Xây dựng phương pháp xác định các đặc trưng của thanh nhiên liệu bằng phương pháp phổ gamma và xác định các nguyên tố vi lượng bừng phương pháp RBS và PIXE

ĐẠI HỌC QUÓC GIA H À NỘI

BMữỌHM Ị

BAO CAO TONG KET
KÉT QUẢ T H ự C HIỆN ĐỀ TÀI
CẤP ĐẠI HỘC QUỐC GIA

T Ê N ĐẺ TÀI: XẢY D ự N G PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC
TR Ư N G CỦA THANH NHIÊN LIỆU BẰNG PHƯ ƠNG PHÁP PHỔ
G A M M A VÀ XÁC ĐỊNH CÁC NG U Y ÊN T ố VI LƯỢNG BẰNG
PH Ư Ơ N G PHÁP RBS VÀ PIXE

M ã số đề t à i : QGTĐ 12-02
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Bùi Văn Loát

r
NỌC QUỐC GIA HA NOI
1
l_TRUNG TÂM THÔNG TíNTHƠ VẸ(\|

Ị

j

ooc9ocoou9

Hà Nôi, 2015
ỉ
0

MỤC LỤC
PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG................................................................................................. 2
PHẦN II. TỒNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u ...............................................................3
1. Đặt vấn đề.............................................................................................................................. 3
2. Mục tiêu của đề tài................................................................................................................3
3. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................................4
3.1. Phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi xác định độ giàu và tuổi của nhiên liệu hạt
nhân.................................................. ......................................................................................4
3.2. Phương pháp tách các đỉnh chồng chập......................................................................5
3.3. Phương pháp PIXE xác định các nguyên tố vi lượng và phương pháp RBS xác
định phân bố các nguyên tố nặng theo chiều sâu gần bề mặt...........................................5
4. Tổng kết kết quả nghiêm cứu.............................................................................................. 6
4.1. Tách các đỉnh chồng chập trong vùng năng lượng thấp........................................... 6
4.2. Xác định độ giàu nhiên liệu hạt nhân.......................................................................... 7
4.3. Xác định tuổi mẫu nhiên liệu....................................................................................... 9
......... ..
...9
4.3.1. Xác định tuổi của nhiên liệu được làm giàu cao đã qua sử dụng
4.4. PHÂN TÍCH RBS VÀ PIXẼ TREN h ệ m á y g i a t ố c t ĩn h đ iệ n 5SDH-2

........ ......... ................ ..........................!........12

4.4.1. Chuẩn máy gia tốc xác định độ tuyến tín h ............................................................ 12
4.4.2. Đo phổ PIXE và phổ RBS của các mẫu chuẩn................................................... 12
4.4.3. Kết quả phân tích RBS và PIXE mẫu môi trường và vật liệu ...........................14
4.4.3.1 Kết quả phân tích RBS trên mẫu mạ vàng trên huy chưong.......................... 14
4.4.3.2. Phận tích PIXE mẫu môi trường.........................................................................14
5. Đánh giá về các kết quả đã đạt đưọc và kết luận............................................................. 15
6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng A nh)....................................................................... 15

TÀI LIỆU THAM K H Ả O .................................................................... ..................................... 16
PHẦN III. SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀ I.................18
3.1. Kết quà nghiên cứ u ..........................................................................................................18
3.2. Hình thức, cấp độ công bố kết q u ả ................................................................................22
3.3. Kết quả đào tạ o ................................................................................................................25
PHẦN IV. TÔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ
TÀI.............................................7................................................................................ ............... 29
PHÀN V. TÌNH HÌNH s ử DỤNG KINH P H Í.................................................................. . 29
PHÀN VI. KIẾN NGHỊ (về phát triển các kết quà nghiên cícu cùa đề tài; về quàn lý, tổ
chức thực hiện ở các cấp)...........................................................................................................30
PHẦN VII: PHỰ LỤC.................................................. .......................................... ............. 32
Phụ lục 1: Kết quà nghiên cứ u ...............................................................................................32
Phụ lục 2: Hình thức, cấp độ công bố kết quả......................................................................33
Phụ lục 3: Kết quả đào tào......................................................................................................34

1


PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài: Xây dựng phương pháp xác định các điặic trưng của thanh nhiên liệu
bằng phương pháp phổ gamma và xác định các nguyên tố vi lượng bằng phương
pháp RBS và PIXE
2. M ã số: QGTĐ 12-02
3. Danh sách chủ nhiệm, thành viên tham gia thực hiện đề tài/dự án

TT

Chức danh, học vị, họ và tên

Đơn vị công tác

Chức danh thực hiện
đề tài

1

PGS.TS. Bùi Văn Loát

2

ThS. Nguyễn Thế Nghĩa

Trưòng Đại học KHTN

Thư ký đề tài

3

ThS. Lê Tuấn Anh

Truông Đại học KHTN

ủ y viên

4

ThS. Vi Hồ Phong

Trường Đại học KHTN

ủ y viên

5

ThS. Nguyễn Văn Quân

Trường Đại học KHTN

ủ y viên

6

ThS. Đồng Văn Thanh

Trưòng Đại học KHTN

ủ y viên

7

ThS. Trần Thế Anh

Trường Đại học KHTN

ửy viên

8

Bùi Thi Hồng

s v . Trường ĐH KHTN

ủ y viên

9

TS. Phạm Đức Khuê

Viện Vật lý,

ủ y viên

10 ThS. Bùi Minh Huệ

Viện Vật ý

ủ y viên

11 PGS.TS. Lê Hồng Khiêm

Viện Vật lý

ủ y viên

12 TS. Nguyễn Công Tâm

Viện Đồng v| Phóng xạ Hungari

ủ y viên

13 CN. Đinh Văn Thìn

Trường Đại học Điện Lực

ủ y viên

14 ThS. Nguyễn Văn Bảy

. Học viện Tăng thiết giáp

ủ y viên

1.4.

Trường Đại học Khoa học
Tự nhien (KHTN)

Chủ nhiệm đề tài

Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

5. Thòi gian thực hiện:
5.1 Theo hợp đồng: Từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 10 năm 2014
5.2.

Gia hạn (nếu có):đến ngày 28 tháng 2 năm 2015.

5.3 Thực hiện thực tế: Từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 4 năm 2015
1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):
(về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quà nghiên cím và tổ chức thực hiện; Nguyên

nhân; Ỷ kiến của Cơ quan quản lý)
7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài, d ự án

2


PHẦN II. TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u
1. Đ ặt vấn đ ê
Độ giàu, tuổi, độ cháy là các đặc trưng quan trọng của nhiên liệu hạt nhân. Thông
thưòng các đặc trưng trên được xác định theo phương pháp phá mẫu: Phương pháp khối
phổ kế, phổ kế alpha. Gần đây phưong pháp không phá hủy- phương pháp phổ gamma đã
được quan tâm [1,2,3]. Xác định hoạt độ phóng xạ theo phương pháp gamma cần phải có
mẫu chuẩn có hình dạng giống mẫu nghiên cứu để xác định hiệu suất ghi tại các đỉnh quan
tâm. Ngoài ra để nâng cao độ chính xác cùa kết quả cần phải tiến hành hiệu chỉnh sự tự
hấp thụ mẫu, sự chồng chập xung [4,5]. Tuy nhiên những yêu cầu này rất khó thực hiện, vì
tính đa dạng của các mẫu nhiên liệu hạt nhân. Vào những năm 2005-2006, TS. Nguyễn
Công Tâm, Viện Đồng vị phóng xạ Hungari đã đưa ra phương pháp xác định các đặc
trưng cùa nhiên liệu hạt nhân theo phưong pháp chuẩn nội hiệu suất ghi [1,2].
Phương pháp PIXE được sử dụng rộng rãi để phân tích các nguyên tổ vi lượng, các
nguyên tố nặng trong mẫu phân tích. Phương pháp tán xạ ngược RBS là một phương pháp
xác định các nguyên tố nặng, vi lượng trên lóp bề mặt và phân bổ của nó theo chiều sâu
[6]. Máy gia tốc tĩnh điện Pelletron 5SDH - 2, với kênh phân tích PIXE và R.BS được lắp
đạt tại Bộ môn Vật lý hạt nhân vào năm 2011. Việc đưa máy gia tốc và trực tiếp các kênh
trên vào hoạt động ý nghĩa thực tế và khoa học.

