Trung tâm Thông tin – Thư viện Library and Information Center34657

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN ĐỨC HOAN XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ RIÊNG CỦA MỘT SỐ NGUN TỐ PHĨNG XẠ TRONG KHƠNG KHÍ TẠI HÀ NỘI NĂM 2013 Chuyên ngành: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ VÀ NĂNG LƢỢNG CAO Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN QUANG MIÊN Hà Nội - 2014 Luận văn thạc sỹ khoa học Phụ lục MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………….6 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ…………………… …9 1.1 Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ……………………………………………………………………………… 1.1 Các chất nhiễm có nguồn gốc tự nhiên……………………………….10 1.2 Các chất nhiễm có nguồn gốc nhân tạo………………………………11 1.2 TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT Ơ NHIỄM CĨ TRONG KHƠNG KHÍ………12 1.2.1 Tác hại chất nhiễm có khơng khí……………… …13 1.2.2 Tác hại chất phóng xạ có khơng khí………………….14 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.……………………………… ………………………… …18 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nhiễm khơng khí Thế Giới……… …19 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nhiễm khơng khí Việt Nam………………20 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM……………21 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ………………………………………………….21 2.2 XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ THEO PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA…………………………………………………………………… ……….22 2.2.1 Dịch chuyển gamma-Hệ số phân nhánh………………………… …22 2.2.2 Xác định hoạt độ phóng xạ theo phƣơng pháp phổ gamma…………24 2.3 HỆ PHỔ KẾ GAMMA BÁN DẪN ORTEC………………………………… 30 2.3.1 Sơ đồ khối hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC…………………30 2.3.2 Phần mêm ghi nhận xử lý phổ MAESTRO 2.2………………… 32 2.3.3 Detector hệ che chắn làm lạnh…………………………………….33 Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học 2.4 PHƢƠNG PHÁP LẤY VÀ TẠO MẪU ĐO……………………………….…34 2.4.1 Cách lấy mẫu…………………………………………………………34 2.4.2 Xác định hoạt độ phóng xạ chất phin lọc…………….36 CHƢƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIÊM, THẢO LUẬN……………… ……40 3.1 LẤY MẪU KHÍ TẠO TIÊU BẢN ĐO………………………………… ……40 3.2 XÂY DỰNG ĐƢỜNG CONG HIỆU SUẤT GHI VỚI MẪU SOL KHÍ …42 3.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ RIÊNG CỦA MỘT SỐ CHẤT PHĨNG XẠ TRONG KHƠNG KHÍ TẠI HÀ NỘI NĂM 2013………………………………………………………………………………….48 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………58 Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC BẢNG BIỂU Danh mục bảng biểu Thứ tự Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 3.1 Nội dung Nguồn gốc chất gây ô nhiễm khơng khí Mức độ ảnh hƣởng liều chiếu khác vào khu vực khác Hoạt độ phóng xạ đồng vị phóng xạ phận thể ngƣời Liều lƣợng phóng xạ vào phổi tính trung bình năm từ nguồn chiếu xạ khác Liều cực đại cho phép số quan thể ngƣời Năng lƣợng hệ số phân nhánh số vạch gamma đặc trƣng số nguyên tố dùng luận văn Các đỉnh gamma có cƣờng độ mạnh đồng vị phóng xạ tự nhiên phát Một số thơng số mẫu khí Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần tốc Bảng 3.2 độ đếm xạ gamma đƣợc chọn để tính hiệu suất ghi mẫu chuẩn Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần tốc độ đếm phơng đỉnh xạ gamma đặc trƣng Kết tính tốn hiệu suất ghi đỉnh lƣợng xạ gamma Hệ số khớp hàm tƣơng ứng Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần, tốc độ Bảng 3.6 đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ mẫu MT1 Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần, tốc độ Bảng 3.7 đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ mẫu MT2 Bảng 3.8 Hoạt độ riêng 7Be hai mẫu sol khí MT1 MT2 Kết hoạt độ phóng xạ riêng số nguyên tố phóng xạ Bảng 3.9 12 mẫu MT1, MT2, MT3, MT4, MT5,MT6, MT7, MT8, MT9, MT10, MT11, MT12 Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC HÌNH VẼ Thứ tự Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Nội dung Sơ đồ hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Buồng chì ORTEC hệ phổ kế gamma phông thấp ORTEC Máy hút khí Taifu Phễu đặt giấy lọc sol khí Phổ gamma mẫu chuẩn RGU-1 khối lƣợng 11,3g đo hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC thời gian 85157,14 s Phổ gamma đo phông hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC thời gian 104116,04 s Đồ thị đƣờng cong hiệu suất ghi với cấu hình đo mẫu sol khí Phổ gamma mẫu sol khí MT1 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Phổ gamma mẫu sol khí MT2 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học LỜI CẢM ƠN Tác giả bày tỏ lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Quang Miên – Viện Khảo cổ học đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tác giả hoàn thành tốt nội dung luận văn; PGS.TS Bùi Văn Loát – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả tiến hành đo xử lí kết hoạt độ phóng xạ mẫu mà luận văn tiến hành thực hiện; Cán Viện hóa học mơi trƣờng qn - Bộ tƣ lệnh quân giúp đỡ tác giả tiến hành thu thập, xử lý, tạo tiêu đo tiến hành đo số mẫu Các cán giảng viên môn vật lý hạt nhân – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đóng góp nhiều ý kiến để luận văn đƣợc hoàn thiện Tác giả mong muốn nhận đƣợc ý kiến đóng góp bạn đồng nghiệp, nhà nghiên cứu bạn đọc để luận văn ngày hoàn thiện đóng góp đƣợc vào cơng tác nghiên cứu phát triển lĩnh vực tác giả nghiên cứu Hà Nội, Ngày 20 tháng năm 2014 Tác giả Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học MỞ ĐẦU Trong hệ thống sống quần thể sinh vật Trái Đất, khơng khí nhân tố quan trọng khơng thể thiếu Nhƣng ngày nay, khơng khí ô nhiễm trầm trọng, tác hại ô nhiễm khơng khí ảnh hƣởng lớn tới sức khỏe tồn hệ sinh thái, có lồi ngƣời Công tác bảo vệ môi trƣờng, bảo