http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN MỞ ĐẦU Nhiều nghiên cứu nước nước ngồi sử dụng kỹ OBO OK S CO M thuật hạt nhân để đánh giá độ nhiễm bẩn phóng xạ tự nhiên Đặc biệt có bảng số liệu cho loại đất đá đồng vị phóng xạ tự nhiên cho nước khác UNSCEAR - NewYork - 1988 số liệu thực nghiệm chứa mức trung bình xạ vũ trụ trường xạ, phóng xạ khí Radon địa dư hành nước thời gian xác định Tuy nhiên số liệu ln có biến đổi, đồng vị ln ln bị phân rã mơi trường Vì nghiên cứu số liệu biến đổi theo thời gian, theo khơng gian việc cần làm Hơn nước ta nghiên cứu khơng triển khai thường xun chưa diện rộng, đo vùng cục Do nói chưa có số liệu ban đầu cách đầy đủ, mà đo vài điểm đặc trưng, đặc biệt chưa theo dõi suất liều sở số liệu hàm lượng phóng xạ tự nhiên thời gian từ năm 1980 đến 1998 Mục đích khố luận tơi nghiên cứu hai phương pháp đo hàm lượng suất liều khơng gian thời gian số địa điểm đặc trưng khu đất Đại Học Khoa Học Tự Nhiên -Hồ Lạc, hệ thiết bị detector bán dẫn siêu tinh khiết Đây số liệu ban đầu hàm lượng lẫn suất liều đo, qua đánh giá loại đất đá khu vực này, ảnh hưởng suất liều đến mơi trường xung KIL quanh Ngồi ra, việc nghiên cứu hàm lượng phóng xạ ngun tố phóng xạ giúp tìm kiếm quặng phóng xạ việc tìm kiếm ngun tố cộng sinh với ngun tố phóng xạ Hồn khố luận tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình Thầy giáo tập thể cán trung tâm vật lý hạt nhân, đặc biệt Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp tận tình giúp đỡ em thời gian vừa qua http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Bản khố luận kết q trình năm học tập trường với giảng dạy thầy giáo, tổng hợp kiến thức thân thời KIL OBO OKS CO M gian học, q trình thực tập trung tâm Vật lý hạt nhân Mặc dù cố gắng học hỏi, tìm tòi nghiên cứu tài liệu, hướng dẫn tận tình thầy giáo giúp đỡ bạn bè, thời gian hạn hẹp, khả kinh nghiệm có hạn, nên khơng thể tránh khỏi sai sót, mong góp q thầy tất bạn Xin chân thành cảm ơn! http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN CHƯƠNG I CÁC NGUN TỐ PHĨNG XẠ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA TRONG TỰ NHIÊN KIL OBO OKS CO M Các ngun tố phóng xạ tự nhiên Trong tự nhiên có sẵn đồng vị có tính phóng xạ, đồng vị phóng xạ tự nhiên Về nguồn gốc phát sinh, người ta chia chúng thành nhóm: + Nhóm thứ nhất: Theo quan điểm nay, đồng vị thuộc nhóm nàyliên quan đến tổng hợp chúng hình thành thái dương hệ Chu kỳ bán rã hạt nhân vào cỡ tuổi trái đất(cỡ 5x109 năm) Nhóm bao gồm ngun tố 238U,232Th,40K,87Rb,24Sn số hạt nhân khác + Nhóm thứ hai: Nhóm sinh phân rã phân chia tự phát nhóm thứ Chúng có chu kỳ bán rã từ bé giây đến 104 ÷ 105 năm +Nhóm thứ 3: Bao gồm hạt nhân phóng xạ tự nhiên lại, chúng sinh ngun nhân ngồi trái đất tương tác tia vũ trụ có lượng cao với khí quyển, ngun tố như:3H, 7Be, 10Be, 