2. Mục tiê u củ a đ ề tà i
1. Góp phần thực hiện có hiệu quả nội dung hợp tác nghiên cứu về lĩnh vực hạt
nhân giữa Đại học Quốc gia Hà Nội và Viện Đồng vị Phóng xạ H unggari do Giám
đốc ĐHQGHN và Viện trư ởng Viện Đồng vị Phóng xạ H ungari ký ngày 19 tháng 8
năm 2009:

1.1. Xây dựng phưong pháp tách các đỉnh gamma năng lượng thấp và phổ tia X- liên
quan tới biến hoán nội trong vùng năng lượng nhỏ hơn 100 keV.
1.2. Xác đinh tuổi và độ giàu của các thanh nhiên liệu bằng phương pháp phồ
gamma trong vùng năng lượng thấp.
2. Triển khai đưa hệ thiết bị máy gia tốc tĩnh điện Pelletron 5SDH - 2 và hệ phổ kế
gam ma bán dẫn dải năng lượng rộng vào hoạt động có hiệu quả:
2.1.

Xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng các nguyên tố vi lượng bằng

phương pháp PIXE và phương pháp RBS.

3


2.2.

Nghiên cứu, phân tích một số nguyên tố trong vật liệu đổi chứng và mẫu đối

chứng bằng phương pháp PIXE và phương pháp RBS trên máy gia tốc tĩnh điện Pelletron
5SDH -2.

3. P h ư ơ n g p h áp n g h iên cứ u
3.1.

P h ư o n g p h á p ch u ẩn nội hiệu su ất ghi xác đ ịn h độ giàu và tu ổ i của

nhiên liệu h ạ t n h â n
Độ giàu nhiên liệu hạt nhân là hàm lượng 235u trong uran tổng cộng. Xuất phát từ
mối liên hệ giữa hoạt độ phóng xạ và khối lượng đồng vị phóng xạ trong [5,7,9] đã đưa ra

công thức tính độ giàu nhiên liệu:

= ----------------100%

(3' 1>

1+3.49x1 (T4 ^ 3 1 + 6 . 4 3 5 ^ ^
A/235

trong đó CỊ235 là độ giàu nhiên liệu uran tính ra %, còn

A U 2 3 4 /A U 2 3 5 , A U 238 /A U 2 35

là các tỷ

số hoạt độ của 234u - 235u và 238u - 235u.
Tuổi nhiên liệu uran được tính từ khi bắt đầu kết thúc quá trình làm giàu, cho đến
khi xác định tuổi. Trong [1,2,10,11] đưa ra phương trình xác định tuổi của nhiên liệu hạt
nhân như sau:
7
V ^

3

À..
B2U

•

(3.2)

4 ,2 3 4

trong đó t là tuổi cùa nhiên liện hạt nhân, Abì214/A U234 là tỷ số hoạt độ cùa 2,4Bi và 234u
trong mẫu nhiên liệu tại thời điểm xác định tuổi của nhiên liệu.
Tuổi và độ giàu cùa nhiên liệu hạt nhân đều được tính thông qua tỷ số hoạt độ của
các đồng vị. Trong [1,2,5,7,9,10] đã đề xuất và phát triển phương pháp chuẩn nội hiệu
suất ghi cho phép xác định tỷ số hoạt độ Ai /Ả 2 cùa đồng vị 1 và đồng vị 2 có trong mẫu:
Ả ị _ n \-Brỵ2- = n\ ỈB r y\ = n\ Ỉ B r ỵ\

Ã2 ~ n2.Brr, ~ n2 /B rr2 ~ f ( E )

<33)

/ rpi \
trong đó: hàm f ( E ) = — — được gọi là hàm chuẩn nội hiệu suất ghi - phụ thuộc vào
Br(E 2 )
năng lượng, được xác định dựa vào giá trị n/Br tại các đỉnh Ỵi của đồng vị thứ 2;
ni, Bryi, ĩ\2 , BrỴ2 là tốc độ đếm và hệ số phân nhánh tại các đỉnh đặc trưng cho đồng
vị 1 và đồng vị 2 tương úng.

4


Dựa vào thực nghiện xác định các giá trị n/Br tại các đỉnh của đồng vị 2 để xây dựng
đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi.
3.2. Phương pháp tách các đỉnh chồng chập
Để tách các đình chồng chập thành các đỉnh thành phần, Đe tài đã sử dụng phần
mềm Origin và phương pháp bình phương tối thiếu. Các đỉnh chồng chập của tia gamma
và của tia X đặc trưng được khóp bởi hàm Gauss đối với bức xạ gamma, hàm Voit đối với

bức xạ tia X do biến hoán nội tạo thành, nền phông giảm tuyến tính theo năng lượng. Hàm
Voit được coi là tổng của 2 hàm Gauss G(E) và hàm Lorent có dạng sau:
V(E) = kG(E) + (1 - k)L(E) + B(E)

(3.4)

trong đó k = 0,57 là hằng số được xác định bằng thực nghiệm. Hàm Gauss và hàm Lorent
mô tả dạng đỉnh hấp thụ toàn phần của tia X có năng lượng Ẹj có dạng như sau:
N,

( e - e ,Ỵ

(3.5)

ở đây Ej là vị trí cực đại, còn Nmax là số đểm tại vị trí cực đại, r là bề rộng nửa chiều cao.
Hàm mà thiết bị ghi được Np(E) tại kênh ứng với năng lượng E bằng tổng của hàm
mô tả các đình chồng chập:
N(E) = Gj(E) +Vj(E)+ a.E+b

(3.6)

trong đó Gj(E) là giá trị của hàm Gauss mô tả đình hẩp thụ toàn phần ứng với bức xạ
gamma năng lượng Ẹj; V j(E) là giá trị của hàm Voit mô tả đinh hấp thụ toàn phần ứng với
bức xạ gamma năng lượng Eiỉ (a.E + b) là nền Compton liên tục tại kênh ứng vói năng
lượng E.
3.3. Phương pháp PIX E xác định các nguyên tố vi lượng và phưoìig pháp RBS xác
định phân bố các nguyên tố nặng theo chiều sâu gần bề m ặt
Để thu được phổ tia X đặc trưng, Đề tài đã sử dụng chùm proton được gia tốc bắn
phá vào mẫu nghiên cứu. Phổ tia X đặc trưng phát ra từ mẫu được ghi nhận bằng detector
bán dẫn Si(Li), có độ phân giải 139 eV tại đỉnh 5,9 keV. Phổ tia X được phân tích bằng

phần mềm GƯPIX. Các nguyên tố có trong mẫu được nhận diện dựa vào phổ năng lưọng
tia X đặc trưng phát ra từ mẫu. Hàm lượng của các nguyên tố được tính theo phương pháp
chuẩn nội [12,13].
Để phân tích nồng độ của nguyên tổ nặng trên lớp bề mặt và theo chiều sâu của vật
liệu, Đề tài đã chọn phương pháp RBS. Sử dụng chùm ion 2+He gia tốc bắn phá vào mẫu
nghiên cứu. Phổ bức xạ ion tán xạ ỏ' góc 170°, được ghi nhận bằng detector silic hàng rào

5


mặt. Độ phân giải năng lượng của detector là 11 keV tại đỉnh alpha 5,486 MeV của đồng
vị 24]Am [14,15]. Căn cứ vào vị trí và bề rộng các đỉnh hấp thụ nhận ứng với ion tán xạ
biết được các nguyên tố và phân bố của nó theo chiều sâu trong các lớp vật liệu. Sử dụng
phần mềm phân tích SIMNRA để phân tích phổ năng lượng của chùm ion tán xạ từ mẫu.
Đề tài cũng đã xây dụng phần mềm để phân tích, tính nồng độ từ phổ RBS thu được [15].

4. T ổn g k ế t k ế t q u ả n g h iêm cứ u
4.1. T ách các đ ỉn h chồng ch ập tro n g v ù n g n ă n g lư ợ n g th ấ p
Vói các số liệu thực nghiệm N(E) từ các đỉnh chồng chập, sử dụng phần mềm
Origin và các hàm được trong công thức (3.5), theo công thức (3.6) xác định được số đếm
Nmax tại tâm các đỉnh thành phần. Diện tích ứng với các đỉnh thành phần được xác định
theo công thức: s = Nmax. v 2 7 t .
Trên hình 4.1. là đoạn phổ năng lượng từ 80 keV đến 100 keV của mẫu nhiên liệu
làm giàu cao đến 90%, được khớp bỏ'i hàm Gauss và hàm Voit. Thực nghiệm cũng chỉ
trong công thức (3.5) giá trị k =0,57 cho kết quả khớp hàm tốt nhất.
10s

õ
c
c

ro
JZ
u
Ư)

■£

105

3

Ọ
o

10“
1050

1100

1150

.1200

1250

1300

1350

Channel number

Hình 4. ỉ . Dạng phố của mẫu nhiên liệu uran làm giàu cao được đo bằng
detector planar được khớp bằng hàm Gauss cho bức xạ gamma và hàm
Voit cho tia X, phông giám tuyến tính theo năng lượng
Đe tài đã tiến hành tách vạch phổ gamma trong vùng năng lượng từ 80 keV đến
98,445 keV của các mẫu nhiên liệu có độ giàu khầc nhau [7,9,10] phục vụ bài toán xác
định độ giàu và tuổi nhiên liệu hạt nhân.

6


4.2. X ác đ ịn h độ giàu nhiên liệu h ạ t n h ân
Với nhiên liệu uran có độ giàu từ 4,3% trở xuống tói nhiên liệu uran nghèo, hoạt
độ của 234u được xác định dựa vào vạch 120,9 keV của chính 234u. Hoạt độ của 238u được
xác định dựa vào vạch 258,227 KeV của 234Pa cân bằng phóng xạ với 238u. Đường chuẩn
nội hiệu suất ghi đưọc xây dựng dựa vào các vạch gamma năng lưọng 143,76 keV; 163,33
keV; 185,71 keV và 205,31 keV của 235u [7,9,10]. Hình 4.2 là đạng phổ gamma của mẫu
nhiên liệu UI do Viện Công nghệ xạ Hiếm, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam cung
cấp. Mầu được đo trên hệ phổ kể gamma dải rộng BEGe. Nhiên liệu uran dạng UƠ 2 được
chế tạo dưói dạng hình trụ có đường kính 6mm, cao 12mm.
UI
S a m p le title.

H ình 4.2 Phổ gamma mẫu UI đo trên hệ gainma dải rộng
BEGe detector tại Bộ môn Vật lý hạt nhân, thời gian do 80634 giây.
Sử dụng phần mềm GammaVision xử lý phổ, xác định được tốc độ đếm tại các
đỉnh đặc trưng từ đó xác định được tỷ số tốc độ đếm / hệ số phân nhánh (n/Br). Hình 4.3 là
dạng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi đối với mẫu UI được xây dựng dựa vào các vạch
gamma của 235Ư.
Tỷ sổ hoạt độ của 234u/235u và 238ư /235ư được tính theo công thức sau :
^ (~

A(235ư )

_

W120.9_______ _ 2 Ị

]5 5

/(120.9 ).Brm ,

A (~ * U ) __________ ^258.227_________ _ 2 Ị 5 5

Ả(235U)

f (258.227).2?r258227

7

’


Hình 4.3. Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi được xây dựng
trên các vạch 143,76keV;163,33 keV; 185,72 keVvà 205,31 keV

Hàm khớp hiệu suất gh i f(E ) =5,41406 + 0,02075 E - 1,06269^10^E 2 với tiêu
chuẩn khớp: R-Square = 0,9959 trong đó E là năng lượng bức xạ gamma tính ra keV.
Các giá trị : f(120,9)=9,476 và f(258,9)=l7,909 được nội suy từ đồ thị. Thay vào
công thức tính hàm lượng 235u theo công thức sau:
1

A(235U)

-.100%= 0,73%.
A(225ư )

Với nhiên liệu uran làm giàu cao hoạt độ của 238u nhỏ, nên đỉnh 258,227 KeV
xuất hiện không rõ nét, vì vậy hoạt độ của 238u được xác định dựa vào vạch 92,6 keV.
Hoạt độ cùa 234u được xác định dựa vào vạch 53,2 KeV. Các bức xạ gamma năng lượng
58,57 keV; 81,228 keV; 84,214 keV cùa 231Th và các vạch 89,956 keV; 93,356 keV;
95.86 keV của 235u được sử dụng để xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi [7].
Tỷ số hoạt độ Aij234/Au 235 được xác định theo công thức:
Aư.u
V

tt(5 3 ,2 )/£ r(5 3 ,2 )
"

/(5 3 ,2 )

Tỷ sổ hoạt độ của Au23 s/Au235 được xác định theo công thức:
Au„ _n(92,6 )/ Br (9 2,6 )
ẩ

'2ìì~

/(9 2 ,6 )

Các giá trị f(53,2) và f(92,6) được nội suy từ đồ thị, từ đó xác định được độ giàu.
Trong bàng 4.1 đưa ra kết quả xác định độ giàu của các nhiên liệu có độ giàu khác nhau.