vệ nguồn khơng khí đƣợc cấp bách triển khai hết Nƣớc ta đẩy mạnh công tác chống ô nhiễm suy thối mơi trƣờng Mặc dù vậy, mơi trƣờng khơng khí nƣớc ta tồn dấu hiệu đáng lo ngại Ngày nay, nhiều hoạt động gây ô nhiễm diễn thải vào môi trƣờng lƣợng lớn bụi khí, có bụi phóng xạ Các cơng trình nghiên cứu 2,3,9 nƣớc, khơng khí, thực vật, động vật thể ngƣời chứa đồng vị phóng xạ hi nghiên cứu đánh giá liều chiếu hàng năm đến ngƣời, khơng khí đóng vai tr khơng nhỏ Khơng khí điều kiện định tồn động thực vật trái đất có ngƣời việc khơng khí có chứa chất phóng xạ có ảnh hƣởng vô lớn đến đời sống ngƣời Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên nhƣ ngun tố phóng xạ nhân tạo có khơng khí nguyên nhân quan trọng gây chiếu xạ nhƣ chiếu xạ cho ngƣời Theo tài liệu an tồn xạ hạt nhân liều chiếu tổng cộng hàng năm Rn222 dòng cháu đóng góp cỡ 45 – 50% Vì Hoạt độ Radon mơi trƣờng đƣợc quan tâm Cùng với đồng vị phóng xạ khơng khí Radon sản phẩm cháu nguồn gốc chủ yếu gây xạ chiếu theo đƣờng hô hấp, ăn uống Nguyên tố phóng xạ tự nhiên có sớm, tuổi với vũ trụ Các chất phóng xạ tự nhiên gồm hạt nhân chuỗi uranium (U), thorium (Th) Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học kali (K) hạt nhân beli (Be) Vì mà khơng khí chứa lƣợng phóng xạ tự nhiên định Ngày nhờ vào phát triển khoa học kỹ thuật mà đời sống ngƣời ngày đƣợc nâng cao nhƣng kèm theo nhiễm mơi trƣờng ngày lớn, đặc biệt nhiễm phóng xạ khơng khí Hiện ngày có nhiều nguồn phóng xạ thải khơng khí đặc biệt nguồn phóng xạ nhân tạo hoạt động khai thác quặng hay phát triển ngành lƣợng hạt nhân mà nguy nhiễm phóng xạ trở nên cấp thiết nguy hiểm, đặc biệt cố hạt nhân xảy nhật khiến cho tất nƣớc phải quan tâm đến nhiễm phóng xạ đặc biệt nhiễm phóng xạ khơng khí Nghiên cứu nhân phóng xạ có mơi trƣờng khơng khí khơng thu thập số liệu để đánh giá ảnh hƣởng chúng đến sức khỏe ngƣời mà c n sử dụng chúng nhƣ chất đánh dấu tự nhiên để nghiên cứu q trình biến đổi mơi trƣờng Do đặc điểm phổ xạ gamma đồng vị phóng xạ phát gián đoạn, có lƣợng hồn tồn đặc trƣng cho đồng vị phóng xạ Đồng thời xạ gamma có khả đâm xuyên lớn nên địa chất nhƣ địa vật lý môi trƣờng nghiên cứu đánh giá ngun tố phóng xạ khơng khí thƣờng dùng phƣơng pháp phổ gamma Ngày với công nghệ chế tạo đetectơ ngày phát triển hoàn thiện đetectơ bán dẫn siêu tinh khiết có độ phân giải lƣợng cao, đƣợc chế tạo để giải toán nghiên cứu hạt nhân nhƣ phân tích hoạt độ phóng xạ mẫu mơi trƣờng, có mẫu khơng khí Độ xác phép đo hoạt độ phụ thuộc nhiều yếu tố nhƣ trình lấy mẫu sử lý mẫu, trình đo phổ gamma mẫu phân tích xác định diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần, đo mẫu chuẩn xây dựng đƣờng cong hiệu suất ghi Để giảm sai số phép đo phông nhƣ đo mẫu cần phải tiến hành thời gian đủ lớn để giảm sai số thơng kê, mẫu chuẩn mẫu phân tích có cấu hình thành phần chất gần Thơng thƣờng mẫu mơi