Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu chiếu xạ thanh long trên thiết bị gia tốc điện tử UERL-10-15S2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Nguyễn Nguyệt Lệ

NGHIÊN CỨU CHIẾU XẠ THANH LONG

TRÊN THIẾT BỊ GIA TỐC ĐIỆN TỬ

UERL-10-15S2

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao

Mã số: 604405

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN VĂN HÙNG

Thành phố Hồ Chí Minh - 2010

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình học tập tại trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, tôi đã được

Quý Thầy Cô cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên sâu, giúp tôi trưởng thành trong học tập và

nghiên cứu khoa học. Tôi xin gửi lời biết ơn đến tất cả Quý Thầy Cô đã tận tình giảng dạy tôi trong

suốt thời gian học tại trường.

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Văn Hùng, Nghiên cứu viên chính Trung tâm

nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ - Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam đã định hình

cho tôi lựa chọn đề tài này và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Đặc

biệt, tôi đã được học ở Thầy phương pháp làm việc khoa học và những bài học có được từ thực tiễn,

từ vốn sống, từ sự am hiểu thấu đáo của riêng Thầy mà khó có quyển sách nào có thể diễn đạt hết

được những điều đó.

Tôi cũng chân thành cám ơn Ths. Trần Khắc Ân, Giám đốc Trung tâm nghiên cứu và triển

khai công nghệ bức xạ - Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam đã tạo điều kiện rất tốt cho tôi trong

suốt quá trình thực hiện đề tài này.

Xin được phép gửi lời cám ơn đến Quý Thầy trong Hội đồng Bảo vệ Luận văn Thạc sĩ đã

đọc, đóng góp ý kiến, nhận xét và đánh giá luận văn.

Tôi cũng gửi lời cám ơn Cử nhân Nguyễn Anh Tuấn và cử nhân Cao Văn Chung - Phòng vật

lý Trung tâm nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ - đã có những ý kiến đóng góp quý báu và

dành cho tôi nhiều sự hỗ trợ nhiệt tình trong quá trình thực hiện luận văn.

Tôi cũng xin được phép gửi lời cám ơn đến Sở Giáo dục – Đào tạo TP Hồ Chí Minh, Ban

Giám Hiệu trường THPT Bùi Thị Xuân và các đồng nghiệp đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi và giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện luận văn.

Cuối cùng, xin khắc sâu công ơn Cha Mẹ, người thân, bạn bè luôn ủng hộ, động viên và giúp

đỡ tôi trong suốt khóa học.

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Các ký hiệu

D1 : Liều chiếu từ đầu quét 1

D2 : Liều chiếu từ đầu quét 2

: Liều chiếu tổng DT

Các chữ viết tắt

ACTL : Activation Library

ADN : Acid Deoxyribonucleic

APHIS : Animal Plant Health Inspection Service

ARN : Axít ribonucleic

EB : Electron beam

EDB : Ethylene dibromide

EtO : Ethylene oxi

ENDF : Evaluated Nuclear Data File

ENDL : Evaluated Nuclear Data Library

IAEA : International Atomic Energy Agency

LET : Linear energy transfer

MCNP : Monte Carlo N-Particle

NFI : National Fisheries Institute

NFPA : National Food Processors Association

EUREP : Euro-Retailer Produce Working Group- EUREP).

GAP : Good Agricultural Practice

R. Dose : Relative Dose

WHO : World Health Organization

MỞ ĐẦU

Chiếu xạ thực phẩm và rau quả là sử dụng bức xạ ion hóa, chẳng hạn như chùm điện tử, tia

gamma hoặc tia X để giảm hoặc ngăn cản sự sinh trưởng hoặc tiêu diệt những vi sinh vật có hại

trong vật phẩm. Qua nhiều thập kỷ nghiên cứu đã khẳng định chiếu xạ có rất nhiều ứng dụng hữu

ích, ví dụ tiêu diệt các côn trùng trên hoa quả và hạt ngũ cốc, chống nảy mầm khoai tây, hành tây,

làm chậm chín các loại quả tươi và rau củ, cũng như gia tăng tính an toàn và khử trùng các sản

phẩm thịt tươi đông lạnh, hải sản và trứng sữa.v.v.

Lịch sử của chiếu xạ thực phẩm có thể bắt đầu từ khi khám phá ra tia X bởi Roentgen 1895

và chất phóng xạ bởi Becquerel 1896. Theo sau những khám phá này đã có rất nhiều nghiên cứu

ảnh hưởng của bức xạ lên các cơ quan sinh học. Đầu thế kỷ 20, các nghiên cứu cho thấy bức xạ ion

hóa rất hữu ích trong ứng dụng chiếu xạ thực phẩm.

Nguồn bức xạ đầu tiên được sử dụng là máy gia tốc hạt, tạo ra chùm điện tử tới năng lượng 24 MeV, vào cuối những năm 40 của thế kỷ 20, các đồng vị phóng xạ nhân tạo như Co60 và Cs137

(phát bức xạ gamma) đã được ứng dụng trong chiếu xạ công nghiệp một cách phổ biến. Tuy nhiên,

các thiết bị gia tốc điện tử ngày nay vẫn có những tính chất ưu việt mà các thiết bị sử dụng nguồn Co60 hoặc Cs137 không có được. Chẳng hạn như nó không để lại chất thải phóng xạ (vì nguồn Co60 hoặc Cs137 khi hoạt độ quá thấp không sử dụng trong ứng dụng chiếu xạ phải chôn cất như là một

chất thải phóng xạ), chỉ khi hoạt động nó mới phát bức xạ ion hóa, còn khi không sử dụng, tắt

nguồn điện, thì chùm bức xạ ion hóa cũng tắt.v.v.. Chính vì vậy, ngày nay trên thế giới có khoảng

hơn 200 thiết bị gia tốc điện tử đang hoạt động, phục vụ cho chiếu xạ khử trùng thực phẩm, dụng cụ

y tế, nghiên cứu chế tạo vật liệu mới.v.v..

Ở Việt Nam, hiện nay tại công ty Sơn Sơn (Bình Chánh) đã sử dụng chùm tia X từ máy gia

tốc điện tử 5 MeV để xử lý thực phẩm. Chùm tia X này được tạo ra từ chùm điện tử 5 MeV đập lên

bia W. Vào cuối năm nay (2010), tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ sẽ đưa

vào vận hành thiết bị chiếu xạ dùng trực tiếp chùm điện tử 10 MeV từ máy gia tốc để xử lý hoa quả,

thực phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu và khử trùng dụng cụ y tế.

Cũng cần nói thêm, một tình hình có tính chất rất thời sự trong việc xuất khẩu trái cây của

Việt Nam là: Mới đây Hoa Kỳ đã chấp nhận cho phép nhập khẩu trái Thanh long của Việt Nam.

Tuy nhiên, một yêu cầu bắt buộc từ phía Hoa Kỳ là Thanh long phải qua chiếu xạ để đảm bảo kiểm

dịch côn trùng. Chính vì vậy, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chiếu xạ Thanh long trên thiết bị

gia tốc điện tử UERL- 10-15S2” nhằm góp phần giải quyết vấn đề chiếu xạ trái Thanh Long xuất

khẩu của Việt Nam khi thiết bị gia tốc điện tử UERL- 10-15S2 đi vào hoạt động.

Mục đích của đề tài xuất phát từ đặc điểm về khả năng xuyên sâu của chùm điện tử thấp hơn

tia X và tia gamma nên trong khuôn khổ của luận văn chủ yếu tập trung nghiên cứu phân bố liều

trên trái Thanh long nhằm tiêu diệt các côn trùng, các ấu trùng và các trứng của côn trùng, sâu bệnh

trên trái Thanh long, đảm bảo yêu cầu kiểm dịch.

Chính vì vậy, luận văn mang một ý nghĩa thực tế rất cao, nhằm đáp ứng xuất khẩu trái Thanh

long vào thị trường Mỹ, Châu Âu cũng như các nước khác, góp phần nâng cao giá trị xuất khẩu của

trái Thanh long Việt Nam.

Để đạt được những mục tiêu trên, luận văn có những nhiệm vụ cơ bản 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.

Để thực hiện luận văn, chúng tôi dùng chương trình MCNP, một phần mềm vận chuyển bức

xạ đa năng dựa trên phương pháp Monte-Carlo đã được xây dựng ở phòng thí nghiệm quốc gia Los-

Alamos, Mỹ. Đây là một công cụ tính toán mạnh, có thể mô phỏng vận chuyển nơtron, photon và

electron, và giải pháp bài toán vận chuyển bức xạ 3 chiều dùng trong nhiều lĩnh vực tính toán của

Vật lý hạt nhân.

Trong đề tài này MCNP được sử dụng để tính toán phân bố liều trong xử lý trái Thanh long.

Luận văn được sắp xếp thành ba chương theo cấu trúc như sau:

CHƯƠNG 1: HÓA BỨC XẠ, HIỆU ỨNG CỦA BỨC XẠ LÊN CƠ QUAN SINH HỌC VÀ

THÀNH PHẦN THỰC PHẨM

1.1 Tương tác của hạt tích điện với vật chất.

1.2 Cơ sở hóa bức xạ.

1.3 Định nghĩa liều, đơn vị về liều.

1.4 Hiệu ứng của bức xạ lên cơ quan sinh học.

1.4.1 Các cơ quan vi sinh.

1.4.2 Hiệu ứng của bức xạ ion hóa.

1.5 Hiệu ứng của bức xạ lên thành phần thực phẩm.

1.6 Ứng dụng của chiếu xạ thực phẩm.

CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ GIA TỐC ĐIỆN TỬ UERL 1015S VÀ CODE MCNP

2.1 Sơ bộ về sử dụng máy gia tốc điện tử trong chiếu xạ.

2.2 Phân bố chùm tia và liều bên trong vật chất chiếu xạ..

2.3 Thiết bị gia tốc điện tử UERL-10-15S2.

2.4 Code MCNP.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN PHÂN BỐ LIỀU CHIẾU XẠ THANH LONG

3.1 Một số nhìn nhận chung.

3.2 Phân bố liều bề mặt.

3.3 Phân bố liều theo độ sâu.

3.4 Hệ số bất đồng đều.

3.5 Các kỹ thuật làm giảm độ bất đồng đều.

3.6 Đánh giá năng suất của thiết bị.

CHƯƠNG 1

HÓA BỨC XẠ, HIỆU ỨNG CỦA BỨC XẠ LÊN CƠ QUAN SINH HỌC

VÀ THÀNH PHẦN THỰC PHẨM

Bức xạ là những dạng năng lượng phát ra trong quá trình vận động và biến đổi của vật chất.

Về mặt vật lý nó được thể hiện dưới dạng sóng, hạt hoặc sóng hạt. Mỗi dạng bức xạ được đặc trưng

bởi một dải năng lượng hay tương ứng với nó, một dải bước sóng xác định. Mối tương quan giữa

năng lượng E và bước sóng λ của bức xa được mô tả bởi biểu thức:

 E h  (1.1)  c 2 

Trong đó h - hằng số Planck; c- vận tốc ánh sáng trong chân không.

Hiện nay, các dạng bức xạ phổ biến được áp dụng là bức xạ electron, tia gamma, bức xạ hãm, bức

xạ tử ngoại, chùm ion, bức xạ nơtron.

Còn các nguồn bức xạ thông dụng bao gồm các nguồn bức xạ thụ động (nguồn đồng vị phóng xạ như Co60, Cs137…) và các nguồn bức xạ chủ động ( máy gia tốc, thiết bị phát chùm tia) [4]. Để đi

sâu nghiên cứu quá trình truyền năng lượng của bức xạ cho vật chất chúng ta xem xét các đặc trưng

sau đây:

1.1 . Tương tác của hạt tích điện với vật chất [5],[13]

Các hạt mang điện bao gồm các hạt nhẹ mang điện (electron, positron) và các hạt nặng mang

điện (proton, hạt , mảnh vỡ hạt nhân...).

Các hạt mang điện này khi đi vào môi trường chúng có thể tham gia các loại tương tác khác

nhau với nguyên tử như một toàn bộ, với các electron riêng lẻ của vỏ nguyên tử hay với hạt nhân

nguyên tử và truyền năng lượng cho nguyên tử, cho electron hay cho hạt nhân đó. Các tương tác đó

có thể là:

- Tán xạ đàn hồi với nguyên tử như một toàn bộ, electron không mất năng lượng, chỉ đổi

hướng chuyển động.

- Va chạm không đàn hồi với các electron của vỏ nguyên tử:

+ Kích thích: bức xạ mất năng lượng

+ Ion hóa: bức xạ mất năng lượng.

- Tán xạ trên nhân

+ Tán xạ đàn hồi: bức xạ không mất năng lượng, chỉ đổi hướng bay.

+ Tán xạ không đàn hồi: bức xạ mất năng lượng và phát bức xạ hãm.

- Gây ra phản ứng hạt nhân.

Tùy theo loại bức xạ (nặng hay nhẹ) và tùy thuộc vào năng lượng của bức xạ vào môi trường mà

xác xuất xảy ra các quá trình trên là lớn hay bé.

Các tương tác khả dĩ của hạt mang điện với nguyên tử của môi trường được minh họa trong hình

1.1.

Hình 1.1 Các tương tác khả dĩ của hạt mang điện với nguyên tử của môi trường

Đối với ứng dụng trong chiếu xạ thực phẩm và rau quả, bức xạ được quan tâm chủ yếu là

điện tử. Phạm vi nghiên cứu của luận văn là dùng trực tiếp chùm điện tử 10 MeV từ thiết bị gia tốc

để xử lý hoa quả, cụ thể là trái thanh long, vì vậy chúng tôi xin được đi sâu vào khảo sát tương tác

của điện tử với vật chất.

Khi các điện tử nhanh (điện tử năng lượng cao) đi qua vật chất, chúng bị va chạm Coulomb

với các điện tử và hạt nhân nguyên tử, mỗi va chạm đều có thể gây ra nhiều kiểu mất mát năng

lượng và góc lệch điện tử. Đối với những điện tử tới có năng lượng trong khoảng 1 -10 MeV, khối

lượng tương đối tính rất lớn hơn khối lượng điện tử nguyên tử, nhưng rất nhỏ so với khối lượng hạt

nhân nguyên tử. Vì vậy, nếu chỉ xét thuần túy động học, một va chạm tán xạ với một hạt nhân nặng

sẽ không dẫn đến truyền năng lượng, nhưng sẽ làm thay đổi đáng kể đường đi của điện tử (sự hãm

điện tử một cách đột ngột) có thể làm phát sinh tia X. Ngược lại, các va chạm với các điện tử

nguyên tử có thể dẫn đến truyền năng lượng đáng kể, bứt các điện tử ấy ra khỏi quỹ đạo của chúng (

sự ion hóa). Đến lượt mình, các điện tử thứ cấp nhanh này cũng có thể bị va chạm Coulomb, sinh ra

các điện tử tam cấp, tứ cấp… cho tới khi động năng do điện tử tới bị hấp thụ gần hết.

Xét về phương diện biến thiên năng lượng theo chiều sâu tương tác giữa điện tử với vật chất có

thể xảy ra các quá trình vật lý sau đây:

- Tán xạ không đàn hồi trên các điện tử của nguyên tử.

- Phát xạ điện tử thứ cấp.

- Sự va chạm (tán xạ) đàn hồi với hạt nhân làm mở rộng chùm tia theo chiều ngang.

- Phát bức xạ hãm( tia X) chủ yếu là do các va chạm hạt nhân.

1.1.1. Tán xạ không đàn hồi trên các điện tử của nguyên tử

Sơ đồ tương tác trên hình 1.2 cho thấy một điện tử nhanh đi tới với vận tốc v làm chuyển

động một điện tử nguyên tử. Khoảng cách gần nhất giữa các hạt được gọi là thông số va chạm, được

kí hiệu là b .

Hình 1.2 Sơ đồ va chạm giữa điên tử tới và một điện tử nguyên tử

Độ biến đổi vi phân trong momen dp chuyển đến điện tử nguyên tử trong thời gian dt bằng lực điện

(đơn vị cgs) (1.2)



dp dt

e r

r : khoảng cách tức thời giữa các điện tử.

trường F giữa các hạt được xác định theo phương trình:

Nếu giả thuyết rằng năng lượng được truyền E , là một phần tương đối nhỏ của năng lượng

điện tử tới E và rằng hướng của điện tử tới thay đổi không đáng kể khi va chạm, tổng biến thiên

momen p của nguyên tử điện tử thu được bằng cách lấy tích phân theo thời gian của thành phần



dx v

vuông góc. Vì nên p được xác định theo công thức:

  p

(

)



 ) cos ( 

e v

dx 2 r

e 2 bv

(1.3)

Điện tử tới bị mất năng lượng E .

(

Mà E được xác định bằng công thức:

  E

 ) p 2 m

(1.4)

với m là khối lượng nghỉ của điện tử.

Thay (1.3) vào (1.4) ta được:

  E

2e 2 2 mv b

(1.5)



bdb NZ s

)

 các điện tử .

Nếu gọi N là mật độ của các nguyên tử có nguyên tử số Z , khi đó sẽ có (2

s có thông số va chạm nằm giữa b và b db

nguyên tử trên gia số độ dài được biễu diễn trong

hình 1.3.

)coll

E   s

, Do đó, sự mất mát năng lượng va chạm trung bình trên đơn vị chiều dài của điện tử tới (

được tính bằng cách lấy tích phân trên tất cả các giá trị của thông số va chạm, như công thức:

  (

 s

)



 4

4 NZ e mv

(

)

(

db b

 / ) 4



4 NZ e mv

(

)

b )ln( max

coll

b min



/ 2E

(1.6)

Vì các hạt tới và các hạt bia đều là điện tử, nên năng lượng truyền cực đại là ; thông số va chạm

tối thiểu có thể tính từ phương trình (1.5). Giá trị cực đại này của thông số va chạm cần phải kể đến

một thực tế là các điện tử nguyên tử không hoàn toàn tự do mà bị liên kết trong các trạng thái

nguyên tử khác nhau.



bdb

Hình 1.3 Một điện tử tới truyền năng lượng E cho mỗi điện tử trong thể tích hình trụ

 ) s

( (2

Dựa trên mô hình thống kê của nguyên tử có thể xác định năng lượng kích thích và ion hóa trung

bình Iav ở dạng vi phân.



(

)



 4

(

ln )

(

)

avI

coll

dE ds

e mv

E I

(1.7) xấp xỉ với

E 

nguyên tử số của vật liệu, với hằng số tỷ lệ cùng bậc với năng lượng Rydberg 13.5 eV. Chú ý rằng ở

mv 2

các năng lượng điện tử phi tương đối tính, và vì thế công suất hãm do va chạm giảm xấp xỉ

1E . Tuy nhiên, ở năng lượng tương đối tính thì vận tốc v gần bằng tốc độ ánh sáng và công

theo

suất hãm sẽ tăng logaric với năng lượng.

1.1.2. Phát xạ điện tử thứ cấp

Phổ của điện tử thứ cấp, do các quá trình va chạm sinh ra, có thể thu được nếu chú ý rằng xác

suất tương tác vi phân dcần phải tỷ lệ với 2 bdb . Việc lấy vi phân phương trình (1.5) cho thấy

phổ năng lượng biến thiên như biểu thức

 2

 d

 d E (

)

 (

)

(1.8)

Vì thế, phổ này nặng về vùng năng lượng thấp hơn; đối với các điện tử có năng lượng thấp hơn 10

keV, thì năng lượng đó thường được xem như là bị suy giảm ngay tại chỗ. Còn các điện tử thứ cấp

nhanh hơn thì sẽ rời xa khỏi chỗ va chạm và sẽ sinh ra các điện tử khác. Quá trình suy giảm năng

lượng này gần như tức thời và những điện tử cuối cùng đạt đến năng lượng nhiệt và hoặc bị bắt giữ

hoặc bị dẫn điện thoát đi.

1.1.3. Sự va chạm (tán xạ) đàn hồi với hạt nhân làm mở rộng chùm tia theo chiều ngang.

Bây giờ chúng ta xét sự va chạm giữa một điện tử tương đối tính với một hạt nhân nặng có

điện tích Ze, như hình 1.4.

Hình 1.4 Sơ đồ minh họa va chạm giữa một điện tử tới và một hạt nhân nặng

có điện tích Ze

2.Ze bc

Tương tự với phương trình (1.3), sự biến thiên momen động lượng p của điện tử tới là . Góc

tán xạ do tương tác này chính là

 

p p /



bcp

)

(1.9)

Khi chùm tia điện tử xuyên sâu vào vật chất, mỗi điện tử riêng lẻ sẽ chịu nhiều lần lệch hướng như

thế, với kết quả tích lũy lại sẽ chính là sự trãi rộng bề ngang của chùm tia. Vì giá trị có xác suất nhất

của góc tán xạ trung bình ấy phải là 0 (các va chạm đều là không có hướng ưu tiên), cho nên có thể

sử dụng một hệ thức cho góc tán xạ trung bình bình phương < 2 > bằng cách lấy tích phân bình

phương của phương trình (1.9) trên toàn bộ khoảng cho phép của các thông số va chạm. Nếu giả

thuyết rằng những thay đổi của p là bé, tích phân này sẽ thành biểu thức



2 

 

 8

xNZ

)

b ln( max

b min

e 2 c p

  

  

(1.10)

Với x là độ xuyên sâu vào trong vật hấp thụ.

Điện tích hiệu dụng trong công thức này thực sự phải là hàm của thông số va chạm b, vì các điện tử

nguyên tử gây che chắn các điện tích hạt nhân. Điều đó thường được tính đến bằng việc lựa chọn

. Tuy nhiên, góc tán xạ trung bình bình phương thì không nhạy lắm với giá trị chính xác giá trị maxb

thực của thông số va chạm, dù là cực đại hay cực tiểu, vì chúng chỉ xuất hiện trong thừa số dạng

hàm logarith. Vì cp là bằng hai lần động năng điện tử E, một phép tính xấp xỉ thô cho góc tán xạ

bình phương trung bình sẽ là:

2 



a Z E x /

(

)

(1.11)

với a là một hằng số.



2 



6 (

) /

(

)

Đối với nước một biểu thức gần đúng rất hữu ích sẽ

x cm E MeV  

 

(1.12)

1.1.4. Phát bức xạ hãm( tia X) chủ yếu là do các va chạm hạt nhân [2],[3]

Khi hạt electron đi đến gần hạt nhân, lực hút Coulomb mạnh làm nó thay đổi đột ngột hướng

bay ban đầu, tức là hạt electron có thể thu được một gia tốc lớn. Gia tốc của hạt electron thu được tỷ

lệ với điện tích của hạt nhân và tỷ lệ nghịch với khối lượng của nó. Theo điện động lực cổ điển, khi

một hạt tích điện nói chung hay hạt electron nói riêng chuyển động có gia tốc, thì nó sẽ phát ra bức

xạ điện từ, được gọi là bức xạ hãm. Phổ bức xạ hãm là phổ liên tục, có năng lượng từ 0 đến giá trị

0E của động năng hạt electron vào. Sự mất mát năng lượng của hạt electron trong trường

cực đại

hợp này gọi là mất năng lượng do bức xạ. Độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường đi do

electron phát bức xạ hãm được xác định theo công thức

  (

 s

)



f Z (

)

2 NE Z r e 0

rad

1   3

E 2 0 2 m c e

   

  

(1.13)



0E là năng lượng của electron;

1 137

Trong đó N là số nguyên tử trong một đơn vị thể tích; là

em là khối lượng nghỉ của electron; er là bán

hằng số cấu trúc tinh tế; Z là điện tích của hạt nhân;



kính cổ điển của electron được xác định bởi công thức



2,82.10

r e

e m c e

(1.14)

Ta thấy, độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm tăng theo hàm lôgarit tự nhiên của năng

lượng. Khi năng lượng tăng, độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm tăng theo, trong khi đó độ

mất mát năng lượng do ion hóa hầu như không đổi. Khi năng lượng của electron cỡ vài MeV trở

lên, mối liên hệ giữa độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm và do ion hóa được xác định theo

công thức sau:



EZ 800

/ dE dx ) ( rad dE dx ) / (

col

(1.15)

Ngoài ra, độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường đi phụ thuộc vào nguyên tử số của chất hấp

thụ. Đối với một môi trường hấp thụ cho trước, khi năng lượng nhỏ độ mất mát năng lượng do ion

hóa và kích thích môi trường chiếm ưu thế, tại đó, tỷ số giữa độ mất mát năng lượng do phát bức xạ

hãm và do ion hóa nhỏ hơn đơn vị. Khi năng lượng tăng, tỷ số số này tăng dần, đến giá trị năng

crE , khi đó độ mất mát năng lượng do phát bức xạ

lượng của electron đạt giá trị năng lượng tới hạn

E E cr



hãm bằng độ mất mát năng lượng do ion hóa. Tại năng lượng tới hạn ta có phương trình

dE dx

  

  

  

  

rad

col

(1.16)

Ta thấy năng lượng tới hạn phụ thuộc vào điện tích của hạt nhân hay chính xác phụ thuộc vào

nguyên tử số của môi trường.

Từ biểu thức (1.15) ta nhận thấy rằng: Nguyên tử số của môi trường càng lớn, năng lượng tới hạn



càng giảm. Năng lượng tới hạn được xác định theo công thức

E cr

800 MeV 1,2  Z

(1.17)

Khi năng lượng của electron lớn hơn nhiều năng lượng tới hạn, sự mất mát năng lượng của nó chủ

yếu do phát bức xạ hãm. Khi đó năng lượng của electron giảm theo hàm số mũ khi đi xuyên qua vật

chất được xác định theo công thức

 E E



0 exp

l rad

   

   

(1.18)



0,367

là chiều dài bức xạ của môi trường. Nó được định nghĩa là khoảng cách mà năng Trong đó radl

0E là năng lượng ban đầu của

1 e

lượng của electron giảm đi hệ số do phát bức xạ hãm.

electron.

1.2. Cơ sở hóa bức xạ [5],[6],[9]

1.2.1.Cơ sở lý thuyết của công nghệ xử lý thực phẩm bằng năng lượng ion hóa

Ở trạng thái cơ bản, số electron quỹ đạo của nguyên tử trong phân tử là 2 hoặc 8, các electron

kết cặp với nhau, hai electron trong một cặp có spin ngược chiều nhau. Ví dụ phân tử nước được

.. H : O : H ..

biễu diễn:

Dấu “ : ” Biễu diễn số electron ngoài cùng của H (hai), O (tám).

Khi vật chất bị gia nhiệt, chiếu với ánh sáng, năng lượng ion hóa hay tương tác với enzime

thì các nguyên tử hay phân tử trong đó sẽ bị mất một hoặc vài electron hóa trị và trở thành dạng gốc

tự do. Số lượng gốc tự do được tạo thành phụ thuộc vào năng lượng, cường độ của các tác nhân gây

kích thích.

Bây giờ, ta xét phân tử nước là thành phần chủ yếu của đa số sinh vật sống. Trong trường

hợp này các gốc tự do sẽ được hình thành do sự thủy phân của nước dưới tác dụng của bức xạ.



Đầu tiên là sự ion hóa

H O Ionizing energy





 HOH e



: một cặp ion

Sau quá trình này một số phản ứng có thể xảy ra:

- Một là: Cặp ion có thể tái hợp lại để trở thành một phân tử bình thường. Khi đó không có tổn

hại gì xảy ra.



H O e

  

HOH

- Hai là: Electron có thể gắn vào một phân tử nước trung hòa và trở thành một loại ion thứ ba

- Ba là electron có thể được bao quanh bởi 5 đến 7 phân tử nước và hình thành

eqe ( gọi là tương đương electron)



HOH v HOH à

 không bền vững lắm và có thể bị tách thành các phần tử nhỏ hơn

nên



HOH



  H 

HOH





* OH v

à H

Các ion

,H OH

được gọi là các gốc tự do. Thời gian hình thành các gốc tự do vào khoảng 1 s .

 và các gốc tự do

OH và H và e . Tương đương electron

e cũng có tác dụng như một gốc tự do. Do đó

- eq

OH v H v à

à e

Vậy kết quả của sự thủy phân do bức xạ là sự hình thành các ion

- eq



H v OH à

 có thể tái hợp mà không gây tổn hại sinh học nào. Các loại ion này cũng

được gọi chung là các gốc tự do sơ cấp.

Các ion

thường xuất hiện trong nước.

Các gốc tự do là những phân tử trung hòa có một electron không ghép cặp ở vỏ ngoài cùng

nên chúng có hoạt tính hóa học rất mạnh. Chúng cũng không bền, thời gian sống vào khoảng 1 s .

Tuy nhiên, trong khoảng thời gian ấy, chúng có thể khuếch tán và gây tương tác tại một chỗ xa

trong tế bào ( khoảng nm). Các gốc tự do tương tác với các phân tử khác theo phản ứng oxy hóa –

khử. Chúng có thể công phá phân tử ADN, bẽ gãy các liên kết của phân tử đó và do đó gây ra một

tổn thương điểm ở một nơi xa điểm hình thành gốc tự do.

2H O , rất độc đối với tế bào và có thể

Các gốc tự do cũng có thể tạo ra hydrogen peroxide,

được hình thành bằng nhiều cách. Với bức xạ có LET(năng suất truyền năng lượng tuyến tính) cao,

*OH có thể có kết hợp lại để hình thành

2H O .

*  OH OH



H O 2 2

do mật độ gốc tự do cao, hai gốc tự do

*   H O 2

*H để tạo

Hay trong trường hợp có nhiều Oxy, hydrogen peroxide được hình thành theo chuỗi sau

2HO không bền, có thể kết hợp với nhau hay với

Các gốc tự do Hydroperoxyl





2HO *

H O O 2 2 2 2 *   H H O 2 2

thành hydrogen peroxide:

H O OH H v

à e

- eq

được xem là sản phẩm gây hại chính của quá trình xạ phân, nó là chất

độc của tế bào.

Ngoài ra, hai loại gốc tự do khác cũng có thể được hình thành. Một số phân tử hữu cơ khác,

RH Ionizing energy





 

* H R

ký hiệu RH, có thể trở thành các gốc tự do

R O 2

  RO 2

Khi có oxy, một loại gốc tự do khác cũng hình thành :

Như vậy, một cơ thể sống là một thể thống nhất có khả năng tự điều khiển họat động và bảo vệ các

tác nhân gây hại bên ngoài, chúng có khả năng tự phục hồi khi bị tổn thương. Khi tác nhân gây hại

đủ lớn, ngoài khả năng tự phục hồi của một cơ thể sống thì nó sẽ chết đi. Đây là cơ sở của việc điều

khiển giá trị năng lượng ion hóa làm tác nhân tiêu diệt vi khuẩn, ký sinh trùng trong xử lý thực

phẩm. Với liều lượng đủ lớn, năng lượng ion hóa có thể tiêu diệt các sinh vật từ dạng đơn bào đến

phức tạp.

1.2.2. Tổn thương do bức xạ ion hóa

1.2.2.1 Tổn thương ở mức độ phân tử

Các tổn thương ở phân tử hữu cơ nhưng quan trọng nhất là các đại phân tử hữu cơ là cơ sở

đầu tiên gây nên tổn thương ở mức độ tế bào, mô và toàn cơ thể. Năng lượng của chùm tia được

truyền trực tiếp hay gián tiếp cho các phân tử hữu cơ tại chỗ chiếu hay lan ra xung quanh. Như trên

đã nói, bức xạ ion hóa có thể kích thích hoặc ion hóa các nguyên tử cấu tạo nên phân tử từ đó phá

vỡ các mối liên kết, phân ly các phân tử, tạo ra các sản phẩm hóa học mới gây nên tổn thương lớn

hơn và lan rộng hơn.

Biểu hiện của tổn thương phân tử do chiếu xạ là:

 Giảm hàm lượng của một hợp chất hữu cơ nhất định nào đó sau chiếu xạ so với lúc trước

chiếu xạ. Trong thực tế, người ta thường theo dõi các men sinh học (enzym), các protein đặc hiệu,

các axít nhân… trong đó các nhóm chức hóa học như gốc amin( NH2), cacboxy (COOH), gốc SH bị

tách lìa khỏi cấu trúc của các phân tử hữu cơ. Sở dĩ hàm lượng của chúng bị giảm đi vì quá trình

tổng hợp và sản xuất có thể bị kìm hãm, cũng có thể sự phân hủy và chuyển hóa của các chất đó đã

tăng lên do chiếu xạ.

 Hoạt tính sinh học của các phân tử hữu cơ bị suy giảm hoặc mất hẳn do cấu trúc phân tử bị tổn

thương hoặc bị phá vỡ. Ta đã biết mỗi phân tử hữu cơ có một cấu trúc nhất định, cấu trúc đó quyết

định chức năng hoạt động của nó. Bức xạ ion hóa tách rời hoặc phá vỡ các nhóm chức hóa học khỏi

cấu trúc phân tử làm cho chúng không còn hoạt động sinh học đặc biệt nữa.

 Tăng hàm lượng một số chất có sẵn hoặc xuất hiện những chất lạ trong tổ chức sinh học.

Thông thường đó là những chất có hại, độc cho tổ chức sinh học. Chúng là sản phẩm mới của sự

2H O , histamin, v.v.

phân ly các phân tử hữu cơ hoặc của các phản ứng hóa học mới xảy ra do chiếu xạ. Điển hình là

Một trong các tổn thương phân tử ảnh hưởng đến chức năng sinh học quan trọng là tổn thương

phân tử ADN và ARN. Các tổn thương đó có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động di truyền của tế

bào.

1.2.2.2. Tổn thương ở mức độ tế bào

Tế bào là đơn vị sống cơ bản. Về cấu tạo, tế bào gồm một nhân tế bào (nuclear) ở giữa, một

chất lỏng bao quanh gọi là bào tương (cytoplasma). Bọc quanh bào tương là một màng gọi là màng

Hình 1.5 Cấu tạo tế bào

tế bào (membrane).(Hình 1.5). Mỗi bộ phận thực hiện những chức năng riêng rẽ.

Màng tế bào làm nhiệm vụ trao đổi chất với môi trường ngoài. Bào tương là nơi xảy ra các phản

ứng hóa học, bẻ gãy các phân tử phức tạp thành các phân tử đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra

(dị hóa:catabolis) tổng hợp các phân tử cần thiết cho tế bào (anabolism). Còn nhân là nơi điều khiển

quá trình tổng hợp đó. Trong nhân có ADN là một đại phân tử hữu cơ chứa các thông tin quan trọng

để thực hiện sự tổng hợp các chất. Trong hình (1.6) là mô hình cấu tạo của phân tử ADN. Các tế bào

có thời gian sống nhất định. Các tế bào khác nhau có thời gian sống khác nhau. Khi các phân tử cấu

tạo nên tế bào bị tổn thương do bức xạ thì hoạt động chức năng và đời sống tế bào cũng bị ảnh

hưởng. Nhìn chung, rối loạn chức năng tế bào xảy ra với những liều lớn (hàng trăm Gray).

Hình 1.6 Mô hình cấu tạo của phân tử ADN

Một trong những chức năng quan trọng của tế bào là chức năng sinh sản. Đó là chức năng phân chia

tế bào để tạo ra các tế bào mới cho thế hệ sau. ADN chứa các thông tin cần thiết để điều khiển việc

phân chia tế bào. Khả năng đó có thể bị mất tạm thời (hồi phục được) hoặc vĩnh viễn dưới tác dụng

của bức xạ ion hóa. Thông thường, những tác dụng sinh học của bức xạ lên phân tử là do sự phá

hỏng ADN của tế bào. Các tổn thương ở mức độ tế bào có thể là:

 Sự phân bào bị chậm trễ: thường chỉ là tạm thời xuất hiện khi liều hấp thụ khoảng vài phần

trăm Gray.

 Tế bào chết (mất khả năng phân bào, có thể xảy ra ở ngay tế bào chiếu xạ hoặc ở một thế hệ

sau) với liều từ 1 2 Gray

1.2.3. Cơ chế diệt khuẩn

Cơ chế diệt vi sinh, côn trùng, nấm mốc gây hại cho con người khi sử dụng thực phẩm dựa

trên tính chất ion hóa các nguyên tử, phân tử cấu thành nên các cơ thể sống, đặc biệt là các phân tử

ADN của tế bào vi sinh gây bệnh. Khi các phân tử ADN bị ion hóa, các liên kết giữa chúng bị đứt

gãy. Nếu chiếu xạ ở một liều vừa đủ thì việc phục hồi các đứt gãy trong cấu trúc ADN sẽ không

thực hiện được và khi đó tế bào sẽ bị chết trong quá trình phân bào và vi sinh gây bệnh không thể

phát triển được.

1.2.3.1. Khử trùng ( hay tiệt trùng Sterilization)

Khử trùng bức xạ là một quá trình vật lý nhằm bất hoạt các vi sinh vật trong sinh vật nhờ các

hiệu ứng ion hóa của các tia bức xạ. Quá trình này được thực hiện bởi các thiết bị chuyên dụng phát

ra các loại bức xạ ion hóa như : tia gamma, chùm tia điện tử, tia X…

So với phương pháp khử trùng bằng nhiệt và hóa học, khử trùng bức xạ được xem là công

nghệ sạch, hiệu quả và an toàn hơn vì khử trùng bức xạ khắc phục được nhiều nhược điểm của các

phương pháp khác, độ đâm xuyên của bức xạ sâu cho phép xử lý một khối lượng sản phẩm lớn mà

không phải tháo bao gói, tác dụng của bức xạ lên sản phẩm sinh nhiệt yếu nên không làm chín, làm

hỏng sản phẩm. Ngoài ra bức xạ không để lại các sản phẩm tồn dư.

1.2.3.2. Thanh trùng

Thanh trùng là việc sử dụng tia bức xạ của nguồn phóng xạ hoặc máy phát tia bức xạ để bảo

quản và ngăn ngừa sự biến chất của thực phẩm gây ra do vi sinh vật gây bệnh hoặc có hại.

1.3. Định nghĩa liều, đơn vị về liều [5],[6]

Trong ứng dụng chiếu xạ thực phẩm và rau quả, người ta thường quan tâm đến tác dụng sinh

học của bức xạ. Những nghiên cứu sinh học bức xạ cho thấy tác dụng sinh học này phụ thuộc vào

nhiều yếu tố, nhưng yếu tố quan trọng nhất là năng lượng mà bức xạ bỏ ra trong một đơn vị vật

chất. Đại lượng này được gọi là liều hấp thụ. Liều hấp thụ có giá trị tùy thuộc loại bức xạ, năng

lượng của nó, thời gian chiếu cũng như các tính chất của vật được chiếu. Đo và tính liều hấp thụ là

nhiệm vụ trọng tâm trong các ứng dụng của chúng ta.

1.3.1. Liều hấp thụ

1.3.1.1. Định nghĩa

Liều hấp thụ (D) là lượng năng lượng được hấp thụ trong một đơn vị khối lượng của đối tượng



vật chất bị chiếu xạ.

 

E m

E   V

(1.19) Trong đó: E là

naêng löôïng của bức xạ mất đi do sự ion hóa trong đối tượng bị chiếu xạ; m khoái löôïng cuûa đối

tượng bị chiếu xạ.

Định nghĩa trên có thể áp dụng cho mọi loại vật chất hấp thụ và mọi loại tia bức xạ, có năng lượng

tùy ý.

1.3.1.2. Đơn vị

Đơn vị của liều hấp thụ trong hệ SI là Gray (Gy)

1 Gray =1 J/kg

Trong thực tế, người ta còn sử dụng đơn vị rad

1 Gy = 100 rad

1.3.1.3. Tính chất

Giá trị liều hấp thụ bức xạ phụ thuộc vào loại vật chất được chiếu và tính chất của bức xạ. Với

cùng một liều chiếu, các loại vật liệu khác nhau sẽ hấp thụ những lượng năng lượng khác nhau. Do

đó, khi đưa ra liều hấp thụ bao giờ người ta cũng cho biết loại vật chất đã hấp thụ lượng năng lượng

đó. Ngoài ra, sự hấp thụ năng lượng của môi trường đối với tia bức xạ là do tương tác của bức xạ

với electron của nguyên tử vật chất. Do đó, năng lượng hấp thụ trong một đơn vị khối lượng phụ

thuộc vào năng lượng liên kết của các electron với hạt nhân nguyên tử và vào số nguyên tử có trong

một đơn vị khối lượng của môi trường vật chất hấp thụ, nó không phụ thuộc vào trạng thái kết tụ

của vật chất.

Đối với chiếu xạ thực phẩm, rau quả ta lại có mối quan hệ sau:

Đơn vị liều là Gy hoặc là kGy

1kGy = 1kJ/kg

Còn kW thì tỉ lệ với số phân rã phóng xạ/s/g.

Như vậy, nếu ta thay kW bởi kJ/s thì liều sẽ tỉ lệ với số phân rã phóng xạ hay với số ADN bị bẽ

gãy.

1.3.2. Suất liều hấp thụ

Suất liều hấp thụ (Pht) là liều hấp thụ tính trong một đơn vị thời gian.



P ht

 D ht  t

(1.20)

t .

htD

Trong đó là liều hấp thụ trong khoảng thời gian

Đơn vị: W/kg hoặc rad/s hoặc Gy/s.

Nếu suất liều hấp thụ là một hàm của thời gian, khi đó liều hấp thụ được tính thông qua công thức

D ht

P dt . ht

 

(1.21)

1.4. Hiệu ứng của bức xạ lên cơ quan sinh học [5],[13]

1.4.1. Các cơ quan vi sinh

Các cá thể sinh vật đầu tiên liên quan trực tiếp đến sự giữ gìn và bảo quản thực phẩm bao

gồm: vi khuẩn; men giấm và nấm mốc; vi rút và các ký sinh trùng khác và các loại sâu bọ.

- Vi khuẩn là các tổ chức đơn bào. Nhìn chung, chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng,

sinh trưởng và nhân bản điều kiện bên ngoài cho phép. Một vài vi khuẩn còn có dạng bào tử. Về cơ

bản, chúng gồm các lớp che chắn bảo vệ, cho phép các cơ quan nằm bên trong dưới trạng thái tiềm

sinh và chúng có thể chịu đựng được điều kiện môi trường vô cùng khắc nghiệt.

Dưới góc độ bảo quản thực phẩm, vi khuẩn được chia thành 3 loại: (1) vi khuẩn có lợi là các

vi khuẩn có khả năng tạo ra một số loại đường thông qua quá trình lên men. (2) Vi khuẩn có hại là

loại vi khuẩn làm biến đổi mùi vị, màu sắc, thành phần và hình dạng của thực phẩm. (3) Vi khuẩn

gây bệnh là chủng loại vi khuẩn có khả năng phá vỡ trạng thái nội tại của thực phẩm, gây ra bệnh tật

cho động vật tiêu thụ. Các vi khuẩn gần đây bao gồm: vi khuẩn làm thực phẩm thành độc, vài loại vi

khuẩn lạ và e.coli (hình 1.7). Vi khuẩn gây độc có thể gây bệnh theo 3 cách: xâm nhập, đầu độc và

làm nhiễm độc. Một ví dụ về sự xâm nhập của vi khuẩn nhiễm độc là Salmonella typhimurian, với

độ nhiễm độc phụ thuộc vào mức độ hấp thụ của thực phẩm bẩn. Các cơ quan này bị tổn thương dọc

theo ruột non gây ra bệnh tiêu chảy. Sự đầu độc là kết quả của các thực phẩm có chứa vi khuẩn sản

sinh chất độc. Những chất độc phải kể đến là khuẩn cầu chùm Clostridium botulinum.

Hình 1.7 Một số loại vi khuẩn có hại

Trong trường hợp đặc biệt, cơ quan sau cùng có thể gây nhiễm độc neurotoxin cho thực phẩm và là

nguyên nhân sinh ra botulism. Sự nhiễm độc là kết quả của quả trình đưa các thực phẩm có chứa vi

khuẩn gây độc vào cơ thể. Một ví dụ về cơ quan bị nhiễm độc là Clostridium perfringens, những tế

bào được gắn vào thành ruột nơi mà chúng hình thành bào tử. Vỏ bào tử được cho rằng chúng là tác

nhân gây độc.

- Các loại men còn có cấu trúc đơn bào, mặc dù chúng có thể tập hợp thông tin qua chỉ nhị và

được gọi là “sợi nấm”. Khác với các vi khuẩn tái sinh thông qua việc phân chia tế bào, các loại men

tái sinh bằng sự cấy ghép.

- Các nấm mốc cũng có thể có cấu trúc đơn bào hay đa bào, chúng xuất hiện trong quá trình

phân hủy các vật chất.

Các loại men và nấm mốc có thể là mầm mống của các bệnh tật do các chất độc mà chúng

gây ra.

- Virus không phải là các tế bào thực, nhưng chúng là những ký sinh sẽ nhân bản khi xâm

nhập vào vật chất di truyền trong tế bào chủ, chẳng hạn như các tế bào dọc theo thành ruột. Các

virus không phát triển trong thực phẩm nhưng chúng có thể gây ảnh hưởng đến các vi khuẩn chủ.

Bệnh viêm gan truyền nhiễm virus và bệnh bại liệt truyền nhiễm virus có thể lây nhiễm qua sữa

chưa xử lý và thịt bị nhiễm bẩn. Nhiều loại ký sinh khác, đặc biệt là các dạng nguyên sinh, sán dây

chúng không sinh trưởng trong thực phẩm nhưng chúng có thể gây bệnh.

Côn trùng, bọ mạt, một số ký sinh khác và các tổ chức sống cao hơn như động vật đa bào gây

ảnh hưởng và có thể làm mất các giá trị của thực phẩm tươi sống và thực phẩm khô. Chúng còn gây

bệnh thông qua các ký sinh và vi khuẩn.

1.4.2. Hiệu ứng của bức xạ ion hóa

Các quá trình xảy ra sau khi bức xạ đi vào cơ thể sống là một chuỗi liên tục, bắt đầu từ những

tương tác vật lý xảy ra trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn ngủi, đến những quá trình sinh học

có thể âm ỷ hàng chục năm. Các quá trình này có mối quan hệ nhân quả, theo một quy luật vừa

mang tính chặt chẽ, vừa mang tính thống kê, mà cho đến nay vẫn chưa được nhận thức đầy đủ.

