Sáng ngày 22/8, tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, nghiên cứu sinh Lê Hoàng Minh đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ ngành Vật lý nguyên tử và hạt nhân với đề tài “Nghiên cứu đặc tính che chắn bức xạ gamma và thành phần oxit của bê tông pha Fe₂O₃ sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp mô phỏng”. Nghiên cứu được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Trần Thiện Thanh.
Trong bối cảnh ứng dụng kỹ thuật hạt nhân và bức xạ phóng xạ ngày càng rộng rãi trong y tế, công nghiệp và nghiên cứu, việc phát triển các vật liệu che chắn an toàn, hiệu quả với chi phí hợp lý đóng vai trò vô cùng quan trọng. Bê tông nặng là giải pháp phổ biến, tuy nhiên việc cải thiện mật độ và khả năng hấp thụ bức xạ mà vẫn đảm bảo độ bền cơ học của vật liệu đặt ra bài toán khoa học đòi hỏi các tiếp cận thực nghiệm và mô phỏng chuyên sâu.
Nhằm giải quyết bài toán trên, nghiên cứu đã khảo sát đặc tính che chắn bức xạ gamma của bê tông nặng pha tạp oxit sắt (Fe2O3) thay thế dần tỷ lệ cát. Đề tài đánh giá toàn diện các đại lượng đặc trưng gồm mật độ vật liệu, hệ số suy giảm tuyến tính và nguyên tử số hiệu dụng (Zeff). Quá trình thực nghiệm sử dụng hệ đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) cho phép đo gamma truyền qua và hệ đầu dò bán dẫn Si(Li) phục vụ phép đo tán xạ R/C. Kết hợp mô phỏng Monte Carlo qua chương trình MCNP-CP giúp loại bỏ ảnh hưởng tán xạ góc nhỏ, giảm tỷ lệ sai lệch hệ số suy giảm tuyến tính so với lý thuyết từ 3–6% xuống còn 0–3%.
Kết quả thực nghiệm khẳng định bê tông pha oxit sắt giúp tăng hiệu quả che chắn bức xạ năng lượng thấp lên tới 19% mà vẫn duy trì cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn B15, bảo đảm điều kiện kỹ thuật để ứng dụng thực tế trong công trình an toàn bức xạ. Đặc biệt, luận án đã xây dựng thành công phương pháp không phá hủy dựa trên tỷ số tán xạ R/C để xác định chính xác thành phần vật liệu trong hỗn hợp bột oxit kim loại với sai số dưới 8%. Phân tích thành phần chính (PCA) trên 26 loại bê tông chuyên dụng cũng chứng minh mật độ, hàm lượng sắt và nguyên tử số hiệu dụng là các yếu tố then chốt quyết định hiệu quả che chắn.
Nghiên cứu mở ra khả năng ứng dụng cao tại các viện, trung tâm và phòng thí nghiệm trong kiểm định vật liệu an toàn bức xạ. Kỹ thuật tán xạ R/C được đề xuất như giải pháp bổ trợ hiệu quả cho các phương pháp phân tích chuẩn độ như XRF hay XRD. Thời gian tới, đề tài hướng đến mở rộng phân tích các đặc tính cơ lý (độ chịu uốn, độ sụt) và kiểm chứng trên các hệ vật liệu phức tạp hơn.