ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ĐÌNH KHẢI ĐÁNH GIÁ NỒNG ĐỘ HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ BETA TỔNG TRONG MỘT SỐ LOẠI MẪU NƢỚC SỬ DỤNG THIẾT BỊ HIDEX 300SL LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ĐÌNH KHẢI ĐÁNH GIÁ NỒNG ĐỘ HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ BETA TỔNG TRONG MỘT SỐ LOẠI MẪU NƢỚC SỬ DỤNG THIẾT BỊ HIDEX 300SL Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Đàm Nguyên Bình Hà Nội – 2017 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Đàm Nguyên Bình - Trưởng ban An toàn xạ - Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 tận tình hướng dẫn, định hướng tạo điều kiện cho hoàn thành luận văn Tôi xin cảm ơn Đảng ủy, Chỉ huyViện Y học Phóng xạ U bướu Quân Đội, đồng nghiệp khoa Kiểm định Phóng xạ giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Vật lý- Trường Đại học Khoa học tự nhiên nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè cổ vũ, giúp đỡ để hoàn thành luận văn thạc sỹ Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2017 Học viên Nguyễn Đình Khải i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Nguồn gốc chất phóng xạ nước 1.2 Detector ghi đo bức xạ sử dụng đo alpha/beta tổng 1.2.1 Detector bán dẫn 1.2.2 Detector chứa khí 10 1.2.3 Detector nhấ p nháy lỏng 10 1.3 Nguyên lý hoạt động detector nhấp nháy lỏng dùng để đo hoạt độ anpha/beta 12 1.3.1 Năng lươ ̣ng ngưỡng 13 1.3.2 Sự phân biệt anpha/beta 14 1.3.3 Hiê ̣n tươ ̣ng quenching 15 1.3.4 Dung môi và chấ t tan 19 1.3.4.1 Dung môi 19 1.3.4.2 Chấ t tan 20 1.3.5 Nguyên lý đo đế m nhân phát α sử du ̣ng detector nhấ p nháy lỏng 21 1.3.5.1 Nguyên lý đo đế m tia α 21 1.3.5.2 Vị trí phổ α phương pháp đo nhấp nháy lỏng 22 1.3.5.3 Phân giải lươ ̣ng 23 1.4 Tiêu chuẩn nồng độ hoạt độ phóng xạ nước 24 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP ĐO TỔNG BETA TRONG CÁC MẪU NƢỚC SỬ DỤNG THIẾT BỊ HIDEX 300SL 25 2.1 Giới thiê ̣u về thiế t bi ̣Hidex 300SL 25 2.2 Phương pháp tỷ số trùng phùng ba trùng phùng đôi (TDCR) 28 ii 2.3 Quy trình chuẩ n bị xử lý mẫu 30 2.3.1 Các phương pháp làm giàu mẫu 30 2.3.2 Quy trình xử lý số loại mẫu lỏng 31 2.4 Đo phông, chuẩn hiệu suất 33 2.4.1 Đo phông 33 2.4.2 Chuẩn hiê ̣u suấ t 34 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Xác định hiệu suất ghi beta ngưỡng phát 36 3.2 Xác định nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nước 37 3.2.1 Thu thập mẫu nước 37 3.2.2 Kết đo loại mẫu nước 37 KẾT LUẬN 42 iii DANH MỤC VIẾT TẮT TDCR Triple to Double Coincidence Ratio Tỷ số trùng phùng ba trùng phùng đôi LSC Liquid Scintillation Counting Đế m nhấ p nháy lỏng PMT Photomultiplier Tube Ống nhân quang WHO World Health Organization Tổ chức y tế giới EURATOM European Atomic Energy Community Cộng đồng lượng nguyên tử châu âu Dược chất phóng xạ DCPX NCRP National Council on Protection and Measurements iv Radiation Ủy ban quốc gia Bảo vệ đo lường xạ DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Mô ̣t số đă ̣c trưng của các đồ ng vi ̣ phóng xạ tự nhiên Bảng Mô ̣t số đồ ng vi ̣phóng xa ̣ nhân ta ̣o môi trường Bảng Phân loa ̣i