Các quá trình xảy ra sau khi bức xạ đi vào cơ thể sống bao gồm:

 Giai đoạn vật lý

 Giai đoạn hóa lý

 Giai đoạn hóa sinh

 Quá trình sinh học

Trong các quá trình trên, có lẽ quá trình vật lý là được hiểu biết đầy đủ và chi tiết hơn cả. Càng về

sau, mức độ phức tạp càng tăng lên và mức độ chính xác của dự đoán càng giảm xuống. Có lẽ

nguyên nhân nằm ở chỗ người ta chưa có những dữ liệu thống kê đầy đủ, cũng như do sự khác biệt

rất lớn giữa các cá thể làm cho khó có thể thực hiện những phép đo lặp lại được như trong vật lý.

Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu từng bước một trong chuỗi quá trình đó.

1.4.2.1. Giai đoạn vật lý

Giai đoạn vật lý là bước đầu tiên của chuỗi quá trình xảy ra khi bức xạ đi vào vật chất. Nhờ

những tiến bộ trong sinh học phóng xạ, người ta ngày càng nhận thức rõ hơn ảnh hưởng của giai

đoạn vật lý lên các quá trình tiếp theo. Đặc điểm quan trọng nhất trong giai đoạn này có liên quan

đến tác dụng sinh học của bức xạ là sự phân bố năng lượng cục bộ mà bức xạ truyền cho môi

trường.

Giai đoạn vật lý xảy ra trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn từ 10-16s đến 10-13s. Đó là

thời gian để bức xạ (photon, electron) đi qua cấu trúc chịu tương tác.Trong chiếu xạ thực phẩm và

rau quả, năng lượng bức xạ truyền cho môi trường chủ yếu gây nên sự ion hóa và sự kích thích. Sự

ion hóa và kích thích sẽ dẫn đến những tổn thương của tế bào. Các tổn thương này càng nhiều và

càng nghiêm trọng nếu lượng năng lượng mà bức xạ bỏ ra trong tế bào càng lớn. Do đó, tác dụng

của bức xạ được đo bằng lượng năng lượng bức xạ bỏ ra trong một đơn vị khối lượng môi trường.

Đại lượng này chính là liều hấp thụ đã được định nghĩa trong phần trước.

Các cấu trúc chịu sự ion hóa hay kích thích có thể là ADN, ARN, axit amin, protein, enzym

hay một phần của màng tế bào và chủ yếu là các phân tử nước, vốn chiếm một tỉ lệ khối lượng

khoảng 80% trong tế bào.

Quá trình ion hóa và kích thích sẽ dẫn đến những tổn thương của các đại phân tử sinh học

trong tế bào. Hiện nay người ta tin rằng tác dụng sinh học của bức xạ chủ yếu qua việc gây tổn

thương cho ADN, phân tử mang thông tin di truyền của tế bào. Những tổn thương gây ra trên các

màng và các ống vi mô cũng có thể là những cơ chế bổ sung làm tế bào bị nhiễm độc.

Các phân tử ADN có thể bị ion hóa trực tiếp khi bức xạ đi băng qua nó. Đó là tác dụng trực

tiếp. Phân tử ADN cũng có thể chịu tác dụng gián tiếp, khi bức xạ làm ion hóa các phân tử nước

trong vùng lân cận nó. Khi đó, các phân tử nước sẽ bị phân ly (sự thủy phân do bức xạ) và dẫn đến

việc hình thành các gốc tự do và hydroxyl. Các gốc tự do và hydroxyl công phá các phân tử ADN (

hình 1.8).

Khi một ADN bị tổn thương, ta không thể phân biệt là nó chịu tác dụng trực tiếp hay gián tiếp,

nhưng do tế bào chứa khoảng 80% nước và dưới 1% ADN, nên người ta cho rằng tác dụng gián tiếp

đóng vai trò quan trọng. Những thí nghiệm bổ sung cho phép ước tính rằng đối với các bức xạ có

LET bé như electron hay photon, tác dụng trực tiếp gây nên khoảng 1/3 tổng số các thương tổn,

phần còn lại là do hiệu ứng gián tiếp.

Hình 1.8 Tác dụng trực tiếp và tác dụng gián tiếp

Mặt khác, ta lại có năng lượng liên kết hóa học càng thấp, năng lượng cần thiết để bẽ gãy

phân tử càng bé. Trong các phân tử hữu cơ, liên kết cộng hóa trị có năng lượng liên kết lớn nhất

(khoảng 1,5 – 4 eV/liên kết), do đó chúng có độ bền cao nhất đối với sự công phá của bức xạ. Loại

mối thứ hai là liên kết Hydro, có năng lượng liên kết khoảng 0,2 – 0,4 eV/liên kết), dễ dàng bị bẻ

gãy hơn, ngay cả với bức xạ không ion hóa như tia tử ngoại. Như sẽ thấy, trong phân tử ADN các

nhánh chính có liên kết cộng hóa trị, còn các base nối với nhau bằng liên kết hydro. Điều này khiến

cho ADN tương đối vững bền với các tác nhân có năng lượng thấp, nhưng lại dễ bị đứt gãy do các

bức xạ ion hóa. Chính sự khác biệt này sẽ giải thích tại sao một lượng nhỏ năng lượng được hấp thụ

bởi bức xạ ion hóa lại có thể gây nên một tác hại lớn hơn nhiều so với các tác nhân khác.

1.4.2.2. Giai đoạn hóa lý

Giai đoạn hóa lý kéo dài trong khoảng từ 10-13s đến 10-2 s, mở đầu bằng việc hình thành các

gốc tự do và kết thúc bằng những thay đổi cấu trúc và chức và chức năng của các phân tử sinh học

có trong tế bào.

Như đã nói trên, bức xạ có thể tương tác trực tiếp với ADN hay gián tiếp thông qua việc ion hóa hay

kích thích phân tử nước. Trong cả hai trường hợp, năng lượng của bức xạ sẽ được hấp thụ trong các

phân tử hữu cơ cũng như vô cơ. Tiếp sau quá trình tương tác đó là quá trình phân tán năng lượng đã

hấp thụ từ bức xạ cho vùng chung quanh, do sự khuếch tán nhiệt, thông qua sự truyền năng lượng

nội phân tử hay từ phân tử này sang phân tử khác. Quá trình trao đổi nội phân tử có thể làm thay đổi

cấu trúc hay phá hủy phân tử sinh học, do việc tách các nhóm chức năng hay làm đứt vỡ những

phân tử có dạng chuỗi. Quá trình trao đổi năng lượng giữa các phân tử xảy ra chủ yếu là sự tương

tác giữa phân tử nước. Đó là quá trình hình thành và khuếch tán của các gốc tự do. Thường thì các

gốc tự do lấy đi các nguyên tử hidro của các phân tử sinh học, chẳng hạn lấy hidro của cầu nối hidro

trong ADN. Các gốc tự do này có thời gian sống chỉ khoảng vài micro giây nên không thể đi xa

được. Do đó chúng chỉ có thể phá hoại ADN trong phạm vi bán kính khoảng 10 nm, khoảng bằng ½

đường kính của thớ của nhiễm sắc thể. Thời gian sống của các gốc hydroxyl có thể được kéo dài khi

có mặt oxy hay các phân tử ái electron. Ngược lại, một số phân tử khác có thể thu hút các gốc này

và làm giảm tác dụng sinh học của chúng.

Do tác dụng của trực tiếp hay gián tiếp, ADN có thể chịu các tổn thương sau: đứt một nhánh,

đứt hai nhánh, tổn thương base, nối giữa các phân tử trong AND, nối giữa AND và protein, tổn

thương bội.

1.4.2. 3. Giai đoạn hóa sinh – Quá trình sửa chữa tổn thương của ADN

Quá trình sinh học kéo dài từ 10-2 s đến nhiều giờ. Ở đầu giai đoạn này ta có ADN bị tổn

thương, ở giữa giai đoạn là quá trình sửa chữa tổn thương và ở cuối giai đoạn là những tổn thương

không hồi phục được.

1.4.2. 4. Quá trình sinh học

Giai đoạn này có thể kéo dài từ vài giờ đến nhiều năm sau chiếu xạ. Những tổn thương hóa sinh ở

giai đoạn đầu nếu không được hồi phục sẽ dẫn đến những rối loạn về chuyển hóa. Kết thúc tế bào

không thể hoạt động bình thường dẫn đến tế bào bị chết hay bị hủy hoại.

Bây giờ chúng ta xem xét cụ thể hiệu ứng của bức xạ ion hóa lên các cơ quan vi sinh:

Trước hết ta cần lưu ý rằng: một nguyên nhân quan trọng để đối chiếu mức độ nhạy cảm cao

của ADN dưới hiệu ứng bức xạ ion hóa là các ADN lớn hơn nhiều so với các phân tử khác trong cấu trúc tế bào. Ví dụ như, ADN chromosom của e.coli bao gồm 3,5x106 nucleotide ghép đôi, với khối lượng trung bình của mỗi phân tử là 660 thì tổng khối lượng các phân tử lên đến 2x109. Giả sử

giá trị G duy nhất (đặc trưng cho nguyên nhân gây tổn thương trong một trụ xoắn (trụ chính) của

phân tử ADN). Với liều hấp thụ 1 kGy sẽ bẻ gãy gần 200 trụ chính trong một phân tử ADN của

e.coli. Trong khi đó, một trụ chính bị bẻ gãy sẽ không gây chết ADN mà có thể gây đột biến trong

quá trình nhân bản. Hơn nữa, tùy thuộc sự định hướng của phân tử và hướng tới của bức xạ ion hóa,

chúng còn có thể gây tổn thương lên trục xoắn kép song song, cả hai trụ chính đều bị tách ra cùng

lúc do sự bẻ gãy phân tử ADN trong hai phần tách biệt. Với trụ xoắn kép bị bẻ gãy thì luôn luôn gây chết tế bào. Ước tính giá trị G của trụ xoắn kép bị bẻ gãy khoảng 0.076. Mức liều 1 kGy có thể bẻ

gãy 14 trụ xoắn kép của phân tử ADN của e.coli gây chết tế bào.

Với hầu hết các cơ quan sinh học bị chiếu bởi bức xạ ion hóa, tốc độ suy giảm quần thể

(dN/dt) đo được phụ thuộc tuyến tính vào suất liều (dD/dt) và chính quần thể đó :

dN dt /

 

aN dD dt

(

)

(1.22)



(

/ 2,3)

với a là hằng số đặc trưng cho quần thể. Khử biến thời gian và thực hiện phép lấy tích phân ta được



 N N e o

(1.23)

Với N0 là số lượng quần thể ban đầu khi bắt đầu chiếu xạ và D là liều tích lũy. Để tiện lợi hơn ta lấy

logarit 2 vế của phương trình (1.23) và biểu diễn độ nhạy cảm của các cơ quan đặc trưng dưới tác

dụng của bức xạ ion hóa theo liều D10, hay thường biểu diễn theo giá trị liều D (giá trị thập phân).

Đó là giá trị liều yêu cầu để giảm số lượng cá thể ban đầu xuống 10 lần. Từ phương trình (1.23), giá

10D =2,3/a (1.24) Ngoài ra, do kích

trị D10 được định nghĩa bởi

thước của phân tử ADN thường tăng lên theo sự phức tạp của các cơ quan, virus thường chịu đựng

với phóng xạ tốt hơn vi khuẩn, vi khuẩn thì hơn côn trùng… Liều cho các loại virus thường khoảng

vài kGy, trong khi giá trị liều D10 cho các loại vi khuẩn khoảng vài trăm Gy. Tuy nhiên, còn rất

nhiều hệ số làm ảnh hưởng đến độ nhạy cảm với hiệu ứng bức xạ bao gồm nhiệt độ, đặc điểm cấu

trúc môi trường và chu kỳ sinh trưởng của tế bào. Ví dụ thông thường thì độ nhạy cảm với bức xạ

suy giảm khi nhiệt độ giảm. Nguyên nhân của hiệu ứng này là khi nhiệt độ giảm làm thì tốc độ

chuyển hóa cũng giảm và giảm đặc tính và hoạt tính của bức xạ tự do. Sự sấy khô hoặc đông lạnh

cũng làm suy giảm độ nhạy cảm với bức xạ như nhau. Vi khuẩn trong trạng thái tiềm sinh, giai đoạn

bào tử thường chống chịu với bức xạ cao hơn so với giai đọan phát triển của tế bào dinh dưỡng.

Các loại men thường chống chịu với hiệu ứng bức xạ cao hơn các loại nấm mốc, điển hình là

giá trị liều gây hiệu ứng D10 khoảng vài kGy, trong khi liều D10 gây cho nấm mốc là 1 kGy hoặc

nhỏ hơn. Những độc tố được sinh ra do các loài nấm mốc khác nhau có khối lượng nguyên tử phải

nhỏ hơn phân tử khối ADN vì vậy sức chống chịu với hiệu ứng bức xạ cao hơn.

Liều bức xạ để tiêu diệt côn trùng phụ thuộc chủ yếu vào tuổi và trạng thái phát triển của

chúng, đang còn trong trứng là nhạy cảm với bức xạ nhất, giai đoạn trưởng thành có sức chống chịu

cao nhất. Các mức liều trong khoảng từ 1 – 3 kGy sẽ tiêu diệt toàn bộ côn trùng trong tất cả các giai

đoạn trong vài ngay sau đó, nhưng khi khử trùng thường có hiệu quả ở mức liều thấp hơn. Ví dụ,

liều khử trùng với giai đoạn trưởng thành của côn trùng trong khoảng từ 50 – 150 Gy và với các loại

mạt là từ 60 – 80 Gy.

1.4.3. Liều yêu cầu cực tiểu

Nguồn gốc và phân phối một số thực phẩm đặc trưng cần mức liều yêu cầu cực tiểu Dm, mức

liều này có thể được tính toán cho các cơ quan sinh học của các quần thể khác nhau. Với mục đích là làm giảm bớt số lượng các vi sinh trong quá trình bảo quản thực phẩm thường có hệ số 105 hay 5

lần giá trị D10. Ví dụ, giá trị D10 để diệt e.coli trong thịt bò tươi là 0,25 kGy. Chính vì tiêu chuẩn

ngặt nghèo của thịt đóng gói với yêu cầu cao hơn so quần thể e.coli ban đầu là 1000 cá thể trong 25

g thịt bò tươi. Để bảo quản nguồn gốc thịt sống cần mức liều cực tiểu bằng 5 D10 hay 1,25 kGy.

Xem một quần thể ban đầu trong trường hợp xấu nhất, xác suất tìm được một cá thể e.coli trong 1

pao thịt bò tươi đã chiếu xạ là 0,2, đảm bảo hiệu quả trong việc bảo quản các sản phẩm chiếu xạ.

Liều yêu cầu cực tiểu áp dụng trong trường hợp này được coi là mức liều trung bình nó nằm

trong khoảng từ 1 – 10 kGy. Sự tăng nhiệt độ cũng được liên hệ với liều cực tiểu. Dùng nhiệt dung riêng của nước (cal/g 0C) làm một ví dụ thì khoảng tăng nhiệt độ tương ứng chỉ là 0,25 – 2,5 oC. Các

ứng dụng khoảng liều trung bình để kiểm soát vi khuẩn gây bệnh do đó có khi còn được gọi với cái

tên “thanh trùng nguội” mặc dù cụm từ này không được công nhận.

1.5. Hiệu ứng của bức xạ lên thành phần thực phẩm

- Trong quá trình chiếu xạ, thực phẩm không hề tiếp xúc với chất phóng xạ mà chỉ bị chiếu

tia gamma phát ra từ các chất phóng xạ hay sử dụng chùm tia electron, do đó nó không thể bị

nhiễm và trở thành “thực phẩm phóng xạ” được.

- Việc chiếu xạ đúng liều lượng trong một số trường hợp cũng có thể làm mất đi một phần

nhỏ các vitamin nhóm B, vitamin A, C, E, K, các amino acid và các acid béo không no, tuy nhiên

vẫn không ảnh hưởng đến chất lượng, giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Hương vị, hình thức của

thực phẩm đã được chiếu xạ hoàn toàn giống như thực phẩm chưa chiếu xạ.