trƣờng có hoạt độ phóng xạ nhỏ nên để giảm sai số thống kê xác định diện tích hấp thụ tồn phần thƣờng ta phải tăng thời gian đo tăng khối lƣợng mẫu đo Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học Sol khí – dạng bụi khí lơ lửng chất gây ô nhiễm ảnh hƣởng lớn tới sức khỏe ngƣời Những hạt bụi có kích thƣớc nhỏ dƣới 10µm đặc biệt dƣới 2,5µm xâm nhập trực tiếp qua hệ hơ hấp Trong hƣớng nghiên cứu nhiễm bẩn phóng xạ mơi trƣờng, hƣớng nghiên cứu hoạt độ phóng xạ riêng đồng vị phóng xạ khơng khí đƣợc quan tâm thích đáng Đặc biệt Trung tâm Cơng nghệ Mơi trƣờng, Viện Hóa học Qn có trạm nghiên cứu độ phóng xạ khơng khí nhằm phát cố hạt nhân Các đối tƣợng quan tâm 131I, 137Cs, sản phẩm cố hạt nhân Về mặt lý thuyết, Luận văn có nhiệm vụ đánh giá phân tích tổng quan q trình gây ô nhiễm, có ô nhiễm phóng xạ khơng khí, tìm hiểu cở vật lý, phƣơng pháp kỹ thuật thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ riêng số đồng vị phóng xạ khơng khí, cụ thể đồng vị phóng xạ tự nhiên nhƣ U, Rn, Th, K vài nguyên tố nhƣ Be, Cs Về thực nghiệm tiến hành xây dựng đƣờng cong hiệu suất ghi ứng với đỉnh hấp thụ tồn phần tƣơng ứng với mẫu khí tiến hành phân tích hoạt độ phóng xạ riêng số mẫu khơng khí Hà Nội Bản Luận văn với tên gọi Xác định hoạt độ phóng xạ riêng số ngun tố phóng xạ khơng khí Hà Nội năm 2013 ” dài 59 trang gồm hình v , 16 bảng biểu 16 tài liệu tham khảo Ngoài phần mở đầu kết luận Luận văn chia thành ba chƣơng: CHƢƠNG Tổng quan nhiễm khơng khí CHƢƠNG Thiết bị phƣơng pháp thực nghiệm CHƢƠNG Kết thực nghiệm, Thảo luận Nguyễn Đức Hoan 10 Luận văn thạc sỹ khoa học 214 Bi 214 Bi 214 806,174 43±52 0,0004±0,0005 934,061 115±45 0,0011±0,0004 Bi 1120,287 94±45 0,0009±0,0004 214 Bi 1155,19 28±39 0,0003±0,0004 214 Bi 1280,96 21±30 0,0002±0,0003 214 Bi 1407,98 214 Bi 1847,42 30±16 0,0003±0,0002 214 Bi 2118,55 12±9 0,0001±8.6E-05 214 Bi 2204,21 23±12 0.0002±0.0001 214 Bi 2447,86 0 0 Từ tốc độ đếm mẫu tốc độ đếm phơng đỉnh hấp thụ tồn phần, hiệu suất ghi tuyệt đối đồng vị thời điểm đo, hệ số phân nhánh xạ gamma đặc trƣng tiến hành xác định hiệu suất ghi tuyệt đối đỉnh hấp thụ toàn phần theo công thức (2.20) Kết cho bảng số 3.4 Nguyễn Đức Hoan 46 Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 3.4: Kết tính tốn hiệu suất ghi đỉnh lượng xạ gamma Đồng vị Năng lƣợng (KeV) Hiệu suất ghi 235 U 143,761 0,079±0,010 235 U 163.332 0,074±0,021 235 U 205,311 0,071±0,009 214 Bi 609,312 0,021±0,001 214 Bi 806,174 0,016±0,002 214 Bi 934,061 0,014±0,001 214 Bi 1120,287 0,0130±0,0002 214 Bi 1155,193 0,013±0,001 214 Bi 1280,965 0,011±0,001 214 Bi 1407,987 0,011±0,001 214 Bi 1847,422 0,011±0,0003 214 Bi 2118,559 0,011±0,001 214 Bi 2204,212 0,009±0,0002 214 Bi 2447,863 0,0084±0,0003 Từ số liệu hiệu suất ghi tuyệt đối, sử dụng phần mềm ORIGIN 6.5 xây dựng đƣờng cong hiệu suất ghi phụ thuộc lƣợng ( Hình 3.3) Nguyễn Đức Hoan 