báo cáo xây dựng hệ khảo sát hiện tượng đóng cặn đường ống

XÂY DỰNG HỆ KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG ĐÓNG CẶN ĐƯỜNG ỐNG
CBHD: TS. Trần Thiện Thanh
CBPB: ThS. Lưu Đặng Hoàng Oanh
SVTH: Nguyễn Huỳnh Phúc
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN
Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp
Tp. HCM, tháng 7 năm 2014
1
Vấn đề: sự lưu thông bằng đường ống
2
Nội Dung trình bày

Giới thiệu phương pháp quét gamma

Tổng quan lý thuyết

Bố trí thí nghiệm

Kết quả thực nghiệm

Kết luận
3
Giới thiệu phương pháp quét gamma
I = I
0
e
-μx
Hình 1

Hình 2
(1)
4
Hình 3: Một số thiết bị quét gamma
5
Tổng quan lý thuyết
Hình 4: Hiệu ứng tạo cặp
Hình 5: Hiệu ứng Compton
Tương tác của bức xạ gamma với vật chất
6
Tương tác của bức xạ gamma với vật chất
Hình 6: Hiệu ứng quang điện
7
Bố trí thí nghiệm
Hình 7: Nguồn đĩa (1 μCi)
Hình 9: Detector NaI (Tl)
Hình 8: Nguồn điểm (10 μCi)
Hình 10: Máy đếm đơn kênh SCA
8
Hình 11: Hệ vận tải vận chuyển hệ đo. Hình 12: Hệ đo thực nghiệm khảo sát cặn trong ống.
Bố trí thí nghiệm
Ống có chứa cặn giả định
Hệ tọa độ đo ngang
Động cơ tải
Hộp điều khiển
Giá đỡ chữ U
Thước đo độ cao
dịch chuyển
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0
200
400
600
800
1000
Kênh
Số đếm
70 75 80 85 90 95 100
0
50
100
150
200
250
300
Số đếm
Kênh
Hiệu ứng Quang điện
Hình 13: Khảo sát tìm vùng hoạt động của hệ đo theo độ khuếch đại và thời gian đo phù hợp
Thực nghiệm
Khảo sát vùng hoạt động của hệ đo
•
Nguồn 1μCi.
•
Độ khuếch đại 80.
•
Thời gian đo 600 giây.
10
Hiệu ứng Compton

Nhiễu điện tử và tia X
Cách mặt đất (cm) Vị trí đo Số đếm ghi nhận Sai số
5 0 3051 55
10 5 3115 55
15 10 3038 55
20 15 2948 54
25 20 3015 54
30 25 2984 54
35 30 2874 53
40 35 2031 45
45 40 3000 54
50 45 2891 53
55 50 3074 55
60 55 3020 54
65 60 3014 55
70 65 2962 54
75 70 2948 54
80 75 3001 54
85 80 2974 54
90 85 3051 55
95 90 3060 55
100 95 3120 55
Khảo sát cặn theo chiều cao của ống
Bảng 1: Khảo sát theo chiều cao của ống
11
Khảo sát cặn theo chiều cao của ống
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
2000
2200
2400

2600
2800
3000
3200
Vị trí đo (cm)
Số đếm
Hình 14: Đồ thị khảo sát theo chiều cao của ống
•
Nguồn 1μCi.
•
Độ khuếch đại 80.
•
Thời gian đo 600 giây.
Vùng có bám cặn
12
Khảo sát cặn theo chiều cao của ống
Hình 15: Đồ thị mô tả khối cặn bám trong ống
35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
Vị trí đo (cm)
Số đếm
Vùng có bám cặn
13
Khảo sát kích thước và dựng ảnh vùng đóng cặn

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
Vị trí đo (cm)
Số đếm
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
Số đếm
Vị trí đo (cm)
Hình 16: Đồ thị khảo sát và mô tả khối cặn bám trong ống
•
Nguồn 10μCi.
•
Độ khuếch đại 80.
•

Thời gian đo 600 giây.
14
Khảo sát kích thước và dựng ảnh vùng đóng cặn
Hình 18: Hình ảnh sau khi tăng độ tương phảnHình 17: Hình ảnh tái tạo bên trong ống và cặn bám bên
trong
Vùng bám cặn
Vùng bám cặn
15

Kết luận
1. Tổng quan cơ sở lý thuyết của kỹ thuật quét gamma khảo sát.
2. Thiết kế và xây dựng được hệ đo đáp ứng các mục đích thực nghiệm.
3. Phát hiện được vùng cặn đóng bám bên trong ống tương ứng với các vị trí xoay, tại các điểm cách mặt đất: 16 cm,
37 cm, 43cm, 58 cm, 66 cm.
4. Xác định được độ dài của các vùng đóng cặn, từ 4 đến 5 cm.
5. Tái tạo ảnh và xác định được bề dày của cặn giả định: dày 2,2 cm.
16

Kiến nghị
1. Nâng cấp động cơ hiện tại thành một hệ động cơ bước, có thể dịch chuyển theo chiều và khoảng
cách mong muốn một cách chính xác hơn.
2. Sử dụng nguồn có hoạt độ lớn để giảm bớt được thời gian đo, rút ngắn được quá trình làm thí
nghiệm.
17
Tài liệu tham khảo
Tiếng Việt
[1]. Trần Phong Dũng – Châu Văn Tạo – Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ
Chí Minh.
[2]. Trương Thị Hồng Loan (2010), Vật lý phóng xạ, Lưu hành nội bộ, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
[3]. Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