Bảng 4.1. Kết quả xác định độ giàu của các mẫu nhiên liệu Uran
Stt

Tên mẫu

Nguồn gốc

Đề tài (%)

Giá trị khuyến
cáo (%)

1

U90

IAEA cung cấp

92,9 ±5,1

92

2

U30

34,4 ±2,1

36

3

U4

4,40 ±0,10

4,46

4

U3

2,90 ±0,10

2,96

4

U235-10-1

0,73 ± 0,06

0,72

5

U235-10-2

0,31 ±0,03

0,30

6

UI

0,71 ±0,06

0,72

7

U2

0,73 ±0,06

0,72

9

U2

0,30

Uran nghèo

Viện Công nghệ Xạ hiếm

Viện kỹ thuật hạt nhân

4.3. X ác đ ịn h tu ổ i m ẫu nh iên liệu
Kết quả xác định tuổi của nhiên liệu hạt nhân đã được đề tài trình bày chi tiết trong
công trình [10].
4.3.1. X ác đ ịn h tu ổ i của nh iên liệu đư ợ c làm giàu cao đ ã q u a sử d ụ n g
Đổi với mẫu nhiên liệu đã chiếu xạ trong mẫu nhiên liệu chứa 232u . Sản phẩm con
cháu của 232u phát ra các bức xạ gamma có năng lượng từ 238 keV đển 2614 keV, nằm
trong vùng năng lưọng bức xạ gamma của 235Ư và 214Bi. Để xác định tỷ số hoạt độ
yị
2l4Bi/234U đã sử dung 212Bi và 235ư làm các đồng vi trung gian. Tỷ số - 2N đươc xác đinh
Au°*
, . X A ( 2HBi) A(m BÍ) Ẩ(23ỈU) .
,
thông qua 3 tỷ sô
>A ^ U ) A(234U) tư0'ng

A ( 2HBi)

Ai™B í) A(2nBi) A(235U)

A ( m U)

A C nB i)' A(23ỊU) A C U )

.

sau:

Vói mẫu nhiên liệu RRB (Round-robin) do Tổ chức Chống Buôn bán và Phổ biến
vũ khí hạt nhân quốc tế cung cấp. Để đo tỷ số hoạt độ 2l4Bi/2l2Bi, đã sử dụng 0,981 g mẫu

RRB đựng trong hộp Polytilne đường kính 2,9 cm. Phổ gamma cùa mẫu nghiên cứu được
đo trên hệ phổ kế gamma bán dẫn đồng trục, HPGe siêu tinh khiết thể tích 150 cm3 đặt
trong buồng phông thấp. Phổ được đo trong 3 ngày. Tỷ số hoạt độ 2l4Bi/2l2Bi được xác

định theo phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi theo công thức sau:

9


^‘ 5 : 2 1 4

__ ^ '0 9 . 3 / '£ ' 6 09.3

^SÍ212

f (609.3)

trong đó Abì2]4 là hoạt độ của 2l4Bi được xác định dựa vào vạch 609,3 keV. Hàm chuẩn
nội hiệu suất ghi thu được dựa vào các vạch 727,33; 1620.74 keV của 2l2Bi và vạch
583,19; 860,56; 763,13; 2614,51 keVcủa 208TI (Hình 4.5a).
Để đo tỷ số hoạt độ 234u/235u và 2l2Bi/235U, đã sử dụng 2,013 g mẫu RRB đo trên
detector pnalar HPGe, diện tích bề mặt 2000mm2. Hàm chuẩn nôi hiệu suất ghi được xây
dựng dựa vào các vạch 143,8; 163,3; 185,7; và 205,3 keV của 235u (Hỉnh 4.5b).

Hĩnh 4.5a. Hàm chuân nội hiệu suất ghi

Hình 4.5b. Hàm chuẩn nội hiệu suất ghi

dựa trên các vạch của 212Bị

dựa trên các vạch cùa 234u

Hoạt độ của 234u được xác định dựa vào vạch 120,9 keV. Tỷ số hoạt độ của
234yỵ235y J ưọ.c xác cfịnỊ1 dựa trên công thức:
•^ t/234 __ ^1 2 0 . 9/ 1 2 0 . 9

%235

~

/(1 2 0 .9

keV)

Hoạt độ của 2l2Bi đưọc xác định dựa vào vạch 238 keV. Tỷ số hoạt độ 2l2Bi/235U
được xác định theo công thức:
‘4 g i2 1 2 _
^ i /235

~

Í 2 3 3 .6 3 / g r 233.6S

f(23S£3keV)

Kết quả thực nghiệm thu được: 0,0054±0.0003 (Bq/Bq) đối với 2,4Bi/2l2Bi;
0,00513±0,00020 (Bq/Bq) đối với 2,2Bi/235U (Bq/Bq) và 28,114±1,538 (Bq/Bq) đối với
234Ư/232U. Thay các giá trị này vào công thức (4.1) xác định được tỷ số hoạt độ ABÍ2 I4/
ẢU234, theo công thức (3.2) xác định đưọc tuồi của mẫu nghiên cứu là: 22,2 ±2,0 (năm).

10


4.3.2. Xác định tỷ số A (2UBi)/A(234U) trong thanh nhiên liệu làm giàu thấp và trung
bình chưa được chiếu xạ
Đồng vị 2l4Bi phát bức xạ gamma 609,3 KeV và 1764,44 keV có cường độ lớn,
nằm trong vùng năng lượng của bức xạ gamma của 234Pa và 234mPa cân bằng phóng xạ với
238u (Vạch 569,3 keV của 234Pa và các vạch 766,37 keV; 1000,99 keV; 1193,69 keV;
1510,2 keV; 1737,73 keV và 1831,36 keV của 234mPa. Đồng vi 238u và 235u được sử dụng
làm các đồng vị trung gian để tính tỷ số hoạt độ hoạt độ 2I4B/234U. Hoạt độ 2I4B/234U có
thể tính theo công thức sau:
A{w Bi) _ A{2UB i ) \ A ( nỉU) A(™U)V
A{™U) ~ ,4(238t/)|_/4(238ơ ) A ( 23ỉư )
Mỗi nhiên liệu cần xác định tuổi được đo 2 phổ tương ứng: 1 phổ đo trên detector
planar nhằm ghi nhận các đỉnh trong vùng năng lượng thấp <300 keV và một phổ đo trên
detector đồng trục HPGe thể tích 150cm3 nhằm ghi nhận bức xạ gamma năng lượng cao
do đồng vị con cháu 238u và 232u phát ra. Các detector đặt trong buồng phông thấp hình
hộp chữ nhật bằng sắt dày 20cm. Kích thước chiều cao, chiều rộng và chiều dài là
120X60X120 cm 3 .

Tỷ số hoạt độ A(2l4Bi)/A(238U) được xác định dựa vào đường cong chuẩn nội
hiệu suất ghi được xây dựng trên các vạch gamma năng lượng cao cùa 238u và sàn phẩm
con cháu nó. Từ phổ ứng với vùng năng lượng cao xác định tỷ số n/Br ứng với các đình
569,3 keV của 234Pa và các đỉnh 766,37keV, 1000,99keV, 1193,69keV, 1510,2keV,
1737,73keV và 1831,36 keV của 234mPa. Hoạt độ cùa 2l4Bi được xác định dựa vào vạch
gamma năng lượng là 609,3keV của 2l4Bi. Hoạt độ cùa 2l4Bi đưọc xác định dựa vào vạch
gamma năng lượng là 609,3 keV của 214Bi. Tỷ số hoạt độ của 2l4Bi/238U đưọ’c xác định
theo công thức: —Ễiỉll - I m a LẼ-ẾS21 _
Aum
/(609.3)

Thí dụ đối với mẫu Ư36 kết quả thực nghiệm thu được tỷ số hoạt độ
A^ ! BÌ) * (3,45±0,18)x10~4 .
A{m U)
Kết hợp với các giá trị tỷ số A(238U)/A(235U) = (0,297 ±0,020) và A(234Ư)/A(235U)
=(25,30 ± 2 ,1 ) thu được trong công trình [5]. Thay các tỷ số hoạt độ trên vào công thức
tính tuồi của mẫu phân tích là: t =

45,6 ±4,2 năm.

