Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều bức xạ gamma trong môi trường (luận văn thạc sĩ)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** BÙI THỊ ÁNH DƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LIỀU KẾ NHIỆT HUỲNH QUANG (TLD) ĐỂ ĐO LIỀU BỨC XẠ GAMMA TRONG MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Nội dung nghiên cứu Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên 1.2 Liều chiếu phóng xạ mơi trƣờng gây cho dân chúng 10 1.2.1 Chiếu xạ 10 1.2.2 Chiếu xạ 10 1.2.3 Liều hiệu dụng tổng cộng ( chiếu xạ chiếu xạ trong) 14 1.3 Tác dụng tia xạ sức khoẻ ngƣời 15 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 18 1.5 Bức xạ hạt nhân đơn vị đo liều xạ 20 1.5.1 Hoạt độ phóng xạ 20 1.5.2 Liều hấp thụ 21 1.5.3 Liều tƣơng đƣơng sinh học liều hiệu dụng 21 1.5.4 Liều giới hạn cho phép 23 1.6 Các phƣơng pháp xác định liều xạ tự nhiên 23 1.7 Nhiệt huỳnh quang đặc trƣng liều kế nhiệt huỳnh quang 24 1.7.1 Nhiệt huỳnh quang 24 1.7.2 Một số liều kế nhiệt phát quang sử dụng đo liều xạ ion hóa 25 Một số đặc trƣng vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Ti (ký hiệu thƣơng 1.7.3 phẩm TLD-100) 26 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 28 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu 28 2.2.2 Chuẩn bị mẫu liều kế nhiệt huỳnh quang TLD-100 sử dụng đo gamma môi trƣờng 28 2.2.3 Xử lý nhiệt độ chuẩn liều kế 29 2.2.4 Đặt liều kế nhiệt huỳnh quang TLD-100 địa điểm nghiên cứu 30 2.2.5 Xây dựng phƣơng pháp đo liều xạ môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD -100 31 2.2.5.1 2.2.6 Thiết bị đọc HARSHAW- 4000: 31 Đánh giá liều gamma môi trƣờng phƣơng pháp đo trƣờng [20] 34 2.2.7 Đánh giá liều môi trƣờng phƣơng pháp đo hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất 34 2.2.8 Xử lý số liệu 36 2.2.9 Phƣơng pháp tổng hợp, phân tích 36 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Xác định hệ số chuẩn cho chíp TLD đo gamma môi trƣờng 37 3.2 Xác định ngƣỡng nhạy chip TLD 100 37 3.3 Xác định suất liều gamma môi trƣờng phƣơng pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD 100) 38 3.4 Xác định suất liều gamma môi trƣờng phƣơng pháp đo hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất 42 3.5 Xác định suất liều gamma môi trƣờng phƣơng pháp đo gamma trƣờng 43 3.6 So sánh phƣơng pháp đo liều gamma môi trƣờng TLD với phƣơng pháp khác 46 3.7 Đánh giá liều chiếu dân chúng khu vực nghiên cứu 48 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 50 KẾT LUẬN 50 KHUYẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Thế giới sống có chứa nhiều chất phóng xạ chất có từ hình thành nên trái đất Có 60 nhân phóng xạ đƣợc tìm thấy tự nhiên Về nguồn gốc, nhân phóng xạ phân thành ba loại sau: Các nhân phóng xạ có từ hình thành nên trái đất cịn gọi nhân phóng xạ ngun thủy Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành tƣơng tác tia vũ trụ với vật chất trái đất Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành ngƣời tạo Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành hai nguồn gốc đầu đƣợc gọi nhân phóng xạ tự nhiên, cịn nhân phóng xạ ngƣời tạo đƣợc gọi nhân phóng xạ nhân tạo So với lƣợng phóng xạ tự nhiên lƣợng phóng xạ ngƣời tạo nhỏ phần lƣợng phóng xạ bị phát tán vào mơi trƣờng giới Vì phát thấy nhân phóng xạ tự nhiên nhân tạo có mặt khắp nơi mơi trƣờng sống nhƣ đất, nƣớc khơng khí [2] Tất nhân phóng xạ có tự nhiên gây cho ngƣời liều chiếu xạ định nhân phóng xạ phát xạ ion hóa gây liều chiếu ngồi nhân phóng xạ bên