14C số ngun tố sinh bắt notron hay có nguồn gốc từ thiên thạch vũ trụ vào trái đất Các đồng vị phóng xạ tự nhiên tạo thành dãy 232 238 U, 235U, Th Chúng tạo thành dãy tương ứng Uran, Actino Uran Thori Các dãy bắt đầu đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã lớn (238U: T1/2=4,5.109 năm, 235 U: T1/2=7.108 năm 232 Th: T1/2=45.109 năm) kết thúc đồng vị chì bền (Pb) Hàm lượng ngun tố phóng xạ tự nhiên đất đá quy định hoạt độ đá mẹ tập hợp q trình tạo thành đất đá Trong tồn đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã dài 40K, 87Rb, 238U, 232Th Các đặc trưng chu kỳ bán rã, hàm lượng hợp chất tự nhiên đồng vị phóng xạ đưa bảng sau đây: http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Bảng 1: Chu kỳ bán rã hàm lượng số đồng vị phóng xạ tự nhiên Đồng vị Hàm lượng hợp chất tự Chu kỳ bán rã (năm) 40 87 K Rb 232 Th 235 U 238 U 1.1 40 KIL OBO OKS CO M nhiên đồng vị (%) 0,019 1,39.109 27,85 5,0.1010 100 1,4.1010 0,7 7,1.108 99,28 4,5.109 Đồng vị phóng xạ Kali -40K K đồng vị phóng xạ vừa phân rã β+,vừa phân rã β- đồng vị chiếm K Khi 40K phân rã β- biến thành 40Ca Hạt nhân tạo thành trạng thái Xác suất q trình 89 % Chỉ có 11% 40 K phân rã β+ chiếm K trở thành 40Ar Hạt nhân 40Ar trạng thái kích thích trở trạng thái có lượng 1,46 MeV Vì xạ gamma 1,46 MeV xạ đặc trưng 40K Chu kỳ bán rã 40K 1,39.109 năm Từ hình thành trái đất đến lượng 40K giảm lần .1.2 Các đồng vị phóng xạ Thori Uran 232Th, 235U,238U Cả đồng vị phóng xạ đồng vị phân rã alpha Các sản phẩm cháu đồng vị khơng bền Khi tạo thành chúng lại tiếp tục phân rã tạo thành dãy tự nhiên Cả dãy phóng xạ kết thúc đồng vị phóng xạ chì bền Các đồng vị phóng xạ thuộc dãy phóng xạ 232 Th có số khối mơ tả theo cơng thức A=4n, với n số ngun biến đổi từ 52 đến 58 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Các đồng vị phóng xạ thuộc dãy 235 U có số khối mơ tả theo cơng thức A= 4n+3, với n số ngun biến đổi từ 51 đến 58 238 U có số khối mơ tả theo cơng KIL OBO OKS CO M Các đồng vị phóng xạ thuộc dãy thức A= 4n+2, với n số ngun biến đổi từ 51 đến 59 Dãy phóng xạ 232Th 232Th kết thúc đồng vị chì bền 208 Pb trải qua phân rã α phân rã β: 232 α Th 228 β Ra 228 (1,4.1010 năm) (5,7 năm) α 220 Rn (5,3 giây) α β Ac 228 (6,13 giờ) 216 α Po (0,445 giây) α Th 224 Ra (1,9 năm) (3,64 ngày) 212 212 β Pb (10,6 giờ) β Bi (60,6 phút) 212 Po (3.10-7giây) α α 208 208 Tl Pb (bền) (3,1 phút) Dãy phóng xạ 238U 238U kết thúc đồng vị chì bền 208Pb β trải qua phân rã α phân rã β: 238 U α 234 β Th (4,5.109 năm) (24,1 ngày) 226 α Ra 222 Po α 210 218 (1,6.10-4giây) (20,4 năm) 210 234 214 (5 ngày) Pb (26,8 phút) β Bi U α 230 Th (2,5.105 năm) (8,0.104năm) α Po (3,05 phút) β Pb β Pa (117 phút) α Rn (11,6.103năm) (3,82 ngày) 214 234 210 Po 214 β Bi (19,7 phút) α 206 Pb(bền) (138 ngày) Dãy phóng xạ 235U, gọi dãy