tác nhân quenching 18 Bảng Kết đo mẫu chuẩn .36 Bảng Một số mẫu nước thực nghiệm đề tài .37 Bảng 3 Kết đo mẫu nước máy .38 Bảng Kết đo mẫu nước ngầm .38 Bảng Kết đo mẫu nước mưa .39 Bảng Kết đo mẫu nước ao 39 Bảng Kết đo sau: 40 Bảng Tổng hợp kết đo mẫu 40 Bảng Kết hoạt độ phóng xạ beta tổng nước 41 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ chuỗi phóng xạ 238U Hình 1.2 Sơ đồ chuỗi phóng xạ 232Th Hình 1.3 Sơ đồ chuỗi phóng xạ 235U Hình Chuyển chất thải DCPX môi trường Hình Detector bán dẫn .9 Hình Hai loa ̣i Detector nhấ p nháy sử du ̣ng ghi đo bức 11 Hình Sơ đồ phân rã β 12 Hình Phổ lươ ̣ng của tia β 13 Hình Sự phân tách xung anpha/beta 14 Hình 10 Sự phân tách xung alpha/beta thực đồ thị 2D .14 Hình 11 Sự dich ̣ chuyể n phổ 14 C quenching 15 Hình 12 Các loa ̣i quenching LSC 16 Hình 13 Quenching màu xảy mô ̣t chấ t không màu 17 Hình 14 Phổ hấ p thu ̣ phổ xa ̣ của PPO 17 Hình 15 Mố i quan ̣ giữa lươ ̣ng cực đa ̣i tia β hiệu suất 18 Hình 16 Cấ u trúc phân tử của mô ̣t số dung môi 19 Hình 17 Mố i liên ̣ giữa bước sóng của phổ hấ p thu ̣ của dung môi 20 Hình 18 Tên viế t tắ t của mô ̣t số hơ ̣p chấ t hóa ho ̣c c ấu trúc phân tử số dung môi 21 Hình 19 Sự dich ̣ chuyể n phổ α quenching 22 Hình 20 Hiê ̣u suấ t phát xa ̣ và vi ̣trí phổ α e biến hóa nô ̣i 23 Hình Hình ảnh ống nhân quang PMT 25 Hình 2 Hình ảnh thiết bị Hidex 300SL 26 Hình Sơ đồ phân tích thiết bị Hidex 300SL .29 Hình Phổ lượng beta mẫu chuẩn C-14 .36 vi MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong môi trường nước tồn lượng chất phóng xạ định dođóng góp nguồn phóng xạcó tự nhiên nguồn phóng xạ nhân tạo Môi trường nước bị nhiễm xạ có thể gây tác hại to lớn đến sức khỏe người, đặc biệt chất phóng xạ vào lưu lại thể người thông qua đường uống Phân tích hoạt độ alpha/beta tổng sử dụng bước đầu đơn giản cho việc xác định mức độ nhiễm bẩn phóng xạ nguồn nước phương pháp để kiểm soát mức độ ô nhiễm phóng xạ môi trường nói chung Nồ ng đô ̣ phóng xa ̣ của các mẫu nước tron g môi trường thường rấ t nhỏ Do đó, hoạt độ phóng xạ mẫu nước thường không xác định trực tiếp thiết bị hạt nhân mà xác định hoạt độ phóng xạ cần phải kết hợp với phương pháp hóa phóng xạ kỹ th uâ ̣t đo lường bức xa ̣ ̣t nhân Phép phân tích hạt nhân có nhiê ̣m vu ̣ xác đinh ̣ hoa ̣t đô ̣ phóng xa ̣ của các mẫu đã đươ ̣c xử lý và xác đinh ̣ hoa ̣t đô ̣ riêng của mẫu ban đầ u Phương pháp hóa phóng xa ̣ và kỹ thuâ ̣t đo phân tić h ̣t nhân có thể hỗ trơ ̣ cho Các phương pháp hữu ích nghiên cứu độ tinh khiết việc cấp nước sinh hoa ̣t , công nghiệp, mức độ ô nhiễm nguồn nước và nước thải phóng xạ Có hai phương pháp để xác định hoạt độ alpha/beta tổng nước, đó phương pháp phân tích thông thường với việc chuẩn bị mẫu cách bay đến khô mẫu cần phân tích phương pháp dùng hệ nhấp nháy lỏng Phương pháp dùng hệ nhấp nháy lỏng có số ưu điểm so với phương pháp thông thường đó nó không xảy hiệu ứng tự hấp thụ mẫu hiệu suất ghi hệ đo cao Viện Y học phóng xạ U bướu Quân đội trang bị hệ đo nhấp nháy lỏng Hidex 300SL, thiế t bi ̣ có thể sử dụng để xác định hoạt độ phóng xạ mẫu nước môi trường có thể phân tích hoạt đ ộ phóng xạ nước tiể u máu Tuy nhiên, hệ thiết bị ban đầu giới hạn cho việc đo đạc hoạt độ beta mẫu Do vậy, nhằm mục đích triển khai sử dụng thiết bị cách hiệu quả, chọn thực hiệnđề tài với tiêu đề: “Đánh giá nồ ng đô ̣ hoa ̣t đô ̣ phóng xạ beta tổng số loại mẫu nước sử dụng thiết bị Hidex 300SL” Mục tiêu đề tài Tìm hiểu phương pháp đo hoạt độ phóng xạ anpha/beta tổng hệ đo nhấp nháy lỏng Tìm hiểu tính kỹ thuật hoạt động thiết bị Hidex 300SL trang bị Viện Y học phóng xạ U bướu Quân đội Xây dựng phương pháp đo hoa ̣t đô ̣ phóng xa ̣ beta tổng mẫu nước sử dụng thiết bị Hidex 300SL Áp dụng phân tích nồng độ hoạt độ beta tổng số mẫu nước để đánh giá khả ứng dụng thiết bị Nội dung nghiên cứu Đề tài gồ m chương:  Tổ ng quan  Phương pháp xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ hoa ̣t đô ̣ phóng xa ̣ beta tổ ng ̣ đo nhấ p nháy lỏng  Kết kết luận Hiê ̣u suấ t ghi với 2-PMT trùng phùng: R2= (1 − 𝑒 −𝜗𝑚 Hiê ̣u suấ t ghi với 3-PMT trùng phùng: RT = (1 − 𝑒 −𝜗𝑚 )2 )3 Hiê ̣u suấ t ghi với tổ ng logic của trùng phùng đôi: RD = 3(1 − 𝑒 −𝜗𝑚 )2 - − 𝑒 −𝜗𝑚 3 (2.3) Hình 2.3.Sơ đồ phân tíchcủa thiết bị Hidex 300SL kết nối với máy tính Tỷ số trùng phùng ba trùng phùng đôi là: 𝑇𝐷𝐶𝑅 = 𝜀𝑇 𝜀𝐷 = −𝜗𝑚 𝐸 𝑚𝑎𝑥 )3 dE 𝑆(𝐸)(1−𝑒 −𝜗𝑚 −𝜗𝑚 𝐸 𝑚𝑎𝑥 )2 −2(1−𝑒 )3 )dE 𝑆 𝐸 (3(1−𝑒 Với 𝑚 = 𝛼 𝐸 𝑑𝐸 1+𝑘𝐵 𝑑𝐸 𝑑𝑥 29 (2.4) Trong đó m(E) số photon trung bình lượng E, α tham số tự mô tả hiệu cocktail, kB thông số bán thực nghiệm dE/dx chuyển đổi lượng tuyến tính[4;6] 2.3 Quy trin ̣ ̀ xƣ̉ lý mẫu ̀ h chuẩ n bi va 2.3.1 Các phƣơng pháp làm giàu mẫu Vì hoạt độ phóng xạ mẫu nước nhỏ đó cần phải lấy lượng thể tích mẫu nước phân tích phải đủ lớn Vì vậy, trước đo hoạt độ beta tổng chất nhấp nháy để tập hợp nguyên tố phóng xạ tích mẫu lớn thể tích nhỏ dạng dung dịch có phương pháp sau: - Phương pháp đồng kết tủa - Phương pháp bay Đối với phương pháp đồng kết tủa: Nội dung phương pháp đồng kết tủa tạo một, hai phản ứng kết tủa kim loại đó dung dịch mẫu nước Khi phản ứng kết tủa kim loại đó xảy ra, kéo theo đồng kết tủa kim loại khác có tính chất hóa học gần với kim loại kết tủa Trong nước chứa chủ yếu nguyên tố cháu dãy thori uran, đó phản ứng kết tủa thường chọn Fe(OH)3 Ca3(PO4)2 kết tủa sunfat bari BaSO4 Các bước tiến hành sau: Mẫu nước cần xử lý đựng bình thí nghiệm thủy tinh Cho 10 ml H2SO4 với nồng độ 10 % vào lít mẫu nước Sau đó cho 1ml dung dịch BaCl2 pha chế theo tỷ lệ ml nước cất với gam muối BaCl2, vào nước axit hóa Dùng đũa thủy tinh quấy để phản ứng kết tủa xảy ra.Sau đó đợi kết tủa lắng đọng xuống đáy bình gạn bỏ phần nước bên trên.Phần lắng đọng xử lý tiếp Dùng dung dịch H2SO4 để rửa thành bình đến độ pH khoảng từ 7-8 dừng lại.Chuyển phần lắng đọng nước rửa vào lọ, Cho bốc lọ đèn hồng ngoại tủ sấy nhiệt độ 800C, đến thể tích 10 ml 30 Tiếp theo trộn dung dịch mẫu thu với chất nhấp nháy sáng theo tỷ lệ 1:1 Chất nhấp nháy sử dụng Aqualight Beta.