Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)Thiết lập cơ sở dữ liệu phông phóng xạ môi trường Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) và hoàn thiện bản đồ kỹ thuật số về phông phóng xạ môi trường Hà Nội tỷ lệ 1100.000 (luận văn thạc sĩ)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *************** Dương Đức Thắng THIẾT LẬP CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÔNG PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI (PHẦN HÀ NỘI MỞ RỘNG) VÀ HOÀN THIỆN BẢN ĐỒ KỸ THUẬT SỐ VỀ PHÔNG PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI TỶ LỆ : 1:100.000 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2015 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆUError! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN 1.1 Phóng xạ đất đá(2, 3) 1.1.1 Các họ phóng xạ(2, 3) 1.1.2 Cân cân phóng xạ(2, 3) 1.2 Phóng xạ tia vũ trụ(2, 3) 10 1.3 Phơi nhiễm phóng xạ tự nhiên(2, 3) 11 1.3.1 Phơi nhiễm chiếu từ phóng xạ tự nhiên đất đá(2, 3) 12 1.3.2 Phơi nhiễm chiếu từ tia vũ trụ(2, 3) 13 1.3.3 Phơi nhiễm chiếu từ nguồn phóng xạ tự nhiên(2, 3) 13 1.4 Một số đại lượng đo liều an toàn xạ(4) 14 1.4.1 Liều chiếu(4) 14 1.4.2 Liều hấp thụ(4) 15 1.4.3 Liều tương đương(4) 15 1.4.4 Liều hiệu dụng(4) 17 1.5 Tương tác xạ gamma với vật chất(5, 6) 18 1.5.1 Hiệu ứng quang diện(5, 6) 19 1.5.2 Hiệu ứng Compton(5, 6) 21 1.5.3 Hiệu ứng tạo cặp(5, 6) 23 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 25 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 25 2.2 Mục đích nghiên cứu 25 2.3 Phương pháp nghiên cứu 25 2.4 Phương pháp đo gamma trường 26 2.4.1 Thiết bị sử dụng 26 2.4.2 Phương pháp hàm G(E) 29 2.4.3 Phương pháp diện tích đỉnh 32 2.5 Phương pháp đo gamma phòng thí nghiệm 33 2.5.1 Hệ phổ kế gamma phông thấp HPGe 33 2.5.2 Tính suất liều từ hoạt độ mẫu đất 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Xác định hệ số chuyển đổi cho detector NaI(Tl) 35 3.2 Kết đo gamma trường 40 3.2.1 Kết đo gamma trường sử dụng phương pháp hàm G(E) 40 3.2.2 Kết đo gamma trường sử dụng phương pháp diện tích đỉnh 43 3.3 So sánh phương pháp phổ gamma trường phòng thí nghiệm 45 3.3.1 So sánh hoạt độ phóng xạ 46 3.3.2 So sánh suất liều hấp thụ xạ gamma 49 3.3 Đánh giá suất liều 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined Phụ lục 1: Hoạt độ riêng nhân phóng xạ tính phương pháp diện tích đỉnh Error! Bookmark not defined Phụ lục 2: Hoạt độ riêng nhân phóng xạ phân tích phòng thí nghiệm Error! Bookmark not defined Phụ lục 3: Suất liều gamma môi trường (nGy/h) Error! Bookmark not defined Phụ Lục 4: Suất liều tính theo phương pháp hàm G(E) Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Để xác định liều dân chúng đồng vị phóng xạ tự nhiên gây ra, phương pháp phổ biến xác lấy mẫu phân tích phóng thí nghiệm Ở nước ta số tác Ngô Quang Huy, Phạm Duy Hiển, Nguyễn Hào Quang(15), Trịnh Văn Giáp(1)…đã sử dụng phương pháp để đánh giá liều dân chúng chi tiết số tỉnh phạm vi toàn quốc Cùng với phương pháp trên, phương pháp đo phổ gamma trường phương pháp hiệu để xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ môi trường Phương pháp nhiều nước giới sử dụng để phân tích phóng xạ môi trường từ năm 1980(5) IAEA ICRU đề suất phương pháp để xác định nhanh hoạt độ đồng vị phóng xạ môi