- Cũng chưa ghi nhận được các chất độc hại có khả năng ảnh hưởng đến sức khoẻ người tiêu

dùng được tạo thành sau khi chiếu xạ thực phẩm.

1.6. Ứng dụng của chiếu xạ thực phẩm

Vẫn đang còn khảo sát các hiệu ứng của bức xạ ion hóa lên các cơ quan sinh học và các

dưỡng chất vi lượng và đa lượng trong thực phẩm, ta sẽ tiếp tục thảo luận vài ví dụ đại diện cho

tiềm lực quan trọng của các ứng dụng chiếu xạ thực phẩm. Theo khuyến cáo của các tổ chức quốc tế

FAO, IAEA, WHO, các ứng dụng này đã được sắp xếp theo các thang chia liều. Áp dụng mức liều

thấp thường ở dưới 1 kGy để kìm hãm sự nãy mầm, làm chậm chín (trái cây), khử ký sinh trùng,

tiêu diệt côn trùng. Mức liều trung bình trong khoảng từ 1 – 10 kGy đượ áp dụng để kiểm soát vi

sinh gây hại và kìm hãm sự làm hỏng thực phẩm. Các ứng dụng liều cao (> 10 kGy) phải được liên

kết với sự khử trùng thực phẩm bằng bức xạ và chỉ được tiến hành khi điều kiện bảo quản chất

lượng thực phẩm (về mùi vị, hình dạng…) được thỏa mãn. Thêm ba kiến nghị quan trọng đến từ ba

tổ chức uy tín để xem xét quá trình chiếu xạ thực phẩm, National Food Processors Association

(NFPA) đưa ra từ tháng 8 năm 1999, National Fisheries Institute (NFI) đưa ra tháng 10 năm 1999 và

NFI đưa thêm một kiến nghị về xử lý thịt tôm vào tháng 2 năm 2001. Cuối cùng chiếu xạ trái đu đủ

và trái xoài đã được chấp nhận bởi Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) rất quan

trọng để xâm nhập vào lục địa Hoa Kỳ từ Hawaii.

1.6.1. Áp dụng liều thấp (< 1 kGy)

1.6.1.1. Kìm hãm sự mọc mầm

Thời gian lưu giữ hàng trên vài tháng là cần thiết để cung cấp đến người dùng, mỗi loại thực

phẩm có thời gian mọc mầm khác nhau như khoai tây, khoai mỡ, tỏi và hành. Sự mọc mầm có thể

được hạn chế bằng cách đông lạnh và dùng hóa chất như maleic hydrazinde (preharvest) và

isopropyl chlorocarbamate (postharvest). Tuy nhiên, đông lạnh thì đắt tiền, đặc biệt là vùng nhiệt

đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Trong khi xử lý hóa học thì tương đối rẻ tiền và hiệu quả, nhưng

để lại dư lượng hóa chất và nhiều nước đã khuyến cáo sử dụng sẽ gây hại cho sức khỏe. Vì vậy,

chiếu xạ là một giải pháp hữu hiệu có thể được đưa ra.

Sự nảy mầm của khoai tây, chỉ cần chiếu xạ mức liều 100 Gy là đã ngăn cản hiệu quả và làm

chậm quả trình chín chỉ cần mức liều 30 Gy. Đối với các loại hành, cần thì mức liều từ 50 – 60 Gy

đã găn cản được sự nảy mầm. Đối với các loại củ tỏi yêu cầu liều khoảng 100 – 120 Gy. Hãy làm

thử nghiệm là theo dõi thời gian mọc mầm giữa nông sản vừa thu hoạch và nông sản được chiếu xạ

trong 2 tuần. Chống mọc mầm, giảm thối rữa của khoai mỡ, khoai lang bằng việc chiếu xạ ở mức

liều 75 – 125 Gy. Chiếu xạ các loại khoai là rất quan trọng vì chúng nhanh chóng bị hư hỏng ở nhiệt độ dưới 12 0C và xử lý hóa chất không có hiệu quả.

1.6.1.2. Tiêu diệt côn trùng

Việc kiểm soát tốt côn trùng có trong các loại hạt và khe của các loại nông sản có thể được

tiến bằng sử dụng chất hun khói như ethylene dibromide (EDB) hoặc ethylene oxi (EtO). Tuy nhiên,

sử dụng các loại thuốc trừ sâu đã bị nghiêm cấm hoặc bị hạn chế nghiêm khắc trong nhiều quốc gia

vì tác hại của nó lên sức khỏe và môi trường sống. Ví dụ, EDB được xem như một chất gây ung thư

và chúng bị nghiêm cấm sử dụng bởi cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ từ năm 1984. Nhiều chất

hun khói khác như methyl bromide và hydrogen phosphide đã không có tác dụng như mong muốn

và chúng còn gây bất lợi cho môi trường. Vì vậy, quá trình xử lý bức xạ được đề xuất để thay cho

các chất hun khói. Hãy kiểm chứng bằng một thí nghiệm với mức liều đề xuất trong khoảng 150 –

700 Gy. Đặc điểm của việc khử trùng là sử dụng dải liều thấp, trong khi để tiêu diệt côn trùng giai

đoạn trưởng thành yêu cầu liều cao hơn. Tuy nhiên, xử lý bằng bức xạ rất đắt tiền, vì vậy phải cân

đối với giá trị thực của thực phẩm. Các hệ số này cần tính toán và áp dụng cho các sản phẩm khác

nhau.

Một tiềm lực ứng dụng đầy hứa hẹn là tiêu diệt côn trùng trong trái cây và rau quả tươi

(FFV). Các nước nhập khẩu số lượng lớn bao gồm Úc, Nhật Bản và Mỹ đều yêu cầu các nông sản

phải có các chứng chỉ về thanh tẩy côn trùng, ký sinh, hoặc phải qua sự kiểm dịch để xuất khẩu.

Cho đến năm 1984 trái cây và rau quả từ các vùng nhiễm côn trùng đã được hun khói bằng ethylene

dibromide (EDB) để đáp ứng các yêu cầu kiểm dịch. Sau lệnh cấm sử dụng EDB, việc xử lý bằng

cách chất hun khói khác đều mang đến hiệu quả kém hơn. Trong khi xử lý nhiệt và xử lý nguội đang

có tiềm năng trong việc tiêu diệt côn trùng, chúng có thể làm suy giảm nghiêm trọng mùi vị và hình

dạng của thực phẩm. Các sản phẩm chiếu xạ vì thế đã mở ra một hướng khả thi khác. Mức liều 250

Gy đáp ứng hiệu quả cho xử lý kiểm dịch trái cây, trong khi liều 500 Gy có thể kiểm soát tất cả các

giai đoạn phát triển của ký sinh trùng. Rất nhiều loại trái cây cho phép xử lý với mức liều này rất an

toàn (ví dụ thêm như đu đủ và xoài). Tuy nhiên, quả bơ lại đặc biệt nhạy cảm với bức xạ và có thể

cải thiện khuyết tật của lớp vỏ và sự bạc màu của trái ở mức liều thấp khoảng từ 100 – 200 Gy.

1.6.2. Những ứng dụng của mức liều trung bình (1 – 10 kGy)

1.6.2.1. Kiểm soát ngộ độc thực phẩm do kí sinh trùng

Thịt bò, thịt lợn, thịt gia cầm, trứng và các loại thực phẩm hàng ngày được ghi nhận là nguồn

gốc chính của các bệnh ngộ độc thực phẩm. Nhân tố lây truyền nguy hiểm nhất là e.coli kiểm huyết

thanh dạng O157H7, khuẩn que và sán dây nhiễm trong thịt bò, thịt lợn có thể lây nhiễm các loại vi

khuẩn này, với sán dây và giun xoắn nhiễm trong thịt lợn, thịt gia cầm và trứng. Tác nhân gây bệnh

cao hơn là vi khuẩn hình que và trùng huyết; các loại ký sinh trùng hiếu khí tiềm ẩn trong sữa, pho-

mát, thủy sản và đặc biệt là các loại tôm cua, các vi khuẩn hình que thường lây nhiễm là Vibrio và

Shigella. Các loại vi khuẩn, ký sinh trùng này được kiểm soát rất tốt với liều chiếu xạ trong khoảng

từ 1 – 3 kGy.

Như đã trình bày ở trên, liều yêu cầu cực tiểu được áp dụng để bảo quản thực phẩm được xây

dựng dựa trên bậc suy giảm cá thể trong quần thể và được thể hiện qua giá trị D10. Tuy nhiên, liều

cực đại lại được xây dựng theo các quy định của chính phủ từng nước, hoặc được phát triển dựa trên

các đặc điểm của độ nhạy cảm âm với bức xạ (chống chịu với bức xạ). Ví dụ thịt bò tươi chưa lọc

mỡ và thịt lợn mỡ nhiều thì liều cực đại phải dưới 2,5 kGy để ngăn cản sự chảy mỡ. Đối với trứng

dạng lỏng (trứng sống) và cả dạng khô (trứng chín) liều cho phép có thể hơn 3 kGy, nhưng với vỏ

trứng liều 2 kGy cũng đã gây hư hỏng màng bao bọc lòng đỏ. Sữa có thể bị mất mùi ở dải liều thấp,

nhưng với các loại pho-mát có thể cho phép chiếu xạ với liều 3 kGy. Hải sản với nồng độ chất béo

thấp, ví dụ như cá bơn, thịt ghẹ và các loại sò có thể cho phép chiếu xạ trên 5 kGy mà không làm

giảm phẩm chất.

1.6.2.2. Kéo dài thời hạn sử dụng

Áp dụng cùng mức liều với mục tiêu kiểm soát ngộ độc thực phẩm còn có thể kéo dài thời

hạn sử dụng của các sản phẩm thông qua việc giảm các vi sinh gây hư hỏng, các loại vi khuẩn, nấm

mốc và các loại men. Ví dụ, với liều 2,5 kGy có thể kéo dài thời hạn sử dụng thịt gà, thịt lợn thêm

vài tuần, thời hạn sử dụng của các loại cá ít mỡ là 3 – 4 ngày nếu không chiếu xạ, trong khi chiếu

liều 5 kGy có thể kéo dài thêm vài tuần. Hơn nữa, thời hạn sử dụng của các loại pho-mát có thể

được kéo dài thông qua việc khử nấm mốc bằng chiếu xạ liều thấp hơn 0,5 kGy. Cuối cùng, sự kéo

dài thời hạn sử dụng cho các loại dâu tây, cà rốt, nấm, đu đủ, hành lá và các loại rau cải còn mở ra

một tiềm năng đầy hứa hẹn của việc áp dụng dải liều vài kGy hoặc thấp hơn.

1.6.2.3. Chiếu xạ các loại gia vị

Các loại cây xanh luôn chứa các thành phần dưỡng chất và các vi sinh vật được dẫn xuất từ

đất, bụi và phân chim trong quá trình cây xanh hấp thụ. Trong quá trình sấy khô, các vi sinh vật có thể được phát triển lên đến 106 cá thể/gram thực phẩm. Khi sử dụng công nghệ sấy khô trong sản

xuất hàng loạt các loại thực phẩm, nếu bỏ qua bước chiếu xạ các vi sinh vật sẽ làm hư hỏng thực

phẩm hoặc nguy hiểm hơn là gây nên ngộ độc thực phẩm do nhiễm vi khuẩn. Do xử lý nhiệt ẩm

không thích ứng với các sản phẩm sấy khô, các loại gia vị đã qua xử lý EtO để khử nhiễm côn trùng.

Với EtO còn đang bị xem như chất gây ung thư, nên các nhà chế xuất thực phẩm đang quay sang xử

lý bằng bức xạ ion hóa. Trên thực tế, chiếu xạ hàng gia vị đã được thương mại hóa ở một số quốc

gia trong vài năm gần đây. Ở Hoa Kỳ, việc áp dụng chiếu xạ đã được chấp nhận ở mức liều không

vượt quá 30 kGy. Tuy nhiên, mức liều từ 5 – 10 kGy cho kết quả thỏa đáng (tiêu diệt vi khuẩn, nấm

mốc và côn trùng) không có tác động ngược về mặt hóa học và độ nhảy cảm bức xạ.

1.6.3. Khử trùng thục phẩm ở mức liều cao (> 10 kGy)

Như đã trình bày ở các phần trước, một số thực phẩm như trái cây tươi, rau quả bị giảm

phẩm chất khi chiếu xạ liều cao (> 10 kGy). Tuy nhiên, các thực phẩm khác bao gồm thịt gia súc,

gia cầm, hải sản, chất lượng vẫn được duy trì tốt miễn là giữ được sự ngăn ngừa chắc chắn. Kết quả

là chúng có thể cho hiệu quả khử trùng thực phẩm với mức liều trong khoảng từ 25 – 45 kGy. Để

ngăn ngừa sự mất mùi do quá trình oxy hóa lipid, phải giảm nồng độ oxy bằng việc đóng gói chân không, và chiếu xạ phải giữ trong điều kiện nhiệt độ thấp (-20 đến -40 0C).

CHƯƠNG 2

THIẾT BỊ GIA TỐC ĐIỆN TỬ UERL 10-15S2

VÀ CODE MCNP

2.1. Sơ bộ về sử dụng máy gia tốc điện tử trong chiếu xạ [13]

Biểu đồ đơn giản hóa của hệ thống nhà máy chiếu xạ được trình bày trong hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ đơn giản hóa của nhà máy chiếu xạ dựa trên hệ thống máy gia tốc

Những yếu tố then chốt của nó gồm hệ thống máy gia tốc để phát tia năng lượng, hệ thống

quét tạo sự bao phủ đồng nhất của tia lên sản phẩm và hệ thống chuyển tải sản phẩm đi qua chùm tia

… được kiểm soát một cách chặt chẽ. Các thiết bị phụ gồm thiết bị chân không và các hệ làm mát,

hệ che chắn…

Để tránh bất kỳ hậu quả nào liên quan đến sự kích hoạt hạt nhân, động năng của điện tử do

hệ thống máy gia tốc sinh ra được giới hạn theo quy định là 10 MeV đối với tia điện tử chiếu trực

tiếp và 5 MeV ( hay 7,5 MeV ở Hoa Kỳ) đối với chiếu xạ gián tiếp ( bằng tia X bức xạ hãm). Vì khả

năng xuyên sâu của chùm tia điện tử tỷ lệ với động năng và vì hiệu suất sinh tia X cũng tỷ lệ thuận

với động năng nên người ta thiết kế vận hành hệ thống gia tốc ở gần với các giới hạn cho phép tối

đa này.

Chùm tia điện tử sinh ra bởi máy gia tốc vi sóng nói chung có bán kính nhỏ hơn nhiều so với

kích thước vật lý của sản phẩm được chiếu xạ và do đó chùm tia cần phải được quét sau đó để

những tia chiếu phủ đồng nhất lên toàn thể kiện hàng.Thao tác quét như thế thường được thực hiện

bằng một bộ lái tia bằng từ trường biến hiên theo thời gian.

Khi xử lý sản phẩm trực tiếp bằng tia điện tử, thì chùm tia đã gia tốc sẽ ra khỏi buồng chân

không của máy gia tốc qua một cửa sổ lối ra (thường là một tấm titan mỏng ở cuối đầu quét (scan

horn) sẽ chiếu thẳng lên sản phẩm.

Sản phẩm được di chuyển qua chùm tia quét bằng hệ thống băng tải. Vì máy gia tốc (linac)

và hệ thống quét thường vận hành ở những thông số cố định; cho nên một liều chiếu mong muốn

nào đó sẽ đạt được bằng cách chọn một tốc độ thích hợp cho hệ thống băng tải. Sau đây ta sẽ nghiên

cứu về nguyên lý cấu tạo và vận hành máy gia tốc.

