 Thiết bị phân tích hoá bằng kỹ thuật tia X và PGNAA trong ngành công nghiệp ở Việt Nam |
Tóm tắt: Trong ngành công nghiệp (CN) Việt Nam hiện đang có một số nhà máy sản xuất xi măng và nhà máy nhiệt điện than sử dụng thiết bị/hệ điều khiển hạt nhân sử dụng kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron - gamma tức thời (PGNAA) phân tích hoá học trực tuyến băng tải theo thời gian thực để điều khiển công nghệ sản xuất. Các máy đo/hệ điều khiển hạt nhân (NCS) sử dụng kỹ thuật PGNAA thuộc loại thiết bị tiên tiến nhất đang có trên thị trường thế giới. Những thiết bị này hiện chỉ do một số Hãng thiết bị lớn trên thế giới cung cấp và chế tạo sau khi khách hàng ký hợp đồng mua bán và có thư tín dụng (LC) của ngân hàng. Hiện nay, một số nhà khoa học về lĩnh vực NCS làm việc ở Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân đã hoàn thành việc nghiên cứu chế tạo loại thiết bị này và được Nhà nước xem xét bảo hộ dưới hình thức Giải pháp hữu ích: “Thiết bị đo chất lượng nguyên vật liệu bằng kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron - gamma tức thời (PGNAA)”.
Giới thiệu
Là một kỹ thuật phân tích hạt nhân hiệu quả, PGNAA đóng một vai trò quan trọng trong việc phân tích trực tuyến các nguyên liệu công nghiệp, đặc biệt là trong việc phát hiện các nguyên liệu rời có kích thước không đều. Sau hơn nửa thế kỷ phát triển, việc ứng dụng công nghệ PGNAA trong phân tích nguyên liệu công nghiệp đã đạt đến trình độ khá cao ở các nước phát triển tại châu Âu và châu Mỹ. Ngày nay, công nghệ PGNAA đã tương đối hoàn thiện về nguyên lý và ứng dụng cơ bản. Trong những năm gần đây, các nhóm nghiên cứu khoa học quốc tế đã tiến hành các nghiên cứu sâu hơn trong việc phát triển các máy dò mới có độ phân giải cao, phát triển phân tích phổ năng lượng và phát triển ứng dụng các nguồn neutron công suất nhỏ. Mặt khác, do neutron và tia gamma phát sinh từ nguồn neutron có hại nghiêm trọng đối với cơ thể con người nên cần xử lý tối ưu các thông số khác nhau và thiết lập hệ che chắn an toàn cho thiết bị PGNAA dưới sự chiếu xạ của nguồn neutron [1].
Thiết bị PGNAA có quá trình xử lý nhanh, tức thời, hiển thị được nhiều thông số theo thời gian thực, phân tích trực tiếp nguyên liệu thô mà không cần gia công mẫu như phân tích XRAY, phân tích một cách trực tuyến trên băng tải (mẫu online) hoặc trên mẫu rời (mẫu offline) trong phòng thí nghiệm (PTN).
Công nghệ PGNAA phân tích hạt nhân trên mẫu online và offline theo thời gian thực đa nguyên tố hiệu quả, phân tích không phá hủy mẫu, phân tích chính xác đối với thành phần nguyên liệu trong quá trình cung cấp và/hoặc trong phối trộn công nghiệp, có lợi thế đáng kể về độ nhạy của phân tích nguyên tố nhẹ. Đồng thời, vì cả nơtron và tia gamma đều có khả năng xuyên thấu mạnh nên có thể thu được toàn bộ thông tin nguyên tố của nguyên liệu rời. Vì vậy công nghệ PGNAA đã trở thành lựa chọn tốt nhất cho kiểm tra thành phần nguyên liệu rời trong CN.
Thiết bị PGNAA chế tạo tại Việt Nam đã tiếp thu các thành tựu trên thế giới, được phát triển để phân tích hoá học, xác định hàm lượng nguyên tố/oxyt, độ ẩm và thêm nhiều thông số liên quan đến chất lượng của nguyên liệu. Thiết bị có quy trình vận hành đơn giản và thực sự thân thiện với người sử dụng.