Đây chất nhấp nháy suốt phù hợp với xạ beta Sau nắp kín lọ tiến hành lắc để mẫu hòa tan với chất nhấp nháy Mẫu lưu trữ thời gian thích hợp trước tiến hành đo[2] Đối với phương pháp bay hơi: Mẫu nước cần phân tích xử lý cho vào bình thí nghiệm thủy tinh với thể tích lít Cho 10 ml dung dịch HNO3với nồng độ 70% vào lọ thủy tinh chứa lít mẫu nước Dùng đũa thủy tinh quấy cho bốc tủ sấy nhiệt độ 800C đến thể tích 10 ml Tiếp theo trộn dung dịch mẫu thu với chất nhấp nháy theo tỷ lệ 3:4 (với ml mẫu + 12 ml chất nhấp nháy) Chất nhấp nháy sử dụng Aqualight Beta.Đây chất nhấp nháy suốt phù hợp với xạ beta Sau đó nắp kín lọ tiến hành lắc để mẫu hòa tan với chất nhấp nháy Mẫu đặt môi trường nhiệt độ thích hợp trước tiến hành đo Trong đề sử dụng phương pháp bay để làm giàu mẫu 2.3.2 Quy trình xử lý số loại mẫu lỏng Đối với mẫu nước máy, nước mưa,nước ao, nước sông hồng nước ngầm, gồ m các bước sau: Trước tiên để mẫu nước cần phân tích riêng vị trí cho lắng đọng,sử dụng phần nước đem lọc lớp dày cm.Mẫu nước cần xử lý đựng bình thí nghiệm thủy tinh Cho 10 ml dung dịch HNO3 với nồng độ 70 % vào lít mẫu nước Dùng đũa thủy tinh quấy cho bốc tủ sấy nhiệt độ 800C đến thể tích ml Sau đó tiến hành bước sau: Bước 1: Lấy lọ đựng mẫu nhựa 20 ml Bước 2: Cho 12 ml Cocktail(Aqualight Beta) vào lọ nhựa (20ml) Bước 3: Cho ml mẫu nước cầ n phân tić h vào lo ̣ nhựa và lắ c đề u Bước 4: Để it́ nhấ t tiế ng trước đo, đo vòng 300 phút 31 Cầ n mô ̣t số chú ý sau : Mẫu phải để chỗ mát , điều kiện bảo quản không nên lạnh việc tách nước cocktail có thể xảy Nhiệt độ khoảng 18°C tối ưu Khi cocktail thêm vào mẫu nước, điều quan trọng đảm bảo nhiệt độ mẫu vàcocktail làgiống Đối với mẫu máu, gồ m các bước sau: Bước 1: Lấy 0,4 ml mẫu máu cho vào lọ đựng mẫu thủy tinh Bước 2: Thêm khuấy nhẹ 1,0 mL dung dịch chất tan GoldiSolhoặc Soluene-350 với Isopropyl Alcohol tỷlệ 1:1 1:2 Bước 3:Ủ 60 độ C trongvòng h (mẫu đó chuyển sang mầu nâu) Bước 4: Để phòng lạnh, thêm 0,2 -0,5 mL oxy già 30% (Hydrogen peroxide) vào mẫu khuấy Để mẫu ổn định vòng 30 phút Bước 5: Vặn chặt nắp lọ cho vào lò sấy hay bể tắm nhiệt 60 độ vòng 30 phút Mẫu lúc chuyển mầu vàng Bước 6:Để phòng lạnh cho 15 mL dung dịch nhấp nháy lỏng AquaLight, để phòng la ̣nh tối thiểu 60 phút tiến hành đo Đối với mẫu nước tiểu, gồ m các bước sau: Bình thường cho cocktail mẫu nước tiểu có tượng kết tủa thành lớp màng mỏng phía bề mặt Hiện tượng kéo dài vòng 1h ngày.Tuy nhiên không ảnh hưởng nhiều đến phép đo Nếu Cocktail không phù hợp với nước tiểu tạo tượng kết tủa mầu trắng đục.Trong trường hợp ta thay Cocktail nước cất hay nước khử ion với tỉ lệ 1: Bước 1: Lấy lọ đựng mẫu nhựa 20 ml Bước 2: Cho 15-19 ml Cocktail vàolo ̣ nhựa (20ml) Bước 3: Cho 1-5 ml mẫunướctiểuvào (Đốivới IAEA thường tỉ lệ 2ml nướctiểu + 18 ml cocktail) Bước 4: Lắc đo vòng 60 phút 32 Đối với mẫu nước trường hợp cố xạ hạt nhân Trong trường hợp khẩn cấp, trình lấy mẫu, xử lý mẫu phải làm cận thận tránh nhiễm bẩn vật dụng đặt mẫu mẫu phải phân tích nhanh chóng Mẫu nước cần xử lý đựng bình thí nghiệm thủy tinh Cho 10 ml dung dịch HNO3 với nồng độ 70% vào lít mẫu nước Dùng đũa thủy tinh quấy cho bốc tủ sấy nhiệt độ 80oC đến thể tích ml Sau đó tiến hành bước sau: Bước 1: Lấy lọ đựng mẫu nhựa 20 ml Bước 2: Cho 12 ml Cocktail(Aqualight Beta) vào lọ nhựa (20ml) Bước 3: Cho ml mẫu nước cầ n phân tić h vào lo ̣ nhựa và