THIẾT BỊ NHẬN DẠNG ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ (RIID) LÀ GÌ VÀ CÓ TÁC DỤNG THẾ NÀO?

Thiết bị nhận dạng đồng vị phóng xạ (RIIDs) là gì?

Thiết bị nhận dạng đồng vị phóng xạ (Radio Isotope Identification Devices - RIIDs) là công cụ được thiết kế để xác định danh tính của vật liệu phóng xạ bằng cách đo năng lượng của các tia gamma phát ra. Cơ quan thực thi pháp luật, hải quan và các nhân viên khác đang được trang bị RIID nhằm ngăn chặn việc di chuyển bất hợp pháp chất phóng xạ. Khi các nguồn bức xạ được phát hiện bằng các thiết bị sàng lọc chẳng hạn như màn hình cổng bức xạ, RIID được sử dụng để xác định xem nguồn phóng xạ có tạo thành mối đe dọa cấp cao hay không. Nhân viên cấp cứu phóng xạ, nhân viên cứu hỏa và các nhân viên ứng phó khác cũng sử dụng RIID để đánh giá tình huống trong các trường hợp khẩn cấp do phóng xạ.

RIIDs hoạt động như thế nào?

Hầu hết các đồng vị phóng xạ phát ra tia gamma với năng lượng đặc trưng. Tia gamma do một nguồn phóng xạ phát ra chạm vào một máy dò bên trong RIID và được chuyển đổi thành tín hiệu cho biết năng lượng của tia gamma tới. Số lượng tia gamma ở mỗi năng lượng được đếm và vẽ biểu đồ so với năng lượng trong một phổ năng lượng cho thấy các đỉnh năng lượng đặc trưng.

Việc nhận dạng dựa trên việc so khớp các đỉnh trong quang phổ với các đỉnh đã biết và tỷ lệ đỉnh của bộ phát gamma. Quá trình đối sánh này được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm nhận dạng đồng vị độc quyền, là thành phần quan trọng của các thiết bị này. Hai tính năng chính của RIID là độ nhạy và độ phân giải năng lượng.

- Độ phân giải là thước đo hai đỉnh năng lượng có thể gần nhau như thế nào mà vẫn phân biệt được; độ phân giải phần trăm càng thấp, khả năng của máy dò càng tốt để phân biệt hai hoặc nhiều đỉnh gần nhau hơn.

- Độ nhạy là thước đo mức độ hiệu quả của các tia gamma tới được phát hiện; điều này xác định thời gian đếm cần thiết để thu được phổ.

Các tính năng này là một chức năng của kích thước và loại vật liệu máy dò RIID.

Các loại đầu dò:

- Đầu tiên là hệ thống dò bằng Natri Iodua (NaI) hiệu quả, mạnh mẽ và tương đối rẻ. Tuy nhiên, khả năng nhận diện của nó bị hạn chế.

- Một máy dò tinh vi hơn là hệ thống máy dò germani ở trạng thái rắn, độ tinh khiết cao (HPGe) thể hiện sức mạnh phân biệt đáng kể và có thể phân biệt hàng trăm năng lượng tia gamma khác nhau trong một phổ. Hệ thống HPGe có độ phân giải tốt hơn khoảng 50 lần so với hệ thống NaI. Độ phân giải là khả năng phân biệt một nuclêôtit này với một nuclêôtit khác có năng lượng tương tự.

Tính năng

RIID cầm tay chạy bằng pin, có phần mềm tích hợp để phân tích quang phổ và có khả năng xác định các đồng vị phóng xạ thường gặp nhất mà người ứng cứu khẩn cấp gặp phải. Các đồng vị phóng xạ được chia thành bốn nhóm:

- Vật liệu hạt nhân đặc biệt (SNM), plutonium, uranium làm giàu cao (HEU) và neptunium, có thể được sử dụng trong vũ khí hạt nhân;

- Đồng vị y tế (được sử dụng trong xạ trị và hình ảnh y tế);

- Đồng vị công nghiệp (được sử dụng trong các thiết bị kiểm tra mối hàn, thiết bị kỹ thuật dân dụng, máy chiếu xạ thực phẩm), và

- Chất phóng xạ tự nhiên (NORM), các sản phẩm thương mại như gốm sứ và phân bón có chứa các nguyên tố phóng xạ như kali, uranium, thorium và radium.

Một số RIID cũng chứa các máy dò neutron, có thể nâng cao khả năng phát hiện các đồng vị SNM phát ra neutron. RIID phải được thiết kế phù hợp với Tiêu chuẩn ANSI N42.34 (2006) hoặc Tiêu chuẩn ASTM ASTM C1237-99 xác định mức tối thiểu có thể chấp nhận được độ nhạy với neutron và bức xạ gamma.

Nhiều RIID được trang bị máy đo tỷ lệ liều bức xạ, có thể được đặt ở chế độ báo động để cảnh báo người dùng rằng họ đang tiếp cận các nguồn bức xạ đáng kể.

Tuy nhiên thiết bị này vẫn tồn tại hạn chế. Các nguồn phóng xạ có thể được che chắn để bức xạ gamma hoặc neutron nằm dưới giới hạn phát hiện RIID hoặc phổ bị bóp méo rất nhiều. Ví dụ, khoảng 1 inch chì sẽ làm giảm phát xạ từ plutonium khoảng 1000, và 0,25 inch chì sẽ làm giảm phát thải từ HEU theo cùng một hệ số. Hiệu chuẩn năng lượng của một số RIID có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ chẳng hạn như di chuyển giữa trong nhà và ngoài trời, điều này có thể dẫn đến xác định sai. Một số thiết bị chứa nguồn kiểm tra tích hợp sẵn để hiệu chuẩn lại. Phần mềm nhận dạng đồng vị hiện được sử dụng trong RIID có thể xác định sai nguồn phóng xạ ngay cả khi dữ liệu được thu thập bằng RIID đã được hiệu chuẩn đúng cách.