Actini, 235U kết thúc đồng vị chì bền 207Pb trải qua phân rã α phân rã β: 235 U α 231 Th (7,1.108 năm) (225giờ) β 231 Pa α (3,25 năm) 227 Ac α (21,6 năm) 223 Fr (22 phút) http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 227 Po α 211 Pb (1,78.10-3giây) (36,1 phút) β 211 Bi (2,16giây) α Po α 207 219 Rn (4,0 giây) Pb(bền) (0,5 giây) β 207 1.3 211 β α Ra (11,44năm) KIL OBO OKS CO M (18,2 ngày) 215 223 α Th Tl (4,79 phút) Đặc điểm dãy phóng xạ tự nhiên tượng cân phóng xạ Cả dãy phóng xạ hạt nhân phân rã α, có chu kỳ bán rã lớn so với chu kỳ bán rã hạt nhân cháu dãy Do tuổi mẫu quặng lớn, cỡ tuổi Trái Đất, đến dãy phóng xạ xảy tượng cân phóng xạ Khi tượng xảy ra, hoạt độ phóng xạ ngun tố dãy Ta có phương trình cân phóng xạ sau: λ1N1 = λ2N2 = = λ1Ni Trong đó: λi số phân rã phóng xạ ngun tố thứ i N1 hoạt độ phóng xạ ngun tố thứ i Khi biết hoạt độ phóng xạ ngun tố dãy, suy hoạt độ phóng xạ hạt nhân khác, biết hàm lượng ngun tố dãy Trong địa chất quan tâm đến hàm lượng ngun tố U, Th, K Trong dãy phóng xạ tự nhiên ngun tố phóng xạ đầu dãy phân rã, hạt nhân tạo thành thường trạng thái trạng http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN thái kích thích thấp Do đó, xạ gamma ngun tố đầu dãy phát có cường độ thấp KIL OBO OKS CO M Các ngun tố cuối dãy phân rã hạt nhân tạo thành trạng thái kích thích có lượng cao Vì vậy, ngun tố phân rã phát xạ gamma có lượng lớn cường độ mạnh Cho nên sử dụng ngun tố để phân tích xác định hàm lượng Uran, Thori Kali đất đá Hoạt độ phóng xạ alpha dãy dãy 238U 235 U cỡ 5% hoạt độ phóng xạ alpha Cường độ xạ gamma ngun tố dãy phóng xạ 238 U mạnh so với cường độ xạ gamma ngun tố phóng xạ dãy 235U 232Th phát Cả dãy phóng xạ 238U, 235U, 232Th chứa đồng vị phóng xạ Radi 226Ra, 222Ra 224Ra Các đồng vị phóng xạ phân rã α tạo thành đồng vị phóng xạ Radon Các đồng vị phóng xạ Radon 220 222 Rn, 219 Rn Rn Khi đồng vị phóng xạ 219Rn tương tác với proton tạo nên hạt nhân dật lùi trạng thái bay khỏi đất đá vào khí Đây ngun nhân gây tính phóng xạ khơng khí .2 Quy luật phân bố ngun tố phóng xạ trái đất Nghiên cứu phân bố hay hàm lượng ngun tố phóng xạ loại đất đá Trái Đất cho phép tìm hiểu vai trò q trình hạt nhân lịch sử hình thành Trái Đất q trình biến đổi địa chất xẩy .2.1 Quy luật phân bố Uran Thori vỏ Trái đất Trong đất đá Uran Thori tồn dạng UO2 ThO2 Các loại đất đá khác có hàm lượng Uran Thori khác Hàm lượng trung bình http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Uran Thori tỷ số hàm lượng chúng thơng số đặc trưng cho loại đất đá nguồn gốc KIL OBO OKS CO M Bảng đưa hàm lượng trung bình Uran Thoritrong loại đá macma tỷ số hàm lượng Uran Thori Đặc trưng bật loại đá macma tỷ số hàm lượng Uran Thori (Th/U) ln ln lớn 1, hàm lượng Uran Thori loại đất đá khác Tỷ số biến thiên khoảng từ 2,7 đá Peridiot đến 4÷5,0 đá Granit