng ñöôøng töï haáp thuï trong loøng nguoàn hình truï ( ñoaïn CN) P C N B M A x y z Hình 2.9: Quaõng ñöôøng töï haáp thuï treân maët caét ngang (ñoaïn CM) A M C B O Vôùi CB = Xeùt 1 laùt caét chöùa phaàn töû theå tích vaø ñieåm B ta coù : CA= r CB= AM= r0 Aùp duïng ñònh lyù haøm soá cos trong tam giaùc ACB ta coù : Aùp duïng ñònh lyù haøm soá cos trong tam giaùc ACM ta coù : Suy ra: > 0 do CA ≤ AM Suy ra: Ta coù : do CA ≤ AM neân >0 Suy ra : Ta coù 2 nghieäm 1 döông, 1 aâm.Choïn nghieäm döông laø ñoä daøi CM caàn tìm : Thay : CA= r CB= AM= r0 AB= Ta coù :+ Ta coù : à Vôùi CP= Suy ra : (2.9) x y z C N M B P A Hình 2.10: quaõng ñöôøng töï haáp thuï cuûa ñieåm naèm ngoaøi nguoàn nhöng hình chieáu vaãn naèm trong hình chieáu cuûa nguoàn O 2.1.2.3 Ñieåm ñang xeùt naèm ngoaøi theå tích nguoàn nhöng hình chieáu cuûa noù leân maët phaúng XOY naèm trong hình chieáu cuûa nguoàn Ñoái vôùi ñieåm naèm ngoaøi theå tích nguoàn nhöng hình chieáu xuoáng mp xOy naèm trong hình chieáu cuûa nguoàn (ñieåm ñoù coù a2+b2 ≤ r02 ) thì : Ñieåm P ( a,b,c) ; B (a,b,z); C() c>H Aùp duïng ñònh lyù Thalet trong tam giaùc PBC ta coù: à Ta coù : PB= c – z ; MB=H-z ; CP= Suy ra : CN= (2.10) 2.2 Tính suaát lieàu cuûa nguoàn gamma daïng hình truï ñaëc coù che chaén 2.2.1 Cô sôû lyù thuyeát cuûa söï che chaén böùc xaï gamma Khi chuøm böùc xaï gamma heïp, hay coøn goïi laø ñieàu kieän hình hoïc toát, ñi qua moâi tröôøng coù beà daøy x, cöôøng ñoä chuøm tia giaûm theo coâng thöùc: (2.11) I0 : cöôøng ñoä chuøm tia tröôùc khi qua taám vaät lieäu. µ : heä soá suy giaûm tuyeán tính phuï thuoäc vaøo naêng löôïng cuûa böùc xaï gamma vaø maät ñoä cuûa vaät lieäu moâi tröôøng. x : beà daøy cuûa lôùp vaät chaát. Hình 2.11: söï haáp thuï chuøm gamma trong ñieàu kieän chuøm tia roäng Tuy nhieân trong phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp, chuøm tia böùc xaï laø nhöõng chuøm tia roäng hoaëc che chaén raát daøy ( ñieàu kieän hình hoïc xaáu) thì coâng thöùc (2.11) ôû treân thöôøng cho thaáy keát quaû tính toaùn beà daøy vaät lieäu che chaén nhoû hôn thöïc nghieäm. Trong ñieàu kieän hình hoïc xaáu thì coâng thöùc treân khoâng coøn ñuùng nöõa vì nhieàu photon sau khi taùn xaï vôùi vaät lieäu che vaãn rôi vaøo detector. Cöôøng ñoä cuûa chuøm böùc xaï roäng sau khi ñi qua taám vaät lieäu ñöôïc ñoùng goùp theâm bôûi caùc böùc xaï thöù caáp vaø ñöôïc moâ taû baèng coâng thöùc: (2.12) Trong ñoù laø heä soá tích luyõ naêng löôïng khi coù chuù yù tôùi ñoùng goùp cuûa böùc xaï taùn xaï. Heä soá tích luyõ phuï thuoäc vaøo naêng löôïng