Các nhà khoa học từ Viện Vật lý Cơ (IFIC), trung tâm phối hợp của Đại học Valencia và Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha (CSIC), đã được cấp bằng sáng chế cho một thiết bị di động nhỏ gọn có khả năng giám sát đồng thời bức xạ gamma và neutron tạo ra trong quá trình phóng xạ và phản ứng hạt nhân. Thiết bị dò này có thể đo được bức xạ trong dải năng lượng rộng và mô phỏng bức xạ theo không gian. Điều này mang đến nhiều ứng dụng: từ việc phát hiện vật liệu phóng xạ đến việc giảm nhẹ tác dụng phụ của các liệu pháp Hadron trong điều trị ung thư.
Thiết bị giám sát di động được phát triển từ dự án nghiên cứu cơ bản do Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (ERC) tài trợ cho nhà nghiên cứu César Domingo Pardo của IFIC thông qua Chương trình Tài trợ Hợp nhất. Dự án HYMNS thực hiện việc tái tạo các phản ứng hạt nhân xảy ra bên trong các ngôi sao trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu sự hình thành của các nguyên tố nặng hơn sắt trong vũ trụ. Trong các quá trình này, photon được tạo ra, sinh ánh sáng dưới dạng bức xạ gamma và neutron.
Ông César Domingo, trưởng nhóm tiến hành thí nghiệm, giải thích: Để giảm bức xạ neutron và nghiên cứu các quá trình hạt nhân xảy ra bên trong các ngôi sao được tốt hơn, chúng tôi đã phát triển một loạt các công cụ và kỹ thuật đo lường tiên tiến có khả năng giảm thiểu phông nền neutron. Chúng tôi nhận ra rằng những kỹ thuật này có thể có ứng dụng trong lĩnh vực an ninh hạt nhân, giám sát tại các cảng, cửa khẩu và thậm chí trong các liệu pháp điều trị ung thư như liệu pháp điều trị Hadron (phương pháp xạ trị sử dụng bức xạ sinh ra từ các hạt tích điện như proton và các ion khác).
Thiết bị này bao gồm một ống chuẩn trực đặc biệt được làm giàu bằng đồng vị lithium, cho phép hấp thụ neutron và ngăn bức xạ nền do chính ống chuẩn trực sinh ra. César Domingo nói: Bằng cách sử dụng ống chuẩn trực này, thiết bị chụp ảnh cho phép tạo ra hình ảnh bức xạ neutron với độ chính xác cao và đồng thời phát hiện hiệu quả bức xạ gamma.
Mặt khác, hình ảnh bức xạ gamma được hình thành bằng cách sử dụng chuẩn trực điện tử với hai mặt nhận diện: lần thứ nhất, tia gamma bị tán xạ và lần thứ hai, bị hấp thụ hoàn toàn. Jorge Lerendegui, một nhà nghiên cứu của CSIC tham gia dự án cho biết: Bằng cách hợp nhất năng lượng và thông tin không gian từ cả hai đầu dò, chúng tôi có thể tái tạo nguồn gốc không gian của bức xạ gamma.
Ứng dụng thực tiễn
Một trong số các ứng dụng chính của thiết bị này là trong việc đảm bảo an toàn hạt nhân. Lerendegui cho biết: Thiết bị giúp xác định các nguồn bức xạ hạt nhân có thể chỉ tới từ uranium hoặc plutonium, lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân. Ngoài việc phát hiện bức xạ gamma và neutron cùng lúc, thiết bị được phát triển tại IFIC còn nhỏ gọn và nhẹ hơn các thiết bị giám sát bức xạ di động hiện nay, điều này có nghĩa là tính di động cao hơn và tăng phạm vi ứng dụng của thiết bị hơn.
Các nhà nghiên cứu cũng khẳng định ứng dụng của thiết bị trong các liệu pháp Hadron. Phương pháp xạ trị này sử dụng proton để điều trị các dạng khối u cục bộ. Ưu điểm so với phương pháp xạ trị thông thường, sử dụng photon, là liệu pháp Hadron tác động chủ yếu vào khối u và giảm thiểu thiệt hại cho các mô lành xung quanh.
Jorge Lerendegui cho biết: Trên đường đi của proton tới khối u, tia gamma và neutron được tạo ra, đại diện cho nguồn thứ cấp chính. Do đó, việc theo dõi cả hai loại bức xạ sẽ thể hiện bước đột phá đáng kể trong việc đảm bảo an toàn cũng như hiệu quả điều trị của liệu pháp này.
Từ khóa: giám sát bức xạ; Hadron; thiết bị đo di động; gamma; neutron
– CMD&DND –