lắ c đề u Bước 4: Để ít nhấ t tiế ng trước đo, đo vòng 30 phút 2.4 Đo phông, chuẩn hiệu suất 2.4.1 Đo phông Phép đo đếm hạt nhân kèm theo đếm phông Trong phương pháp đo nhấp nháy lỏng, phông mô ̣t số nguyên nhân sau: Tia vũ tru ̣: Trong các tia vũ trụ đến mặt đất , khoảng ¾ 𝜋 -meson Do khả thẩ m thấ u của tia vũ tru ̣ rấ t ma ̣nh , xác suất để chất nhấp nháy phát huỳnh quang thông qua va cha ̣m trực tiế p với tia vũ tru ̣ là khá nhỏ Phông có liên quan đế n tia vũ trụ xuất electron thứ cấp sinh va chạm tia vũ trụ với vâ ̣t liê ̣u bao quanh detector và bức xa ̣ Cerenkov sinh va cha ̣m của tia vũ trụ với chai đựng mẫu Phóng xạ tự nhiên : 40 K có thành phầ n chai đựng mẫu đóng góp vào phông 222Rn, Tn(220Rn) cháu nó có mặt không khí phòng thí nghiệm, đóng góp vào thành phần phông Đế m trùng phùng ngẫu nhiên : Để tăng hiê ̣u suấ t phát quang , vâ ̣t liê ̣u có khả làm việc thấp dùng PMT đó có thể phát dòng tối Để khử những xung không phải tín hiê ̣u mẫu , mô ̣t phương pháp đế m trùng phùng đã đươ ̣c áp du ̣ng , nhiên rấ t khó loa ̣i trừ hoàn toàn 33 tiếng ồn cả sử du ̣ng mạch trùng phùng tiếng ồn có thể ghi nhận trình đếm trùng phùng ngẫu nhiên phát từ mạch trùng phùng Cross-talk: Khi hai PMT đă ̣t đố i diê ̣n với góc 1800, ánh sáng phát t mô ̣t hai PMT có thể đươ ̣c ghi nhâ ̣n bởi PMT Hiê ̣n tươ ̣ng này go ̣i là “cross-talk” Ngay cả dung dich ̣ mẫu đươ ̣c đă ̣t giữa hai PMT , hiê ̣n tươ ̣ng “crosstalk” vẫn có thể xảy và tín hi ệu trùng phùng gây nên phông Sự phá t xung PMT có thể hai nguyên nhân sau: - Bức xa ̣ Cerenkov sự va cha ̣m của tia vũ tru ̣ với vâ ̣t liê ̣u làm PMT và phóng xạ tự nhiên - Sự phóng điện khí dư PMT[9] 2.4.2 Chuẩn hiêụ suấ t Trong hệ đo nhấp nháy lỏng việc tính hiệu suất ghi tính theo nhiều phương pháp Nhưng phương pháp chuẩn nội, phương pháp chuẩn ngoại phương pháp tỷ số trùng phùng ba trùng phùng đôi phương pháp hiệu hệ đo nhấp nháy lỏng Đối với phương pháp chuẩn nội: Trong phương pháp này, trước tiên dung dịch mẫu đếm riêng sau đó đếm lại sau thêm chuẩn Từ kết đếm dung dịch chuẩn mẫu thời điểm điều kiện quenching, hiệu suất ghi mẫu cần đo hiệu suất ghi chuẩn Hiệu suất ghi chuẩn nội tính theo công thức sau: 𝜀𝑖𝑠 = 𝑛 𝑖𝑠 −𝑛 𝑠 𝐴𝑖 (2.5) đó: 𝜀𝑖𝑠 hiệu suất ghi mẫu chuẩn nội nis tốc độ đếm mẫu mẫu chuẩn nội trộn lẫn vào nslà tốc độ đếm mẫu chưa trộn lẫn với mẫuchuẩn nội Ai hoạt độ mẫu chuẩn nội [Bq][9] Đối với phương pháp chuẩn ngoại: Trong phương pháp để tính hoạt độ mẫu dựa vào hiệu suất ghi mẫu chuẩn ngoại Hiệu suất ghi nguồn chuẩn ngoại tính theo công thức sau: 34 εβ = n s −n b (2.6) As đó:As hoạt độ nguồn chuẩn đơn vị [Bq] ns tốc độ đếm nguồn chuẩn nb tốc độ đếm phông εβ hiệu suất ghi mẫu chuẩn ngoại[9] Trên hệ Hidex 300SL không sử dụng phương pháp chuẩn nội nguồn chuẩn nội Do đó, hệ Hidex 300SL phải dựa vào phương pháp chuẩn ngoại, nguồn chuẩn ngoại trang bị Hidex 300SL nguồn 14C với hoạt độ 1,7 kBq ngày 05/09/2014 2.5 Phân tích số liệu Đo mẫu cầ n phân tić h xác định nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng Tính toán nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng tính theo công thức sau: β CG = ns εi V (2.7) đó: CGβ nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng đơn vị [Bq/L] ns tốc độ đếm mẫu 𝜀 i hiệu suất ghi nguồn chuẩn V thể tích mẫu [L] - Tính toán truyền sai số tính theo công thức sau: 𝛽 𝜎 𝜎 𝜎 𝑛 𝑉 𝜀 𝜎 = 𝐶𝐺 ( 𝑛 )2 + ( 𝑉 )2 + ( 𝜀 )2 (2.8) - Tính toán nồng độ phát tối thiểu hoạt độ beta tổng nước tính theo công thức sau: 𝑀𝐷𝐴 = 2.71+4.65 𝑁𝑏 𝜀 𝑖 𝑉.