Sơ đồ khối của một máy gia tốc thẳng (linac) RF điện tử sóng đứng điển hình (một kiểu máy

gia tốc vi sóng) được vẽ trên hình 2.2.

Các điện tử được

sinh ra trong một

súng điện tử:

chúng được phát

xạ nhiệt từ một

cathode nóng và

được tạo thành

một chùm tia nhờ

các điện trường

hội tụ đặt giữa các điện cực của súng. Cấu trúc gia tốc này bao gồm một hoặc nhiều các hốc (cavity)

cộng hưởng điện từ ở các tần số vi sóng. Các điện trường dao động được thiết lập nên trong cấu trúc

gia tốc này nhờ sự kết nối công suất vi sóng từ một đèn thích hợp như là klystron hoặc magnetron.

Các điện trường dao động trong các hốc gia tốc này tạo ra một dòng điện tử đều đặn từ súng thành

các bó trục và làm gia tốc các bó điện tử đến động năng mong muốn. Mạch tạo xung PFN gồm có

các tụ điện và các cuộn cảm tách rời nhau, có tính chất đặc trưng của một mạch truyền điện tích.

Đối với các thiết bị có công suất chùm tia trung bình lớn hơn 10 kW thì đèn vi sóng thông

dụng nhất là một klystron; đối với hệ thống máy gia tốc có công suất trung bình thấp hơn thì thường

dùng một đèn magnetron.

2.2. Phân bố chùm tia và liều bên trong vật chất chiếu xạ [1]

Ta đã biết một trong những đặc trưng quan trọng đối với mọi quá trình công nghệ bức xạ là

liều hấp thụ trong vật liệu chiếu. Với mỗi loại sản phẩm được xử lý trên máy chiếu xạ EB thường có

một giới hạn liều cực tiểu Dmin để thu được hiệu ứng mong muốn và một giới hạn liều cực đại để

tránh phá hỏng sản phẩm Dmax .Trị số liều hấp thụ mà phép xử lý EB cần phải thực hiện, mức độ

đồng nhất của liều hấp thụ trong thể tích sản phẩm chiếu là quyết định hiệu năng và năng suất của

quy trình công nghệ ấy. Bây giờ, ta xét trường hợp chiếu tia điện tử.

2.2.1. Hình dạng phân bố liều trong sản phẩm

Ta đã biết, electron năng lượng cao xuyên qua vật chất mất dần năng lượng qua tương tác

Coulomb với nguyên tử, electron của nguyên tử và hạt nhân. Hình 2.3 mô tả quá trình electron

tương tác trong nước, electron sơ cấp sẽ ion hóa nguyên tử trên đường đi, sinh ra các electron thứ

cấp…cho đến khi mất hết năng lượng và bị hấp thụ. Ngoài ra khi electron tương tác với hạt nhân

qua tán xạ đàn hồi, sẽ xuất hiện tia X năng lượng cao hoặc phát bức xạ hãm.

Hình 2.3 Vết chùm electron khi đi vào nước [5]

Phân bố năng lượng electron 10 MeV để lại trong vật chất được thể hiện qua hình 2.4, trục

tung của đồ thị là năng lượng của electron để lại trong vật chất, Wsp. Liều hấp thụ trong vật chất

tại độ sâu d được tính bằng tích của năng lượng electron để lại trong vật chất với số hạt electron

trong một đơn vị thể tích tại độ sâu đó:

D d ( )

 

W x jt ( )

(2.1)

Với j: mật độ dòng (A/cm2); t: thời gian (s)

Hình 2.4 Phân bố liều theo độ sâu trong nước với electron

tới năng lượng 10MeV

Phân bố năng lượng trên hình 2.4 được tính cho nước, =1 g/cm3. Ta có thể mở rộng cho các tỷ

x

trọng  khác, nếu thay x bằng mật độ mặt Ad:

(2.2)

Thông thường, đại lượng mật độ mặt Ad này được xem như thước đo độ dày với đơn vị g/cm2.

Phân bố liều electron trong nước với các năng lượng được mô tả trong hình 2.5. Đặc điểm

phân bố liều của các năng lượng khác nhau đều có một đỉnh, sau đó liều giảm tuyến tính theo độ

sâu, tuy nhiên không trực tiếp giảm về không. Khả năng xuyên sâu gần như tăng tuyến tính với năng

lượng của chùm electron. Ngược lại, chiều cao của đỉnh lại tỷ lệ nghịch với năng lượng của electron

vào.

Hình 2.5 Phân bố liều trong vật chất với electron năng lượng khác nhau

2.2.2. Tỷ số max:min và hệ số sử dụng năng lượng

Do năng lượng của electron để lại trong vật chất thay đổi theo độ sâu nên trong vật sẽ có vị

trí nhận liều nhỏ nhất (Dmin) và có vị trí liều lớn nhất (Dmax). Tỷ số Dmin/Dmax là độ bất đồng đều

(gọi tắt là tỷ số max:min).

Một đặc trưng khác của độ mất năng lượng riêng của electron là hiệu suất sử dụng chùm tia

electron, bằng tỷ số giữa phần năng lượng trong hình vuông giới hạn bởi Dmin trong hình 2.4 (chính

là phần năng lượng cần thiết cho quá trình chiếu xạ), với phần năng lượng mà chùm electron để lại

trong vật chất (giới hạn bởi đường cong liều).

2.2.2.1.Trường hợp chiếu xạ một mặt

Trở lại hình 2.4 cho trường hợp electron đơn năng 10 MeV, năng lượng mà electron để lại tại bề mặt sản phẩm tính bằng code TIGER là 1,84 MeVg/cm2, tăng đến 2,48 MeVg/cm2 tại độ sâu 2,75 g/cm2. Từ kết quả tính bằng code TIGER, phân bố năng lượng trong sản phẩm được mô tả bởi

hàm:

, 0 < d <2,5

Wsp(MeVg/cm2) = 1,84+0,25d = 2,48exp(-0,27d-2,75|2,7), 2,5

Tích phân toàn phần hàm khớp (2.3) sẽ nhận được tổng năng lượng hấp thụ là 9,61

MeV/electron (phần năng lượng còn lại được xem như mất mát trong cửa sổ Titan dày 3 mm qua

việc phát bức xạ hãm)

Nếu xem như toàn sản phẩm chiếu xạ cần nhận được một liều cực tiểu như nhau, thì phần

liều sai lệch liều tại các điểm khác có giá trị cao hơn là phần không cần thiết. Từ đó hiệu suất sử

dụng chùm electron trong trường hợp chiếu xạ một mặt được định nghĩa:

d d /

  u

max

Với là dmax

chiều dày lớn nhất của vật liệu để có thể đạt liều gần giá trị liều yêu cầu, được cho bởi công thức:

W /(



)

max

min

(2.5)

Thông thường liều cực tiểu sẽ đạt được tại bề mặt của sản phẩm mỏng và tại đáy (dr) đối với

sản phẩm dày nên: Wmin = min[W(0),W(dr)]. Giả sử hàng chiếu xạ không được bao bọc, từ phân

bố liều trong hình 2.4, tỷ số max:min và hiệu suất sử dụng trường hợp chiếu một mặt cho vật chất là

nước (=1 g/cm3) được thể hiện trong hình (2.6). Liều chiếu xạ tăng từ bề mặt sản phẩm cho đến độ sâu 2,75 g/cm2, tỷ số max:min cũng tăng tương ứng đạt đến giá trị 1,35, sau đó tỷ số max:min không thay đổi cho đến khi chiều dày sản phẩm vượt quá 3,8 g/cm2. Khi chiều dày sản phẩm quá

3,8 g/cm2, liều cực tiểu trong sản phẩm giảm dưới W(0), tỷ số max:min tăng nhanh khi chiều dày

sản phẩm tăng. Hiệu suất sử dụng chùm electron tăng tuyến tính theo chiều dày sản phẩm cho đến giá trị cực đại với chiều dày 3,8 g/cm2, sau đó Wmin giảm nhanh (hình 2.4) kéo theo đường cong

hiệu suất giảm theo. Hiệu suất sử dụng cực đại trong trường hợp này đạt 70 %.

Hình 2.6 Hiệu suất sử dụng và tỷ số max:min, chiếu xạ một mặt, electron 10 MeV

Trong trường hợp chiếu xạ một mặt, hiệu suất sử dụng cao nhất nếu sản phẩm có chiều dày d

thỏa mãn D(d) = Dsuf. Với các giá trị khác nhau của năng lượng electron vào cho thấy, chiều dày tối

ưu gần như tỷ lệ tuyến tính với năng lượng:

dopt-nước = 0,4E(MeV) - 0,2

Với các vật liệu có tỷ trọng  khác chiều dày tối ưu dopt được như sau:

dopt-vật liệu = dopt-nước /

2.2.2.2.Trường hợp chiếu xạ hai mặt

Với sản phầm được chiếu xạ hai mặt với cùng một chùm electron như nhau thì phân bố liều



)

 

W x ( )

 

W T x



(

)

hấp thụ trong sản phẩm được tính theo công thức

tW x T ( ,

(2.7)

Với T là chiều dày sản phẩm chiếu xạ, x là độ sâu sản phẩm xác định từ một mặt cố định,

W(x) liều tương ứng với trường hợp chiếu một mặt. Như vậy, trong trường hợp chiếu hai mặt,

phân bố liều gần như đối xứng với mặt phẳng giữa của sản phẩm. Phân bố suất liều trong sản phẩm

chiếu xạ bởi chùm electron 10 MeV với các độ dày khác nhau được mô tả trong hình 2.7. Tỷ số

max:min trường hợp chiếu xạ hai mặt được thể hiện trong hình 2.8, cho thấy chiếu xạ hai mặt của sản phẩm giải quyết được các sản phẩm có độ dày lớn hơn 3,8 g/cm2, và đặc biệt tốt ở vùng nhỏ hơn 3,5 g/cm2 và từ 8-9 g/cm2.

Hình 2.7 Phân bố liều trong trường hợp chiếu hai mặt bằng electron năng lượng 10 MeV với

sản phẩm có độ dày: (a) 8,64 cm, max:min=1,73 ;

(b) 9,12 cm, max:min=1,5 và (c) 9,6 cm, max:min=2,6

Hiệu suất sử dụng cực đại 0,64 tại chiều dày 3,8 g/cm2 và 0,79 tại chiều dày 8,6 g/cm2, tỷ số

max:min tương ứng 1,35. Với các sản phẩm yêu cầu tỷ số max:min nhỏ, cần được giới hạn chiều dày dưới 3 g/cm2, khi đó hiệu suất đạt 60%.

Hình 2.8 Hiệu suất sử dụng và tỷ số max:min, chiếu xạ hai mặt, electron 10 MeV

 

(2.8)

Với

u T d

max



E 2 /(

 W

)

Trường hợp chiếu xạ hai mặt, hiệu suất sử dụng chùm tia được tính bằng:

max

min

(2.9)

trong đó hệ số 2 suất hiện là do sản phẩm được chiếu hai lần.

Tương tự trường hợp chiếu một mặt, chiều dày tối ưu trong trường hợp chiếu hai mặt cũng tỷ

lệ tuyến tính với động năng vào của electron:

dopt(g/cm2) = 0,9E(MeV) – 0,4 (2.10)

Với các vật liệu có tỷ trọng  khác, chiều dày tối ưu dopt được như sau:

2.3. Thiết bị gia tốc điện tử UERL 10-15S2 [8]

2.3.1. Giới thiệu máy gia tốc UERL-10-15S2

dopt-vật liệu = dopt-nước /

Máy gia tốc electron tuyến tính UERL-10-15S2 lắp đặt tại Vinagamma thuộc loại Linac được

cung cấp bởi CORAD Service Co.Ltd. Máy gia tốc UERL-10-15S2 là một hệ thống bao gồm: hệ

thống che chắn bức xạ, hệ thống gia tốc, hệ băng chuyền, nguồn cao thế...; thiết bị chiếu xạ có công

suất 15kW, gia tốc chùm electron đạt năng lượng 10 MeV. UERL-10-15S2 sử dụng ống gia tốc

cộng hưởng để gia tốc electron bằng sóng cao tần cung cấp bởi klystron.

Để đáp ứng nhu cầu chiếu xạ, máy có thiết kế đặc biệt gồm 2 đầu phát đối diện nhau cho phép đồng

thời chiếu xạ sản phẩm trên cả hai mặt. Ống gia tốc và đầu quét của khối gia tốc được đưa ra trong

hình 2.9

2.3.2 Các thành phần chính của máy gia tốc UERL-10-15S2

Các thành phần chính của máy gia tốc bao gồm:

 Khối che chắn bức xạ

 Ống gia tốc

 Hệ thống quét chùm tia

 Klystron

 Hệ thống điều khiển

 Các bảng điện

 Hệ băng chuyền

Trong đó, khối chiếu xạ (1), klystron (10) và hai hệ thống làm lạnh được đặt trong khối che chắn

phóng xạ ở tầng 1. Thiết bị tạo xung cho klystron (7) được đặt ngoài khối che phóng xạ và nối với

klystron bằng 4 sợi cáp. Bầu đựng khí SF6 để bơm vào hệ thống dẫn sóng (8), bơm nước tản nhiệt

(9) và hệ thống làm lạnh tuần hoàn bên ngoài (15) cũng được đặt tại tầng 1 (Hình 2.10). Các thiết bị

khác của máy gia tốc được đặt tại phòng điều khiển tại tầng trệt bao gồm: khối nguồn (4), khối điều

khiển (5), tổng đài chính (3) và hệ thống điều khiển băng chuyền (2) (Hình 2.11).

Các thông số chính của thiết bị được đưa ra trong các bảng 2.1

Thông số

Giá trị

Năng lượng cực đại của điện tử, MeV

Dải năng lượng của điện tử, MeV

910

Công suất trung bình của chùm tia, kW

Ngưỡng tần số, Hz

50400

Khoảng thời gian dao động của chùm điện tử, s

1620

Độ dài quét cực đại, mm

600

Công suất nguồn, KVA

120

Bảng 2.1 Các thông số cơ bản của máy gia tốc UERL-10-15S2

Kích thước (mm)

Khối lượng

Thiết bị

(dài x rộng x cao)

(kg)

Bảng 2.2 Các thiết bị chính của máy gia tốc UERL-10-15S2

Máy chiếu xạ nối với hệ thống dòng ra

4550x50 x2040

3800

Khối klystron với một biến thế xung cao thế

860x650x1300

730

Phần cứng bộ điều biến của klystron

1450x600x2300

600

Hệ thống làm lạnh tuần hoàn nội

1200x600x1900

300

Khối nguồn điện số 1

600 x 600 x 1900

250

Khối nguồn điện số 2

800 x 600 x 1900

200

Khối điều khiển

800 x 400 x 1900

160

Bảng mạch điện cung cấp chính

1000 x 300 x 1000

Bảng điện cung cấp cho phòng điều khiển và

600 x 200 x 600

hệ thống băng chuyền

Giá đỡ bơm chân không

540 x 170 x 240

Thông số

Giá trị

Chiều rộng cực đại thùng hàng (mm)

600

Chiều cao cực đại thùng hàng (mm)

300

Chiều dài cực đại của thùng hàng (mm)

500

Khối lượng cực đại của thùng hàng (kg)

Vận tốc của băng chuyền ngay dưới chùm tia có thể

0.3-10

điều chỉnh liên tục trong khoảng (m/phút)

Độ ổn định của vận tốc băng chuyền (%)

+/- 2,5

Công suất điện yêu cầu (KVA)

Bảng 2.3 Các thông số chính của băng chuyền

2.4. Code MCNP [10]

MCNP là phần mềm ứng dụng phương pháp Monte Carlo để mô phỏng các quá trình vật lý

hạt nhân đối với nơtron, photon và electron mang tính chất thống kê (các quá trình phân rã hạt nhân,

tương tác giữa hạt nhân với vật chất, tính thông lượng photon, tính thông lượng electron…). MCNP

sử dụng các thư viện số liệu hạt nhân của các quá trình tính toán, gieo số ngẫu nhiên tuân theo các

qui luật phân bố, ghi lại sự kiện lịch sử của một hạt phát ra từ nguồn đến hết thời gian sống của nó.