11


Tương tự theo phưong pháp đã trình bày trong [10] đã tiến hành xác định tuổi của
2 mẫu nhiên liệu uran được làm giàu cao, do Tổ chức Chống buôn bán và Phổ biến vũ kí
hạt nhân cung cấp năm 2010 có tên gọi là mẫu A và mẫu B. Trong bảng 4.3 cũng đưa ra
kết quả khuyến cáo hoặc kết quả được phân tích theo phương pháp khối phổ kế [11].
Bàng 4.2. Kêt quả xác định tuôi của nhiên liệu hạt nhân
Mâu

Đê tài (năm)

Giá trị khuyên cáo (năm)

U36

45,6 ±4,2

43 ± 4

Ư90

23,3 ± 2,2

23,3

RRB

22,2 2,2

23,3

Metallic HEU ( mâu A)

7,3 ± 0,7

8,5 ± 1,5 [11]

Metallic HEU ( mâu B)

6,7 ±0,7

7,5 ±1,0 [11]

4.4. PHÂN TÍCH RBS VÀ PHÂN TÍCH PIXE TRÊN HỆ MÁY GIA TÓC
TĨNH ĐIỆN 5SDH-2
4.4.1. C h u ẩ n th ế gia tốc xác đ ịn h độ tu y ến tín h
Để chuẩn năng lưcmg cho chùm proton và ion 2+He Đề tài đã sử dụng phản ứng
cộng hưởng 27Al(p,y)28Si. Đây là phản ứng tỏa nhiệt. Với năng lượng cùa proton tới nhỏ,
phản ứng tuân theo cơ chế tạo hạt nhân hợp phần. Năng lượng liên kết riêng của proton
cuối cùng trong hạt nhân 28Si là Ep(28Si) =11,52 MeV, hạt nhân 28Si được tạo thành ở trạng

thái kích thích rất cao. Hạt nhân họp phần khi phân rã đều phát bức xạ gamma năng lượng
1779,03 keV ứng với dịch chuyển từ mức kích thích thứ nhất có spin và chẵn lẻ là +2
xuống mức cơ bản +0. Dịch chuyển này xuất hiện với xác suất lớn. Vì vậy trong Đề tài đã
sử dụng bức xạ gamma 1779,03 keV để theo xác định các đỉnh cộng hưởng. Từ giá trị thế
gia tốc và

năng lượng ứng với đỉnh cộng hường suy ra mối liênhệ giữa giá trị năng lượng

thực và thế hiện thị trên máy gia tốc theo công thức:

E, = l,001Eht + 2,763 KeV
với hệ số

tương quan R 2 =1, trong đố Et và Eht là năng lượng

thực và số

chỉ thế gia

tốc hiện thị trên m áy tính ra keV.
N hư vậy có sự tuyến tính giữa thế gia tốc và năng lượng của chùm tia.
4.4.2. Đo ph ổ P IX E và p h ổ R B S của các m ẫu ch u ẩn
Để xây dựng phương pháp xác định hàm lượng nguyên tố đề tài đã tiến hành đo
mẫu chuẩn RBS và mẫu PIXE do các phòng thí nghiệm có uy tín cung cấp. Hình 4.6 là

12


dạng phổ RBS của một mẫu chuẩn gồm có nguyên tố đồng và vàng trên bề mặt đế là
Polystyrene (Cg-Hs) được chiếu bằng chùm ion He+2 năng lượng 2,0 MeV. Đề tài đã tiến

hành xây dựng chương trình tính toán phân tích phổ [14,15] RBS của mẫu Al-Cu trên đế
CgHs và Au-Ni trên đế Kapton. Phổ RBS cũng được thu thập và phân tích dựa vào phần
mềm SIMNRA do Hãng cung cấp.
E n e rg y [keV]

C h an n el

Hình 4.6 Phò tán xạ ngược trên hạt nhản đồng và vàng với đế là CgHg
Trong các công trình [14,15], cũng đưa ra kết quả phân tích phân bố cùa các
nguyên tố nặng theo chiều sâu. Kết quả phân tích thực nghiệm theo phần mềm SIMNRA
và theo phần mềm mà đề tài xây dựng phù hợp với giá trị khuyến cáo và các kết quả do
các phòng thí nghiệm uy tín trên thế giói phân tích.
Để phân tích nguyên tố vi lượng bằng phương pháp PIXE đề tài đã tiến hành thử
nghiệm trên cả mẫu dày và mẫu mỏng [12,13]. .Hàm lượng nguyên tố được tính theo
phương pháp chuẩn nội. Đề tài đã sử dụng kỹ thuật chiếu mẫu 2 lần. Lần thứ nhất chiếu
mẫu với chùm proton năng lượng thấp (800 keV). Dựa vào phổ PIXE cùa mẫu được kích
thích bằng chùm proton năng lượng thấp biết được các nguyên tố nhẹ có trong mẫu. Dựa
vào phổ PIXE được kích thích bởi chùm proton năng lưọng cao xác định được hàm lượng
các nguyên tố nặng. Trong [13] đưa ra kết quả phân tích các nguyên tổ vi lượng có trong
mẫu chuẩn N1ST - 611 và mẫu NIST-613. Kết quả đã nhận điện 44 nguyên tố vi lương có
trong mẫu. Hàm lượng của các nguyên tố vi lượng mà Đề tài thu được phù họp với kết quả
khuyến cáo.

13


4.4.3. K ết quả p h â n tích R B S và PIXE mẫu môi trường và vật liệu
4.4.3.1 Kết quả phân tích RBS trên mẫu trên huy chương đưọc mạ vàng
Lóp vàng mạ trên huy chương do Viện Thi đua khen thưởng cung cấp quá mỏng
không có phương pháp phân tích nào ngoài RBS, có thể phân tích được. Để đánh giá được

bè dày của lóp vàng trên huy chương Đề tài đã chiếu mẫu nghiên cứu bằng chùm 2+He
năng lượng 2,0 MeV. Trên Hình 4.7 là phổ RBS của mẫu huy chương đưọc mạ vàng.

Hình 4.7. Phổ RBS của mẫu mạ vàng trên huy chưong
Bàng 4.4. Kết quả phân tích RBS của mâu mạ Vàng trên huy chương
Lóp

Độ dày (nm)

Au (%)

Cu (%)

Ni (%)

1

28.390

66.8695

33.1305

0.0000

2

61.161

0.4763

99.5237

0.0000

3

4255.632

0.0000

0.0000

100.0000

Kết quả phân tích được cho trong Bảng 4.4. Nhìn vào bảng ta thấy lớp Vàng và
đồng (Vàng tây) chỉ tồn tại đến độ sâu của lớp thứ 2 là khoảng 90 nm. Đến lớp thứ 3 thì
hoàn toàn là Niken.

4.4.3.2. Phân tích P IX E mẫu môi trường
Vói qui trình đã xây dựng Đề tài đã tiến hành triển khai phân tích 500 mẫu trầm
tích biển và hàng chục mẫu môi trường: Các mẫu môi trường được là loại mẫu chưa biết
thành phần chất nền, vi vậy các mẫu đều được phân tích theo chế độ mẫu chưa biết trước
chất nền. Phổ PIXE của các mẫu đều được chiếu vói chùm proton năng lưọng thấp và
năng lượng cao. Kết quả thực nghiệm chi ra phưong pháp PIXE có thể phân tích chính xác
nhiều nguyên tố có trong nẫu môi trường, mẫu đất [13].