trường nói chung trường hợp xảy cố(9, 17) Tuy nhiên phương pháp đo phổ gamma trường chưa áp dụng rộng rãi Việt Nam Với hướng nghiên cứu sử dụng phương pháp đo phổ gamma trường để xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ suất liều gamma môi trường phục vụ cho việc khảo sát quan trắc phóng xạ môi trường, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định liều chiếu dân chúng phóng xạ tự nhiên khu vực hà nội (phần Hà Nội mở rộng)” Với mục đích: - Nghiên cứu việc sử dụng phổ kế gamma trường sử dụng detector NaI(Tl) hình trụ kích thước 3”Φ3” để xác định hoạt độ nhân phóng xạ đất suất liều gamma độ cao mét so với mặt đất - Đánh giá suất liều nhân phóng xạ gây khả ảnh hưởng chúng người Luận văn chia thành chương với nội dung sau: Chương 1: Tổng quan, trình bày tổng quan phóng xạ tự nhiên nguồn gốc phóng xạ tự nhiên môi trường Chương 2: Đối tượng phương pháp nghiên cứu Chương tập chung vào sở lý thuyết xây dựng hai phương pháp đo phổ gamma trường là: Phương pháp hàm G(E) phương pháp diện tích đỉnh Chương 3: Kết thảo luận Chương so sánh kết đo hoạt độ phóng xạ suất liều gamma môi trường phương pháp phổ kế gamma trường với phương pháp lấy mẫu phân tích phòng thí nghiệm Từ ưu điểm phương pháp đo phổ gamma trường Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN 1.1 Phóng xạ đất đá(2, 3) 1.1.1 Các họ phóng xạ(2, 3) Trong số hàng trăm nguyên tố đồng vị cấu thành Trái Đất từ thời nguyên khởi trước hệ mặt trời hình thành có nguyên tố phóng xạ U, Th K Chúng tồn đến ngày nhờ có chu kỳ bán rã tương đương với tuổi Trái Đất, khoảng 4,5 tỷ năm Các nhân đứng đầu ba họ phóng xạ đất đá 238 U, 232Th 235 U có chu kỳ bán tương ứng 4,5 tỷ năm, 14 tỷ năm 700 triệu năm Các đồng vị ba họ phóng xạ nói phân rã alpha beta, trình phân rã liên tiếp đồng vị mẹ biến thành đồng vị “con cháu” trình tiếp diễn để cuối dừng lại ba đồng vị bền chì: 206 Pb, 208 Pb 207 Pb Tất có 47 đồng vị khác thuộc ba họ nói Không thể lẫn họ với họ khác số khối A đồng vị họ Cụ thể A = 4n + họ 238U, A = 4n họ 232Th A = 4n - họ 235U, n số nguyên Hình 1.1 trình bày đầy đủ đồng vị ba họ nói với kênh phân rã chu kỳ bán rã chúng Các “con cháu” ba họ phóng xạ nói phân rã nhanh (T1/2 bé) so với đồng vị đứng đầu nên hàm lượng chúng đất đá thấp Chẳng hạn, 226 Ra mắt xích chủ yếu họ 238 U có chu kỳ bán rã 1600 năm, hàng triệu lần ngắn so với 238U nên hàm lượng 226Ra đất đá thấp hàng triệu lần 238U Tuy nhiên, hoạt độ riêng tính đơn vị khối lượng lại cao hàng triệu lần Hai ông bà Curie phải miệt mài nghiền đập, hòa tách hàng quặng uranium phương pháp thủ công tách vài miligam radium (Ra), nguyên tố hoàn toàn lúc có hoạt độ phóng xạ riêng cao uranium đến hàng triệu lần Hình 1: Sơ đồ phân rã ba họ phóng xạ 238U, 232Th 235U Ngoài uranium thorium, phóng xạ từ đất đá bắt nguồn từ 40K Trong vỏ Trái Đất nguyên tố kali phổ biến, có hàm lượng trung bình 2,6%, lớn nhiều so với thorium (7,2 ppm) uranium (1,8 ppm) Nhưng kali chứa 0,01% đồng vị 40K tỷ lệ ổn định môi trường đồng vị phóng xạ có từ thời nguyên khởi cách hàng chục tỷ năm Hàm lượng trung bình uranium vỏ Trái Đất 1,8 ppm, lớp đất bề mặt hàm lượng thường cao U dễ bị hấp thụ phần tử sét có kích thước bé đất Trong vỏ Trái Đất, 238U chiếm 99,27 %, phần ỏi lại 235 U (0,73%) Ngoài có 234 U (0,0058 %) đồng vị “con cháu” tạo thành phân rã phóng xạ 238 U (hình 1.1) Tuy nhiên, uranium phân bố không đất đá Tùy theo loại khoáng vật, hàm lượng dao động từ vài phần trăm ppm đá ultrabasic đến hàng chục ppm granite Còn dị thường quặng phóng xạ, hàm lượng U thường lên đến hàng nghìn hàng vạn ppm Hàm lượng trung bình 232 Th vỏ Trái Đất 7,2 ppm Nhưng hàm lượng biến đổi theo loại khoáng vật, từ đến 50 ppm granite permatic xuống từ đến ppm basalt đá basic 232Th thường xuất khoáng zircon, 232 Th thay vị trí cùa Zr tinh thể Các sa khoáng cát đen chứa Ti Zr dọc theo ven biền thường nguồn cung cấp Zr dùng làm vỏ bọc nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân 1.1.2 Cân cân phóng xạ(2, 3) Do chu kỳ bán rã đồng vị “con cháu” ba họ phóng xạ ngắn nhiều so với đồng vị mẹ ngắn so với thời gian tồn Trái Đất nên lý thuyết, xảy cân kỷ đồng vị thành viên họ Khi hoạt độ phóng xạ Ai thành viên i hoạt độ phóng xạ đồng vị mẹ Ai công thức (1.1) Ai = λiNi = λ1N1 = A1 (1.1) λi Ni số phân rã số hạt nhân thành viên thứ i Tuy nhiên, thực tế thành viên chuỗi cân kỷ thành viên bị tách khỏi chuỗi phóng xạ, bổ sung từ môi trường bên vào chuỗi trình địa hóa Hiện tượng đứt gãy chuỗi có hai nguyên nhân liên quan đến đặc điểm nguyên tố đồng vị thành viên chuỗi Do thuộc nguyên tố khác nhau, thành viên chuỗi có tính chất khác môi trường Thí dụ uranium có độ linh động nước cao nhiều so với nguyên tố - cháu 230 Th 226Ra Vì 230Th có hàm lượng thấp nước ngầm 226 Ra dễ hòa tan môi trường nước có hàm lượng ion Cl- cao, khó hòa tan nước có nhiều ion sulphate Ngoài ra, 226Ra, 230Th 238U nước ngầm khoáng vật hấp phụ với mức độ khác gây cân phóng xạ Radon khí trơ nên dễ thoát khỏi đất đá Sau thoát vào không khí, “con cháu” Radon gắn kết vào bụi khí theo đường hô hấp xâm nhập vào thể trở thành nguồn chiếu chủ yếu người Hai đồng vị nguyên tố cân phóng xạ trường hợp cặp 234U - 238U Khi hạt nhân 238U phân rã alpha, hạt nhân giật lùi 234 U có động đủ lớn để thoát tinh thể Kết 234 U giàu nước ngầm nghèo khoáng vật so với 238U Hạt nhân giật lùi phân rã alpha tạo nên đường vết sai hỏng tinh thể, qua nguyên tử dễ bị chiết nước ngầm làm cân phóng xạ 1.2 Phóng xạ tia vũ trụ(2, 3) Bức xạ ion hóa có nguồn gốc từ vũ trụ chia làm ba loại gồm: tia vũ trụ sơ cấp, tia vũ trụ thứ cấp tia phát từ chất phóng xạ hình thành tia vũ trụ phản ứng với vật chất khí Tia vũ trụ sơ cấp lại có hai loại, tia có nguồn gốc thiên hà tia xuất phát từ Mặt Trời Cường độ tia vũ trụ có nguồn gốc thiên hà đến Trái Đất không biến đổi theo thời gian đẳng hướng Thành phần chúng proton lượng cao đến 30 GeV, chiếm đến 85%, sau (10%) hạt nhân nguyên tố nhẹ He, Li, Be, C , số lại electron, photon, neutrino Chúng sản phẩm phản ứng hạt nhân xảy trình bùng nổ hình thành thiên thể thuộc hệ thiên hà Neutron sinh vũ trụ phản ứng tổng hợp hạt nhân không kịp đến trái đất trước bị phân rã β- biến thành proton với chu kỳ bán rã khoảng 15 phút Trong H ROI N (I) L Phông xác định diện tích hình bình hành bên dưới: BG N ( L) N ( H ) ( H L 1) Diện tích quang đỉnh là: H NET ROI BG N (I) L N ( L) N ( H ) ( H L 1) đó: ROI: Vùng đỉnh quan tâm L: Số kênh bên trái đỉnh phổ H: Số kênh bên phải đỉnh phổ N(I): Số đếm theo kênh I BG: Phông (nền Compton) NET: diện tích đỉnh thực sau trừ phông Kết xác định diện tích đỉnh, hoạt