ngồi thể ngƣời gây liều chiếu nhân phóng xạ thâm nhập vào thể ngƣời qua đƣờng hơ hấp, tiêu hóa hay vết trầy xƣớc da Mức liều chiếu nhân phóng xạ tự nhiên gây cho ngƣời đƣợc xác định thiết bị đo liều xạ xách tay liều kế xạ mơi trƣờng nhiệt phát quang Trong đó, liều kế nhiệt phát quang xác định đƣợc liều chiếu thời gian dài, nên loại bỏ đƣợc ảnh hƣởng yếu tố môi trƣờng đến kết đo liều chiếu dân chúng [6] Sự có mặt đồng vị phóng xạ ln ảnh hƣởng dù hay nhiều đến tình trạng sức khỏe ngƣời môi trƣờng xung quanh tác động xạ lên vật chất sống Con ngƣời từ lúc đời bắt đầu sống chung với phóng xạ chịu ảnh hƣởng loại phóng xạ Do đó, việc nghiên cứu kiểm sốt xạ tác động có hại phóng xạ đến sức khỏe ngƣời nhƣ ảnh hƣởng chúng lên môi trƣờng sống quan trọng nhận đƣợc nhiều quan tâm Vì vâỵ đề tài “Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều xạ gamma môi trƣờng” đƣợc thực nhằm mục đích xác định liều xạ gamma môi trƣờng phục vụ cho việc xác định liều chiếu dân chúng trạm quan trắc phóng xạ mơi trƣờng Mục tiêu đề tài -Xây dựng phƣơng pháp đo liều xạ gamma môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD-100 -Xác định liều chiếu dân chúng địa điểm nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Xây dựng phƣơng pháp xác định liều xạ gamma môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang So sánh phƣơng pháp đo liều xạ gamma môi trƣờng sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD với phƣơng pháp đo liều xạ gamma môi trƣờng khác Đánh giá liều chiếu xạ gamma môi trƣờng dân chúng địa điểm thực nghiệm Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên Sau kiện Big Bang trình hình thành mặt trời hệ thống hành tinh Trong đám tro bụi lƣợng lớn chất phóng xạ có mặt Trái Đất Theo thời gian, đa số nguyên tố phóng xạ phân rã trở thành nguyên tố bền vững thành phần vật liệu hệ thống hành tinh Tuy nhiên nguyên tố phóng xạ có chu kỳ bán rã lớn, chúng tồn vỏ Trái Đất nguyên tố Kali, Uranium, Thorium, cháu chúng số nguyên tố khác Các đồng vị phóng xạ tự nhiên chủ yếu thuộc chuỗi phóng xạ, chuỗi 232Th, chuỗi 238U chuỗi 235U Chúng có khả phân rã anpha bêta mạnh tóm lƣợc nhƣ Bảng 1.1 Bảng 1 Sơ đồ chuỗi phóng xạ tự nhiên Thorium Uranium Chuỗi Th-232 Hạt nhân Thời Chuỗi U-238 gian Hạt nhân bán rã Th-232 14 x 109năm ↓ 1α Ra-228 6,7 năm Chuỗi U-235 Thời gian Hạt nhân bán rã rã U-238 4,47x109nă U-235 ↓ 1α,2β m ↓ 1α,1β U-234 ↓ 1α Thời gian bán Pa-231 0,704x109năm 32,8x103 năm 245x103năm Th-230 ↓ 1α,2β Ra-224 ↓ 1α 3,6 ngày ↓ 1α Rn-220 Ra-226 ↓ 1α 55 giây 75x103năm ↓ 2α,1β Ra-223 1600 năm Rn-222 ↓ 1α Rn-219 3,82 ngày 11,4 ngày giây ↓ 1α ↓ 3α,2β Po-216 0,16 giây Pb-210 ↓ 1α 22 năm Po-215 1,8x10-3 giây ↓ 2β Po-210 ↓ 2α,2β Pb-208 138 ngày ↓ 1α Bền Pb-206 ↓ 2α,2β Bền Pb-207 Bền Các nguyên tố phóng xạ có khắp nơi Trái Đất, đất, nƣớc khơng khí Theo nguồn gốc, nguyên tố phóng xạ đƣợc chia thành loại: Loại đƣợc hình thành với tuổi Trái đất ; Loại đƣợc tạo thành tƣơng tác tia vũ trụ với vật chất; Loại đƣợc tạo thành hoạt động ngƣời Các hạt nhân phóng xạ đƣợc tạo thành tồn cách tự nhiên đất, nƣớc khơng khí, chí thể Theo Cơ quan Năng lƣợng nguyên tử Quốc tế (IAEA), kg đất chứa đồng vị phóng xạ tự nhiên với hàm lƣợng trung bình nhƣ sau: 370 Bq 40K (100 – 700 Bq) 25 Bq 226Ra (10 – 50 Bq) 25 Bq 238U (10 – 50 Bq) 25 Bq 232Th (7 – 50 Bq) Nguyên tố Uranium gồm đồng vị: Uranium-238 chiếm 99,3% Uranium tự nhiên, khoảng 0,7% Uranium-235 khoảng 0.005% Uranium-234 U-238 U-234 đồng vị phóng xạ thuộc họ Uranium, cịn U-235 đồng vị phóng xạ thuộc họ Actinium Các chuỗi phóng xạ tự nhiên có đặc điểm: - Đồng vị chuỗi có chu kỳ bán rã lớn - Các chuỗi có đồng vị tồn dƣới dạng khí, chất khí phóng xạ đồng vị radon - Sản phẩm cuối chuỗi phóng xạ Chì Ngồi đồng vị chuỗi phóng xạ tự nhiên nêu trên, tự nhiên cịn có số đồng vị phóng xạ phổ biến khác nhƣ : 40K, 14 C Những đồng vị đƣợc thấy thực vật, động vật môi trƣờng Đồng vị phóng xạ 14C đồng vị đƣợc hình thành tƣơng tác xạ nơtron (có tia vũ trụ) với hạt nhân nguyên tử 14 N Hoạt độ phóng xạ số nhân phóng xạ chủ yếu môi trƣờng đƣợc đƣa bảng 1.2 Bảng Hoạt độ phóng xạ số hạt nhân nguyên thủy [4] Hạt nhân 238 U Độ giàu tự nhiên Hoạt độ Chiếm 99.2745% uranium tự nhiên, tổng lƣợng ≈0.7pCi/g ( 25Bq/kg) uranium chiếm từ 0.5 đến 4.7 ppm đá thông thƣờng 235 232 U 0.72% uranium tự nhiên Th Chiếm từ 1.6 đến 20ppm đá thông thƣờng chiếm trung ≈1.1pCi/g( 40Bq/kg) bình khoảng 10.7ppm lƣợng đá bề mặt Trái đất 0.42pCi/g( 16Bq/kg) đá vôi 1.3pCi/g 226 Ra Có đá vơi đá phun trào ( 48Bq/kg) đá phun trào 222 40 Rn K Là khí 0.016pC/L ( 0.6Bq/m3) đến 0.75pCi/L(28Bq/m3) ( giá trị trung bình hàng năm Hoa Kỳ) Trong đất 1-30pCi/g( 1.1Bq/g) 0.037- 1.2 Liều chiếu phóng xạ mơi trƣờng gây cho dân chúng Con ngƣời sống mơi trƣờng mà nơi có nhân phóng xạ tự nhiên, chúng phát xạ gamma, anpha, beta gây liều chiếu cho ngƣời Các tia xạ chiếu vào thể từ bên gây liều chiếu xạ ngoài; Khi nhân phóng xạ vào thể ngƣời phát tia xạ, gây liều chiếu 1.2.1 Chiếu xạ Bức xạ gamma từ nhân phóng xạ đất, đá Đây nguồn chiếu xạ chủ yếu số nguồn chiếu xạ ngồi mơi trƣờng ngƣời Từ kết nghiên cứu thực nhiều khu vực, lãnh thổ khác giới, ngƣời ta đánh giá suất liều hấp thụ trung bình độ cao 1m mặt đất ngƣời vào khoảng từ 20 đến 159nGy/h Trong phổ suất liều hấp thụ trung bình đó, ngƣời ta đánh giá giá trị trung bình 55 nGy/h, tƣơng đƣơng với liều hiệu dụng trung bình ngƣời phải chịu 0.41mSv/ năm Tùy theo vị trí Trái Đất, giá trị có khác nhau, thí dụ nhƣ Mỹ 0.28mSv/năm, Thụy Sỹ 0.64mSv/năm [4] Trong thành phần nguồn chiếu xạ từ xạ gamma đồng vị phóng xạ từ đất 40K chiếm 35% đồng vị phóng xạ dãy 238U chiếu 25%, dãy 232Th 40% Phóng xạ tia vũ trụ Phóng xạ có nguồn gốc từ tia vũ trụ đóng góp vào liều hấp thụ ngƣời không đáng kể Ở độ cao mực nƣớc biển, liều hấp thụ gây thành phần xạ ion hóa 27nGy/h, tƣơng ứng với liều hiệu dụng 240µSv/ năm Liều tăng theo độ cao so với mực nƣớc biển ( 100m tăng 4µSv) Trên 25km liều có giá trị gần nhƣ khơng đổi, vào khoảng 80µGy/h Tính trung bình theo nhóm ngƣời sống Trái Đất liều hiệu dụng hàng năm tia vũ trụ đƣợc đánh giá 355µSv, thành phần đóng góp xạ ion hóa 300µSv, cịn 55µSv thành phần nơtron [4] 1.2.2 Chiếu xạ 10 R số đọc chip TLD100 máy Harshaw 4000 Ph phông thân liều kế CF hệ số chuẩn liều kế Giá trị suất liều chiếu môi trƣờng đƣợc xác định qua lƣợng liều tích luỹ thời gian đặt liều kế đo, theo công thức [15] : D P t Trong : P lƣợng liều xạ ion hóa tích luỹ đềtectơ (tính mGy) t khoảng thời gian đặt liều kế tính (h) Nhƣ trình bày phần trƣớc, thời gian đặt liều kế để đo mẫu môi trƣờng khu vực Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân đƣợc thực 26/4/2013 sau đến ngày 26 /7/2013chúng tiến hành thu Theo đó, xác định đƣợc khoảng thời gian đặt (phơi chiếu) liều kế khoảng 90 ngày Quy chuẩn đơn vị tính (h) : t = 90 x 24 = 2160 Thay vào ta nhận đƣợc kết tính giá trị suất liều xạ gamma mơi trƣờng số vị trí đặt liều kế theo đơn vị µGy/h đơn vị µSv/h với hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ 0,7 Sv Gy-1 [7] nhƣ bảng sau : Bảng 2.Giá