14

5. Đ ánh g iá v ê các k ế t quả đã đ ạt đ ư ợ c và k ế t lu ận
Với phương pháp tách phổ chồng chập thành các phổ gainina thành phần, kết hợp
với phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi Đề tài đã tiến hành xây dựng phương pháp xác
định độ giàu của nhiên liệu được làm giàu cao đến uran nghèo. Phương pháp áp dụng cho
các nhiên liệu đã và chưa được chiểu xạ.
Bằng cách chọn các đồng vị trung gian thích hợp đề tài đã xây dựng được phương
pháp xác định tuổi của mẫu nhiên liệu hạt nhân đã và chưa được chiếu xạ với độ chính xác
cao và nhanh chóng. Phưong pháp còn được áp dụng để xác định thành phần của nhiên
liệu hạt nhân phục vụ tốt bài toán an ninh hạt nhân [8,10].
Đề tài đã tiến hành các nghiên cứu phàn ứng hạt nhân và xây dựng phương pháp
phân tích RBS và PIXE trên hệ máy gia tốc tĩnh điện 5SDH-2. Kết quả phân tích trên các
mẫu chuẩn theo các phương pháp RBS và phương pháp PIXE đều phù hợp với giá trị danh
định và kết quả phân tích từ các phòng thí nghiệm. Các phương pháp mà đề tài xây dựng
cho phép triển khai phân tích đại trà các mẫu môi trường, địa chất và các mẫu vật liệu với
độ chính xác cao. Đề tài đã hoàn thành mục tiêu và các nội dung đề ra.

6. T ó m t ắ t k ế t q u ả (tiến g Việt và tiến g Anh)
Mục tiêu đầu tiên cùa đề tài là phát triển phương pháp không phá mẫu- phương
pháp phổ gamma với việc sử dụng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi để xác định độ giàu
và tuổi của nhiên liệu hạt nhân. Độ giàu của nhiên liệu hạt nhân được tính dựa vào tỷ số
hoạt độ Au234/ Au 235 và A u 2 3 g / Au 235 - Hoạt độ của 234u ,235u ,238u được đo trên detector dài
rộng Planar HP- Gemaium. Tuổi nhiên liệu hạt nhân đuợc tính dựa vào tỷ số hoạt độ
Abì2 m/ Au234 - Hoạt độ cùa 214Bi được đo bằng detector đồng trục HP-Germanium trong
buồng phông thấp bằng sắt. Tỷ số hoạt độ được xác định theo đường cong chuẩn nội hiệu
suất ghi. Với uran làm giàu cao và uran đã được chiếu xạ đã sử dụng các đồng vị 2l2Bi của
dãy 232u và 235u làm đồng vị trung gian để tính tỷ số hoạt độ Abìỉm/ Au234 - Còn với Ưran
làm giàu thấp đã chọn 235u và 238u làm đồng vị trung gian. Để kiểm tra phương pháp, đề
tài đã phân tích các mẫu chuẩn do tổ chức quốc tế về chống buôn bán và phố biến vũ khí
hạt nhân cung cấp. Kết quả thu được từ Đề tài phù hợp với giá trị khuyến cáo và các kết
quả phân tích theo phương pháp khối phỏ kể [10].

Đề tài đã tiến hành một số nghiên cứu phản ứng hạt nhân và xây dựng phương
pháp pháp phân tích PIXE và RBS trên máy gia tốc tĩnh điện 5SDH-2 của Trường Đại học
Khoa học Tụ nhiên. Đã sử dụng phản ứng cộng hưởng 27Al(p,y)28Si để chuẩn máy gia tốc.
Đã xây dựng chương trình tính toán phổ RBS cho phép phân tích các nguyên tố nặng ở lớp
vật liệu gần bề mặt trong với điều kiện thực nghiệm khác nhau. Kết quả tính toán được

15


kiểm tra bằng thực nghiệm trên các mẫu chuẩn. Xây dụng quy trình xác định các nguyên
tố nặng bằng phương phág PIXE với việc chiếu mẫu 2 lần ứng với năng lượng proton thấp
và năng lượng proton cao. Đề tài đã tiến hành phân tích kiểm tra các mẫu chuẩn NỈST. Kết
quả thu được phù họp với giá trị khuyến cáo.
Bằng tiếng Anh
The íìrst purpose of Our Project is to develop a non- destructive, gamma-spectrometric
method using intrisic effìciency caliibration for determining the uranium enrichment and
age o f uranium material. The enrichment of uranium material was calculated from the
activity ratio AU234/ Au235 and Au238/ ẢU235 - The activity 234Ư,235U and 238u was measuređ
by large area Planar HP- Gemanium detector. The Age o f uranium material was calculated
from the activity ratio Abì214/ Aư234 - The activity 2l4Bi was measured by Coaxial HPGermanium detector in low-background iron chamber, while activity 234u by large area
Planar HP-Germanium detector. As a test o f this some uranium Standard were measured,
the abtained result agreed with ones by mass-spectrometry and with the estimated value.
The second purpose o f Our Worrk is study some nuclear reactions and to establish a
method o f elemental analysis by P1XE and RBS using a 5 -SDH-2 Tandem Accelerator at
Hanoi University o f Science. Resonant nuclear reaction 27Al(p,y)28Si carried out to
calibrate beam energy for our Accelerator. A

C o m p u ter

program for simulating the RBS

spectra and for calculating the depth and mass resolution under different experimental
conditions was developed. The results o f caculation were experimental checked by using
some reference samples.
The PIXE analysis is based on the excitation of chracteristic X- ray by MeV proton.
The PIXE ray spectra o f samples induced by low and high energy proton beam. The
method has been checked by analyzing the elemental concentration in NIST Standard
samples. the

abtained result agreed with ones by mass-spectrometry and with the

estimated value.
TÀi LIỆU THAM KHẢO
[1] C.T. Nguyen. Age-dating o f highly enrỉched uranium by gam ma spectrom etry. Nucl.
Instr. And Meth. B 229 (2005) 103.
[2] C.T. Nguyen, J. Zsigrai. G am m a-spectrom etric uranium age-dating using intrisic
efficiency calibration. Nucl. Instr. And Meth. B 243 (2006) 187.
[3] H.Yucel, H.Dikmen. U ranium enrichm ent measurements using the intensity ratios of
self-flourscence X-rays ro 92* keV gamma ray in UXKa spectral region, Talanta 78
(2009)410-417.

16


[4] Nguyên Van Do and et all - “Isomeric yield ratios for the natAg(y,xn) 106m’§;I04m’SAg
photonuclear Reactions induced by 40-,45-,50-,55- and 60 MeV brem sstrahlung”.
Nucỉear Instruments and Methods in Physics Reseach B 342(20015) 188-193..
[5]. B.V.Loat and et all. “Experimentaỉ determínation o f enrichmení o f uranium maíerial
by gamma - spectroscopic technique”. VNƯ Journal of Science, Mathematics- Physics,
Vol. 29, No. 2 (2013) 33-39.

[6]. Malmqvist K.G., Accelerator-based ion beain analysis-an overvievv and future prospects,
Radiation Physics and Chemistry 71 (2004) 817-827.
[7] B.V.Loat and et all.

“The m easurem ent of uraniuni enrichm ent by using X - rays

and gam m a rays below lOOkeV”. VNU Journal of Science, Math.-Phy.),Vol. 28, No. 2
(2012) 77-83.
[8]. Nguyen Cong Tam, Jozsef Huuti, Nguyen Van Quan” Efecí o f double false pulses in
calibraíed neutron coincidence collar during measuring time-correlated neutrons fro m
PVBe neutron sourses”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Reseach B
358(20015) 168-173.
[9]. Bui Van Loat and et all.. “Enrichment determination o f low - enriched uranỉum
materỉal by sam m a spectroscoplc ntethod
Nuclear Science and Technology Voi 4,
No2(2014) ppl-6
[10]. Anh Tuan Le and et all. “ Characterization of Sealed weapon degree enriched
uranium m aterial by gamma spectrom etry.” Journal o f Nuclear materials (Chờ phản
biện)
[11]. Richard Halen, Round Robin 3 Exercise after Action and Learned Report Presentation
given at Round Robin 3 Data Review Meeting Participants in Dijon, France (ITWG PNNL20079) April 25, 2011.
[12]. Nguyen The Nghia and et all. “PIXE analysis on the accelerator by in Standard
method”, VNU Journal o f Science, Mathematics- Physics, Vol. 28, No. 1S (2012) 109-113
[13]. Le Hong Khiem and et all- “Proton Induced X -R a y emission (PIXE) anlalysis on
thick sample a t HUS 2- Tandem A ccelerator System. Coinminication in Physics, Vol 24,
No 252 (2014),pp 12-1

[14]. D.V.Thin and et all. “Meíhod o f the RBS analysis on the 5SDH-2 Pelleíron
accelerator system ”, VNU Journal o f Science, Mathematics- Physics, Vol. 28, No. 1S
(2012) 154-159.