độ suất liều nhân 40K, 238 U 232Th cho bảng 3.8 bên Bảng 8: Kết hoạt độ suất liều phóng xạ tự nhiên tính theo phương pháp diện tích đỉnh Hạt nhân 40 Thời gian đo (giây) K 238 U 232 Th t 1800 1800 1800 Độ rộng ROI H-L 17 16 20 Số đếm ROI ΣN(I) 9914 2998 2824 Số đếm kênh trái N(L) 301 133 310 Số đếm kênh phải N(H) 286 132 330 N ( H ) N ( L) ( H L 1) 4316 2252,5 1260 Net= (ΣN(I)-BG)/t 3,11 0,42 1,33 Hoạt độ (Bq/kg) (Net/CF1) × 1000 281,34 24,24 38,98 Suất liều (nGy/h) Net/CF2 11,83 18,13 23,67 Phông BG Tốc độ đỉnh(cps) đếm Như sử dụng phương pháp diện tích đỉnh xác định hoạt độ 40 K, 238 U Th tương ứng 281,34 Bq/kg, 24,24 Bq/kg 38,98 232 Bq/kg Suất liều nhân phóng xạ 40K, 238 U 232Th tương ứng 1,83 nGy/h, 18,13 nGy/h 23,67 nGy/h thị trấn Tây Đằng - huyện Ba Vì Kết chi tiết địa điểm đo địa bàn Hà Nội mở rộng trình bày phụ lục phụ lục 3.3 So sánh phương pháp phổ gamma trường phòng thí nghiệm Tại vị trí đo phổ gamma trường, mẫu đất thu thập phân tích phòng thí nghiệm 3.3.1 So sánh hoạt độ phóng xạ Trong phương pháp đo phổ gamma trường, hoạt độ phóng xạ 238 U, 232 Th 40K đất xác định từ diện tích quang đỉnh phổ gamma có lượng tương ứng là: 1,76 MeV (214Bi) 238U, 2,61 MeV (208Tl) 232 Th 1,46 MeV 40K Sai số phương pháp xác định Beck cộng 15% đối với 40 238 U, 10% K 232Th(7, 8, 9, 13) Hoạt độ phóng xạ 40 K, 238 U, 232 Th mẫu đất phân tích phòng thí nghiệm hệ phổ kế gamma phông thấp HPGe Kết đo hoạt độ phóng xạ 238 U, 232 Th 40K từ hai phương pháp trình bày bảng 3.9, kết chi tiết 42 vị trí đo trình bày phụ lục phụ lục Bảng 9: Hoạt độ đồng vị phóng xạ tự nhiên mẫu đất Đồng vị Số mẫu 40 K (Bq/kg) 238 U (Bq/kg) 232 Th (Bq/kg) 42 42 42 Khoảng giá trị Trung bình Khoảng giá trị Trung bình Khoảng giá trị Trung bình Kết tính theo phương pháp diện tích đỉnh 119,31 – 791,60 458,09 17,52 – 45,69 27,73 21,28 – 63,00 44,60 Kết phân tích PTN 103,04 – 870,67 450,05 18,13 – 65,24 34,12 29,88 – 84,16 50,73 Sự tương quan kết từ hai phương pháp đo biểu diễn hình 3.12, 3.13, 3.14 Hệ số tương quan r2 = 0,94 40K, r2 = 0,75 238 U, r2 = 0,76 232Th thể tương quan tốt kết từ hai phương pháp Mặt khác, kết bảng 3.9 cho thấy hoạt độ phóng xạ trung bình 238 U, 232 Th K đo hai phương pháp trường phòng thí 40 nghiệm trùng Hoạt độ phóng xạ trung bình 40K khác 2%, 232 Th 12%, 238 U 19% Sự khác hoạt độ phóng xạ trung bình 238U, 232Th giải thích ảnh hưởng độ ẩm đất(7, 14) Radon cháu Radon ảnh hưởng đến kết đo trường(7, 8, 9) Phòng thí nghiệm Hoạt độ phóng xạ 40K (Bq/kg) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 y = 0,9162x - 6,9915 R² = 0,9417 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Phương pháp diện tích đỉnh Hình 12: Sự tương quan kết đo hoạt độ phóng xạ 40K trường kết qủa phân tích phòng thí nghiệm Hoạt độ phóng xạ 238U (Bq/kg) 70 Phòng thí nghiệm 60 50 40 30 y = 0,9698x + 4,3456 R² = 0,7523 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Phương pháp diện tích đỉnh Hình 13: Sự tương quan kết đo hoạt độ phóng xạ 238U trường kết qủa phân tích phòng thí nghiệm Hoạt độ phóng xạ 232Th (Bq/kg) 80 Phòng thí nghiệm 70 60 50 40 30 y = 1,0412x + 6,2653 R² = 0,7651 20 10 0 10 20 30 40 50 Phương pháp diện tích đỉnh 60 70 Hình 14: Sự tương quan kết đo hoạt độ phóng xạ 232Th trường kết qủa phân tích phòng thí nghiệm 3.3.2 So sánh