böùc xaï gamma, baäc soá nguyeân töû, beà daøy vaät lieäu, vò trí cuûa nguoàn vaø maùy doø so vôùi lôùp baûo veä, daïng hình hoïc vaø toå hôïp caùc lôùp baûo veä. Z laø baäc soá nguyeân töû cuûa moâi tröôøng, laø naêng löôïng cuûa böùc xaï tôùi, x laø beà daøy cuûa lôùp vaät lieäu. Neáu duøng maùy ño ñeå xaùc ñònh cöôøng ñoä böùc xaï trong ñieàu kieän chuøm roäng vaø heïp vôùi caùc tham soá nhö nhau, thì chæ soá cuûa maùy doø trong caùc ñieàu kieän cuûa chuøm roäng seõ lôùn hôn trong ñieàu kieän cuûa chuøm heïp do ñoùng goùp cuûa böùc xaï taùn xaï. Ngoaøi ra, ngöôøi ta cuõng söû duïng heä soá hieäu chænh laø tæ soá giöõa heä soá tích luyõ trong daïng hình hoïc caûn vaø heä soá tích luyõ trong moâi tröôøng voâ haïn vôùi nguoàn phaúng ñôn höôùng: (2.13) laø heä soá tích luyõ khi nguoàn vaø ñaàu doø trong moâi tröôøng taùn xaï vaø haáp thuï voâ haïn, laø heä soá tích luyõ lieàu khi giöõa nguoàn vaø ñaàu doø laø lôùp vaät lieäu coù daïng hình hoïc caûn, laø heä soá hieäu chænh. Khi ñoù phöông trình co chuù yù tôùi heä soá tích luyõ vaø heä soá hieäu chænh ñoái vôùi daïng hình hoïc caûn seõ ñöôïc bieåu dieãn baèng coâng thöùc sau: (2.14) Trong nhieàu baøi toaùn, heä soá tích luyõ ñöôïc tính döôùi daïng toång hai soá haïng haøm muõ: (2.15) Trong ñoù a1, a2, A1, A2 = (1 – A1) laø caùc heä soá phuï thuoäc vaøo hn vaø Z, khoâng phuï thuoäc vaøo µx. Caùc heä soá naøy ñoái vôùi ñöôïc cho trong phuï luïc 2. 2.2.2 Tính suaát lieàu cuûa nguoàn gamma daïng hình truï ñaëc ñöôïc che chaén 2.2.2.1 Khi taám che döïng song song nguoàn, taám che voâ haïn chieàu coù beà daøy d 2.2.2.1.1 Khoâng tính ñeán söï töï haáp thuï: Hình 2.12: Suaát lieàu nguoàn truï ñaëc khi ñöôïc che doïc bôûi taám che coù beà daøy d r0 H P h a d b j x y z dV Xeùt trong heä quy chieáu (Oxyz). Goác toïa ñoä naèm taïi taâm cuûa maët ñaùy cuûa nguoàn. Ta tính suaát lieàu taïi ñieåm P coù toïa ñoä: P (a,b,h) Treân nguoàn ta laáy 1 phaàn töû vi caáp theå tích dV, ta xem dV nhö 1 ñieåm coù toïa ñoä : Do taám che vuoâng goùc truïc Oy neân ( b ≥ d+r0 > 0) Ta coù : . Goùc hôïp bôûi vaø laø goùc nhoïn Vaäy : (2.16) Neáu tính ñeán böùc xaï taùn xaï: (2.17) Vôùi: (2.18) 2.2.2.1.2 Tính ñeán söï töï haáp thuï: Neáu tính ñeán söï töï haáp thuï cuûa nguoàn thì suaát lieàu taïi ñieåm P (a,b,h) seõ ñöôïc tính nhö sau: Vôùi: laø heä soá töï haáp thuï cuûa nguoàn nhaân vôùi quaõng ñöôøng töï haáp thuï trong nguoàn.Vaø x ñöôïc tính theo coâng thöùc (2.9) Suy ra: (2.19) Neáu tính ñeán böùc xaï taùn xaï thì: Vôùi : (2.20) 2.2.2.2 Khi taám che döïng vuoâng