có tính kiềm Bảng 2: Hàm lượng trung bình (ppm) Uran Thori loại đá macma Loại đá U Th Th/U Đá peridiot, peoxen 0,03 0,08 2,7 Đá gabro, đá diaba 0,6 1,8 3,0 Đá điorit 1,8 6,0 3,3 Đá plagionit 2,7 9,6 4,0 Đá granit 4,5 18,0 4,0 Đá granit có tính kiềm ≈ 6,0 25,0 4,0÷5,0 Đá diaba, đá bazan 0,7 2,3 3,2 Đá andezit 1,2 4,0 3,3 Đá liparit 4,7 19,0 4,0 Loại đá xâm nhập: Các loại phun trào: http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Đối với loại đá trầm tích, tỷ số Th/U biến thiên khoảng rộng có loại tỷ số nhỏ Đặc điểm thể bảng đây: KIL OBO OKS CO M Bảng 3: Hàm lượng trung bình (ppm) loại đá trầm tích Loại đá U Th Th/U Đá cuội kết 2,4 9,0 3,7 Đá sa thạch 2,9 10,0 3,6 Đá alginit (sét kết) 4,0 11,5 2,4 Đá cuội kết thạch anh 6,3 31,0 5,1 Đá phiến sét chứa than >10÷20 15,0 [...]... thế giới của chúng ta ln ln tồn tại các bức xạ tự nhiên Poloni và Radi mang tính phóng xạ có trong xương của chúng ta Các cơ bắp của con người có chứa Cacbon và Potassi phóng xạ Trong phổi có các sol khí và Triti mang tính phóng xạ Chúng ta cũng bị chiếu xạ từ vũ trụ và bị ảnh hưởng bỡi các bức xạ có trong tự nhiên và trong các chất mà ta ăn uống hàng ngày Cho đến năm 1934 các chất phóng xạ nhân tạo... 110 227 Từ các số liệu ta thấy rằng 40K trong các loại đá trầm tích nhỏ hơn trong các loại đá macma .3 Vai trò của bức xạ gamma trong địa vật lý .3.1 Vai trò của bức xạ gamma Cường độ bức xạ do một ngun tố nào đó phát ra ln tỷ lệ với hàm lượng của ngun tố đó trong đối tượng nghiên cứu Nếu phân rã phóng xạ của các ngun tố phát ra các dạng bức xạ khác nhau (alpha, beta và gamma) thì hàm lượng của nó có... ra khơng đóng góp vào phơng phóng xạ chung trên mặt đất Các ngun tố phóng xạ trong đất đá và trong các vật liệu xây dựng đều nằm trong 3 họ phóng xạ Uran, Thori và Kali 40K là ngun tố phóng xạ kèm theo bức xạ gamma có năng lượng 1,46MeV Các hạt nhân con cháu của Uran, Thori và Kali phân rã alpha hoặc beta thường được tạo thành ở các trạng thái kích thích, chúng phát ra các bức xạ gamma đặc trưng để... tâm đến mức độ ảnh hưởng của chúng đến sức khoẻ con người .5.1 Ảnh hưởng của bức xạ đối với con người Các ảnh hưởng có thể quan sát được của bức xạ được chia làm ba loại: Cấp tính, kinh niên và di truyền Ảnh hưởng cấp tính là những ảnh hưởng xẩy ra ngay sau khi chiếu một liều bức xạ q lớn và khơng thể nào nghi ngờ được là chúng khơng phải do bức xạ gây nên Ảnh hưởng kinh niên xẩy ra trong những thời... ngồi bao gồm bức xạ phơng tự nhiên và bức xạ của các nguồn phóng xạ mà ta tiếp xúc trong q trình làm việc bức xạ phơng được tạo ra bởi các tia vũ trụ và các chất phóng xạ chứa trong các vật liệu của mơi trường xung quanh Khi chiếu ngồi bằng các liều lượng lớn có thể xuất hiện các bệnh bỏng da, khác với bỏng thường do tác động của ánh sáng mặt trời bởi độ dài của thời kỳ ủ bệnh (thường một vài ngày) Để... phần phơng phóng xạ gamma do tia vũ gây ra phụ thuộc vào chiều cao so với mực nước biển Thành phần này thường rất nhỏ so với các bức xạ gamma do các ngun tố phóng xạ dưới mặt đất và vật liệu xây dựng xung quanh gây nên Như vậy, khi nói đến phơng phóng xạ có nghĩa là nó được tạo thành từ các ngun tố có trong đất Trong bảng dưới đây đưa ra một số bức xạ gamma đặc trưng của một số đồng vị phóng xạ trong dãy... bản Các bức xạ gamma nhất là các bức xạ có năng lượng cao, có hệ số suy giảm trong đất đá rất nhỏ Qng chạy của các bức xạ gamma trong đất đá rất 12 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN lớn Khi được sinh ra từ các lớp đất đá gần mặt đất, các bức xạ gamma có thể bay ra khỏi mặt đất tạo thành phơng phóng xạ gamma trên mặt đất Ngồi ra KIL OBO OKS CO M phơng bức xạ trên mặt đất còn do bức xạ. .. LIỀU BỨC XẠ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHĨNG XẠ ĐẾN MƠI TRƯỜNG XUNG QUANH Các đại lượng đo liều bức xạ dùng trong an tồn bức xạ .4.1 Liều chiếu KIL OBO OKS CO M 4 Để định lượng một loại bức xạ nào đó là nhiều hay ít, ban đầu người ta dùng khái niệm liều và dựa vào tác dụng ion hố của bức xạ đó gây ra trong khơng khí Đơn vị đầu tiên được dùng là Roentgen (ký hiệu là R) Roentgen là lượng bức xạ gamma. .. Liều lượng phóng xạ vào phổi tính trung bình trong 1 năm từ các nguồn chiếu xạ khác nhau Nguồn chiếu xạ 222 Hoạt độ phóng xạ cân Liều lượng phóng xạ bằng Bq/m3 vào phổi tính trung bình trong 1 năm (µGy/năm) Rn và các ngun tố con cháu của nó: Trong mơi trường tự do 8 Trong mơi trường xây dựng: Vật liệu xây dựng 20 340 Nước 0,004 ÷40 0,07 ÷700 0,04 1 0,4 45 220 Rn và các ngun tố con cháu của nó: Trong mơi... của các ngun tố phóng xạ phát ra bức xạ gamma có trong mẫu đất .3.2 Phơng bức xạ gamma Trong tất cả các loại đất đá thuộc vỏ trái đất đều chứa các ngun tố phóng xạ tự nhiên Uran, Thori, Kali và Rubidi với hàm lượng khác nhau Trong đó Rubidi là hạt nhân phân rã beta mềm thuần t, có chu kỳ rất lớn Hàm lượng của nó trong đất đá rất nhỏ Vì vậy 87Rb ít được quan tâm trong địa vật lý hạt nhân Bức xạ do 87Rb ... 2614 33,7 1462 11,0 KIL OBO OKS CO M 228 1,39.109 năm 14 http:/ /kilobooks. com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 15 http:/ /kilobooks. com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN CHƯƠNG II SUẤT LIỀU... khăn mặt 35 26 http:/ /kilobooks. com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 25 250 Găng tay phía mặt ngồi 10 100 KIL OBO OKS CO M Thiết bị bảo vệ cá nhân Mặt ngồi giày 10 100 27 http:/ /kilobooks. com THƯ VIỆN... 14,62 ± 0,13 Giá trị trung bình suất liều 12,62 ± 0,12 42 http:/ /kilobooks. com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 43 http:/ /kilobooks. com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KẾT LUẬN Bằng phương