suất liều hấp thụ xạ gamma Suất liều hấp thụ xạ gamma không khí độ cao cách mặt đất 1m tính theo phương pháp: phương pháp hàm G(E), từ hoạt độ đồng vị phóng xạ 40K, 238 U, 232 Th đo trực tiếp trường theo phương pháp diện tích đỉnh từ hoạt độ mẫu đất phân tích phòng thí nghiệm hệ phổ kế HPGe Các kết so sánh với kết thu từ máy đo liều xách tay TCS-171 Từ bảng 3.10 ta thấy suất liều hấp thụ tính từ phổ kế trường theo phương pháp diện tích đỉnh có giá trị từ 31,62 đến 82,28 nGy/h, với giá trị trung bình 57,94 độ lệch chuẩn 10,63 nGy/h Suất liều tính theo phương pháp hàm G(E) có giá trị từ 48,23 đến 89,75 nGy/h, với giá trị trung bình 69,23 độ lệch chuẩn 8,87 nGy/h Suất liều đo đạc trực tiếp máy đo liều cầm tay TCS-171 có giá trị từ 50 đến 80 nGy/h, với giá trị trung bình 67,17 độ lệch chuẩn 7,08 nGy/h Trong suất liều hấp thụ tính từ hoạt độ mẫu đất phân tích phòng thí nghiệm có giá trị từ 31,62 đến 89,31 nGy/h, với giá trị trung bình 63,39 độ lệch chuẩn 13,04 nGy/h Giá trị trung bình suất liều tính từ phương pháp diện tích đỉnh nhỏ lấy diện tích quang đỉnh đồng vị phóng xạ 40K, 238U, 232Th, bỏ qua phần tán xạ Compton Giá trị trung bình suất liều đo TCS-171 tính phương pháp hàm G(E) trùng dùng phương pháp hàm G(E) để tính suất liều Như ta thấy giá trị trung bình suất liều tính theo phương pháp khác có độ lệch không đáng kể Bảng 3.10 trình bày giá trị trung bình suất liều tính theo phương pháp khác nhau, giá trị suất liều vị trí đo trình bày chi tiết phụ lục Bảng 10: Suất liều (nGy/h) thu từ phương pháp khác Số mẫu 42 Khoảng giá trị Trung bình Hiện trường Diện tích đỉnh Hàm G(E) 31,35 – 82,84 48,23 – 89,75 58,32 69,23 Phòng thí nghiệm HPGe 31,62 – 89,31 63,39 TCS-171 50 - 80 67,17 Theo tác giả Ngô Quang Huy cộng sự(15) suất liều độ cao m so với mặt đất Việt Nam nằm dải từ 17,45 đến 149,40 nGy/h với giá trị trung bình 71,72 độ lệch chuẩn 24,72 nGy/h Như ta thấy giá trị suất liều trung bình Hà Nội thấp so với giá trị trung bình Việt Nam Hình 3.15 3.16 cho thấy hệ số tương quan phương pháp diện tích đỉnh phương pháp hàm G(E) với phương pháp phòng thí nghiệm có hệ số tương quan tương ứng r2 = 0,872 r2 = 0,6764 thể mối liên hệ chặt chẽ suất liều hấp thụ từ hai phương pháp đo Phòng thí nghiệm Suất liều (nGy/h) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 y = 1,1195x - 2,1339 R² = 0,872 10 20 30 40 50 60 70 Phương pháp diện tích đỉnh 80 90 100 Hình 15: So sánh mối tương quan suất liều tính phương pháp diện tích đỉnh PTN Phòng thí nghiệm Suất liều (nGy/h) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 y = 1,1965x - 19,541 R² = 0,6764 10 20 30 40 50 60 70 Phương pháp hàm G(E) 80 90 100 Hình 16: So sánh mối tương quan suất liều tính phương pháp hàm G(E) phương pháp tính PTN 3.3 Đánh giá suất liều Tần suất phân bố suất liều 42 vị trí phương pháp khác trình bày hình 3.17 Giá trị suất liều đo khu vực nghiên cứu nằm khoảng từ 30 đến 90 nGy/h Từ giản đồ phân bố tần suất suất liều phương pháp lấy mẫu phân tích phòng thí nghiệm cho phân bố gần với dạng Gauss Tần suất phân bố suất liều tính phương pháp đo mẫu đất phòng thí nghiệm phương pháp diện tích đỉnh phân bố giống nhau, điều giải thích suất liều tính toán từ hoạt độ đồng vị 238U, 232Th 40K thông qua hệ số chuyển đổi Tần suất phân bố suất liều tính phương pháp