[15] Le Hong Khiem and et all - Calculation for optimization o f the experimental conditions
for RBS ananisis at the HUS 5SDH-2 Tandem Accelator- Journal o f Physics: Conữence
Sciens 627(2915) 012005. Pl-8
[16]. Ng.Th. Nghia and et all - “Using resonance strength nuclear reaction 27AI(p ,ỵ) 28Si
to standardize energy for pelletron accelerator 5SDH-2 of Hanoi ưniversity of Science”.
Nuclear Science and Technology. Vol3, No4(2013) p51-57

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HA NỌ!
ĨRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
17

OCỒŨOOỒOMŨ


PHẦN III. SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KÉT QUẢ ĐÀO TẠO
CỦA ĐÈ TÀI
3.1. Kết quả nghiên cứu
STT
1

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
Tên sản phẩm
Đăng ký

Đ ạt được
Trong vùng năng lượng thâp các đỉnh hâp

Xây

dựng

Tách đưọc các đỉnh

phương

pháp

gamma trong vùng thụ quang điện của bức xạ gamma < 100

tách

đỉnh

năng

lượng thấp:

keV và tia X đặc trưng chồng chập. Để

năng

Đảm bảo độ chính

tách đỉnh đề tài đã chọn hàm hàm Gauss-

xác phân tích các

G(E) mô tả đỉnh hấp thụ toàn phần bức

đồng vị Uran và các

xạ gamma và hàm

nguyên tố phóng xạ

đỉnh hấp thụ toàn phần cùa tia X

có trong mẫu môi

dạng: V(E) = kG(E) + ( ì - k ) L ( E )

trường

trong đó G(E) là hàm Gauuss, L là hàm

các

gam m a
luọng thấp

Lorentz,

Voit V(E) mô tả
có

phông B(E) giảm tuyến tính

theo năng lượng E.
Bằng cách sử dụng phần mềm ORIGIIN
7.5. Đã tách được:

+ Các đỉnh 81,228 KeV và 82,087 keV
cùa 235u

đinh 83,3 keV cùa 238u đỉnh

84. 214 keV của 235u và đình 84, 930
keV là đỉnh tia Xkpi của chì.
+ Các đinh 92,290 keV là đinh biến hóa
nội Paka2 235u , đỉnh 92,356 keV , đinh
92,790 keV của

234Th (dẫy 238U), đỉnh

93,356 bức xạ tia X Thkai biến hóa nội cùa
235u.

18


pháp

Đảm bảo độ chính

Độ giàu cùa nhiên liệu hạt nhân được xác

độ

xác tương đương với

định dựa vào tỷ sổ hoạt độ 234u /235u và

thanh độ chính xác được

238u/235u. Tỷ số hoạt độ 234u/235u và

nhiên liệu theo

xác định theo phương

238u /235u đưọc xác định theo phương

phương

pháp khối phổ kế và

pháp chuẩn nội hiệu suất ghi.

phương

Vói nhiên liệu uran làm già từ 90%

Phưong
xác

định

giàu

phổ
trong

năng

pháp
gam ma

pháp

phổ

vùng alpha

xuống đến 4,3% hoạt độ của 238u được

lượng

xác định dựa vào vạch 92,5 keV; hoạt độ

thấp

của 234u được xác định dựa vào vạch
53,2 KeV. Các vạch gamma năng lượng
58,57 keV; 81,228 keV, 84,214 keV cùa
23,Th và các vạch 89,956 keV; 93,356
keV; 95.86 keV của 235u được sử dụng
để xây dựng đường cong chuẩn nội hiệu
suất ghi.
Đã xác định độ giàu nhiên liệu hạt
nhân do 1AEA cung cấp: 90%; 36%;
4,46% kết quả phù hợp với số liệu
khuyển cáo.

Với nhiên liệu uran có độ giàu từ 4,3%
trở xuống đến uran tự nhiên và nhiên liệu
uran nghèo, hoạt độ cùa 234u được xác
định dựa vào vạch 120,9 keV cùa do
chính 234u phát ra. Hoạt độ của 238u đưọc
xác định dựa vào vạch 258,227 KeV do
234Pa cân bằng phóng xạ với 238u . Đường
chuẩn nội hiệu suất ghi được xây dựng
dựa vào các vạch gamma năng lượng
143,76 keV; 163,33 keV; 185,71 keV và
205,31 keV của 235Ư. Đã xác định độ giàu
các nhiên liệu 4,46%; 2,96%; 1,9%;
0,72%; 0,30%. Kết quả phù hợp với giá
trị khuyến cáo.

19


3

Phương pháp

Đưa hai hệ phân tích

Đ ã tiến hành phân tích các nguyên tố

phân tích hàm

PIXE và RBS vào

vết , nguyên tố nặng trên bề mặt vật

lượng các

hoạt động

liệu bằng p h ư o u g p h á p tá n xạ ngược

nguyên tố vi

(R BS) và xác định hàm lượng các

lượng theo

nguyên tố vi lượng và các nguyên tố

phương pháp

nặng trên mẫu địa chất và mẫu môi

RBS và PIXE

trường địa chất theo phương pháp
PIXE. Đã phân tích kiểm tra mẫu
chuẩn do Viện chuẩn quốc gia Hoa kỳ
cung cấp (NIST). Phân tích đồng thời
28 nguyên tố có mặt trong mẫu:
Si,S,Cl,K,Ca,V,Cr, Mn, Fe, Ni, Cu,
Zn,Ga, Ge, AS,Bi\ Rb, Sr, Zr ,Nb, Cd,
Sn, w , Tl, Pb, Th, Ư. Trong phạm vi

sai số dưới 3%, kết quả thu được phù
hợp với giá trị khuyến cáo. Tiến hành
phân tích hàm lượng của các nguyên

tố nặng và độc trong 3 môi trường,
hàm lượng trung bình: Cr (127,2 ±
2,93) ppm; Ti (6586 ± 5) ppm; Mn(186,7
± 2,5) pmm; Ni (52,1 ±2,4) pmm;
Đến nay hệ phân tích đã tiến hành phân
tích hàng trăm mẫu môi trường, địa chất
phục vụ cho cán bộ, nghiên cứu sinh
trong Trưòng Đại học Khoa học Tự
nhiên, ĐHQGHN.