goùc nguoàn, taám che voâ haïn coù beà daøy d: 2.2.2.2.1 Khoâng tính ñeán söï töï haáp thuï: Xeùt trong heä quy chieáu (Oxyz). Goác toïa ñoä naèm taïi taâm cuûa maët ñaùy cuûa nguoàn. Ta tính suaát lieàu taïi ñieåm P coù toïa ñoä: P (a,b,h) H dV j P x y z r0 d h a b Hình 2.13: suaát lieàu cuûa nguoàn truï ñaëc khi che ngang bôûi taám che coù beà daøy d Treân nguoàn ta laáy 1 phaàn töû vi caáp theå tích dV, ta xem dV nhö 1 ñieåm coù toïa ñoä : Do taám che vuoâng goùc truïc Oz neân ( h ≥ d+H > 0) Ta coù : . Goùc hôïp bôûi vaø laø goùc nhoïn Vaäy : (2.21) Neáu tính ñeán böùc xaï taùn xaï: Vôùi: (2.22) 2.2.2.2.2 Tính ñeán söï töï haáp thuï Neáu tính ñeán söï töï haáp thuï cuûa nguoàn thì suaát lieàu taïi ñieåm P (a,b,h) seõ ñöôïc tính nhö sau: Vôùi: laø heä soá töï haáp thuï cuûa nguoàn nhaân vôùi quaõng ñöôøng töï haáp thuï trong nguoàn. Neáu ñieåm P coù hình chieáu naèm ngoaøi hình chieáu cuûa nguoàn leân maët phaúng Oxy thì x ñöôïc tính theo coâng thöùc (2.9) : Suy ra: (2.23) Neáu tính ñeán böùc xaï taùn xaï thì: Vôùi : (2.24) Neáu ñieåm P coù hình chieáu naèm trong hình chieáu cuûa nguoàn leân maët phaúng Oxy thì x ñöôïc tính theo coâng thöùc (2.10): x = Suy ra: = (2.25) Neáu tính ñeán böùc xaï taùn xaï thì: Vôùi : (2.26) CHÖÔNG 3 : CHÖÔNG TRÌNH TÍNH SUAÁT LIEÀU CUÛA NGUOÀN TRUÏ ÑAËC 3.1 Yeâu caàu cuûa chöông trình Döïa treân caùc bieän phaùp vaø thoâng soá veà an toaøn böùc xaï, chöông trình moâ phoûng ñöôïc thieát keá vôùi muïc ñích: Tính suaát lieàu taïi moät khoaûng caùch nhaát ñònh. Veõ ñöôøng ñaúng lieàu trong maët phaúng vaø maët ñaúng lieàu trong khoâng gian vôùi nhöõng giaù trò suaát lieàu tuøy choïn vaø giaù trò suaát lieàu ñaûm baûo an toaøn theo khuyeán caùo cuûa ICRP. Tính beà daøy vaät lieäu che chaén ( beâ toâng, nhoâm, saét, thieác, chì ) ñeå suaát lieàu taïi ñieåm khaûo saùt ñaït ñöôïc giaù trò mong muoán. Veõ ñöôøng ñaúng lieàu trong maët phaúng coù söû duïng che chaén vôùi nhöõng giaù trò suaát lieàu tuøy choïn. Trong chöông trình coù theå thöïc hieän cho töøng loaïi nguoàn böùc xaï gamma thöôøng söû duïng trong coâng nghieäp, noâng nghieäp, y hoïc, sinh hoïc nhö: 27Co60, 53I131, 55Cs137, 77Ir192, 18Ar41, 19K40, 29Cu64, 30Zn65. Chöông trình ñöôïc vieát baèng ngoân ngöõ laäp trình Matlab. 