hàm G(E) phương pháp đo trực tiếp trường máy đo liều sách tay TCS-171 phân bố giống nhau, điều giải thích máy đo liều sách tay TCS-171 tích hợp hàm G(E) để tính suất giá trị suất liều tính phương pháp có bị ảnh hưởng 222 Rn cháu môi trường(1, 2) Diện tích đỉnh 16 14 12 10 Tần suất Tần suất Phòng thí nghiệm 18 16 14 12 10 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 Suất liều (nGy/h) (a) (b) Hàm G(E) TCS-171 25 25 20 20 Tần suất Tần suất Suất liều (nGy/h) 15 10 15 10 0 40-50 50-60 60-70 70-80 Suất liều (nGy/h) 80-90 50 60 70 80 Suất liều (nGy/h) (c) (d) Hình 17: Phân bố suất liều tính từ phương pháp khác Trên hình 3.17, hình (a) suất liều tính từ mẫu đất đo phòng thí nghiệm, (b) phương pháp diện tích đỉnh, (c) phương pháp hàm G(E), (d) máy đo liều cầm tay TCS-171 Sự khác phương pháp giải thích sau: - Mẫu đất phân tích phòng thí nghiệm sau loại bỏ đá cuội đá(7, 8, 9, 13) - Sự ảnh hưởng thảm thực vật lên giá trị đo phổ gamma trường(7, 8, 9) - Sự ảnh hưởng Radon cháu không khí đến giá trị đo(1, 7, 13) - Sự ảnh hưởng độ ẩm lớp đất bề mặt đến giá trị đo phổ gamma trường(11, 13) Đánh giá phân bố suất liều đóng góp từ đồng vị phóng xạ Từ hình 3.14 hình 3.15 ta thấy đóng góp vào suất liều lớn từ chuỗi phân rã 232Th, đóng góp vào suất liều 40K chuỗi 238U có khác Đối với vị trí đo xã đồng bằng, đóng góp 40K vào suất liều lớn so với 238U ngược lại vị trí đo xã miền núi Điều giải thích xã đồng có 40K cao 40K tự nhiên có thêm 40K bổ xung vào đất hoạt động nông nghiệp(1, 15) Hình 18: Bản đồ phân bố đóng góp đồng vị vào suất liều tính từ phương pháp diện tích đỉnh Hình 19: Bản đồ phân bố đóng góp đồng vị vào suất liều tính từ phương pháp đo mẫu đất PTN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong luận văn tác giả trình bày phương pháp đo phổ gamma trường sử dụng detector NaI(Tl) hình trụ kích thước 3”Φ×3” để xác định đồng vị phóng xạ tự nhiên 40K, 238U, 232Th suất liều gamma độ cao m so với mặt đất, xác định đóng góp nhân phóng xạ tự nhiên vào suất liều Giải thích khác giá trị suất liều phương pháp đo gamma trường phương pháp thu thập mẫu đất phân tích phòng thí nghiệm hệ phổ kế gamma phông thấp HPGe do: Mẫu đất phân tích phòng thí nghiệm sau loại bỏ đá cuội đá, ảnh hưởng thảm thực vật lên giá trị đo phổ gamma trường, ảnh hưởng Radon cháu không khí đến giá trị đo, ảnh hưởng độ ẩm lớp đất bề mặt đến giá trị đo phổ gamma trường Suất liều gamma độ cao m so với mặt đất khu vực Hà Nội mở rộng luận văn tính theo phương pháp phổ gamma trường lấy mẫu phân tích phòng thí nghiệm có giá trị thấp so với trung bình Việt Nam Phương pháp đo phổ gamma trường có ưu điểm là: - Đây phương pháp đánh giá nhanh chóng, xác tiết kiệm để xác định hoạt độ phóng xạ gamma suất liều xạ gamma trường mà không cần phải lấy mẫu mang phòng thí nghiệm phân tích - Có thể sử dụng hệ phổ kế gamma trường để đánh giá liều dân chúng xạ gamma tự nhiên gây quy mô lớn, xạ nhân tạo sảy cố xạ cách nhanh chóng tốn KIẾN NGHỊ Dùng hệ phổ kế gamma trường với detector HPGe để nâng cao độ xác phép đo khả phân biệt nhân phóng xạ có môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Trịnh Văn Giáp (2012), Báo cáo tổng kết nhiệm vụ cấp “Điều tra khảo sát để xây dựng sở liệu phông phóng xạ môi trường lãnh thổ đất liền (giai đoạn 2009-2011)” Phạm Duy