Nghiên cứu phát triển kỹ thuật PGNAA chế tạo thiết bị
Từ năm 2010 - 2012, Viện KH&KT hạt nhân triển khai đề tài cấp bộ “Nghiên cứu xây dựng hệ thiết bị phân tích độ tro than sử dụng kỹ thuật PGNAA với nguồn phát neutron”, mã số: ĐT.03/09.NLNT do TS. Nguyễn Thanh Tùy làm chủ nhiệm. Hệ đo PGNAA phân tích độ tro than (hình 1) có các thông số kỹ thuật chính: Sử dụng nguồn neutron Cf-252 có cường độ là 0,85 x 106 n/s; sử dụng đầu thu BGO kích thước 51x51mm; ADC có độ phân giải 2000 kênh; thời gian phân tích mẫu từ 400 - 600s; khối lượng mẫu 500 - 700 kg; hệ đo kết nối với máy tính qua cổng USB, chạy trên môi trường WinXP; liều bức xạ gây bởi neutron và gamma ở xung quanh hệ đo nhỏ hơn so với mức liều cho phép theo quy định của IAEA; kết quả xác định độ tro có sai số tuyệt đối nhỏ hơn 1% [2]. Tại cuộc hội thảo giới thiệu về thiết bị này tại Công ty Tuyển than Hòn Gai vào ngày 20/11/2012, các nhà sử dụng (end – user) đều thích thú với các tính năng kỹ thuật của thiết bị PGNAA nhưng cho biết lượng mẫu đo với 500kg là quá lớn cần phải giảm lượng mẫu đo xuống càng nhỏ càng tốt thì thiết bị mới có thể sử dụng được để phục vụ sản xuất.
 |
| Hình 1. Thiết bị phân tích trực tuyến độ tro than theo thời gian thực bằng kỹ thuật PGNAA chế tạo năm 2011. |
Năm 2017, nhóm nghiên cứu NCS của Viện KH&KT hạt nhân triển khai nghiên cứu phát triển kỹ thuật thu được năm 2012 và đã chế tạo thành công thiết bị thế hệ thứ 2 (hình 2), phân tích trực tuyến độ tro than theo thời gian thực bằng kỹ thuật PGNAA với khối lượng mẫu nhỏ, trên dưới 10kg [3].
 |
| Hình 2. Thiết bị phân tích trực tuyến độ tro than theo thời gian thực bằng kỹ thuật PGNAA chế tạo năm 2017 |
Từ năm 2019, trước yêu cầu của nhà máy nhiệt điện than cần có thiết bị phân tích chất lượng than trên băng tải, nhiều vấn đề nghiên cứu đã từng bước được giải quyết và công nghệ PGNAA đã đạt được mức tối ưu trong điều kiện chế tạo tại Việt Nam. Năm 2023, các giải pháp phân tích PGNAA và việc thiết kế hệ đo đã được hoàn thành. Sau đây là những Giải pháp kỹ thuật và thiết kế hệ đo [4].
Thiết bị phân tích trực tuyến chất lượng nguyên liệu (than) theo thời gian thực sử dụng kỹ thuật PGNAA chế tạo tại Việt Nam.
Theo nguyên lý chung của hệ đo PGNAA trình bày trong các tài liệu quốc tế, thiết bị PGNAA gồm 3 khối theo 3 chức năng của thiết bị (hình 3): (i) Đo kiểm tra/ đo mẫu tại băng tải hay trong PTN, thu nhận tín hiệu hạt nhân có ích từ quá trình đo mẫu; (ii) Xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu hạt nhân thu nhận được trong quá trình đo mẫu và biểu diễn chúng dưới dạng phổ năng lượng gamma của các nguyên tố có trong mẫu và từ phổ tính toán ra các thông số cần phân tích; (iii) Truyền dữ liệu và phản hồi: Kết thúc quá trình xử lý tín hiệu và tính toán ra các thông số cần phân tích. Thông tin truyền về bộ xử lý trung tâm của thiết bị - máy tính để “đánh giá” kết quả, đồng thời gửi tín hiệu phản hồi đến cơ cấu điều khiển, các bộ phận ngoại vi của thiết bị.
 |
| Hình 3. Các khối chức năng của hệ đo, mẫu di chuyển trên băng tải (bên trải) và mẫu rời đặt cố định (bên phải) lắp đặt trong PTN |
Đo kiểm tra/đo mẫu: Cơ cấu đo gồm khối nguồn phóng xạ (sau đây gọi là khối nguồn) – mẫu đo – hộp đầu đo. Mẫu đo (nguyên liệu/than) trên băng tải hay trong hộp đựng mẫu nằm giữa khối nguồn và hộp đầu đo.
Khối nguồn
Sử dụng nguồn Cf-252: có 3 mức: 05µg, 10µg và 15µg tùy thuộc vào công nghệ phân tích: 5µg đo offline hay đo online trên băng tải nhỏ, có độ rộng băng tải dưới 900mm; 10µg đo online trên băng tải trung bình, có độ rộng băng tải từ 900mm đến 1400mm và 15µg đo online trên băng tải cỡ lớn, có độ rộng trên 1400mm.
Áp dụng kỹ thuật chùm neutron hội tụ [5] để tăng hiệu suất phản ứng n-γ, cho phép khi sử dụng nguồn phóng xạ có công suất nhỏ nhưng được “khuếch đại” lên đủ lớn giống như khi sử dụng nguồn phóng xạ công suất lớn nhưng không sử dụng kỹ thuật hội tụ chùm neutron (các hệ thiết bị PGNAA thế hệ cũ, xem: https://tudonghoangaynay.vn/thiet-bi-phan-tich-hoa-bang-ky-thuat-tia-x-va-pgnaa-trong-nganh-cong-nghiep-o-viet-nam-9173.html/ ). Để tạo ra chùm neutron hội tụ, sử dụng lớp vật liệu phản xạ neutron bao quanh nguồn để hội tụ lại và tạo thành lối dẫn dòng bức xạ về một hướng gọi là cửa chiếu nguồn. Bình thường, neutron phát ra từ nguồn theo 4π (như cấu hình đo chế tạo năm 2011) hay theo 2π (như cấu hình đo năm 2017) được phản xạ và hội tụ về phía cửa chiếu nguồn (dạng hình chóp nón) như thiết kế hiện tại.
Sử dụng vật liệu làm chậm (toàn bộ cửa chiếu nguồn): Khi neutron được hội tụ về và va đập với vật liệu làm chậm sẽ bị nhiệt hoá, quá trình va chạm nhiều lần làm cho chúng trở về trạng thái neutron nhiệt và trên nhiệt trước khi dòng bức xạ đi ra khỏi cửa chiếu nguồn và đi vào mẫu đo.
Sử dụng vật liệu làm chậm và hấp thụ neutron phía ngoài lớp phản xạ: nhằm làm chậm và hấp thụ các neutron không bị phản xạ và đâm xuyên qua lớp phản xạ ra. Lớp này nhằm hấp thụ hết các neutron, không cho bức xạ đi ra ngoài khối chứa nguồn, hạn chế sự ảnh hưởng của phóng xạ với môi trường bên ngoài.
Sử dụng lớp vật liệu cản xạ neutron và gamma (Pb) ở sát lớp ngoài cùng của khối chứa nguồn: để hạn chế tối đa bức xạ, không cho chúng từ khối nguồn ra môi trường, bao gồm neutron chưa bị hấp thụ và gamma sinh ra trong quá trình va chạm của neutron với các lớp phản xạ, làm chậm và hấp thụ trong khối chứa nguồn.
Lớp bao ngoài cùng khối nguồn là thép dày: ngoài chức năng cản xạ còn có tác dụng giữ ổn định kết cấu khối nguồn không bị thay đổi nếu bị va đập trong khi vận chuyển và hoặc khi thay đổi thời tiết giữa các mùa trong năm.
Sử dụng cơ cấu tự động đóng mở nguồn khi chiếu mẫu và tự động đóng nguồn khi có sự cố: Cơ cấu tự động đóng mở nguồn khi thiết bị hoạt động nhằm bảo vệ an toàn bức xạ, an ninh nguồn phóng xạ đáp ứng Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), giúp người sử dụng không phải vận hành nguồn phóng xạ. Thiết bị tự động đưa nguồn về vị trí an toàn và khoá cứng khi hoạt động gặp sự cố như mất điện đột ngột hay khi không có nguyên liệu trên mặt băng tải phải dừng thiết bị, vv…
Mẫu đo:
Nguyên liệu cần đo nằm trong khoảng không gian giữa khối nguồn và hộp đầu đo. Với thiết bị đo băng tải sẽ gặp tình trạng, dòng nguyên liệu không ổn định, lúc nhiều, lúc ít, lúc dày, lúc mỏng, thậm chí có lúc không có và kích thước viên của nguyên liệu lúc to, lúc nhỏ, vv… Hiệu chỉnh sự ảnh hưởng của bề dày lớp nguyên liệu trên băng tải không đồng đều bằng các giải pháp xử lý vật lý thông qua phần mềm được thiết lập trong Xử lý tín hiệu. Khi trên băng tải không có nguyên liệu hoặc quá ít, mỏng, thiết bị phát cảnh báo, dừng hệ đo và đóng nguồn về trạng thái an toàn. Khi có sự tương tác trở lại của người vận hành thì hệ đo tiếp tục thực hiện theo tiến trình đã thiết lập.
Hộp đầu đo:
Hộp đầu đo có vỏ bằng thép Inox, phía bên trong xung quanh vỏ được bao bọc lớp phủ bằng vật liệu hấp thụ nơtron.
Trong hộp có các linh kiện, bản mạch: 01 đầu dò BGO 3x3 inch và ống nhân quang (PMT), mạch cao áp (HV board), biến đối tương tự số (ADC), bộ cảm biến đo nhiệt độ và bộ điều khiển ổn định nhiệt độ theo 2 mùa nóng và lạnh.
Sử dụng bộ biến đổi và xử lý tín hiệu - ADC có tốc độ cao.
Biểu diễn phổ năng lượng số đếm gamma thu được trong quá trình đo mẫu theo dải năng lượng và hoặc theo số kênh của ADC.
Thiết lập phần mềm tự động ổn định phổ theo đỉnh H có năng lượng 2,23MeV, làm trơn phổ (trừ phông), chuẩn năng lượng, làm khớp các đỉnh năng lượng theo phân bố Gauss,… do bộ vi xử lý trong hộp đầu đo thực hiện.
Trường hợp hệ đo sử dụng 02 hộp đầu đo trở lên, việc cộng phổ của các đầu đo thành phổ tổng để giống như phổ khi có 01 đầu đo, phân tích phổ (tổng) để xác định hàm lượng các nguyên tố như Fe, Si, Al, các nguyên tố khác và các thông số khi phân tích than như độ tro, độ ẩm có trong tro nguyên liệu, trong than,… do bộ xử lý trung tâm của thiết bị thực hiện. Từ phổ năng lượng thiết lập các cửa sổ (hình 4) và thiết lập phương trình hồi quy tuyến tính có dạng:
 |
ở đây a0, a1, . . . , an là các hằng số và X1, X2, v.v. , Xn là các biến tương ứng với tốc độ đếm được ghi trong cửa sổ năng lượng trong phổ gamma tương ứng với Fe, Al, Ca, Si, Ti,…, H và B hoặc kết hợp của các nguyên tố này, được chuẩn hóa thành tốc độ đếm (số đếm thu được trong 01 giây) [6]. Tốc độ đếm của thông số trong mẫu cần biết được so sánh với tốc độ đếm của cùng thông số trong các mẫu chuẩn trong từng vùng năng lượng có chứa nguyên tố được lấy theo đỉnh có tiết diện n-ɤ lớn nhất hoặc tốc độ đếm trong toàn bộ phổ gamma.
|
|
Hình 4. Xử lý phổ PGNAA để xác định các biến trong phương trình hồi quy tính thông số thành phần về chất lượng than
Do hệ thiết bị PGNAA sử dụng nguồn có cường độ thấp, không đủ độ mạnh cần thiết để kích hoạt hạt nhân một số nguyên tố và độ phân giải của hệ đo không đủ tốt như trong PTN chuyên ngành,… cho nên sẽ có hiện tượng một số đỉnh gamma có tổng số đếm gamma rất thấp và bị ẩn dưới nền phông của phổ. Trường hợp này xảy ra với các nguyên tố như S, C, O, N, Cl, Rb, Y… Xác định được phần diện tích các đỉnh ẩn này theo phương pháp làm khớp sẽ cho kết quả với độ chính xác kém, vì vậy phương pháp trí tuệ nhân tạo được sử dụng. Tương tự, với những thông số không tính trực tiếp từ phổ gamma mà chúng là sự tương quan của một số nguyên tố thành phần như nhiệt trị, chất bốc của than có liên quan đến hàm lượng của các nguyên tố cháy là C, H, N, S và O cũng sẽ được tính toán theo phương pháp trí tuệ nhân tạo – mạng neuron (ANN) [7];
Trong phân tích phổ PGNAA, khi sử dụng ANN, với từng nguyên tố (có đỉnh ẩn), đầu vào gồm các số liệu X1, X2, X3, v.v.. là tốc độ đếm tại tất cả các đỉnh phổ và vùng phổ tương ứng với nguyên tố trong mẫu đo. Đối với than, số các chỉ tiêu cần tính (N) có thể lên đến trên 20, đầu vào còn có các số liệu như xuất xứ, chủng loại than, giải nhiệt trị, hàm lượng chất bốc, tổng lượng lưu huỳnh, v.v… Lớp đầu ra gồm các giá trị: hàm lượng các nguyên tố quan tâm, nhiệt trị, hàm lượng chất bốc, hàm lượng các nguyên tố cháy trong than, tỉ lệ SO2 trên mỗi triệu BTU, v.v.. Các lớp trung gian được thiết kế cụ thể sao cho đạt được sự tối ưu về tốc độ hội tụ của quá trình tính toán và độ chính xác của kết quả đầu ra (so sánh với mẫu chuẩn). Đầu ra là hàm lượng đã biết dùng để dạy (training) cho phần mềm, mỗi đầu ra là một thông số như hàm lượng nguyên tố, thông số về chất lượng cần xác định, v.v..
Kết quả xử lý phổ, tính toán – xuất kết quả đối với việc phân tích chất lượng than trong các nhà máy nhiệt điện than
Thiết bị đo và báo cáo 12 thông số: Hàm lượng SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, TiO2, SO3, P2O5; Độ tro (tổng hàm lượng % các ôxít trong tro than); Độ ẩm (trên cơ sở tỷ lệ H trong than, H trong nước có trong than được xác định từ đỉnh phổ H ở 2,23MeV hoặc H tính được từ ANN).
Các thông số được phân tích và tính toán:
+ Tỉ lệ bazơ/axit: (B/A = (Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+TiO2);
+ Tỷ lệ Silic/nhôm: SiO2/Al2O3;
+ Tỷ lệ G = (SiO2/(SiO2+ Fe2O3+CaO+MgO))*100;
+ Tỷ lệ Sắt/Canxi: Fe2O3/CaO;
Sử dụng ANN xác định ra:
+ Clo (Cl), Cacbon (C), Thủy ngân (Hg), Nitơ (N), lưu huỳnh (S), Hydro (H), Oxy (O); Độ ẩm, Nhiệt trị (kcal/kg), vv...
Và một số tính toán khác theo yêu cầu của nhà máy.
Là quá trình: Tiếp nhận yêu cầu và khởi phát chu trình hoạt động; Kiểm tra tình trạng của thiết bị sau khi khởi phát và duy trì hoạt động theo chu trình đã chọn; Biểu diễn biểu diễn phổ năng lượng theo thời gian, biểu diễn kết quả theo sự xử lý phổ và tính toán các thông số; Hiển thị kết quả phân tich. Thông tin truyền về bộ xử lý Trung tâm của thiết bị - máy tính. Trên cơ sở các thông số cần đạt, “Trung tâm” gửi tín hiệu đến cơ cấu điều khiển, các bộ phận ngoại vi của thiết bị để đồng bộ hoạt động theo chu trình.
Lưu số liệu, dữ liệu theo các mảng đã được định dạng. Kết nối thông tin, trao đổi số liệu với người quản lý công nghệ, các vị trí quản lý – kỹ thuật theo phân cấp.
Một số tính năng đặc biệt:
Cơ cấu điều khiển: Tự động đóng/mở nguồn khi thiết bị hoạt động đo mẫu; tự động khóa nguồn về chế độ bảo vệ khi thiết bị gặp sự cố do mất điện hoặc không có nguyên liệu trên băng tải, điều khiển tự động hệ thống làm việc theo chu trình, vv... Cơ cấu này đã làm cho cho thiết bị hạt nhân sử dụng nguồn neutron đạt được mức tự động hoá rất cao mà các thế hệ thiết bị cũ chưa làm được.
Đối với thiết bị phân tích offline trong PTN, chỉ duy nhất một thao tác bằng tay đó là thay mẫu phân tích. Thiết bị hoạt động hoàn toàn tự động từ khi đưa mẫu vào phân tích đến khi xuất kết quả ra máy in hoặc gửi báo cáo đến người quản lý. Thiết bị phân tích offline trong PTN thân thiện với người sử dụng (hình 5) là sự bổ sung phần còn thiếu trên thị trường thiết bị PGNAA trên thế giới (mới có online, byline).
 |
| Hình 5. Thiết bị phân tích mẫu rời trong PTN bằng kỹ thuật PGNAA |
Thiết bị tự phát hiện sớm các bất thường như mất độ ổn định của phổ, sai lệch phổ giữa các đầu đo, lệch chuẩn năng lượng, vv… thông báo cho kĩ sư công nghệ và kỹ sư bảo trì hệ thống thông qua việc kết nối mạng và quyền truy cập hệ thống.
Những lợi ích kinh tế - kỹ thuật từ việc sử dụng thiết bị PGNAA chế tạo tại VN
Sử dụng thiết bị PGNAA chế tạo tại Việt Nam mang lại rất nhiều lợi ích về kỹ thuật và kinh tế, xem trên bảng1. Cường độ nguồn sử dụng nhỏ hơn nhiều lần so với các thiết bị tương tự nhập khẩu của nước ngoài. Điều này làm giảm đáng kể giá thành nhập khẩu nguồn, hạn chế rủi ro về an toàn bức xạ do nguồn mạnh gây ra. Thời gian sử dụng nguồn lâu hơn, thay vì sau mỗi 3 - 5 năm phải nạp nguồn bổ sung như đối với thiết bị nhập ngoại thì thời gian nạp bổ sung có thể tăng lên từ 7 - 10 năm. Kéo dài thời gian phải nạp bổ sung nguồn làm giảm kinh phí mua, vận chuyển, nhập khẩu nguồn, tiết kiệm kinh phí thuê chuyên gia nước ngoài thực hiện việc nạp nguồn và hiệu chuẩn thiết bị. Do thiết bị chế tạo trong nước cho nên hoàn toàn sử dụng nhân công trong nước và chủ động sử dụng mọi dịch vụ kể cả nạp nguồn và hiệu chuẩn thiết bị.
Đơn vị sử dụng thiết bị: hoàn toàn có thể tự chủ trong việc vận hành khai thác thiết bị hoặc có thể thuê một phần các gói dịch vụ đối với bên cung cấp thiết bị trong nước; Luôn luôn được cập nhật các tính năng mới, những tính năng cải tiến phù hợp với sản xuất được phát triển cho thiết bị.
