การพัฒนาต้นแบบระบบการถ่ายภาพด้วยเทอร์มัลนิวตรอนโดยใช้แคลิฟอร์เนียม-252

Development of a prototype for low flux thermal neutron radiography system using californium-252

Name: ศราวุธ ใจเย็น

ThaSH: นิวตรอน

ThaSH: เทอร์มัลนิวตรอน

ThaSH: การถ่ายภาพด้วยนิวตรอน

ThaSH: แคลิฟอร์เนียม

Abstract: ออกแบบและสร้างระบบถ่ายภาพด้วยนิวตรอน เพื่อเป็นต้นแบบสำหรับการตรวจสอบโดยไม่ทำลายผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมบางชนิด โดยเลือกใช้ฉากเปลี่ยนนิวตรอนชนิด NE426 เพื่อเปลี่ยนพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาของนิวตรอนไปเป็นแสงที่ถูกบันทึกได้ ด้วยฟิล์มไวแสง ระบบที่พัฒนาขึ้นประกอบด้วยต้นกำเนิดนิวตรอนชนิดแคลิฟอร์เนียม-252 ขนาด 20 ไมโครกรัม จุ่มอยู่ที่ระดับลึก 40 ซม. ในถังโพลีเอทีลีนรูปทรงกระบอกขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 ซม. สูง 100 ซม. ที่เติมน้ำเต็ม ได้สร้างและทดสอบนิวตรอนคอลลิเมเตอร์ยาว 30 ซม. หลายอัน ที่มีค่าอัตราส่วน L/D ระหว่าง 10-20 ซึ่งพบว่านิวตรอนคอลลิเมเตอร์ที่มีค่าอัตราส่วน L/D เท่ากับ 20 และให้อัตราส่วนแคดเมียมเท่ากับ 17 จากการวัดด้วยหัวนิวตรอนแบบฉาบด้วยโบรอน มีความเหมาะสมที่สุด โดยให้ความเข้มนิวตรอนที่ตำแหน่งชิ้นงาน 6.82x10[superscript 2] นิวตรอน/ตร.ซม.-วินาที เพื่อการเปรียบเทียบจึงได้ถ่ายภาพด้วยนิวตรอน โดยใช้แผ่นบันทึกภาพ 3 ชนิดคือ ฟิล์ม Iiford HP 5 Plus, ฟิล์มความไวสูง Iiford Delta 3200 และกระดาษ Fuji FP-3000B ที่เวลาถ่ายภาพต่างๆ กัน ซึ่งพบว่า เวลาถ่ายภาพที่เหมาะสม เพื่อทำให้ภาพที่มีความดำสม่ำเสมอสำหรับแผ่นบันทึกภาพดังกล่าว ควรมากกว่า 6, 2 และ 1 ชั่วโมง ตามลำดับ นอกจากนั้นยังพบว่าเมื่อนำฟิล์ม Iiford HP 5 Plus ไปฉายแสงเพื่อให้มีความดำเทียบเท่ากับ 0.6 ก่อนการถ่ายภาพด้วยนิวตรอน สามารถลดเวลาในการถ่ายภาพลงได้ 50% และยังพบว่าเมื่อทำให้อุณหภูมิของน้ำรอบๆ ต้นกำเนิดนิวตรอน และนิวตรอนคอลลิเมเตอร์ ลดลงจาก 23 ํC เป็น 5 ํC ภาพถ่ายที่ได้มีความเปรียบต่างเพิ่มขึ้นประมาณ 26% เพื่อแสดงให้เห็นข้อดีของการถ่ายภาพด้วยนิวตรอน จึงได้ทดลองถ่ายภาพนาฬิกาข้อมือ นาฬิกาปลุก เครื่องคิดเลข สเต็บปิงมอเตอร์ ไฟฉายขนาดเล็ก และคอนเนคเตอร์ DB25S เปรียบกับการถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์ ซึ่งก็พบว่า ภาพถ่ายด้วยนิวตรอนให้ภาพถ่ายในส่วนของยางและพลาสติกดีกว่า นอกจากนี้ยังได้ถ่ายภาพ ASTM Beam Purity Indicator Indicator (BPI) และ Sensitivity Indicator (SI) ด้วยนิวตรอนจากระบบที่พัฒนาขึ้น เปรียบเทียบกับจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ปปว-1/1 พบว่าภาพที่ได้เป็นที่น่าพอใจ อย่างไรก็ตามในการใช้งานในอุตสาหกรรมจะต้องใช้ต้นกำเนิดแคลิฟอร์เนียม-252 ที่มีความแรงสูงกว่านี้คือ ประมาณ 200 ไมโครกรัม เพื่อลดเวลาในการถ่ายภาพลงและเพื่อให้ภาพถ่ายคุณภาพดีขึ้น

Abstract: A neutron radiography (NR) system using californium-252 was designed and constructed as a prototype for nondestructive inspection of some industrial products. An NE426 neutron converter screen was essentially selected to convert the energy produced from the neutron reaction into light photons which could be recorded by light sensitive films. The system consisted of a 20 microgram californium-252 neutron source submerged at a depth of 40 cm in a 100 cm diameter, 100 cm height cylindrical polyethylene tank filled with water. Different designs of 30 cm long neutron collimators with the L/D ratios between 10 to 20 were constructed and tested. The collimator with the L/D ratio of 20 and a cadmium ratio of 17, measured with a boron-lined detector, was found to be most suitable and could give a thermal neutron flux of 6.82x10[superscript 2] n/sq.cm -s at the specimen position. For comparison, neutron radiography was performed using 3 types of recording medium namely : Ilford HP 5 Plus film, high speed Ilford Delta 3200 film and Fuji FP-3000B paper at different exposure times. It was found that the suitable exposure times for the recording media used should be greater than 6, 2 and 1 hours respectively in order to give satisfactory uniform film density. Furthermore, it was found that when the Ilford HP 5 Plus film was pre-exposed to light to an equivalent density of 0.6 prior to performing actual NR, the expose time could be reduced by about 50%. In addition, when water in the vicinity of te source and the collimator were cooled down from 23 ํ C to 5 ํ C, the image contrast was improved by about 26%. To demonstrate the benefit of NR, wrist watches, an alarm clock, a calculator, a stepping motor, a small searchlight and a DB25S connector were radiographed with neutrons and with x-rays for comparison. It was found that NR could give better images for parts containing rubber and plastic. Finally, an ASTM Beam Purity Indicator (BPI) and a Sensitivity Indicator (SI) were radiographed with neutrons from the system in comparison with neutrons from the TRR-1/M1 Research Reactor and the image quality was found to be satisfactory. For industrial use of NR, however, a stronger californium-252 source, preferably about 200 microgram, was needed to reduce the exposure time and to improve the image quality.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: อรรถพร ภัทรสุมันต์

Role: ที่ปรึกษา

Name: นเรศร์ จันทน์ขาว

Role: ที่ปรึกษาร่วม

Created: 2545

Modified: 2560-04-04

Issued: 2560-04-04

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: นิวเคลียร์เทคโนโลยี

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	SarawutJ.pdf	6.5 MB	3	2024-02-13 13:46:19

ใช้เวลา

0.021332 วินาที