Hệ thống quan trắc phóng xạ môi trường VinaERMS.Spec-INST
Mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường có nhiệm vụ nhanh chóng xác định và cung cấp thông tin trực tuyến về biến động bất thường của phóng xạ môi trường để kịp thời đánh giá, dự báo tính chất, nguồn gốc, diễn biến sự cố bức xạ, hạt nhân có thể xảy ra trong và ngoài lãnh thổ Việt Nam, cung cấp cơ sở dữ liệu quốc gia về phóng xạ môi trường phục vụ quản lý năng lượng nguyên tử và an toàn hạt nhân và góp phần chủ động ứng phó sự cố bức xạ, hạt nhân.
Hệ thống QTPXMT, Environmental Radiation Monitoring System (ERMS), VinaERMS.Spec-INST do Trung tâm Kỹ thuật hạt nhân – Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân thiết kế chế tạo nhằm đáp ứng hơn nữa nhu cầu trong nước trong việc xây dựng mạng lưới quan trắc bức xạ môi trường quốc gia và các trạm quan trắc địa phương tại một số tỉnh, thành phố. Hệ thống thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như IEC-60846 cho thiết bị đo suất liều và tiêu chuẩn bảo vệ IP-66 để đảm bảo phù hợp với điều kiện môi trường và tối ưu hóa chi phí, vận hành, bảo trì và sửa chữa. Bài viết này giới thiệu thiết kế tổng quan của hệ thống, các đặc trưng kỹ thuật và tính năng đạt được và phương thức sử dụng, vận hành hệ thống.
Sơ đồ khối chức năng tổng quát của hệ thống QTPXMT được miêu tả như hình 1, bao gồm các thành phần:
Phần 1 – Hệ thống QTPXMT: có 2 kênh đo
+ Kênh đo phổ (Spectrometric Channel)
+ Kênh đo suất liều dải rộng (Wide Range Dosimetric Channel)
Ngoài ra có thêm cảm biến về thời tiết (Weather Sensors) như: Nhiệt độ, độ ấm không khí, áp suất khí quyển, lượng mưa.
Phần 2 – Trung tâm quan trắc (Monitoring Center): dựa trên máy chủ, cơ sở dữ liệu và một số thiết bị hỗ trợ khác
Hệ thống QTPXMT hoạt động đo đạc và truyền về Trung tâm quan trắc qua mạng không dây 4G/LTE các dữ liệu liên tục theo thời gian thực sau khoảng thời gian đo được định trước.
Đầu dò nhấp nháy ghi phổ gamma
| Vật liệu NaI(Tl) với bộ chuyển đổi quang-điện bán dẫn SiPM, kích thước tinh thể NaI | 2×2 inch |
| Dải suất liều đo được | 0.01-100 µSv/h |
| Độ sai số | ±10% |
| Độ phân giải năng lượng FWHM 7.5% | tại đỉnh 661 keV của Cs-137 |
| Dải năng lượng | 30-3000 keV |
| MCA | số kênh 4096 |
Đầu dò Geiger Muller (GM) đo liều cao
| Dải đo | 0.04-1000 mSv/h |
| Độ sai số | ±15% |
| Dải năng lượng | 50-1500 keV |
Điều kiện môi trường
| Nhiệt độ hoạt động | -40 đến 60oc |
| Lớp bảo vệ | IP68 |
| Độ ẩm | 0-100% |
Công nghệ truyền dữ liệu
| IOT | 4G LTE, Enthernet 100Mbit/s |
| Giao thức | HTTP/MQTT, USB và RS232 |
Nguồn nuôi
| Điện lưới | 110V/230V |
| Acquy 12V kết hợp pin năng lượng mặt trời 100W | |
Toạ độ GPS
| Kinh độ | |
| Vĩ độ |
Dữ liệu tạo ra từ hệ thống QTPXMT bao gồm:
+ Ngày thu dữ liệu
+ Giờ thu dữ liệu
+ Tốc độ đếm xung phóng xạ dải thấp
+ Tốc độ đếm xung phóng xạ dải cao
+ Điện áp pin
+ Nhiệt độ không khí
+ Độ ẩm tương đối
+ Áp suất khí quyển
+ Lượng mưa
+ Phổ Gamma
+ Cường độ sóng GSM
Với cấu hình hệ thống và đặc trưng dữ liệu (Số lượng lớn dữ liệu và liên tục truyền về) được lưu trữ và quản lý dựa trên cơ sở dữ liệu (CSDL) có thể biểu diễn và truy suất dữ liệu một cách tối ưu và thuận lợi nhất.
Phần mềm hệ thống hoạt động liên tục trên máy chủ có chức năng thu nhận, cập nhật CSDL và một số chức năng khác giúp cho việc tự động hóa lưu trữ và quản lý theo thời gian thực các dữ liệu quan trắc phóng xạ môi trường phục vụ nhu cầu khai thác, sử dụng một cách hiệu quả.
Chương trình này cài đặt trên máy chủ, thu nhận và lưu trữ dữ liệu/Tạo CSDL cho người vận hành hệ thống.
* CSDL về kênh đo suất liều dải rộng và các tham số khác:
Hình 3 – chương trình hiển thị CSDL về kênh đo suất liều dải rộng và các tham số khác, gồm:
– Bảng CSDL thời gian thực (hiển thị 7 ngày gần nhất)
– Cho phép hiển thị và lưu trữ (file *.txt) số liệu thu nhận được theo thời gian lựa chọn
– Cho phép xoá dữ liệu thu nhận được theo thời gian lựa chọn
* CSDL về phổ Gamma môi trường
Hình 4 – chương trình hiển thị CSDL về phổ Gamma môi trường, gồm:
– Đồ thị phổ Gamma theo thời gian thực (10 phút/lần được cập nhật)
– Đồ thị phổ Gamma theo thời gian được lựa chọn
– Cho phép lưu dữ liệu theo thời gian lựa chọn (file *.txt)
* CSDL về thư viện đồng vị phóng xạ cho việc nhận diện
CSDL của 127 đồng vị phóng xạ phổ biến (hình 5) với các mức năng lượng và cường độ phát đặc trưng để phục vụ cho việc nhận diện đồng vị phóng xạ từ phổ Gamma thu nhận được.
* Biểu diễn CSDL kênh đo suất liều dải rộng và các tham số khác theo thời gian thực
– Biểu diễn dữ liệu về suất liều và các dữ liệu khác dưới dạng biểu đồ (hình 6) theo thời gian thực (7 ngày gần nhất)
– Truy cập và biểu diễn dữ liệu từ CSDL theo thời gian lựa chọn.
Hình 7a, 7b, 7c – Hiển thị cho người sử dụng trên nền tảng Web, tiện cho việc theo dõi kênh đo suất liều dải rộng, kênh đo phổ và bảng nhật ký CSDL, cùng với toạ độ GPS vị trí lắp đặt hệ thống trên bản đồ thông qua truy cập từ bất kỳ thiết bị nào có kết nối internet tại tên miền:
Bài viết và video liên quan