𝑞.𝑡 đó: q hiệu suất lọc, q=1 MDA hoạt độ phát tối thiểu[8] 35 (2.9) Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Do hạn chế thiết bị Hidex 300SL nhập cung cấp khối chức đo hoạt độ phóng xạ beta mà chưa trang bị khối chức đo anpha nên đề tài hạn chế đưa phương pháp đo cho hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nước.Các kết đo thể sau: 3.1 Xác định hiệu suất ghi beta ngƣỡng phát Thực cách sử dụng nguồn 14C với hoạt độ 1,7 kBq ngày 05/09/2014 Kết hiệu suất mẫu chuẩn đưa Bảng 3.1 sau Bảng Kết đo mẫu chuẩn Lần đo Thời gian đo Phông Tốc độ đếm Hiệu suất (phút) (cpm) (cpm) (%) 300 91,39 101303 99,25 ± 1,5 Hình 3.1 Phổ lượng beta mẫu chuẩn C-14 Mẫu phông trang bị theo hệ Hidex 300SL với nguồn chuẩn 14 C Thời gian đo 300 phút với số đếm phông là: 91,39 cpm Đối với thiết bị đo phông thấp số đếm phông thấp tùy theo điều kiện thiết bị 36 Để xác định ngưỡng phát hiện, tiến hành xác định tốc độ đếm phông thời gian đo 300 phút, thời gian đo mẫu, chế độ đo phông đo mẫu chọn Kết thu sau: Tốc độ đo phông xạ beta (91,39 ± 0,55) cpm Theo công thức (2.9) xác định ngưỡng phân tích thiết bị 0,06 Bq/L xạ beta Theo tài liệu [2]thể tích mẫu cần phân tích lít 3.2 Xác định nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nƣớc 3.2.1 Thu thập mẫu nƣớc Để tiến hành đo phân tích cần phải thu thập xử lý mẫu Những mẫu cần phân tích lấy địa điểm khác địa bàn Hà Nội với khoảng thời gian 14 - 19/3/2017.Dưới Bảng 3.2 số mẫu nước thực nghiệm đề tài Bảng 3.2 Một số mẫu nước thực nghiệm đề tài STT Tên mẫu nước Địa điểm Nước máy Viện Y học phóng xạ U bướu Quân Đội Nước ngầm Viện Y học phóng xạ U bướu Quân Đội Nước mưa Viện khoa học kỹ thuật Hạt nhân Nước ao Dị Nậu - Thạch Thất - Hà Nội Nước sông hồng Bãi đá sông hồng Khi mẫu nước đủ điều kiện phân tích, mẫu nước cần đo đặt vào khay ma trận thiết bị, chọn thang đo vị trí đặt mẫu, vị trí kênh đo, thời gian đovà bắt đầu tiến hành đo 3.2.2 Kết đo loại mẫu nƣớc Đối với mẫu nước máy: Địa điểm lấy mẫu: Viện Y học phóng xạ U bướu Quân Đội Thể tích lấy mẫu xử lý: Lít Thời gian cô đặc tủ sấy nhiệt độ 75 oC: 38 Kết đo Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng mẫu nước máy thể Bảng 3.3 sau 37 Bảng 3.3 Kết đo mẫu nước máy Lần đo Thời gian đo Tốc độ đếm trừ phông (phút) (cpm) 300 23,71 Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng (Bq/L) 0,39 ± 0,05 Kết cho thấy nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nước máy nhỏ mức nước cho phép theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT Tổng beta nước nhỏ Bq/L Đối với mẫu nước ngầm Địa điểm lấy mẫu: Viện Y học phóng xạ U bướu Quân Đội Thể tích lấy mẫu xử lý: Lít Thời gian cô đặc tủ sấy nhiệt độ 75 oC: 38 Kết đo Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng mẫu nước ngầm thể Bảng 3.4 sau Bảng 3.4 Kết đo mẫu nước ngầm Lần đo Thời gian đo Tốc độ đếm trừ phông (phút) (cpm) 300 44,19 Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng (Bq/L) 0,74±0,05 Kết cho thấy Nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nướcngầm nhỏ mức nước cho phép theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT Tổng beta nước nhỏ Bq/L Đối với mẫu nước mưa 38 Địa điểm lấy mẫu: Viện khoa học kỹ thuật Hạt nhân Thể tích mẫu xử lý: Lít Thời gian cô đặc tủ sấy nhiệt độ 75 oC: 38 Kết đo Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng mẫu nước mưa thể Bảng 3.5 sau Bảng 3.5 Kết đo mẫu nước mưa Lần đo Thời gian đo Tốc độ đếm trừ phông (phút) (cpm) 300 34,86 Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng (Bq/L) 0,58 ±0,05 Kết cho thấy Nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nước mưa nhỏ mức nước cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT Tổng beta nước nhỏ Bq/L Đối với mẫu nước ao Địa điểm lấy mẫu: Xã Dị Nậu, Thạch Thất, Hà Nội Thể tích lấy mẫu xử lý: Lít Thời gian cô đặc tủ sấy nhiệt độ 75 oC: 38 Kết đo Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng mẫu nước ao thể Bảng 3.6 sau Bảng 3.6 Kết đo mẫu nước ao Lần đo Thời gian đo Tốc độ đếm trừ phông (phút) (cpm) 300 32,48 39 Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng (Bq/L) 0,54 ±0,05 Kết cho thấy Nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nước ao nhỏ mức nước cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT Tổng beta nước nhỏ Bq/L Đối với mẫu nước sông hồng Địa điểm lấy mẫu: Khu vực Bãi đá Sông Hồng Thể tích lấy mẫu xử lý: Lít Thời gian cô đặc tủ sấy nhiệt độ 75 oC: 38 Kết đo Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng mẫu nước sông hồng thể Bảng 3.7 sau Bảng 3.7 Kết đo mẫu nước sông hồng Lần đo Thời gian đo Tốc độ đếm trừ phông (phút) (cpm) 300 38,43 Nồng độ hoạt độ phóng xạ Beta tổng (Bq/L) 0,64 ±0,05 Kết cho thấy Nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nước sông hồng nhỏ mức nước cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT Tổng beta nước nhỏ Bq/L Bảng 3.8 Tổng hợp kết đo mẫu nước Nồng độ hoạt độ Stt phóng xạ Tên mẫu Beta tổng (Bq/L) Nước máy 0,39 ±0,05 Nước ao 0,54 ±0,05 Nước sông hồng 0,64 ±0,05 Nước mưa 0,58 ±0,05 Nước ngầm 0,74 ±0,05 40 Ngưỡng phát phép đo (Bq/L) 0,06 Theo kết nghiên cứu tác giả[2] Bảng 3.9 cho thấy hoạt độ phóng xạ beta tổng mẫu nước với kết đo hệ Hidex 300SL có kết tương ứng nằm Quy chuẩn quốc gia ban hành Bảng 3.9 Kết hoạt độ phóng xạ beta tổng nước[2] Tên mẫu Hoạt độ beta Nước sông hồng 1,2 ± 0,3 Nước Hồ Hoàn Kiếm 0,9 ± 0,2 Nước ăn 0,32 ± 0,03 Nước mưa 0,30± 0,03 41 KẾT LUẬN Trong trình thực hiện, tác giả luận văn tiến hành nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết phương pháp trực tiếp thực thí nghiệm đo phòng thí nghiệm Khoa Kiểm định phóng xạ - Viện Y học phóng xạ U bướu Quân Đội Luận văn đạt kết sau: - Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo thiết bị Hidex 300SL - Tiến hành nghiên cứu tìm hiểu phương pháp ghi đo tổng hoạt độ phóng xạ alpha/beta hệ nhấp nháy lỏng - Xây dựng quy trình