3.2 Sô ñoà khoái toång quaùt cuûa chöông trình Xuaát keát quaû ra maøn hình Keát thuùc Khoâng thoûa Thoûa Kieåm tra caùc thoâng soá Thöïc hieän caùc pheùp tính Baét ñaàu Nhaäp caùc thoâng soá 3.3 Caùc giao dieän cuûa chöông trình 3.3.1 Tính lieàu chieáu cuûa nguoàn truï ñaëc khoâng che chaén Hình 3.1 giao dieän tính suaát lieàu khoâng che chaén Ngöôøi söû duïng nhaäp vaøo caùc thoâng soá: ñoä phoùng xaï C, baùn kính nguoàn R0, chieàu cao nguoàn H, toïa ñoä P(a,b,c), choïn nguoàn vaø choïn thôøi ñieåm cuûa ñoä phoùng xaï laø hieän taïi hay vaøo moät ngaøy naøo ñoù. Neáu choïn laø moät ngaøy khaùc thì phaûi nhaäp ñaày ñuû ngaøy, thaùng, naêm. Neáu ngöôøi söû duïng choïn phaàn töï haáp thuï laø coù thì chöông trình seõ tính ñeán söï töï haáp thuï trong nguoàn. Caùc thoâng soá : C, R0, H phaûi laø soá döông, neáu khoâng chöông trình seõ baùo loãi Khi ngöôøi söû duïng baám nuùt “Tính suaát lieàu” thì chöông trình seõ tính toaùn döïa treân nhöõng thoâng soá ngöôøi duøng ñaõ nhaäp vaøo vaø cho keát quaû suaát lieàu theo ñôn vò R/h Khi ngöôøi söû duïng baám nuùt “thoaùt” thì seõ ñoùng cöûa soå giao dieän ñang söû duïng. 3.3.2 Tính lieàu chieáu cuûa nguoàn truï ñaëc coù che chaén Hình 3.2: giao dieän tính suaát lieàu coù che chaén Ngöôøi söû duïng nhaäp vaøo caùc thoâng soá: ñoä phoùng xaï C, baùn kính nguoàn R0, chieàu cao nguoàn H, toïa ñoä P(a,b,c), choïn nguoàn, choïn vaät lieäu che, beà daøy vaät lieäu che vaø choïn thôøi ñieåm cuûa ñoä phoùng xaï laø hieän taïi hay vaøo moät ngaøy naøo ñoù. Neáu choïn laø moät ngaøy khaùc thì phaûi nhaäp ñaày ñuû ngaøy, thaùng, naêm. Neáu ngöôøi söû duïng choïn phaàn töï haáp thuï thì chöông trình seõ tính ñeán söï töï haáp thuï trong nguoàn. Khi ngöôøi söû duïng choïn kieåu che chaén laø kieåu doïc hay kieåu ngang thì hình ñaïi dieän seõ thay ñoåi töông öùng. Caùc thoâng soá : C, R0, H,d phaûi laø soá döông, neáu khoâng chöông trình seõ baùo loãi Khi ngöôøi söû duïng baám nuùt “Tính suaát lieàu” thì chöông trình seõ tính toaùn döïa treân nhöõng thoâng soá ngöôøi duøng ñaõ nhaäp vaøo vaø cho keát quaû suaát lieàu theo ñôn vò R/h Khi ngöôøi söû duïng baám nuùt “thoaùt” thì seõ ñoùng cöûa soå giao dieän ñang söû duïng. 3.3.3 Tính beà daøy cuûa vaät lieäu che chaén Hình 3.3: giao dieän tính beà daøy vaät lieäu che chaén Ngöôøi söû duïng nhaäp vaøo caùc thoâng soá: ñoä phoùng xaï C, baùn kính nguoàn R0, chieàu cao nguoàn H, toïa ñoä P(a,b,c), choïn nguoàn, choïn vaät lieäu che vaø choïn thôøi ñieåm cuûa ñoä phoùng xaï laø hieän taïi hay vaøo moät ngaøy naøo ñoù. Neáu choïn laø moät ngaøy khaùc thì phaûi nhaäp ñaày ñuû ngaøy, thaùng, naêm. Neáu ngöôøi söû duïng choïn phaàn töï haáp thuï thì chöông trình seõ tính ñeán söï töï haáp thuï trong nguoàn. Khi ngöôøi söû duïng choïn kieåu che chaén laø kieåu doïc hay kieåu ngang thì hình ñaïi dieän seõ thay ñoåi töông öùng. Ngöôøi söû duïng cuõng phaûi choïn möùc suaát lieàu mong muoán taïi ñieåm ñang xeùt laø “an toaøn” hay moät giaù trò naøo ñoù ñeå chöông trình tính toaùn. Caùc thoâng soá : C, R0, H phaûi laø soá döông, neáu khoâng chöông trình seõ baùo loãi Khi ngöôøi söû duïng baám nuùt “Tính beà daøy” thì chöông trình seõ tính toaùn döïa treân nhöõng thoâng soá ngöôøi duøng ñaõ nhaäp vaøo vaø cho keát quaû beà daøy theo ñôn vò cm Khi ngöôøi söû duïng baám nuùt “thoaùt” thì seõ ñoùng cöûa soå giao dieän ñang söû duïng. KEÁT LUAÄN Öu ñieåm cuûa chöông trình: Chöông trình ñaõ giaûi quyeát ñöôïc caùc yeâu caàu sau: Tính suaát lieàu chieáu taïi moät ñieåm gaây ra bôûi nguoàn böùc xaï ion hoùa coù daïng hình hoïc truï ñaëc trong caùc tröôøng hôïp khoâng söû duïng vaø coù söû duïng che chaén phoái hôïp vôùi coù hoaëc khoâng coù tính ñeán söï töï haáp thuï cuûa nguoàn. Chöông trình aùp duïng cho moät soá nguoàn cô baûn nhö: 27Co60, 53I131, 55Cs137, 77Ir192, 18Ar41, 19K40, 29Cu64, 30Zn65. Vaø vôùi caùc vaät lieäu che thoâng duïng nhö: beâ toâng, nhoâm. saét, thieác, chì. Tìm ñöôïc beà daøy cuûa caùc vaät lieäu che chaén treân ñeå coù ñöôïc suaát lieàu nhö yù muoán. Khuyeát ñieåm cuûa chöông trình: Do yeâu caàu chính xaùc trong vieäc tính toaùn tích phaân 3 lôùp neân chöông trình tính toaùn phaûi thöïc hieän trong thôøi gian daøi. Chöông trình chæ coù theå tính toaùn cho tröôøng hôïp che chaén baèng moät lôùp vaät lieäu maø khoâng tính ñöôïc cho nhieàu lôùp vaät lieäu che chaén. Chöông trình chæ tính ñöôïc cho lôùp vaät lieäu roäng voâ haïn, ñaët vuoâng goùc, khoâng tính ñöôïc cho lôùp vaät lieäu höõu haïn vaø coù goùc baát kyø. Chöông trình khoâng veõ ñöôïc maët ñaúng lieàu. Höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi: Xaây döïng chöông trình tính toaùn cho nhieàu lôùp vaät lieäu che vôùi kích thöôùc khaùc nhau vaø goùc ñaët khaùc nhau. Tính toaùn tæ soá veà khoaûng caùch cuûa ñieåm caàn tính suaát lieàu vôùi kích thöôùc nguoàn ñeå coù theå aùp duïng coâng thöùc nguoàn ñieåm cho vieäc tính toaùn. Môû roäng cho caùc daïng hình hoïc nguoàn khaùc nhau vôùi nhieàu loaïi nguoàn böùc xaï vaø vaät lieäu che hôn nöõa. Phụ lục 1 : Caùc haèng soá cuûa caùc nguoàn phoùng xaï Đồng vị T1/2 Năng löôïng hni (MeV) Haèng số Kgi Heä soá töï haáp thuï ms (cm-1) 27Co60 5.27 (naêm) 1.333 6.82 0.462 1.172 6.11 0.524 53I131 8.08 (ngaøy) 0.722 0.122 0.33 0.637 0.327 0.406 0.364 1.621 0.593 0.284 0.078 0.869 0.08 0.003 9.485 55Cs137 26.6 (naêm) 0.661 3.1 0.471 77Ir192 74.34 (ngaøy) 1.060 0.022 1.264 0.613 