Hiển (2014), “Phóng xạ môi trường nguồn phát thải”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Phạm Duy Hiển (2015), “An toàn điện hạt nhân”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Ngô Quang Huy (2010), “An toàn xạ ion-hóa”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Bùi Văn Loát (2009), “Địa vật lý hạt nhân”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Triệu Tú (2007), “Ghi nhận đo lường xạ”, Nhà xuất đại học Quốc Gia Hà Nội TIẾNG ANH Beck, H L., De Campo, J and Gogolak, C (1972) “In situ Ge(Li) and NaI(Tl) Gamma-ray Spectrometry”, (Health and Safety Laboratory) HASL-258 Beck, H L., De Campo, J and Gogolak, C (1964), “Spectrometric Techniques for Measuring Environmental Gamma Radiation”, (Health and Safety Laboratory) HASL-150 ICRU (1994), “Gamma-Ray Spectrometry in the Environment ICRU Report 53, International Commission Measurements”, Bethesda, MD on Radiation Units and 10 ICRP Publication 38 (1983), “Radionuclide Transformations - Energy and Intensity of Emissions” ICRP 11 Leif Lovborg and Peter Kirkegaard (1974), “Response of 3"x 3" NaI(Tl) detectors to terrestrial gamma radiation”, Nuclear Instruments and Methods, p 239 – 251 12 Kohshi Chikasawa, Takao Ishii, Hideo Sugiyama (2001), “Terestrial Gamma Radiation in Kochi Prefecture, Japan”, Journal of Health Science, 47(4) 362-372 13 M C Losana, M Magnoni and F Righino ARPA Piemonte (2001), “Comparison of Different Methods for the Assessment of the Environmental Gamma Dose”, Radiation Protection Dosimetry Vol 97, No 4, pp 333–336 (2001) 14 Nanping WANG, Lei XIAO, Canping LI (2005), “Determination of Radioactivity Level of 238 U, 232 Th and 40 K in Surface Medium in Zunhai City by in-situ Gamma-ray Spectrometry” Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY, Vol 42, No 10, p 888-896 [...]... giới, phông gamma bên trong nhà thường cao hơn ngoài trời đến 20% Thống kê cũng cho thấy trung bình con người sống trong nhà đến 80% thời gian Cho nên suất liều chiếu ngoài hiệu dụng mà con người nhận được chủ yếu là do sinh hoạt trong nhà Bảng 1 1: Thành phần phông phóng xạ tự nhiên và liều hiệu dụng trung bình năm lên cơ thể sống từ các thành phần phóng xạ tự nhiên trên thế giới Thành phần phông phóng. .. nhiễm do phóng xạ tự nhiên đóng góp phần chủ yếu Phơi nhiễm do phóng xạ tự nhiên lại gồm có hai thành phần, do chiếu ngoài và do chiếu trong 1.3.1 Phơi nhiễm do chiếu ngoài từ phóng xạ tự nhiên trong đất đá(2, 3) Các bức xạ ion hóa từ những nhân phóng xạ trong lớp đất bề mặt tạo nên phông phóng xạ trên mặt đất và đóng góp chính vào liều chiếu ngoài Trong ba loại bức xạ alpha, beta, gamma, bức xạ gamma... gì vào phông phóng xạ trên mặt đất, chúng chỉ gây tác dụng khi thâm nhập vào cơ thể qua con đường hô hấp và tiêu hóa Trên phạm vi toàn cầu, đóng góp của phông phóng xạ vào liều chiếu ngoài gồm có 35% từ 40K, 25% từ những nuclit phát tia γ trong họ yếu là hai đồng vị 232 Pb và 214 214 238 U (chủ Bi) và 40% từ những nuclit phát tia γ trong họ Th (chủ yếu là 208Tl và 228Ac)(2,3) Bức xạ gamma của những đồng... thường dùng trong thực tế µSv/h và mrem/h với 1 mrem/h =10µSv/h Phông bức xạ tự nhiên: Là giá trị liều tương đương bức xạ do các bức xạ vũ trụ và bức xạ của các nhân phóng xạ phân bố một cách tự nhiên trong các lớp