trị suất liều môi trƣờng đo liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 Suất liều ( µGy/h) STT Vị Trí Cột 0,14±0,03 0,1±0,02 Cột 0,14±0,06 0,1±0,04 Trong nhà Ngoài trời 39 Suất liều ( µSv/h) Cột 0,15±0,01 0,1±0,01 Cột 0,13±0,02 0,09±0,01 Cột 0,13±0,01 0,09±0,01 Cột 10( QTPX) 0,10±0,00 0,07±0,00 Cột 14 0,13±0,02 0,09±0,01 Cột 15 0,20±0,05 0,14±0,03 Cột 16 0,15±0,04 0,1±0,03 10 Cột 20 0,17±0,06 0,12±0,04 11 Cột 22 0,06±0,00 0,04±0,00 12 Cột 0,14±0,01 0,1±0,01 13 Cột 0,12±0,01 0,08±0,00 14 Cột 0,11±0,00 0,08±0,00 15 Cột 0,14±0,01 0,1±0,00 16 Cột 11 0,27±0,02 0,19±0,01 17 Cột 12 1,09±0,14 0,76±0,1 18 Cột 13 0,11±0,01 0,08±0,01 19 Cột 17 0,15±0,01 0,11±0,01 20 Cột 18 0,16±0,00 0,11±0,00 21 Cột 19 0,12±0,00 0,08±0,00 22 Cột 21 0,12±0,00 0,08±0,00 Max 1,09±0,14 0,2±0,05 Min 0,10±0,01 0,06±0,00 Kết nghiên cứu đo liều xạ gamma môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đặt 20 vị trí khác khu vực viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân cho thấy phân biệt rõ ràng theo địa điểm đặt mẫu khác Trừ điểm gần kho nguồn phịng thí nghiệm điểm khác giá trị suất liều xạ gamma ghi nhận đƣợc gần nhƣ Điều phản ánh suất liều xạ gamma môi trƣờng điểm đo xạ gamma phát từ đất đá vị trí đặt liều kế TLD 100 40 Các giá trị suất liều xạ gamma môi trƣờng tƣơng đối cao đƣợc ghi nhận khu vực phòng điện tử hạt nhân, bên kho nguồn, bên ngồi kho nguồn, phịng chuẩn, phịng thí nghiệm Việt Sing với kết lần lƣợt 0,19, 0,11, 0,1, 0,76, 0,11 µSv/h Đây khu vực có chứa nguồn phóng xạ tổng hợp dƣợc chất phóng xạ 18 F- FDG phông môi trƣờng cao so với phông môi trƣờng chung chút nhƣng nằm giới hạn cho phép Biểu đồ dƣới thể giá trị suất liều gamma đo đƣợc liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 Hình Suất liều gamma mơi trƣờng đo liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 So sánh kết liều kế đặt nhà (indoor) ngồi trời (outdoor) ta thấy có khác biệt suất liều gamma ghi nhận đƣợc Điều đƣợc giải thích nhƣ sau : liều kế đặt nhà (indoor) ghi nhận đƣợc xạ gamma phát từ vật liệu xây dựng giá trị suất liều gamma ghi nhận đƣợc liều kế đặt nhà (indoor) thƣờng cao giá trị suất liều gamma đặt ngồi trời (outdoor) [16] Vì vật liệu xây dựng phần lớn đƣợc chế tạo từ đất, đá lấy bề mặt Trái đất, chứa lƣợng phóng xạ tự nhiên định Khi ngƣời ngơi nhà ngơi nhà trở thành lô cốt chắn gần hết tia xạ từ khơng gian bên ngồi chiếu vào nhà Do liều chiếu ngƣời chủ yếu vật liệu xây dựng gây ra, tức nhà, tƣờng nhà trần nhà gây nên [3] 41 Liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đƣợc chuẩn bị theo nhƣ nghiên cứu luận văn không chịu tác động tia anpha từ môi trƣờng Những liều kế chủ yếu để ghi nhận xạ gamma phát từ môi trƣờng tự nhiên 3.4 Xác định suất liều gamma môi trƣờng phƣơng pháp đo hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất Các số liệu đất phản ánh hữu hiệu thành phần đá gốc sau trình phong hóa vật lý lƣợng lớn vật chất chuyển từ đá vào đất, ngồi q trình vật lý q trình sinh học đóng góp vào điều Tuy nhiên, số liệu đất không phản ánh cách xác thành phần đá vị trí lấy mẫu nguyên nhân sau: - Đất bị vận chuyển khỏi đá gốc - Đất bị trộn lẫn với - Quá trình hoạt động sinh học chất dinh dƣỡng dễ linh động - Các chất hoá học dễ tan bị hồ tan vào nƣớc - Đất bị nhiễm bẩn ngƣời Các mẫu đất địa điểm thí nghiệm đƣợc lấy Phịng thí nghiệm xử lý mẫu trƣớc tiến hành phân tích hệ phổ kế gamma phơng thấp Cƣờng độ xạ gamma mặt đất phụ thuộc vào hàm lƣợng nguyên tố phóng xạ Uran, Thori Kali lớp đất đá bên dƣới mặt