0.222 2.026 0.604 0.377 2.026 0.588 0.191 2.026 0.485 0.082 2.528 0.468 1.282 2.528 0.417 0.030 3.551 0.375 0.031 3.551 0.316 1.474 5.983 0.308 0.468 5.983 0.296 0.428 5.983 0.283 0.008 5.983 0.206 0.029 14.417 0.201 0.004 14.417 18Ar41 1.82 (giôø) 1.290 6.580 0.0863.10-3 19K40 1.39.109 (naêm) 1.46 0.800 0.0439 29Cu64 12.8 (giôø) 0.511 1.120 0.741 30Zn65 245 (ngaøy) 1.12 2.92 0.524 0.511 0.10 0.741 Phuï luïc 2 : Caùc haèng soá A1, a1, a2, dD, m cuûa 1 soá vaät lieäu che chaén Vaät lieäu Möùc naêng löôïng hn0 (MeV) Heä soá dD(hn,Z) A1 a1 a2 Heä soá haáp thuï m (cm-1) Beâ toâng 0.5 0.750 12.5 0.1110 0.0060 0.2040 1.0 0.797 9.90 0.0880 0.0290 0.1490 2.0 0.892 6.30 0.0690 0.0580 0.1040 3.0 0.924 4.70 0.0620 0.0730 0.0853 4.0 0.941 3.90 0.0590 0.0790 0.0745 6.0 0.961 3.10 0.0590 0.0830 0.0630 8.0 0.970 2.80 0.0570 0.0860 0.0571 10.0 0.974 2.60 0.0500 0.0840 0.0538 Nhoâm 1.0 0.845 8.00 0.1100 0.0440 0.1660 2.0 0.905 5.50 0.0820 0.0930 0.1170 3.0 0.930 4.50 0.0740 0.1160 0.0953 4.0 0.946 3.80 0.0660 0.1300 0.0837 6.0 0.965 3.10 0.0640 0.1520 0.0712 8.0 0.976 2.30 0.0620 0.1500 0.0650 10.0 0.983 2.25 0.0600 0.1280 0.0618 Saét 0.5 0.869 10.0 0.0948 0.0120 0.6590 1.0 0.903 8.00 0.0895 0.0400 0.4700 2.0 0.929 5.50 0.0788 0.0700 0.3330 3.0 0.943 5.00 0.0740 0.0750 0.2830 4.0 0.956 3.75 0.0750 0.0820 0.2590 6.0 0.973. 2.90 0.0825 0.0750 0.2390 8.0 0.983 2.35 0.0833 0.0546 0.2310 10.0 0.987 2.00 0.0950 0.0116 0.2310 Thieác 1.0 0.952 4.50 0.0800 0.1300 0.4200 2.0 0.965 4.00 0.0800 0.1420 0.2990 3.0 0.974 3.30 0.0920 0.1300 0.2680 4.0 0.979 2.80 0.11 00 0.1100 0.2590 6.0 0.986 1.70 0.1440 0.0400 0.2610 8.0 0.986 1.20 0.1700 0.0000 0.2690 10.0 0.984 0.82 0.1850 0.1000 0.2800 Chì 0.5 0.983 1.65 0.0320 0.2960 1.7250 1.0 0.986 2.45 0.0450 0.1780 0.7990 2.0 0.989 2.60 0.0710 0.1030 0.5250 3.0 0.990 2.15 0.0970 0.0770 0.4800 4.0 0.993 1.65 0.1230 0.0640 0.4780 6.0 0.994 0.96 0.1750 0.0590 0.4950 8.0 0.995 0.67 0.2040 0.0670 0.5210 Phuï luïc 3 : Keát quaû cuûa chöông trình tính suaát lieàu khoâng söû duïng che chaén Teân nguoàn Töï haáp thuï Ñoä phoùng xaï Vaøo ngaøy r0 H a b c P Ar-41 Khoâng 10 hieän taïi 1 2 0 0 0 87.533 Ar-41 Coù 10 hieän taïi 1 2 0 0 0 86.964 Ar-41 Khoâng 10 22/06/2009 1 2 0 0 0 9.38.10-3 Co-60 Khoâng 10 hieän taïi 1 2 2 4 2 6.31 Co-60 Coù 10 hieän taïi 1 2 2 4 2 2.68.10-5 Co-60 Khoâng 10 22/06/1999 1 2 2 4 2 1.691 Cu-64 Khoâng 10 hieän taïi 1 2 2 4 2 0.547 Cu-64 Coù 10 hieän taïi 1 2 2 4 2 2.10-8 K-40 Khoâng 10 hieän taïi 1 2 0 0 0 10.642 K-40 Coù 10 hieän taïi 1 2 0 0 0 10.241 K-40 Khoâng 