Sự phức tạp của tương tác photon cũng được xử lý trong chương trình MCNP. Chương trình điều

khiển các quá trình này bằng cách gieo số theo qui luật thống kê cho trước và mô phỏng được thực

hiện trên máy tính vì số lần thử cần thiết thường rất lớn. Độ chính xác của kết quả càng cao nếu ta

gieo càng nhiều biến ngẫu nhiên.

Chương trình có nhiều ứng dụng như: thiết kế lò phản ứng, an toàn tới hạn, che chắn và bảo

vệ, phân tích và thiết kế đầu dò, vật lý trị liệu, nghiên cứu khí quyển, nhiệt phát quang do phóng xạ,

chụp ảnh bằng phóng xạ…

Là một ngôn ngữ lập trình MCNP đòi hỏi người sử dụng phải xây dựng một chương trình

chuẩn về cú pháp. Để viết một chương trình có thể chạy và cho kết quả tốt ta phải cung cấp đầu đủ

những thành phần chuẩn và lựa chọn chính xác những phép tính.

2.4.1 Dữ liệu hạt nhân

Các bảng dữ liệu hạt nhân là những phần không thể thiếu trong MCNP. Ngoài việc sử dụng

các bảng dữ liệu có sẵn trong MCNP, người dùng còn có thể sử dụng các dữ liệu được tái tạo từ các

dữ liệu gốc bên ngoài thông qua một chương trình chuyển đổi chẳng hạn như NJOY hay là các dữ

liệu mới được đưa vào trong MCNP bởi chính bản thân người dùng. Nguồn các số liệu hạt nhân có

sẵn trong MCNP được lấy từ chương trình hồ sơ số liệu hạt nhân ENDF (Evaluated Nuclear Data

File), thư viện ENDL (Evaluated Nuclear Data Library) và thư viện ACTL (Activation Library) của

các phòng thí nghiệm hạt nhân ở Mỹ Livermore và Los Alamos.

)  . ,

Các bảng số liệu hạt nhân bao gồm: Tương tác hạt nhân, tương tác photon được tạo ra do

neutron, tương tác neutron, phép đo liều hay kích hoạt neutron và tán xạ nhiệt S (

Các bảng số liệu dùng cho chương trình MCNP được liệt kê trong file XSDIR. Người sử

dụng có thể chọn các bảng cụ thể nhờ vào số nhận dạng chúng ZAIDS. Các số nhận dạng bao gồm

điện tích Z, số khối A và chỉ số của thư viện ID.

Các dữ liệu hạt nhân được đưa vào trong MCNP qua phần khai báo ở thẻ vật liệu (material

card).

2.4.2 Đánh giá sai số

Kết quả đưa ra ngoài giá trị cần tính toán còn có sai số tương đối R. R được định nghĩa là tỷ số

giữa thăng giáng chuẩn và giá trị trung bình.

xS X

R =

Với một kết quả tốt thì R tỷ lệ với , với N là số lịch sử đã định. Như vậy muốn giảm R ta phải

tăng N.

R

)

Sai số tương đối R được dùng để xác định khoảng tin cậy của trị trung bình. Theo định lý giới

và 95% cơ hội giá hạn trung tâm khi N   thì có 68% cơ hội giá trị thật nằm trong khoảng (1

R (1 2 )

trị thật nằm trong khoảng .Tuy nhiên đây là độ chính xác của bản thân phương pháp

Monte-Carlo chứ không phải là độ chính xác của kết quả mô phỏng so với kết quả thực nghiệm.

Đối với phương pháp Monte-Carlo có ba yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả so với

giá trị thực đó là chương trình tính, mô hình bài toán và người sử dụng. Các yếu tố trong chương

trình gồm: Các đặc trưng vật lý trong tính toán, các mô hình toán học, tính chính xác của các số liệu

sử dụng như tiết diện phản ứng, số Avogdro…Chất lượng của việc mô tả các tiết diện vi phân theo

năng lượng, theo góc. Mô hình bài toán có ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác của kết quả.

Nhiều bài toán cho kết quả xấu là do mô hình bài toán chưa tốt, không mô tả đầy đủ. Hai yếu tố của

mô hình bài toán ảnh hưởng đến kết quả bài toán là: Những mô tả hình học và những đặc trưng vật

lý của vật liệu có trong bài toán. Yếu tố con người ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả có thể là

lỗi trong khi đưa số liệu, lỗi trong các chương trình con…Nhiều trường hợp quá lạm dụng các kỹ

thuật giảm sai số nên đã gây ra những thiếu hụt về đóng gói vào kết quả. Người sử dụng cần hiểu rõ

chương trình để không tạo nên những đóng góp về sai số mà lẽ ra tránh được.

Bảng 2.4 Ý nghĩa của giá trị thực R

Giá trị R Đặc trưng của giá trị

0,5 – 1,0 Không có ý nghĩa

0,2 – 0,5 Có ý nghĩa chút ít

0,1 – 0,2 Còn nghi ngờ

Có thể tin cậy <0,1

<0,2 Có thể tin cậy đối với đầu dò điểm

Để thông báo cho người sử dụng biết chất lượng bài toán, chương trình MCNP đưa ra chỉ số

chất lượng FOM được định nghĩa:

1 2 R T

FOM =

Trong đó T là thời gian tính

2R tỉ lệ với 1/ N , T tỉ lệ với N, do đó FOM gần

Hiệu suất tính càng lớn nếu FOM càng lớn.

như không đổi.

Như vậy một kết quả tốt nếu FOM gần như hằng số.

2.4.3 Giảm sai số

1 N

C T

, mà N tỉ lệ với thời gian tính T. Do vậy có thể viết R = Như đã nói ở trên sai số R tỉ lệ với

với C là hằng số dương. Vậy có hai cách để làm giảm sai số:

 Một là tăng T

 Hai là giảm C

Trong thực tế thời gian T là hạn chế và phụ thuộc vào khả năng của máy tính. Do đó MCNP

lựa chọn cách thứ hai. Hằng số C phụ thuộc vào cách lấy mẫu và lựa chọn kết quả truy xuất

Có bốn công cụ giảm sai số:

Phương pháp cắt cụt là phương pháp đơn giản nhất nhằm tăng tốc độ tính toán. Bao gồm: Cắt

không gian, cắt năng lượng và cắt thời gian.

Phương pháp kiểm soát mật độ sử dụng kỹ thuật tách để kiểm soát số mẫu lấy trong các miền

khác nhau của không gian pha. Lấy nhiều mẫu có trọng số thấp trong miền quan trọng, trong khi đó

chỉ lấy ít mẫu có trong số cao trong miền không quan trọng. Việc điều chỉnh trọng số cần thực hiện

tốt để không làm thay đổi nghiệm bài toán.

Phương pháp lấy mẫu có sửa đổi là phương pháp có thay đổi cách lấy mẫu nhằm tăng thêm sự

chính xác của kết quả. Các phương pháp lấy mẫu có sửa đổi bao gồm: Phép biến đổi theo hàm mũ,

bắt hạt dạng ẩn, va chạm bắt buộc, dịch chuyển thông số nguồn và dịch chuyển quá trình tạo

photon.

Phương pháp tất định từng phần là phương pháp phức tạp nhất. Bằng phương pháp này người ta

thay đổi các quá trình vận chuyển ngẫu nhiên thông thường của hạt.

Tóm lại các kỹ thuật giảm sai số nếu sử dụng đúng làm cho việc tính toán có hiệu quả cao,

nhưng ngược lại nếu sử dụng không đúng sẽ gây ra những sai lầm. Tuy nhiên không quá lạm dụng

kỹ thuật này, đối với từng bài toán cụ thể mà ta lựa chọn những phương pháp phù hợp nhất.

2.4.4 Kết quả tính toán

Ngoài các thông tin về kết quả, MCNP còn đưa ra những thông tin giúp cho người sử dụng biết về

hoạt động của chương trình, làm sáng tỏ những vấn đề vật lý của bài toán và sự thích ứng của

phương pháp Monte Carlo. Nếu có sai trong khi chạy, chương trình sẽ in ra chi tiết để người dùng

biết khắc phục.

2.4.5 Cấu trúc một file input trong MCNP

Phần quan trọng để có một chương trình MCNP chính là file input. Nó là một tập tin lưu

thông tin của một chương trình hoàn chỉnh.

Trong file input này các thông số như số hạt cần gieo, các thông số chính xác của nguồn

được khai báo, các thông số về hàng chiếu xạ như kích thước và vật liệu. Qua các thông số nhận

được MCNP sử dụng thư viện số liệu hạt nhân và các quá trình tính toán, gieo số ngẫu nhiên tuân

theo quy luật phân bố, ghi lại sự kiện lịch sử phát ra từ nguồn cho đến hết thời gian sống của nó.

Một file input có dạng sau:

- Tiêu đề thông tin về input file (nếu cần)

- Các thẻ ô (Cell Cards)

- Dòng trống phân cách

- Các thẻ mặt (Surface Cards)

- Dòng trống phân cách

- Các thẻ dữ liệu ( data cards)

- Dòng trống kết thúc

Các dòng không được vượt quá 80 cột. Các thẻ ô, mặt và dữ liệu phải được viết bắt đầu từ 1

trong 5 cột đầu tiên. Các dữ liệu đưa vào cách nhau ít nhất bởi một khoảng trống.

Các thẻ dữ liệu (data cards) gồm các loại sau:

 MODE

- Mode N chỉ tính toán cho neutron

- Mode NP Tính neutron và photon tạo bởi neutron

- Mode P Chỉ tính cho photon

- Mode E Chỉ tính cho electron

- Mode PE Tính cho photon và electron

- Mode NEP Tính cho neutron, electron và photon tạo bởi neutron

 Thẻ độ quan trọng (importance card ): Thẻ độ quan trong được ký hiệu bằng imp tiếp theo là

dấu “ : ’’, tiếp đến là các chữ P hoặc N hoặc E, P. Cuối cùng là số quan trọng đối với hạt cần

tính. Số quan trọng là các số 1,2,3… Mức độ quan trọng tăng khi số quan trọng tăng.

 Thẻ đưa ra kết quả (tally card )

MCNP đưa ra 7 mức tính toán neutron, 6 mức tính cho photon và 4 mức tính cho electron.

Ký hiệu tính toán

Mô tả

F1:N hoặc F1:P hoặc F1:E

Dòng phân tích trên bề mặt

F2:N hoặc F2:P hoặc F2:E

Thông lượng mặt trung bình

F4:N hoặc F4:P hoặc F4:E

Thông lượng ô trung bình

F5:N hoặc F5:P

Thông lượng điểm hay đầu dò

F6:N hoặc F6:N, P hoặc F6:P

Năng lượng để lại trung bình trong ô

Năng lượng mất mát trong phân hạch

F7:N

F8:N hoặc F8:P hoặc F8:E hoặc F8:P, E

Phân bố tạo xung trong đầu dò, F8:E cho

điện tích giải phóng

Bảng 2.5 Các thẻ đưa ra số liệu trong MCNP

 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

Kí

Loại mặt

Mô tả

Phương trình

Viết thẻ

hiệu

Ax+By+Cz-D=0

ABCD

Tổng quát

Trực giao với OX

x-D=0

Trực giao với OY

y-D=0

Mặt phẳng

Trực giao với OZ

z-D=0

Bảng 2.6 Phương trình mô tả các mặt cơ bản trong MCNP





 0

Tâm tại gốc O

x y z R











(

2 )

(

2 )

(

2 )

 0

Tổng quát

Mặt cầu

x y z R







(

)

Tâm trên trục OX

 0

x y z R





(

)

Tâm trên trục OZ

 0

y z R



(

)

z   (

z )

 0

Song song trục OX

C/X

x z R







(

)

(

)

 0

Song song trục OY

C/Y

x y R

Mặt trụ





(

)

(

)

x  Bảng 2.6 Phương trình mô tả các mặt cơ bản trong MCNP (tiếp theo)

Song song trục OZ

 0

C/Z





Trên trục OX

 0





Trên trục OY

 0





 0

Trên trục OZ

x y z

Song song trục OX

K/X







 0



 t x









2 1 t 

x y z

Song song trục OY

K/Y







 0



 t y









2 1 t 

x y z

Song song trục OZ

K/Z







 0









 t z

2 1 t 

Mặt nón





 0

Trên trục OX

x 2 1 t 

 t x







 0

Trên trục OY

y 2 1 t 

 t y







 0

Trên trục OZ

 t z



2 1 t 

 dùng

cho nón

Elip soid

A B C D E

Trục song song với

Hyperboloid



 



 



 A x 2

 B y 2

  D x

 

  E y

 C z   2

 z   F z 

R   z G 

OX,OY, OZ

 F G x y z

Paraboloid

Trụ

Trục không song song

By Cz Dxy Eyz Fzx Gx Hy



Nón

A B C D E

với OX,OY hoặc OZ

 Jz K 



F G H J K

Hyperboloid



Paraboloid

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

j 

99999

Trong đó:

, dấu “*” cho mặt phản xạ, dấu “+” cho mặt trong suốt. j: số mặt 1

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

j 

99999

j 

999

Trong đó:

, nếu cell có sự chuyển đổi TR thì 1 - j: chỉ số cell, với 1

- 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

Thông số Giá trị trung bình

Hình dạng ellipe

0,97 Tỷ trọng, g/cm3

Chiều rộng, cm 9,5

Chiều dài, cm 12

Liều chiếu cực đại, kGy 0,7

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

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

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

R.Dose

1.2

1.0

0.8

0.6

e s o D R

0.4

0.2

0.0

d (cm )

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

 1

(3.1)



8 .10

rad s

EI R

thông lượng qua suất liều. Hệ số chuyển đổi được tính theo công thức

Trong đó E là năng lượng electron (MeV); I là mật độ dòng electron trên 1 đơn vị diện tích (mA

prR là một hàm theo năng lượng và được tính như sau:

cm 2 );

prR =0,412 En

 Nếu 0,01 MeV < E < 2,5 MeV thì

Với n = 1,265 – 0,0954 lnE

prR = 0,53E – 0,106

 Nếu 2,5 MeV < E < 20 MeV thì

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.

Điểm Liều (kGy)

Sai số

Điểm Liều (kGy)

Sai số

31,33

0,05

31,33

0,05

32,76

0,05

32,76

0,05

32,43

0,05

32,43

0,05

33,28

0,05

33,28

0,05

36,10

0,05

36,10

0,05

48,36

0,05

48,36

0,05

76,56

0,04

76,56

0,04

48,36

0,05

48,36

0,05

36,10

0,05

36,10

0,05

33,28

0,05

33,28

0,05

32,43

0,05

32,43

0,05

32,76

0,05

32,76

0,05

Bảng 3.3 Kết quả tính phân bố liều bề mặt

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

1.20

1.00

0.80

0.60

0.40

e s o D e v i t a l e R

0.20

0.00

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

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

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

Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số

DT (kGy)

31,33

0,05

0,00

31,33

34,82

0,04

0,00

34,82

38.78

0,04

0,00

38,78

44,01

0,04

0,00

44,01

25,94

0,05

25,94

0,05

51,88

0,00

44,01

0,04

44,01

0,00

38,78

0,04

38,78

0,00

34,82

0,04

34,82

0,00

31,33

0,05

31,33

Bảng 3.4 Kết quả tính phân bố liều tại tâm

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

1.2

1.0

0.8

chiếu hai mặt

0.6

chiếu một mặt

0.4

e s o D e v i t a l e R

0.2

0.0

point

chuyển vị trí này một khoảng 1 cm từ tâm đến hai đầu mút.