đất chiều cao h tính từ mặt đất Suất liều độ cao 1m( nGy/h) đƣợc tính tốn từ hoạt độ phóng xạ đồng vị 238U, 232Th, 40K đất bề mặt theo công thức sau [13]: D= SAU x FU +SATh x FTh + SAK x FK Trong đó: - SAU, SATh, SAK hoạt độ phóng xạ riêng đồng vị 238U, 232Th 40K - FU, FTh, FK hệ số chuyển đổi đồng vị 238 U, 232Th 40K tƣơng ứng, đƣợc đƣa từ tính tốn lý thuyết thực nghiệm Trong công bố trƣớc ( [18] UNSCEAR 2000; Veiga cộng , 2006 ) , giá trị đƣợc chọn 42 tƣơng ứng là: 0,462 nGyh-1/Bqkg-1, 0,604nGyh-1/Bqkg-1 0,0417 nGyh-1/Bqkg-1tƣơng ứng với đồng vị Trong luận văn sử dụng giá trị Kết giá trị hàm lƣợng đồng vị phóng xạ đƣợc thể bảng sau : Bảng 3 Giá trị hàm lƣợng đồng vị phóng xạ mẫu đất thí nghiệm K-40 (Bq/kg) Th-232 (Bq/kg) U-238 (Bq/kg) M1 654,33 ± 0,9749 (tính từ Ac-228) 59,094 ± 4,816 (tính từ Bi-214) 36,545 ± 2,936 M2 649,6 ±51,66 50,65 ±4,095 34,039±2,744 Trên sở hoạt độ phóng xạ đồng vị mẫu đất thu thập, giá trị suất liều xạ gamma bên ngồi số vị trí đƣợc tính tốn theo µGy/h theo µSv/h với hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ 0,7 Sv Gy-1 [7] nhƣ bảng sau : Bảng Suất liều gamma mơi trƣờng tính đƣợc theo phƣơng pháp đo hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất Mẫu Suất liều (µGy/h) Suất liều (µSv/h) M1 0, 08 ±0,00 0,06±0,00 M2 0,07±0,01 0,05±0,00 TB 0,08±0,01 0,06±0,00 Vậy giá trị trung bình suất liều gamma khu vực khảo sát 0,06± 0,00µSv/h, so sánh với giá trị suất liều gamma tỉnh thành 0,05±0,0 0µSv/h có cao chút nhƣng nằm dải chung, khơng thấy có bất thƣờng 3.5 Xác định suất liều gamma môi trƣờng phƣơng pháp đo gamma trƣờng Sử dụng thiết bị đo liều xách tay điện tử để xác định suất liều gamma môi trƣờng Phƣơng pháp đo ghi nhận xác định đồng vị phóng xạ nhƣ 238U, 322 Th 40K Suất liều xạ gamma môi trƣờng đƣợc xác định thiết bị INSPECTOR 1000 khoảng cách 1m so với mặt đất khoảng thời gian tháng liên tục 43 Bảng 3.5 kết đo suất liều gamma máy Survey meter INSPECTOR 1000 khu vực thí nghiệm Bảng Kết đo suất liều gamma môi trƣờng survey meter STT Vị trí Suất liều (Sv/h ) Cột 0,06±0,00 Cột 0,06±0,00 Cột 0,07±0,01 Cột 0,06±0,00 Cột 0,06±0,00 Cột 14 0,07±0,01 Cột 15 0,07±0,00 Cột 16 0,06±0,00 Cột 20 0,08±0,00 10 Trung Bình 0,07±0,00 Ghi Kết đƣợc thể bảng cho thấy phông xạ gamma vị trí thí nghiệm tƣơng đƣơng với phông xạ tự nhiên Trên biểu đồ cho thấy điểm 44 đo, phần lớn có suất liều nằm khoảng 0,06 đến 0,08 µSv/h Hình Biểu đồ kết đo suất liều gamma môi trƣờng survey meter Các kết đo tƣơng đƣơng với kết đo khảo sát an toàn xạ hàng năm Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân Các số liệu cho thấy có tuân thủ tốt theo phân bố ngẫu nhiên chứng tỏ suất liều phạm vi Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân mức trung bình khơng có dị thƣờng phóng xạ So sánh với giá trị suất liều gamma đo đƣợc địa bàn Hà Nội [5] (Nguyễn Quang Long cộng sự) ta thấy có tƣơng đƣơng, chứng tỏ nghiên cứu luận văn có thành cơng định Nghiên cứu nhóm tác giả cho thấy suất liều gamma địa bàn Hà Nội dải từ 0,069(mSv/h)đến 0,094(mSv/h) phân bố tƣơng đối đều, trung bình 0,075(mSv/h) 0,665(mSv/năm) Cao huyện Sóc Sơn (0,823 mSv/năm) thấp huyện Đông Anh (0,596 mSv/năm) Các giá trị suất liều gamma hấp thụ khơng khí mức phơng bình thƣờng, chí coi thấp phản ánh phù hợp với hàm lƣợng phóng xạ có đất (là thành phần định gây nên liều chiếu phóng xạ tự nhiên) 45 3.6 So sánh phƣơng pháp đo liều gamma môi trƣờng TLD với phƣơng pháp khác Giá trị suất liều gamma trung bình đo đƣợc từ phƣơng pháp đo gamma trƣờng số