[4]. Trần Thiện Thanh (2012), giáo trình Ứng dụng Hạt nhân trong Công nghiệp, Lưu hành nội bộ, Bộ môn Vật lý Hạt nhân, Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
Tiếng Anh
[5]. IAEA, Regional Cooperative Agreement (2007), Radioisotope applications for troubleshooting and optimizing industrial processes.
[6]. Jaafar (2005), Gamma-ray scanning for troubleshooting, optimisation and predictive maintenance of distillation columns, Hydrocacbon ASIA,
Jan/Feb 2005, p.62 – 65.
[7]. Wilson A. P. Calvo & Margarida M. Hamada, Gamma-ray computed tomography SCANNERS for applications in multiphase system COLUMNs,
Nukleonika 2009, p.129 – 133.
Website
[8]. www.scanningtech.com (Website updated 2014), Scanning Technologies Company.
18
19
Cảm ơn Thầy Cô và các bạn
đã theo dõi!
20
Phụ lục
Cách mặt đất (cm) Vị trí đo Số đếm ghi nhận Sai số
40 35 2881 53
40.5 35.5 3001 54
41 36 2997 54
41.5 36.5 2816 53
42 37 2606 51
42.5 37.5 2293 47
43 38 2294 47
43.5 38.5 2305 48
44 39 2227 47
44.5 39.5 2146 46
45 40 2132 46
45.5 40.5 2006 45
46 41 2088 46

46.5 41.5 2119 46
47 42 2297 48
47.5 42.5 2499 50
48 43 2676 51
48.5 43.5 2891 53
49 44 2967 54
49.5 44.5 2951 54
50 45 2920 54
Bảng 2: Khảo sát chi tiết vùng đóng cặn
21
Khoảng cách từ
1 bên thành ống
Lệch 0 độ so
với vị trí ban đầu
Lệch 30 độ so
với vị trí ban đầu
I (số đếm) μ (cm
-1
) I (số đếm) μ (cm
-1
)
0 (cm) 3430 0.0020
3452
0,0018
0,7 (cm) 3070 0.0076
3146
0,0064
1,7 (cm) 3065 0.0077
3039
0,0081

2,7 (cm) 3191 0.0057
3193
0,0056
3,7 (cm) 3220 0.0052
3183
0,0058
4,7 (cm) 3274 0.0044
3401
0,0025
5,7 (cm) 3287 0.0042
3194
0,0056
6,7 (cm) 3182 0.0058
2415
0,0196
7,7 (cm) 3127 0.0067
2031
0,0283
8,7 (cm) 1810 0.0340
2516
0,0175
9,7 (cm) 2065 0.0275
3021
0,0085
10,7 (cm) 3225 0.0052
3437
0,0021
Bảng 3: Số liệu với góc lệch là 0 và 30 độ.
22
Bảng 4: Số liệu với góc lệch là 60 và 90 độ.

Khoảng cách từ
1 bên thành ống
Lệch 60 độ so
với vị trí ban đầu
Lệch 90 độ so
với vị trí ban đầu
I (số đếm) μ (cm
-1
) I (số đếm) μ (cm
-1
)
0 (cm) 3507 0.0011 3512 0,0009
0,7 (cm) 3014 0.0086 3063 0,0078
1,7 (cm) 3046 0.0081 3187 0,0058
2,7 (cm) 3176 0.0062 3218 0,0053
3,7 (cm) 3293 0.0041 2723 0,0136
4,7 (cm) 3396 0.0026 2644 0,0151
5,7 (cm) 2586 0.0162 2661 0,0147
6,7 (cm) 2549 0.0169 2698 0,0141
7,7 (cm) 2479 0.0183 3221 0,0052
8,7 (cm) 2613 0.0157 3271 0,0044
9,7 (cm) 2974 0.0092 3028 0,0083
10,7 (cm) 3010 0.0086 3029 0,0083
23
Bảng 5: Số liệu với góc lệch là 120 và 150 độ.
Khoảng cách từ
1 bên thành ống
Lệch 120 độ so
với vị trí ban đầu
Lệch 150 độ so

với vị trí ban đầu
I (số đếm) μ (cm
-1
) I (số đếm) μ (cm
-1
)
0 (cm)
3461
0,0016
3549
0,0004
0,7 (cm)
3243
0,0049
3096
0,0072
1,7 (cm)
2837
0,0116
2395
0,0201
2,7 (cm)
2507
0,0178
1858
0,0328
3,7 (cm)
2490
0,0181
2877

0,0109
4,7 (cm)
2493
0,0180
3345
0,0034
5,7 (cm)
3332
0,0035
3200
0,0056
6,7 (cm)
3352
0,0033
3277
0,0044
7,7 (cm)
3325
0,0037
3269
0,0045
8,7 (cm)
3150
0,0064
3246
0,0048
9,7 (cm)
3037
0,0082
3076

0,0075
10,7 (cm)
3102
0,0071
3069
0,0076
24
Bảng 6: Số liệu với góc lệch là 180 độ.
Khoảng cách từ
1 bên thành ống
Lệch 180 độ so
với vị trí ban đầu.
I (số đếm) μ (cm
-1
)
0 (cm)
3533
0,0006
0,7 (cm)
3032
0,0083
1,7 (cm)
2319
0,0217
2,7 (cm)
1733
0,0362
3,7 (cm)
3291
0,0041

4,7 (cm)
3381
0,0028
5,7 (cm)
3243
0,0049
6,7 (cm)
3268
0,0045
7,7 (cm)
3262
0,0046
8,7 (cm)
3173
0,0059
9,7 (cm)
3016
0,0085
10,7 (cm)
3003
0,0087