đo cho số loại mẫu lỏng hệ đo nhấp nháy lỏng Hidex 300SL Viện Y học Phóng xạ U bướu Quân Đội - Tiến hành xác định nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng số mẫu nước Hà Nội để đánh giá khả đo đạc thiết bị Hidex 300SL Kết cho thấy nồng độ hoạt độ phóng xạ beta tổng dao động từ 0,39 đến 0,74 Bq/L, đảm bảo theo quy định Quy chuẩn Quốc gia ban hành - Kết thực luận văn sở để tác giả nhóm nghiên cứu bước nghiên cứu, tìm hiểu cách thức phương pháp đo phóng xạ máu nước tiểu bệnh nhân điều trị ung thư Viện Y học phóng xạ U bướu Quân đội để đánh giá trình đào thải phóng xạ bệnh nhân từ đó đưa khuyến cáo để quan có phác đồ điều trị thích hợp cho bệnh nhân giúp người bệnh giảm chi phí liều phù hợp - Trong công tác ứng phó cố: Đề tài tiền đề để nghiên cứu xây dựng quy trình cấp cứu bệnh nhân bị nhiễm xạ trongmột cách tối ưu hóa 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]Nguyễn Mâ ̣u Chung (2014), “Vâ ̣t lý ̣t bản” , Nhà xuất Đạ i học Quốc gia Hà Nô ̣i, trang 163-182 [2]Bùi Văn Loát (2004), Đề tài mã số QT-02-05 “ Xác đinh ̣ hoa ̣t đô ̣ phóng xa ̣ Anpha/beta mẫu nước môi trường ̣ đo nhấ p nháy lỏng siêu sa ̣ch Tri Carb-2770 TR/SL”, Đa ̣i ho ̣c quố c gia Hà nô ̣i [3] Nguyễn Hào Quang(2005), “Phóng xạ môi trường sức khỏe người”, Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ Môi trường, Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân, Hà Nội Tiếng Anh [4]P Cassette(2009), “The TDCR method in LSC”, Laboratoire National Henri Becquerel CEA/LNE, France [5] Engelkemeir, DW; KF Flynn; LE Glendenin (1962) “Positron Emission in the Decay of K40” Physical Review page126 : [6] Jost Eikenberg (2013), “Principles of Liquid Scintillation Counting: Theories and applications”, Division for Radiation Safety and security Paul Scherrer Institute, Switzerland [7] Owner’s Handbook(2014), “Hidex 300SL Automatic liquid scintillation counter” [8] IAEA-TECDOC-1092 (1999), Generic procedures for monitoring in a nuclear or radiological emergency, page 113-121 [9] T Sakurai and T Hattori (2013), “Textbook of Liquid Scintillation Counting”, Nuclear Human Resource Development Center Japan Atomic Energy Agency [10] R Rusconi(2012), “Assessment of Drinking water radioactivity content by Liquid Scintillation Counting: Set up of high sensitivity and emergency procedures”, Environmental Engineering Department, Milano, Italy [11] NCRP Report Number 094 (1994), “Exposure of the Population in the United State and Canada from Natural Background Radiation” 43 ... NGUYỄN ĐÌNH KHẢI ĐÁNH GIÁ NỒNG ĐỘ HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ BETA TỔNG TRONG MỘT SỐ LOẠI MẪU NƢỚC SỬ DỤNG THIẾT BỊ HIDEX 300SL Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SỸ... xạ beta tổng số loại mẫu nước sử dụng thiết bị Hidex 300SL Mục tiêu đề tài Tìm hiểu phương pháp đo hoạt độ phóng xạ anpha /beta tổng hệ đo nhấp nháy lỏng Tìm hiểu tính kỹ thuật hoạt động thiết. .. bị Hidex 300SL trang bị Viện Y học phóng xạ U bướu Quân đội Xây dựng phương pháp đo hoa ̣t đô ̣ phóng xa ̣ beta tổng mẫu nước sử dụng thiết bị Hidex 300SL Áp dụng phân tích nồng độ hoạt độ