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

Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy)

32,76

0,05

0,00

32,76

36,97

0,04

0,00

36,97

39,09

0,04

0,00

39,09

43,39

0,04

0,00

43,39

28,40

0,05

28,40

0,05

56,80

0,00

43,39

0,04

43,39

0,00

39,09

0,04

39,09

0,00

36,97

0,04

36,97

0,00

32,76

0,05

32,76

Bảng 3.5 Kết quả tính phân bố liều cách tâm 1 cm

Độ bất đồng đều liều: D max/Dmin = 1,73

1.2

1.0

0.8

0.6

chiếu hai mặt

chiếu một mặt

0.4

e s o D e v i t a l e R

0.2

0.0

Point

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

Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số

DT (kGy)

Bảng 3.6 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 2 cm

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

1.2

1.0

0.8

chiếu hai mặt

0.6

chiếu một mặt

0.4

e s o D e v i t a l e R

0.2

0.0

Point

Đồ thị biểu diễn sự phân bố liều được minh họa trong hình 3.12.

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

Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy) Sai số DT (kGy)

33,28

0,05

0,00

33,28

37,52

0,04

0,26

052

37,78

39,24

0,04

3,10

0,14

42,34

40,29

0,04

14,80

0,06

55,09

31,77

0,04

31,77

0,04

63,54

14,80

0,06

40,29

0,04

55,09

3,10

0,14

39,24

0,04

42,34

0,26

0,52

37,52

0,04

37,78

0,00

33,28

0,05

33,28

Bảng 3.7 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 3 cm

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

1.2

1.0

0.8

0.6

chiếu hai mặt

e s o D e v i t a l

chiếu một mặt

0.4

e R

0.2

0.0

Point

liều được minh họa trong hình 3.14.

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

Sai số

Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy)

DT (kGy)

Bảng 3.8 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 4 cm

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.

1.2

1.0

0.8

chiếu hai mặt

0.6

chiếu một mặt

e s o D e v i t a l e R

0.4

0.2

0.0

Point

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

Sai số

Điểm D1(kGy) Sai số D2(kGy)

DT (kGy)

Bảng 3.9 Kết quả tính toán phân bố liều cách tâm 5 cm

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

1.2

1.0

0.8

0.6

"chiếu hai mặt"

"chiếu một mặt"

0.4

e s o D e v i t a l e R

0.2

0.0

Point

Đồ thị biểu diễn sự phân bố liều tại vị trí cách tâm 5 cm được thể hiện qua hình 3.18.

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.

Điểm

Sai số

Điểm

Sai số

DT (kGy)

D1 (kGy)

D2 (kGy)

DT (kGy)

D1 (kGy)

D2 (kGy)

31,33

0,05

0,00

31,33

31,02 0,04 42,75 0,04

73,77

34,82

0,04

0,00

34,82

23,33 0,05 40,41 0,04

63,74

38.78

0,04

0,00

38,78

12,50 0,07 35,87 0,05

48,37

44,01

0,04

0,00

44,01

38,28 0,04 38,28 0,04

76,56

25,94

0,05

25,94

0,05

51,88

32,76 0,05

0,00

32,76

0,00

44,01

0,04

44,01

36,97 0,04

0,00

36,97

0,00

38,78

0,04

38,78

39,09 0,04

0,00

39,09

0,00

34,82

0,04

34,82

43,39 0,04

0,00

43,39

0,00

31,33

0,05

31,33

28,40 0,05 28,40 0,05

56,80

32,76

0,05

0,00

32,76

0,00

0,00 43,39 0,04

43,39

36,97

0,04

0,00

36,97

0,00

0,00 39,09 0,04

39,09

0,04

0,00

39,09

0,00

0,00 36,97 0,04

36,97

43,39

0,04

0,00

43,39

0,00

0,00 32,76 0,05

32,76

28,40

0,05

28,40

0,05

56,80

32,43 0,05

0,00

32,43

0,00

43,39

0,04

43,39

35,66 0,04

0,00

35,66

Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả tính toán phân bố liều

0,00

39,09

0,04

39,09

37,14 0,04

0,01

1,00

37,14

0,00

36,97

0,04

36,97

43,30 0,04

3,94

0,12

47,24

0,00

32,76

0,05

32,76

30,67 0,04 30,67 0,04

61,34

0,00

32,43

0,05

0,00

32,43

3,94

0,12 43,30 0,04

47,24

35,66

0,04

0,00

35,66

0,01

1,00 37,14 0,04

37,15

37,14

0,04

0,01

1,00

37,14

0,00

0,00 35,66 0,04

35,66

43,30

0,04

3,94

0,12

47,24

0,00

0,00 32,43 0,05

32,43

30,67

0,04

30,67

0,04

61,34

33,28 0,05

0,00

33,28

0,12

43,30

0,04

47,24

37,52 0,04

0,26

052

37,78

3,94

1,00

37,14

0,04

37,15

39,24 0,04

3,10

0,14

42,34

0,01

0,00

35,66

0,04

35,66

40,29 0,04 14,80 0,06

55,09

0,00

32,43

0,05

32,43

31,77 0,04 31,77 0,04

63,54

0,00

33,28

0,05

0,00

33,28

14,80 0,06 40,29 0,04

55,09

37,52

0,04

0,26

052

37,78

3,10

0,14 39,24 0,04

42,34

39,24

0,04

3,10

0,14

42,34

0,26

0,52 37,52 0,04

37,7

40,29

0,04

14,80

0,06

55,09

0,00

0,00 33,28 0,05

33,28

31,77

0,04

31,77

0,04

63,54

35,03 0,05

1,07

0,22

36,10

14,80

0,06

40,29

0,04

55,09

36,84 0,04

4,49

0,12

41,33

3,10

0,14

39,24

0,04

42,34

38,75 0,04 12,35 0,07

51,10

0,26

0,52

37,52

0,04

37,78

38,18 0,04 25,25 0,05

63,43

0,00

33,28

0,05

33,28

33,96 0,04 33,96 0,04

67,92

35,03

0,05

1,07

0,22

36,10

25,25 0,05 38,18 0,04

63,43

36,84

0,04

4,49

0,12

41,33

12,35 0,07 38,75 0,04

51,10

38,75

0,04

12,35

0,07

51,10

4,49

0,12 36,84 0,04

41,33

38,18

0,04

25,25

0,05

63,43

1,07

0,22 35,03 0,05

36,10

33,96

0,04

33,96

0,04

67,92

35,87 0,05 12,50 0,07

48,37

25,25

0,05

38,18

0,04

63,43

40,41 0,04 23,33 0,05

63,74

12,35

0,07

38,75

0,04

51,10

42,75 0,04 31,02 0,04

73,77

4,49

0,12

36,84

0,04

41,33

37,77 0,04 37,77 0,04

75,54

1,07

0,22

35,03

0,05

36,10

31,02 0,04 42,75 0,04

73,77

35,87

0,05

12,50

0,07

48,37

23,33 0,05 40,41 0,04

63,74

40,41

0,04

23,33

0,05

63,74

12,50 0,07 35,87 0,05

48,37

42,75

0,04

31,02

0,04

73,77

38,28 0,04 38,28 0,04

76,56

37,77

0,04

37,77

0,04

75,54

Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả tính toán phân bố liều (tiếp theo)

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

Sai số

Điểm

Sai số

Điểm

D2 (kGy)

DT (kGy)

D1 (kGy)

D2 (kGy)

DT (kGy)

D1 (kGy)

33,06 0,06

0,00

0,00 33,06

16,54 0,06 27,68 0,05 44,22

35,31 0,05

0,00

0,00 35,31

11,13 0,08 32,32 0,05 43,45

39,93 0,04

0,00

0,00 39,93

5,42

0,10 35,19 0,05 40,61

43,14 0,04

0,00

0,00 43,14

23,97 0,06 23,97 0,06 47,93

21,53 0,05 21,53 0,05 43,06

34,15 0,05

0,00

0,00 34,15

0,00

0,00 43,14 0,04 43,14

37,00 0,05

0,00

0,00 37,00

0,00

0,00 39,93 0,04 39,93

40,32 0,04

0,00

0,00 40,32

0,00

0,00 35,31 0,05 35,31

45,22 0,04

0,14

0,76 45,35

0,00

0,00 33,06 0,06 33,06

25,08 0,05 25,08 0,05 50,17

34,15 0,05

0,00

0,00 34,15

0,14

0,76 45,22 0,04 45,35

37,00 0,05

0,00

0,00 37,00

0,00

0,00 40,32 0,04 40,32

40,32 0,04

0,00

0,00 40,32

0,00

0,00 37,00 0,05 37,00

45,22 0,04

0,14

0,76 45,35

0,00

0,00 34,15 0,05 34,15

25,08 0,05 25,08 0,05 50,17

33,04 0,06

0,00

0,00 33,04

0,14

0,76 45,22 0,04 45,35

37,55 0,04

0,00

0,00 37,55

0,00

0,00 40,32 0,04 40,32

44,01 0,04

0,00

0,00 44,01

0,00

0,00 37,00 0,05 37,00

48,38 0,04

1,68

0,20 50,06

0,00

0,00 34,15 0,05 34,15

27,50 0,05 27,50 0,05 55,01

33,04 0,06

0,00 33,04

0,00

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)

37,55 0,04

0,00

0,00 37,55

0,00

0,00 44,01 0,04 44,01

44,01 0,04

0,00

0,00 44,01

0,00

0,00 37,55 0,04 37,55

48,38 0,04

1,68

0,20 50,06

0,00

0,00 33,04 0,06 33,04

27,50 0,05 27,50 0,05 55,01

45,57 0,05

0,04

1,00 45,61

Bảng 3.11 Kết quả tính toán phân bố liều khi che chắn hai lớp nhôm

1,68

0,20 48,38 0,04 50,06

46,27 0,04

0,12

0,53 46,39

0,00

0,00 44,01 0,04 44,01

44,87 0,04

0,64

0,32 45,51

0,00

0,00 37,55 0,04 37,55

38,92 0,04

4,47

0,12 43,38

0,00

0,00 33,04 0,06 33,04

26,68 0,05 26,68 0,05 53,36

45,57 0,05

0,04

1,00 45,61

4,47

0,12 38,92 0,04 43,38

46,27 0,04

0,12

0,53 46,39

0,64

0,32 44,87 0,04 45,51

44,87 0,04

0,64

0,32 45,51

0,12

0,53 46,27 0,04 46,39

38,92 0,04

4,47

0,12 43,38

0,04

1,00 45,57 0,05 45,61

26,68 0,05 26,68 0,05 53,36

34,54 0,05

0,57

0,36 35,11

4,47

0,12 38,92 0,04 43,38

32,91 0,05

2,07

0,17 34,98

0,64

0,32 44,87 0,04 45,51

31,87 0,05

4,11

0,12 35,99

0,12

0,53 46,27 0,04 46,39

29,15 0,05 13,36 0,07 42,50

0,04

1,00 45,57 0,05 45,61

27,58 0,05 27,58 0,05 55,16

34,54 0,05

0,57

0,36 35,11

13,36 0,07 29,15 0,05 42,50

32,91 0,05

2,07

0,17 34,98

4,11

0,12 31,87 0,05 35,99

31,87 0,05

4,11

0,12 35,99

2,07

0,17 32,91 0,05 34,98

29,15 0,05 13,36 0,07 42,50

0,57

0,36 34,54 0,05 35,11

27,58 0,05 27,58 0,05 55,16

35,19 0,05

5,42

0,10 40,61

13,36 0,07 29,15 0,05 42,50

32,32 0,05 11,13 0,08 43,45

4,11

0,12 31,87 0,05 35,99

27,68 0,05 16,54 0,06 44,22

2,07

0,17 32,91 0,05 34,98

24,33 0,05 24,33 0,05 48,67

0,57

0,36 34,54 0,05 35,11

16,54 0,06 27,68 0,05 44,22

35,19 0,05

5,42

0,10 40,61

11,13 0,08 32,32 0,05 43,45

32,32 0,05 11,13 0,08 43,45

5,42

0,10 35,19 0,05 40,61

27,68 0,05 16,54 0,06 44,22

23,97 0,06 23,97 0,06 47,93

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

Năng lượng hấp thụ trong sản phẩm

Hiệu suất sử dụng năng lượng 

Năng lượng do nguồn phát ra

Hiệu suất sử dụng năng lượng để xử lý thực phẩm được giới thiệu trong bảng 3.12

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 60

50 Nguồn bức xạ hãm Emax=5 MeV

30 Nguồn 60Co

20 Nguồn 137Cs

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. http://www.xaluan.com/modules.php?name=News&file=article&sid=113150

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.

facilities.

12. NCRP report No.51 Radiation protection design guidelines for 0.1 – 100 MeV paricle accelerator

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

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu chiếu xạ thanh long trên thiết bị gia tốc điện tử UERL-10-15S2



 t x











 t y



















 t z

 

 

 A x 2

 B y 2

 C z   2

 z   F z 

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu phân rã gamma nối tầng từ trạng thái hợp phần gây bởi phản ứng 181ta(n,γ)182ta về trạng thái 97,8304 kev (4− ) và 114,3126 kev (4− ) trên lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu hiệu suất ghi và khả năng phân biệt nơtron/gamma cho đầu dò nhấp nháy sử dụng phần mềm geant4

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu khảo sát các đặc trưng định liều bức xạ nơtron đối với vật liệu nhiệt phát quang K2GdF5:Tb

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu khảo sát các đặc trưng định liều bức xạ photon đối với vật liệu K2GdF5:Tb

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Xây dựng quy trình phân tích độc tố tetrodotoxins trong ốc biển ở Việt Nam bằng LC-MS/MS

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu sự mở rộng vùng tần số chiết suất âm sử dụng cấu trúc lưới đĩa đa lớp dựa trên siêu vật liệu

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4/AC định hướng xử lý môi trường

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Khảo sát tính chất quang và điện của màng AlN được chế tạo bằng phương pháp phún xạ phản ứng DC

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu sự cộng hưởng từ bậc cao để tạo ra chiết suất âm trong cấu trúc cặp đĩa dựa trên siêu vật liệu

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Chế tạo và nghiên cứu tính chất điện, quang của màng mỏng SiGe ứng dụng trong pin mặt trời thế hệ hai

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu tính chất quang của hạt nano ZnO chế tạo bằng phương pháp điện hóa

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Thiết bị phát hiện thăng giáng từ trường nhỏ

Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Ảnh hưởng của các tham số cấu trúc lên tính chất điện từ của anten Metamaterial

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy Pet và khu vực lân cận

Luận văn Thạc sĩ Vật Lí: Khảo sát phân bố từ trường của hệ phân cực kế muon trong thí nghiệm T-Violation

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Khảo sát phông nền và tối ưu hóa hiệu suất cho hệ phổ kế gamma HPGE trong phép đo mẫu môi trường

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Khảo sát phổ kế trùng phùng gamma sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Khảo sát khí radon trong nhà khu vực đô thị Thủ Dầu Một tỉnh Bình Dương

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu chiếu xạ thanh long trên thiết bị gia tốc điện tử UERL-10-15S2

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Nghiên cứu đo tuổi carbon phóng xạ mẫu địa chất bằng đetectơ nhấp nháy lỏng

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP