ỨNG DỤNG BỨC XẠ GAMMA TRONG KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
Hiện nay, với sự gia tăng nhanh chóng của các ngành công nghiệp và xây dựng thì nhu cầu của việc sử dụng các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy NDT (Non-destructive testing) ngày càng gia tăng. Các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy có thể được ứng dụng cho việc đánh giá các chất lượng sản phẩm công nghiệp, từ đó phát hiện và loại bỏ các sản phẩm và vật liệu kém chất lượng hoặc không đạt yêu cầu, nhằm đảm hiệu quả sản xuất, kinh doanh của các doanh nghiệp. Đồng thời kiểm tra và đánh giá các công trình, kết cấu, hệ thống sản xuất trong quá trình sử dụng nhằm sớm phát hiện các khuyết tật, ăn mòn bên trong các cơ sở hạ tầng, để kịp thời đưa ra các biện pháp khắc phục, sửa chữa, tránh các tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra. Từ đó thấy được việc nghiên cứu và hoàn thiện các phương pháp kiểm tra NDT là một chủ đề quan trọng, cần thiết để phục vụ cho sự phát triển toàn diện về mặt kinh tế-xã hội, lẫn mặt khoa học-công nghệ ở nước ta.
1. Gamma truyền qua
Gamma truyền qua là một phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) sử dụng bức xạ gamma để kiểm tra và đánh giá sự nguyên vẹn của vật liệu và cấu trúc. Đây là một loại kỹ thuật kiểm tra chụp ảnh phóng xạ liên quan đến việc truyền tia gamma qua một vật thể, ghi lại hình ảnh thu được trên đầu dò. Các tia gamma được sử dụng trong phương pháp này là các photon năng lượng cao phát ra từ các đồng vị phóng xạ, chẳng hạn như 192Ir hoặc 60Co.
Phương pháp Gamma truyền qua dựa trên nguyên tắc suy giảm, nghĩa là sự giảm cường độ hoặc năng lượng của các tia gamma khi chúng đi qua vật liệu. Khi các tia gamma gặp một vật thể, chúng tương tác với vật liệu và năng lượng của chùm gamma bị hấp thụ hoặc tán xạ tùy thuộc vào mật độ và thành phần của vật liệu. Kết quả là các tia gamma truyền qua được ghi nhận trên đầu dò, tạo ra hình ảnh tiết lộ cấu trúc bên trong của vật thể. Thiết bị được sử dụng trong thử nghiệm Gamma truyền qua thường bao gồm nguồn tia gamma, ống chuẩn trực, đối tượng cần kiểm tra và đầu dò ghi nhận bức xạ. Nguồn tia gamma phát ra bức xạ, được chuẩn trực để tạo thành một chùm hẹp hướng tới vật thể. Bức xạ truyền đi sau đó được ghi nhận bởi đầu dò.
Gamma truyền qua được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như dầu khí, hàng không vũ trụ, hạt nhân và sản xuất để kiểm tra các vật liệu và linh kiện khác nhau. Đặc biệt, gamma truyền qua được sử dụng để kiểm tra các vật thể dày, chẳng hạn như đường ống, bình chịu áp lực, mối hàn và vật đúc, nơi các phương pháp thử nghiệm không phá hủy khác có thể bị hạn chế về khả năng thâm nhập của chúng.
Hình 1: Hệ đo gamma truyền qua trong kiểm tra mật độ bê tông (mô hình phòng thí nghiệm)
Phương pháp Gamma truyền qua mang lại một số ưu điểm. Nó cung cấp khả năng thâm nhập cao, cho phép kiểm tra các vật liệu dày và đặc. Nó có thể phát hiện các khuyết tật bên trong, chẳng hạn như vết nứt, lỗ rỗng, tạp chất và ăn mòn, cung cấp thông tin có giá trị về tính toàn vẹn cấu trúc của đối tượng. Gamma truyền qua cũng tương đối nhanh, cung cấp kết quả hình ảnh thời gian thực hoặc gần thời gian thực.
2. Gamma tán xạ
Bên cạnh phương pháp gamma truyền qua, một phương pháp kiểm tra không phá hủy có sử dụng bức xạ gamma chính là gamma tán xạ. Hướng nghiên cứu về phương pháp gamma tán xạ đã và đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, trong đó có cả các nhà khoa học Việt Nam. Nhiều công trình công bố trên các tạp chí khoa học uy tín đã chứng minh cho tính khả thi và độ chính xác của kỹ thuật này trong các ứng dụng thực tế như: đo bề dày vật liệu, phát hiện và đánh giá các khuyết tật bề mặt hay ăn mòn bên trong vật liệu mà không thể thấy được, kiểm tra vết nứt bê tông trong các công trình, đo mật độ khối lượng, xác định mặt phân cách giữa hai môi trường.
Một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp gamma tán xạ là bố trí dụng cụ đo đạc không cần tiếp xúc với đối tượng cần đo. Do đó, trong các điều kiện trường hợp nhiệt độ cao hay có bề mặt gồ ghề thì kỹ thuật gamma tán xạ vẫn có thể thực hiện được. Trong các trường hợp nhằm đảm bảo lợi ích kinh tế, quá trình sản xuất phải liên tục được thực hiện thì kỹ thuật gamma tán xạ là một lựa chọn tối ưu. Bên cạnh đó, bố trí của phép đo gamma tán xạ cho phép đầu dò và nguồn phát gamma nằm cùng một phía so với đối tượng cần đo, trong khi một số kỹ thuật như gamma truyền qua hay chụp ảnh phóng xạ đòi hỏi đầu dò (hoặc phim chụp) và nguồn phóng xạ phải nằm ở hai phía của đối tượng. Do đó, trong các trường hợp không gian đo bị giới hạn, chỉ có thể tiếp cận hạn chế từ một phía, hoặc các đối tượng có dạng ống hoặc có hai thành ở hai bên thì kỹ thuật gamma tán xạ là một kỹ thuật có ưu thế để áp dụng.
Hình 2: Hệ đo gamma tán xạ trong kiểm tra bề dày đường ống (mô hình phòng thí nghiệm)
3. Kết luận
Cả gamma truyền qua và gamma tán xạ là các phương pháp kiểm tra không phá hủy có giá trị sử dụng bức xạ gamma để kiểm tra cấu trúc bên trong của vật liệu và linh kiện. Khả năng xuyên qua các vật thể dày và phát hiện các khuyết tật bên trong là ưu điển giúp hai phương pháp trở thành một công cụ hiệu quả để đảm bảo tính nguyên vẹn và chất lượng của các sản phẩm trong các ngành công nghiệp khác nhau.