10 hieän taïi 1 2 1 1 2 3.133 K-40 Coù 10 hieän taïi 1 2 1 1 2 1.446 K-40 Coù 10 hieän taïi 1 2 2 4 2 0.39 K-40 Coù 10 hieän taïi 1 2 2 4 2 8.75.10-3 Cs-137 Coù 10 hieän taïi 1 2 1 3 4 3.24.10-3 I-131 Khoâng 10 hieän taïi 1 2 2 3 4 1.008 Ir-192 Coù 200 hieän taïi 2 3 3 4 5 1.1.10-51 Ir-192 Khoâng 200 hieän taïi 2 3 3 4 5 26.142 Zn-65 Khoâng 200 hieän taïi 2 3 3 4 5 16.978 Ñôn vò r0, H, a, b, c laø cm ; Ñôn vò cuûa P laø R/h; Ñôn vò cuûa ñoä phoùng xaï laø mCi Caùc soá lieäu ñöôïc tính vaøo ngaøy 23/6 Phuï luïc 4 : Keát quaû cuûa chöông trình tính suaát lieàu coù söû duïng che chaén Teân nguoàn Töï haáp thuï C Vaøo ngaøy r H a b c Vaät lieäu che kieåu che d P K-40 45 hieän taïi 1 2 1 1 6 Beâ toâng ngang 4 0.58877 K-40 Coù 45 hieän taïi 1 2 1 6 2 Nhoâm doïc 4 0.40434 Co-60 Coù 50 hieän taïi 2 3 1 6 2 Saét doïc 4 0.77849 Co-60 Coù 50 25/06/1999 2 3 1 2 8 Thieác ngang 5 0.04634 Cs-137 150 25/06/1999 2 3 1 7 3 Chì doïc 5 0.0191 Ñôn vò r, H, a, b, c, d laø cm ; Ñôn vò cuûa P laø R/h; Ñôn vò cuûa C laø mCi Caùc soá lieäu ñöôïc tính vaøo ngaøy 25/6 Phuï luïc 5 : Keát quaû cuûa chöông trình tính bề daøy của vật liệu che chaén Teân nguoàn Töï haáp thuï C Vaøo ngaøy r H a b c Vaät lieäu che kieåu che P d Co-60 khoâng 10 hieän taïi 1 2 1 2 3 Beâ toâng ngang 2 3.51 Co-60 khoâng 10 hieän taïi 1 2 1 2 3 Beâ toâng ngang 2 4.01 K-40 khoâng 60 hieän taïi 1 2 3 5 7 Beâ toâng dọc an toaøn 18.03 Co-60 khoâng 15 hieän taïi 3 4 5 8 10 Nhoâm dọc 1 0.6 Co-60 khoâng 15 hieän taïi 3 4 5 8 10 Nhoâm dọc an toaøn 13.85 Co-60 Coù 15 hieän taïi 3 4 5 8 10 Nhoâm dọc an toaøn 12.61 Ñôn vò r, H, a, b, c, d laø cm ; Ñôn vò cuûa P laø R/h; Ñôn vò cuûa C laø mCi Caùc soá lieäu ñöôïc tính vaøo ngaøy 25/6 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Leâ Hoaøn AÂn (2005), Xaây döïng chöông trình tính suaát lieàu chieáu cuûa moät soá nguoàn gamma, Luaän vaên Thaïc só Vaät lyù, Tröôøng Ñaïi hoïc Caàn Thô, Caàn Thô. [2]Ñaëng vaên lieät (2004), Giaûi tích soá, NXB Ñaïi hoïc Quoác gia TP Hoà Chí Minh, TP Hoà Chí Minh, Trang 144 - 151 [3] Chaâu Vaên Taïo (2004), An toaøn böùc xaï ion hoùa, NXB Ñaïi hoïc Quoác gia TP Hoà Chí Minh, TP Hoà Chí Minh, Trang 11 – 36 & 111 – 136 & 151 - 162 [4] Chaâu Vaên Taïo (2007), “Xaây döïng phaàn meâm tính ñöôøng ñaúng lieàu cuûa nguoàn böùc xaï gamma daïng hình hoïc truï”, Taïp chí phaùt trieån khoa hoïc vaø coâng ngheä, Taäp 10, Soá 6 – 2007, Trang 27 – 34. [5] [6] [7] [8] Л.Р.КИМЕЛЬ vaø В.П.МАШКОВИЧ (1966), ЗАЩИТА ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, NXB АТОМИЗДАТ, Russia