địa điểm Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân 0.07±0.00 µSv/h Giá trị trung bình suất liều gamma khu vực khảo sát 0.06 ±0.00 µSv/h phƣơng pháp đo hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất khu vực thí nghiệm Giá trị trung bình suất liều gamma đo phƣơng pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 lần lƣợt 0.16 ±0.01µSv/h 0.10±0.01µSv/h liều kế đặt nhà (indoor) ngồi trời (outdoor) Trong luận văn tơi đƣa đánh giá so sánh ba phƣơng pháp thơng qua kết đo ngồi trời Kết thu đƣợc từ ba kỹ thuật đo suất liều gamma mơi trƣờng khác đƣợc tóm tắt bảng sau : Bảng Tóm tắt kỹ thuật đo suất liều gamma môi trƣờng kết đo Kỹ thuật đo Suất liều (µSv/h) Phƣơng pháp đo gamma trƣờng 0,07±0,00 Phƣơng pháp đo hoạt độ nhân 0,06± 0,00 phóng xạ mẫu đất Sử dụng liều kế TLD 100 0,10±0,01 Giá trị suất liều gamma outdoor lớn thu nhận đƣợc 0,10±0,01 µSv/h đƣợc đo liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 Đối với phƣơng pháp đo gamma trƣờng giá trị trung bình thu đƣợc 0,07 µSv/h thấp đáng kể so với phƣơng pháp sử dụng TLD 100 Sự khác biệt đáp ứng lƣợng khác phƣơng pháp đo Còn có cách giải thích khác phƣơng pháp đo gamma trƣờng khơng tính tốn đến việc đóng góp suất liều gamma từ tia vũ trụ Theo UNSCEAR 2008, 46 suất liều gamma từ tia vũ trụ có giá trị trung bình 0,04 µSv/h [19] Thời gian đo tƣơng đối ngắn (30 phút) nên đánh giá đƣợc xác suất liều gamma mơi trƣờng Ngoài khác biệt giá trị suất liều đo đƣợc phƣơng pháp đo liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 phƣơng pháp xác định hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất đƣợc giải thích số lý sau: Các thông số tiêu chuẩn đất đƣợc áp dụng tính tốn khác với thực nghiệm (ví dụ nhƣ tỷ trọng độ ẩm đất) Sự suy giảm lƣợng mức lƣợng cao (2MeV) ảnh hƣởng tới việc đánh giá phát xạ gamma quan trọng mức lƣợng cao, ví dụ nhƣ việc lƣợng 2614keV đỉnh 208 Tl Khi tổng suất liều đƣợc tính cách thêm vào giá trị suất liều mà tia vũ trụ đóng góp, giá trị thu đƣợc 0,11 µSv/h gần với giá trị suất liều phƣơng pháp đo liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đo đƣợc Tƣơng tự nhƣ vậy, giá trị suất liều thu đƣợc từ việc đo hoạt độ mẫu đất 0.06 µSv/h đƣợc thêm vào giá trị suất liều tia vũ trụ 0,04µSv/h), suất liều xạ gamma trở thành 0,10µSv/h tƣơng đƣơng với giá trị suất liều gamma đo phƣơng pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 Nhƣ ta có bảng giá trị suất liều gamma đo đƣợc ba phƣơng pháp sau đƣợc điều chỉnh nhƣ sau : Bảng Kết đo suất liều gamma môi trƣờng sau đƣợc điều chỉnh Kỹ thuật đo Suất liều (µSv/h) Phƣơng pháp đo gamma trƣờng 0,11 Phƣơng pháp đo hoạt độ nhân 0,10 phóng xạ mẫu đất Sử dụng liều kế TLD 100 0,10 47 Kết thu đƣợc cho thấy với kỹ thuật đo khác cho giá trị đo tƣơng đƣơng vị trí đo, giá trị trung bình 0,10 µSv/h So sánh phƣơng pháp đo liều xạ gamma môi trƣờng phƣơng pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 với phƣơng pháp đo gamma trƣờng phƣơng pháp xác định hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất cho thấy phƣơng pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 có nhiều ƣu điểm có độ xác tƣơng đối cao so với hai phƣơng pháp lại Do thời gian đặt mẫu đo dài (3 tháng) nên liều kế TLD 100 ghi nhận đầy đủ tia xạ gamma môi trƣờng tự nhiên kể đóng góp xạ gamma từ tia vũ trụ Đối với phƣơng pháp đo phổ gamma chỗ phƣơng pháp xác định hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất ta xác định liều xạ gamma đất mà bỏ qua đóng góp tia vũ trụ Ngồi ra, với kích thƣớc nhỏ gọn, dễ dàng việc vận chuyển đặt mẫu thí nghiệm, liều kế TLD 100 trở thành phƣơng pháp đo xạ gamma môi trƣờng đƣợc sử dụng rộng rãi giới chƣơng trình quan trắc phóng xạ mơi trƣờng Ở Việt Nam, phƣơng pháp đƣợc sử dụng để thu thập số liệu đánh giá liều xạ gamma môi trƣờng trạm quan trắc phóng xạ mơi trƣờng tƣơng lai 3.7 Đánh giá liều chiếu dân chúng khu vực nghiên cứu Liều hiệu dụng hàng năm dân chúng đƣợc tính tốn sở liều hấp thụ đƣợc đo liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100, tỷ số nhà, hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ, hệ số cƣ ngụ trời hệ số cƣ ngụ nhà Liều hiệu dụng hàng năm ngồi nhà đƣợc tính tốn nhƣ sau : Hout(mSv)= Dout x 8760h x CF x OF (3) [7] Trong : Dout suất liều hấp thụ (µGy h-1) CF hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ 0,7 Sv Gy-1 48 OF hệ số cƣ trú trời 0,2 Trong nhà: Hin (mSv) = Din x Fi-o x 8760 h x CF x IF (4) [7] Trong đó: Din suất liều hấp thụ nhà (µGy h-1) Fi-o hệ số nhà 1,4 IF hệ số cƣ ngụ nhà 0,8 Và liều hiệu dụng tổng cộng là: H = Hout + Hin (5) [7] Thay số liệu vào công thức (3),(4),(5) ta đƣợc Hout =0.166±0.03µSv Hin=2.52±0.16 µSv Vậy liều hiệu dụng tổng cộng hàng năm dân chúng H =2.69± 0.09 µSv So sánh với tiêu chuẩn liều chiếu dân chúng ICRP không đƣợc vƣợt 1mSv/ năm [11] ta thấy liều hiệu dụng tổng cộng hàng năm dân chúng trƣờng hợp nhỏ nhiều 49 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận văn trình bày vấn đề chế nhiệt huỳnh quang phƣơng pháp đo liều môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 Những kết đạt đƣợc cơng trình nghiên cứu thể qua điểm sau: Nghiên cứu tổng quan trình động học nhiệt huỳnh quang liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 Xác định đƣợc hệ số chuẩn chip TLD 100 dùng để đo liều gamma môi trƣờng Xác định đƣợc ngƣỡng nhạy liều kế TLD 100 dùng thí nghiệm trung bình 0.18 nC giá trị phù hợp với công bố nhà sản xuất, cho thấy chất lƣợng đềtectơ đáp ứng yêu cầu thí nghiệm Xây dựng phƣơng pháp xác định liều chiếu môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang Đƣa qui trình bƣớc hƣớng dẫn cụ thể từ việc chế tạo mẫu ,lắp đặt liều kế nhiệt huỳnh quang để đo liều môi trƣờng số địa điểm khu vực Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân Đã nghiên cứu chế hoạt động giới thiệu cách vận hành hệ đo nhiệt huỳnh quang Harshaw 4000 cách chi tiết Kết đo suất liều gamma môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang LiF ( TLD 100) 20 vị trí khác khu vực viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân cho kết phân biệt rõ rệt, phản ánh tính khách quan đối tƣợng đo trung bình 0,16 ±0,01 µSv/h liều kế đặt nhà (indoor); trung bình 0,10±0,01µSv/h liều kế đặt vị trí ngồi trời (outdoor) Kết phù hợp với nghiên cứu tác giả khác, chứng tỏ luận văn đạt đƣợc thành công định So sánh suất liều gamma môi trƣờng đo ba phƣơng pháp khác phƣơng pháp đo gamma chỗ survey meter, xác định hoạt độ nhân phóng xạ mẫu đất sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 50 100 cho thấy phƣơng pháp đo liều kế nhiệt huỳnh quang có kết tƣơng đối xác có nhiều ƣu điểm nhƣ dễ sử dụng, áp dụng rộng rãi diện rộng có tiềm phát triển tƣơng lai Liều hiệu dụng tổng cộng hàng năm dân chúng khu vực tiến hành nghiên cứu nằm giới hạn cho phép ICRP không gây ảnh hƣởng tới sức khỏe dân chúng Tất thực nghiệm đƣợc tiến hành cách cẩn thận bên cạnh việc nghiên cứu đầy đủ lý thuyết mơ hình đo đạc suất liều xạ mơi trƣờng xác định đƣợc liều tổng xạ mơi trƣờng để góp phần kiểm tra mức độ an toàn xạ hạt nhân Đây ý nghĩa thực tiễn mà cơng trình đạt đƣợc KHUYẾN NGHỊ Trong q trình thực cơng trình này, cố gắng nhƣng cịn nhiều vấn đề tơi chƣa nghiên cứu đến Tôi hy vọng hƣớng phát triển đề tài đƣợc thực thời gian tới 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Thanh Lƣơng (1996), Một số kết nghiên cứu phương pháp đo liều xạ ion hóa liều kế nhiệt phát quang, Luận án phó tiến sĩ, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên 1996 Phùng Văn Duân (2006), An toàn xạ bảo vệ môi trường, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Ngô Quang Huy (2010), “Phóng xạ tự nhiên vật liệu xây dựng”, Trung tâm Hạt nhân Thành phố Hồ Chí Minh Phạm Quốc Hùng ( 2007), Vật lý hạt nhân ứng dụng, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Quang Long, Trần Tuyết Mai, Dƣơng Văn Thắng, Đồn Thúy Hậu (2009), “Phơng phóng xạ mơi trƣờng vùng Hà Nội”, báo cáo Hội nghị Khoa học Cơng nghệ Hạt nhân tồn quốc lần thứ VIII, 20-22/8/2009, Nha Trang Nguyễn Hào Quang, “Phóng xạ mơi trƣờng sức khỏe ngƣời”, Trung tâm Kỹ thuật An tồn Bức xạ Mơi trƣờng, Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân, Hà Nội Tiếng Anh Adamiec, G and Aitken, M.J.(1998) , “Dose-Rate Conversion Factors: Update”, Ancient-TL, 16, p37-49 Ahmad Termizi Ramli (2009), “ Assessment of Radiation Dose Rates in the High Terrestrial Gamma Radiation Area of Selama District Perak, Malaysia”, Applied Physics Rearch, 1(2), p45-51 European Radiation Dosimetry Group (1999), “Radiation Protection 106”, European Commission, Italy 10 Florou, H., & Kritidis, P (1992), “Gamma radiation measurements and dose rate in the coastal areas of a volcanic island, Aegean Sea, Greece”, Journal of Radiation Protection Dosimetry, 45, p 277–279 11 ICRP (1990), “Recommendations of the International Commission on Radiological Commission”, ICRP Publication 60, Pergamon Press: New York 12 Jain, V.K (1982), “Thermoluminescence of lithium Juoride”, Radiat.Prot Dosim 52 13 Kocher, D C and Sjoreen, A L.(1985) , “Dose-rate Conversion Factors for External Exposure to Photon Emitters”, Soil Health Phys, 48(2), p 193–205 14 M.C.Losana, M.Magnoni and F Righino (2001), “Comparison of different methods for the assessment of the environmental gamma dose”, Radiation Protection Dosimetry, 97(4), p333-336 15 Miah MI (2004), “ Environmental gamma radiation measurements in Bangladeshi house ”, Radiation Measurements, 38(3) 16 Othman, I., Mahrouka, M.(1994), “ Radionuclide content in some building materials and their indoor gamma dose rate”, Radiat.Prot Dosim, 55 (4), p 299– 304 17 UNSCEAR (2008), “Exposures from Natural Radiation Sources”, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation Report to the General Assembly , SABNYU, Annexes B 18 UNSCEAR(2000), “ Dose assessment methodologies”, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation Report to the General Assembly wSAANYUN, Annexes A 53 ... xác định liều xạ gamma môi trƣờng liều kế nhiệt huỳnh quang So sánh phƣơng pháp đo liều xạ gamma môi trƣờng sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD với phƣơng pháp đo liều xạ gamma môi trƣờng... vâỵ đề tài ? ?Nghiên cứu sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều xạ gamma môi trƣờng” đƣợc thực nhằm mục đích xác định liều xạ gamma môi trƣờng phục vụ cho việc xác định liều chiếu dân... định liều xạ tự nhiên 23 1.7 Nhiệt huỳnh quang đặc trƣng liều kế nhiệt huỳnh quang 24 1.7.1 Nhiệt huỳnh quang 24 1.7.2 Một số liều kế nhiệt phát quang sử dụng đo liều xạ ion