Đơn vị chế tạo, cung cấp, lắp đặt thiết bị trong nước: chủ động giúp đơn vị sử dụng thiết bị trong việc bảo hành, bào trì, vận hành thiết bị hiệu quả; Thực hiện các dịch vụ kỹ thuật như nhập nguồn, nạp nguồn, hiệu chỉnh thiết bị khi nạp bổ sung nguồn; Ứng phó sự cố nguồn phóng xạ và Tư vấn mua các trang thiết bị, dụng cụ đáp ứng các điều kiện – tiêu chuẩn quy định trong giấy phép hoạt động thiết bị có nguồn phóng xạ...
Bảng 1. Lợi thế so sánh thiết bị PGNAA chế tạo tại Việt Nam so với nhập khẩu
 |
Tiềm năng mở rộng ứng dụng thiết bị PGNAA cho các ngành công nghiệp
Công nghệ PGNAA đã có ứng dụng hiệu quả trong công nghiệp như ngành than, các nhà máy nhiệt điện than, sản xuất xi măng, luyện kim và khai khoáng.
Hiện nay PGNAA được chứng minh là có giá trị trong nhiều ứng dụng và nhiều lĩnh vực nghiên cứu như khoa học vật liệu, sinh học và y học, khoa học trái đất và nghiên cứu văn hóa, ...
Thiết bị chế tạo tại Việt Nam sau khi đưa vào ứng dụng trong các nhà máy nhiệt điện, công ty khai thác – sản xuất than. Tiếp tục nghiên cứu mở rộng đối tượng đo sang ngành xi măng, luyện kim, khai khoáng và các ngành kinh tế khác.
Đối với thiết bị đo online băng tải, khi thay đổi đối tượng đo thì cơ cấu đo và phần cứng của thiết bị về cơ bản được giữ nguyên, chỉ chỉnh sửa kích thước khung gá đỡ cho phù hợp với kích thước băng tải. Đối với thiết bị đo offline trong PTN, có thể điều chỉnh hộp đựng mẫu và thay đổi quy trình chuẩn bị mẫu cho phù hợp với loại mẫu của đối tượng đo.
Như vậy, khi mở rộng đối tượng đo, thiết bị và các giải pháp xử lý phổ vẫn giữ nguyên. Bổ sung các phần mềm tính toán các nguyên tố hóa học có trong mẫu và biểu diễn các thông số cần phân tích theo yêu cầu của người ử dụng...
KẾT LUẬN:
Thiết bị phân tích trực tuyến chất lượng than theo thời gian thực sử dụng kỹ thuật PGNAA là loại thiết bị sử dụng kỹ thuật hạt nhân tiên tiến nhất, nó đạt được hầu hết các lợi ích mà thiết bị sử dụng các kỹ thuật hạt nhân khác không có được.
Thiết bị phân tích trực tuyến chất lượng than theo thời gian thực sử dụng kỹ thuật PGNAA được chế tạo trong nước mở ra cơ hội cho nhiều nhà máy nhiệt điện có thể được sử dụng loại thiết bị tiên tiến này do giá trị đầu tư không lớn như nhập ngoại, việc vận hành thiết bị sử dụng theo yêu cầu công nghệ cũng trở nên đơn giản nhờ được hỗ trợ bởi các dịch vụ và chuyên gia trong nước.
Thiết bị phân tích trực tuyến chất lượng than theo thời gian thực sử dụng kỹ thuật PGNAA được chế tạo trong nước và sử dụng hiệu quả sẽ mở ra hàng loạt các ứng dụng của kỹ thuật PGNAA phân tích các đối tượng khác như trong sản xuất xi măng, khai khoáng, vật liệu sinh học, vv..
Đầu tư chế tạo thiết bị phân tích trực tuyến chất lượng than theo thời gian thực sử dụng kỹ thuật PGNAA là hoạt động đầu tư ban đầu, khi cung cấp, lắp đặt và chuyển giao công nghệ vận hành cho cơ sở sử dụng thì cần thiết lập các dịch vụ hỗ trợ đi kèm: Bảo hành, bảo trì; sửa chữa và ứng phó sự cố; Nghiên cứu phát triển các phép phân tích theo yêu cầu sản xuất của khách hàng; Nghiên cứu mở rộng đối tượng đo và cung cấp thiết bị cho khách hàng mới có yêu cầu.