đất đá bề mật trái đất, trong khí quyển, thức ăn, nước uống và trong cơ thể con người tạo ra Bảng 1 2: Trọng số bức xạ WR đối với một số loại bức xạ Loại bức xạ Tia X, gamma, beta Neutron... tỉnh Hà Tây cũ, và huyện Mê Linh của tỉnh Vĩnh Phúc) Phạm vi nghiên cứu là hoạt độ của các nhân phóng xạ trong đất và suất liều gamma môi trường 2.2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu việc sử dụng phổ kế gamma hiện trường sử dụng detector NaI(Tl) hình trụ kích thước 3”Φ×3” để xác định các nhân phóng xạ trong môi trường đất tại thực địa và đánh giá liều chiếu đối với con người do các nhân phóng xạ gây ra và. .. đã coi tất cả các mô sinh học hay cơ quan trong cơ thể có cùng một độ nhạy cảm bức xạ Trên thực tế các mô và cơ qua có độ nhạy cảm khác nhau, thể hiện bởi đại lượng gọi là trọng số mô WT (Tisue Weighting Factor) bảng 1.3 là trọng số mô đối với các bộ phận chính trong cơ thể và khi một bức xạ có năng lượng nào đó với trọng số bức xạ WR, gọi là bức xạ loại R, chiếu vào mô T thì liều hấp thụ tương đương... lớn nhất vào phông phóng xạ trên mặt đất do có khả năng xuyên qua lớp đất bề mặt mạnh hơn hai loại bức xạ kia Tuy nhiên, ngay đến bức xạ gamma phát xuất từ những nhân phóng xạ nằm ở lớp đất sâu hơn 30 cm cũng không đóng góp vào trường phóng xạ trên mặt đất Tia beta xuyên sâu kém hơn nên chỉ những nhân ở lớp đất rất mỏng trên bề mặt mới có tác dụng chiếu xạ ít nhiều Tia alpha từ các nhân phóng xạ trong... thành phần đồng vị của kali với hàm lượng trong cơ thể thay đổi từ 1 đến 2,5 g/kg thể trọng, tập trung chủ yếu ở các mô cơ bắp Quy ra hoạt độ phóng xạ, người nặng 70 kg có thể xem như một nguồn phóng xạ hoạt độ 4000 Bq 40K còn thâm nhập vào cơ thể qua thửc ăn Hàm lượng 40 K trong thực phẩm nằm trong khoảng từ 20 đến 600 Bq.kg-1 Nói chung, liều hiệu dụng trung bình do chiếu trong từ các nhân phóng xạ. .. đó phông phóng xạ phụ thuộc vào hàm lượng các nhân phóng xạ có trong đất đá xung quanh, mà hàm lượng này thay đổi khá mạnh từ vùng này sang vùng khác Thí dụ ở Việt Nam, hai tỉnh Tuyên Quang và Yên Bái có hàm lượng radium cao gấp ba lần mức trung bình (42,77 Bq/kg), trong khi đó vùng đất xám miền Đông Nam Bộ như Bình Phước, Tây Ninh lại rất nghèo phóng xạ, đặc biệt là 40K (và cả tổng kali) với hàm... : Tỷ số giữa số đếm quang đỉnh trong phổ (cps) và hoạt độ của mẫu đo (Bq.kg−1), N : Tỷ số giữa số đếm quang đỉnh trong phổ (cps) và suất liều bức xạ f I (μGy.h−1), N : Hệ số hiệu chỉnh góc khi chùm tia gamma trong môi trường không N f 0 song song với trục của tinh thể detector, N : Tốc độ đếm quang đỉnh khi thông lượng tia gamma song song với 0 trục của tinh thể detector (cps/γ.s−1.cm−2), : Tỷ số ... VỀ PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN 1.1 Phóng xạ đất đá(2, 3) 1.1.1 Các họ phóng xạ( 2, 3) 1.1.2 Cân cân phóng xạ( 2, 3) 1.2 Phóng xạ tia vũ trụ(2, 3) 10 1.3 Phơi nhiễm phóng. .. đồng vị phóng xạ suất liều gamma môi trường phục vụ cho việc khảo sát quan trắc phóng xạ môi trường, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định liều chiếu dân chúng phóng xạ tự nhiên khu vực hà. .. kali chứa 0,01% đồng vị 40K tỷ lệ ổn định môi trường đồng vị phóng xạ có từ thời nguyên khởi cách hàng chục tỷ năm Hàm lượng trung bình uranium vỏ Trái Đất 1,8 ppm, lớp đất bề mặt hàm lượng thường