20


Dựa vào kết

quả Sử dụng Hàm G( Gauss) và hàm

tách phổ trong

phân

do L(Lorent):

vùng

IAEA cung cấp, đã

Chương

năng

Iưọng
phục

trình

thấp
vụ

tính độ giàu

cho

tích

mẫu

đuục phân tích theo
phương

pháp

khối

G =N

max e

- l n ( 2 ) í E ~ EJi ì
l ( r / 2 )J

2■

phổ kế và phương
pháp alpha

L

N,m ax

=
1 +

\ e

- E j ) I { T

12

Với N max là chiều cao cực đại, Ej là vị

trí cực đại của đỉnh hấp thụ toàn phần
ứng với bức xạ có năng lượng Ej r là
độ rộng nửa chiều cao, phụ thuộc vào
năng lượng. Tại đỉnh chồng chập số
đếm tại kênh ứng với năng lượng E là

N(E) có dạng:
N(E) = Gj(E)j +Vi(E)+ a*x+b;
Sử dụng phần mềm ORIGIN
Đầu vào:Giá trị ứng với năng lượng
đặc trưng

E j

ứng với các đỉnh thành

phần, giá trị a, b là các số đếm trên
nền compton tại đầu và cuối đỉnh
chồng chập, r bề rộng nử a chiều cao.

N(E) là các số đếm tại kênh ứng với
năng lượng E. Phần mềm ORIGIN
cho ra các giá trị Nmax tại các đỉnh
thành phần.
Diện tích đỉnh

s —Nmax•%/2^r.

được xác định:
Các

kết quả thu

được công bố trên tạp chí VNU,
NIMB..

21


3.2. Hình thức, cấp độ công bô kết quả
T ình trạng
Ghi địa
Đán
(Đã in/ chấp
chỉ và cảm h giá
nhận in/ đã nộp on sự tài
chun
đơn/ đã được
trợ của
g
Sản phẩm
chấp nhận đơn ĐHQGHN (Đạt,
TT
hợp lệ/ đã được đúng quy khôn
cấp giấy xác
định
g
nhận SHTT/ xác
đạt)
nhận sử dụng sàr
phẩm)
1
Công trình công bổ trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus
1.1 Nguyen Cong Tam, Jozsef Huuti, Nguyen Van Đã in
Có
Đạt

QuanEfect o f double fa lse pulses ỉn calibratec
neutron coỉncidence collar during measuring
tìme-correlated
neutrons
fro m PUBe
neutron sourses. Nuclear Instruments ana
Methods in Physics Reseach B 358(20015
168-173.
1.2 Le Hong Khiem, Vi Ho Phong, nguyen The Đã in
Có ghi tên
Đạt
Nghia- Calculation for optimization o f the
ĐHQGHN
tài trợ
experimental conditions for RBS ananisis at
không cám
the HÚ 5SDH-2 Tandem accelator- Joumal oi
Physics: Confrence Sciens 627(2915) 012005.
ơn
P l-8
1.3
Anh Tuan Le, Tam Cong Nguyen, Loat Van Đang chờ
Có
Đạt
phàn
biện
Bui, and Laszlo Lakosi
;‘C haracterization o f Sealed weapon degree
riched 11 ra ni um m aterial by gamma
ỉctrom etry.” Journal ofNucỉear materials

1.4

c . T. Nguyen, V. Q. Nguyen, and L. Lakosi Đang chờ
Deriving u and Pu content of items phản biện
originating from damaged spent fuel
assemblies from measurements by HP-Ge
detector scanning with narrow collimator.
Nucỉear Instruments and Methods in Physics
Reseach B

Có

Đạt

1.5

Nguyen Van Do, Pham Duc Khue, Kim Tien Đã in
Thanh, Nguyen Thi Hien, Bui Van Loat, SungChul Yang et all [someric yield ratios for the natAg(y,xn)
io6m,g;io4m,g^g phôtnuclear Reactions induced
by
40-,45-,50-,55and
60
MeV
brem sstrahlung.
Nnclear Instruments and Methods in Physics
Reseach B 342(20015) 188-193.
Sách chuyên khảo được xuât bản hoặc ký họp công xuât bản

Có tên
ĐHQGHN

không cám
ơn
ĐHQGHN

Đạt

2
2.1

22


2.2
ó
'ịJ •I1
3.1
4
4.1

Đăng ký sở hữu trí tuệ

r .......
r
(r

-------—-----------------------------------------

................. / T í
FJàj hán qnnọ tế khônp thnnr hệ fhốnfl ỊSI/Scnpns
Có

B V. Loat, I yt.Anh, Ng.V.Quan. P.Đ. “S aĩn

ỉ

Đạt

Khue, Ng.V.Hung. Measurement oJ
sorne characterỉstics o f BEGe deíecíor.
VNƯ Journal of Science, MathematicsPhysics, Vol. 28, No. 1 (2012) 19-25.
4.2

Đã in

cỏ

Đạt

enrichment by using X - rays and
g am m a ray s below lOOkeV” . VNU
Journal o f Science, MathematicsPhysics),Vol 28, No. 2 (2012) 77-83.
Nguyen
The Nghia,
V.H.Phong, Đã in

Có

Đạt

Có

Đạt

Có

Đạt

B.V.Loat, L.T.Anh, Ng.V.Quan,
Ng.C.Tam,
“ T h e m e a su re m e n t o f u ra n iu m

4.3

D.V.Thin,

L.H.Khiem,

Ng.V.Quan,

B.V.Loat

L.T.Anh,

, D.V.Thanh.

PIXE analysis on the accelerator by in
Standard method.

VNU Joumal of

Science, Mathematics- Physics), Vol.

28, No. 1S (2012) 109-113.
4.4

D.V.Thin, Ng.Th. Nghia, ..B.V.Loat, Đã in
N g.V .Q uan, D.V.Thanh. M ethod o f the

R B S analysis on the 5SDH-2 Pelletron
accelerator system. VNU Joum al of
Science, M athem atics- Physics), Vol.
28, No. 1S (2012) 154-159.

4.5

B .V .Loat

and

determinaíion
uranium

et

of

maíerial

all.

Experimentaỉ Đã in

enrichment

oJ

by

-

gamma

spectroscopic techniqu. VNƯ Joumal
of

Science, M athem atics- Physics),

23


Voi. 29, No. 2 (2013) 33-39.
4.6

Bui Van Loat, Nguyen Van Quan, Le Tuan Đã in

Có

Đạt

Có tên
ĐHQGHN
không cám

ơn
ĐHQGHN

Đạt

Có tên
ĐHQGHN
không cảm
ơn
ĐHQGHN

Đạt

Anh, Nguyen Van Bay, Bui Thi Hong,
Nguyen

Cong

Enrichment

Tam,

determination o f low - enriched uranium
materiaỉ by gamma spectroscopỉc method.
Nuclear Science and Technology Vol 4,
No2(2014) ppl-6.
4.7

Ng.Th. Nghia,
B.V.Loat,

L.H.Khiem, Ng.Th.Lan, Đã in

L.T.Anh-

Using

resonance

strength nuclear reaction 27AÍ(p ,y) 28Si
to

standardize

energy

for

pelletron

accelerator 5SDH-2 of Hanoi University
of

Science.

Nuclear

Science

and

Technology. Vol3, No4 (2013) p51-57.
4.8

Le H ong K hiem , N guyen The Nghia, Vi Đã in
Ho

Phong,B ui

Induced

X

V an

-R a y

Loat-

Proton

em ission

(PIXE)

anlalysis on thick sam ple at HUS 2Tandem

A ccelerator

System.

C om m inication in Physics, Vol 24, No
252 (2014),ppl2-16.
5

5.1
5.2
6
6.1
6.2
7

Bài báo trên các tạp chí khoa học cùa ĐHQGHN, tạp chí khoa học
chuyên ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội
nghị quốc tế

Báo cáo khoa học kiên nghị, tư vân chính sách theo đặt hàng của đơn vị
sử dụng

ìoặc cơ sỏ' ứng dụng KH&CN

7.1...
7.2

24