Như vậy, đầu tư chế tạo thiết bị phân tích trực tuyến chất lượng than theo thời gian thực sử dụng kỹ thuật PGNAA là hoạt động đầu tư có lợi nhuận cao và dài hạn.
Các mô tả về yếu tố kỹ thuật, giải pháp, lợi ích kinh tế việc chế tạo nội địa hoá thiết bị PGNAA trong nước, vv… có thể chưa được trình bày đầy đủ hoặc chưa làm thoả mãn các yếu tố khi đầu tư, xin quý độc giả phản hồi và thảo luận cùng tác giả.
Xin trân trọng cảm ơn sự góp ý, phản biện của Quý vị và đón nhận sự quan tâm hợp tác, đầu tư của các nhà quản lý và doanh nghiệp.
TS. Nguyễn Thanh Tuỳ
Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Jiawen Fan, Jie Xu, Changming Wang Chengdu University of Technology, Chengdu, China; “Overview of Industrial Materials Detection Based on Prompt Gamma Neutron Activation Analysis Technology”; World Journal of Engineering and Technology > Vol.8 No.3, August 2020; http://DOI.org/10.4236/
[2] Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 2010 - 2012 “Nghiên cứu xây dựng hệ thiết bị phân tích độ tro sử dụng kỹ thuật PGNAA với nguồn phát notron”, mã số ĐT.03/09. NLNT.
[3] Nguyễn Thanh Tùy, Mai Văn Diện và ccs., “Study and development of quick coal ASH analyzer using PGNAA method for limited bulk coal sample”, Hội nghị toàn quốc về KH&CN hạt nhân lần thứ XIII, Nha Trang 6-8/10/2017.
[4] Công báo sở hữu công nghiệp số 432 tập A – quyển 1 (03.2024) “Thiết bị đo chất lượng nguyên vật liệu bằng kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron – gamma tức thời (PGNAA)”.
[5] Zhang Jinzhao, Tuo Xianguo “PGNAA neutron source moderation setup optimization” Chengdu 610059,China.
[6] McQuaid, J.H., Brown, D.R., Gozani, T., et al. (1981) High Rate Spectroscopy for On-Line Nuclear Coal Analyzer (Nucoalyzer TM Conac). IEEE Transactions on Nuclear Science, 28, 304-307. https://doi.org/10.1109/
[7] Jangho Jo, Dae-Gyun Lee et al., Improved ANN-Based Approach Using Relative Impact for the Prediction of Thermal Coal Elemental Composition Using Proximate Analysis, ACS Omega 2022, 7, 34, 29734–29746.
 |
 |
| TS.Nguyễn Thanh Tùy |
| TS. Nguyễn Thanh Tuỳ nhận học vị tiến sỹ năm 2006, được bổ nhiệm NCVCC năm 2018, hiện đang là chuyên gia tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam. Ông có hơn 30 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực điện tử hạt nhân, máy đo - thiết bị hạt nhân và hệ điều khiển hạt nhân. Ông là chuyên gia hàng đầu về hệ điều khiển hạt nhân và thiết bị phân tích hoá học nguyên vật liệu bằng kỹ thuật hạt nhân tại Việt Nam, tham gia tích cực vào nghiên cứu, phát triển các giải pháp tiên tiến phân tích trực tuyến theo thời gian thực các mẫu nguyên vật liệu trên băng tải (đo online) và các mẫu rời trong phòng thí nghiệm (đo offline) bằng kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron – gamma tức thời (PGNAA) và đã đạt được những kết quả có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Ông sẵn sàng chuyển giao công nghệ để chế tạo và đưa vào sử dụng hệ thiết bị hạt nhân tiên tiến này ứng dụng trong ngành công nghiệp Việt Nam. |