47 Luận văn thạc sỹ khoa học Hình 3.3 Đồ thị đường cong hiệu suất ghi với cấu hình đo mẫu so khí Từ đồ thị đƣờng cong hiệu suất ghi theo lƣợng ta nhận thấy hiệu suất ghi giảm dần theo lƣợng Đƣờng cong hiệu suất ghi tuyệt đối đỉnh hấp thụ tồn phần phụ thuộc vào lƣợng có dạng: ln   a0  a1 ln( E )  a2 ln( E )2  a3 ln( E )3  a4 ln( E )4  a5 ln( E )5 (3.1) Các thông số ( hệ số khớp hàm) cho dƣới bảng 3.5: Bảng 3.5: Hệ số khớp hàm tương ứng Nguyễn Đức Hoan a0 -37,2572 a1 28,2910 a2 -8,4535 a3 1,2468 48 Luận văn thạc sỹ khoa học a4 -0,0909 a5 0,0026 Dựa vào đồ thị đƣờng cong hiệu suất ghi cho hình 3.3 hàm mơ tả phụ thuộc hiệu suất ghi vào lƣợng đƣợc biểu diễn hàm số phƣơng trình (3.1) ta xác định đƣợc hiệu suất ghi ứng với lƣợng gamma đồng vị phóng xạ phát từ mẫu thực nghiệm, từ dựa vào cơng thức (2.6) ta xác định đƣợc hoạt độ đồng vị phóng xạ có mẫu cần phân tích 3.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ RIÊNG CỦA MỘT SỐ NGUN TỐ PHĨNG XẠ TRONG KHƠNG KHÍ TẠI HÀ NỘI NĂM 2013 Để xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ gamma có mẫu thực nghiệm sol khí, chọn chế độ đo giống mẫu chuẩn Tiến hành ghi nhận phổ tiêu sau hóa tro thời gian đủ lớn để tốc độ đếm số đỉnh quan tâm có sai số thống kê nhỏ 4% Trên phổ gamma mẫu sol khí thu đƣợc thấy xuất vạch với lƣợng lần lƣợt 238,63 KeV đồng vị 232 Th, 351,92 KeV đồng vị 214Pb, 477,61 KeV 7Be, 609,31 KeV đồng vị 214Bi, 1641 KeV đồng vị 40K Trừ 7Be có chu kỳ bán nhỏ 53,2 ngày cỡ với thời gian phơi C n lại đồng vị khác có chu kỳ bán rã lớn so với thời gian dùng tính tốn Vì việc tính tốn hoạt độ phóng xạ riêng 7Be đƣợc tính theo cơng thức( 2.21), cịn lại đồng vị khác với chu kỳ bán rã lớn s đƣợc tính theo công thức (2.23) (2.24) Nguyễn Đức Hoan 49 Luận văn thạc sỹ khoa học  Kết đo mẫu sol khí MT1 Ta tiến hành đo mẫu sol khí MT1 vào ngày 22/03/2013 thời gian 165929s đƣợc nén với khối lƣợng 6,3189g Phổ gamma mẫu sol khí MT1 đƣợc ghi nhận hệ phổ kế gamma bán dẫn cho hình 3.4 Hình 3.4 Phổ gamma mẫu sol khí MT1 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Dựa phổ gamma mẫu sol khí MT1 đƣợc đo hệ phổ kế gamma bán dẫn đƣa dạng phổ giao diện phần mềm gammavision, bảng 3.6 đƣa kết diện tích đỉnh tồn phần, tốc độ đếm, hiệu suất ghi hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ Dựa vào cơng thức (2.23) (2.24) ta xác định đƣợc hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ có khơng khí Kết đƣợc đƣa bảng 3.6 Trừ 7Be lại đồng vị khác việc tính tốn đƣợc tiến hành theo công thức (2.21) Trong bảng 3.6 đƣa kết tính hoạt độ hoạt độ phóng xạ riêng Be theo công thức (2.23) (2.24) Tuy nhiên kết sai lệch nhiều với kết tính tốn theo cơng thức (2.21) Nguyễn Đức Hoan 50 Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 3.6: Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần, tốc độ đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ mẫu MT1 Diện tích Tốc độ đỉnh đếm Hiệu trừ suất ghi phông phông 1738±292 515±108 0,0055 0,0647 0,197±0,073 17,6E-07±6,5E-07 232 351,92 1843±200 654±74 0,0048 0,0445 0,309±0,089 27,6E-07±8,0E-07 238 477,61 180411±449 1,0873 0,0314 329±0,819 2,94E-03±7,3E-06 208 Tl 583,19 660±88 107±68 0,0029 0,0253 0,383±0,109 34,1E-07±9,7E-07 232 214 Bi 609,31 1422±88 410±65 0,0046 0,0243 0,428±0,076 38,1E-07±6,7E-07 238 137 Cs 661,66 652±87 0,0039 0,0226 0,205±0,027 18,2E-07±2,4E-07 40 1461 2126±66 413±37 0,0088 0,0175 4,59±0,28 40,9E-06±2,5E-06 Năng Diện tích lƣợng đỉnh mẫu (KeV) MT1 212 238,63 214 Pb Be Đồng vị Pb K Nguyễn Đức Hoan Hoạt độ (Bq) Hoạt độ riêng Ghi (Bq/m3) Th U Th U 51 Luận văn thạc sỹ khoa học  Kết đo mẫu sol khí MT2 Tƣơng tự, giống nhƣ mẫu đo sol khí MT1 đƣợc tính toán, luận văn sử dụng thêm tiêu đo mẫu sol khí MT2 để tiến hành đo đạc Với mẫu sol khí MT2 thể tích khí đƣợc máy hút khí Taifu hút vào 108141 m3 thời gian từ ngày 19/02/2013 đến ngày 26/02/2013, phổ gamma đƣợc đo hệ phổ kế gamma bán dẫn vào ngày 13/04/2013 thời gian 170446 s đƣợc cho hình 3.5 Hình 3.5 Phổ gamma mẫu sol khí MT2 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Kết tính tốn tốc độ đếm, hiệu suất ghi hoạt độ riêng mẫu đo MT2 thời gian 170446s cho bảng 3.7 Phân tích phổ gamma mẫu sol khí MT2 ta xác định đƣợc diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần, tốc độ đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ mẫu MT2 Nguyễn Đức Hoan 52 Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 3.7: Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần, tốc độ đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ mẫu MT2 Đồng vị Năng Diện tích lƣợng đỉnh mẫu (KeV) MT2 Diện Tốc độ tích đỉnh đếm trừ phông phông Hiệu Hoạt độ Hoạt độ riêng Ghi (Bq) (Bq/m3) suất ghi 212 Pb 238,63 2255±227 515±108 0,0083 0,0647 0,296±0,060 22,8E-07±4,7E-07 232 214 Pb 351,92 1660±160 654±74 0,0035 0,0445 0,222±0,076 17,1E-07±5,9E-07 238 0,5093 0,0314 Be 208 154±0,563 583,19 794±86 107±68 0,0036 0,0253 0,471±0,107 36,4E-07±8,3E-07 232 Bi 609,31 1227±93 410±65 0,0033 0,0243 0,301±0,077 23,2E-07±5,9E-07 238 Cs 661,66 345±78 0,0020 0,0226 0,105±0,027 8,1E-07±2,0E-07 1461 2133±62 413±37 0,0085 0,0175 4,44±0,264 34,2E-06±2,0E-06 40 K Dựa vào kết bảng 3.6 bảng 3.7, kết tính tốn hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ gây nhiễm khơng khí có mặt mẫu khơng khí MT1 MT2 Dựa bảng số liệu ta thấy mức độ nhiễm khơng khí Nguyễn Đức Hoan U 1,19E-03±4,3E-06 Tl 214 137 477,61 86814±317 Th 53 Th U Luận văn thạc sỹ khoa học  Xác định hoạt độ phóng xạ riêng 7Be Nhƣ trình bày trên, chu kỳ bán rã 7Be cỡ thời gian phơi việc tính tốn hoạt độ phóng xạ riêng chúng đƣợc thực theo công thức (2.20) Từ công thức (2.20) ta thấy: Diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần trừ phông đƣợc xác định dựa vào phổ tiêu phổ phơng Tốc độ hút khí v0  V biết từ thực nghiệm th Hiệu suất ghi đỉnh 477,61 eV đƣợc xác định từ đƣờng cong hiệu suất ghi Hệ số phân nhánh vạch mức lƣợng 238,63 KeV, 351,92 KeV, 583,19 KeV, 609,31 eV, 661,66 eV, 1461 eV đƣợc cho bảng 2.1 Các thời gian th, tp, td cho bảng 3.1 Từ công thức (2.20) ta suy đƣợc nồng độ hạt nhân phóng xạ 7Be có khơng khí: H r   n0  Với: S FI   v0 F  (1  eth )e  t p ( 3.2 ) (1  etd ) Kết tính tốn đƣợc đƣa bảng 3.8 Để dễ so sánh, bảng 3.8 đƣa hoạt độ phóng xạ riêng ban đầu 7Be đƣợc tính theo công thức (2.24) Bảng 3.8: Hoạt độ riêng 7Be hai mẫu sol khí MT1 MT2 Mẫu sol khí Hoạt độ riêng (E-2 Bq/m3) MT1 1,95 MT2 0,925 Thực hoàn toàn tƣơng tự nhƣ hai mẫu MT1 MT2 mẫu lại (MT3, MT4, MT5, MT6, MT7, MT8, MT9, MT10, MT11 MT2) ta thu đƣợc đƣợc Nguyễn Đức Hoan 54 Luận văn thạc sỹ khoa học hoạt độ phóng xạ riêng ngun tố phóng xạ khơng khí mẫu tƣơng ứng với kết 12 mẫu đƣợc tiến hành đo kết hoạt độ phóng xạ riêng số ngun tố khơng khí hà nội theo 12 tháng năm 2013 đƣợc trình bày bảng 3.9: Bảng 3.9: Kết hoạt độ phóng xạ riêng số nguyên tố phóng xạ 12 mẫu MT1, MT2, MT3, MT4, MT5, MT6, MT7, MT8, MT9, MT10, MT11, MT12 212 Đồng vị Pb 214 Pb (E-07 (E-07 Bq/m3) Bq/m3) Be ( E-2 Bq/m3) 208 214 137 (E-07 (E-07 (E-07 (E-06 Bq/m3) Bq/m3) Bq/m3) Bq/m3) Tl Bi Cs 40 K MT1 17,6±6,5 27,6±8,0 1,95±0,44 34,1±9,7 38,1±6,7 18,2±2,4 40,9±2,5 MT2 22,8±4,7 17,1±5,9 0,93±0,35 36,4±8,3 23,2±5,9 8, ±2,0 34, ±2,0 MT3 10,7±1,0 24, ±3,1 1,84±0,33 15,2±2,2 37,8±4,1 7,4±1,0 36,3±3,3 MT4 13,1±2,5 39,6±6,3 1,78±0,21 19,4±7,7 59,4±6,6 6,2±1,7 66,5±14,7 MT5 8,3±2,6 31,1±5,6 1,51±0,32 16,9±7,8 46,3±5,6 6,7±2,5 48,3±12,5 MT6 7,8±1,1 22,2±3,3 1,48±0,16 11,1±1,1 35,6±3,9 9,5±1,6 25,5±1,2 MT7 7,9±1,7 21,7±2,5 1,66±0,18 11,2±1,0 32,1±2,9 5,9±1,2 34,2±2,4 MT8 8,9±0,5 34,9±5,3 1,29±0,15 17,2±1,0 45,7±3,2 8,5±1,9 42,2±6,3 Nguyễn Đức Hoan 55 Luận văn thạc sỹ khoa học MT9 9,1±1,3 25,7±2,8 1,25±0,25 16,1±1,0 39,8±4,8 8,8±1,1 43,6±4,4 MT10 11,4±2,7 31,6±3,9 1,76±0,50 20,0±2,8 48,3±6,7 6,4±2,3 43,1±3,9 MT11 10,5±1,7 29,4±3,4 1,51±0,30 19,2±3,3 47,3±4,5 7,9±2,1 46,4±5,1 MT12 10,1±3,5 30,1±4,0 1,60±0,49 19,2±1,7 48,1±4,7 12,1±2,7 47,5±8,6 232 Th Nguyễn Đức Hoan 238 U 132 Th 238 U 56 Luận văn thạc sỹ khoa học Với cấu trúc hình học đo tƣơng tự nhau, kết tính tốn đƣa cho thấy hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ có mặt mẫu gần giống Trong mẫu xuất đồng vị 214 Pb, 212 Pb, 214 Bi, 208 Tl 40 nhƣng với hoạt độ riêng thấp Đặc biệt số đồng vị phóng xạ có mặt ta thấy có xuất đồng vị 137 Cs mẫu sol khí nhƣng với hoạt độ riêng nhỏ, xuất 7Be có mặt khơng khí với hoạt độ riêng lớn mƣời hai mẫu sol khí Nhƣ mẫu phát đồng vị phóng xạ 137 Cs , 40K nhƣng với nồng độ thấp Điều đƣợc giải thích Đối với 214 Pb, 212 Pb, 214 Bi, 208 Tl 40 K nồng độ thấp mẫu khí đƣợc tiến hành thu thập cao, hoạt độ đồng vị phóng xạ từ đất có suy giảm theo chiều cao Còn 137Cs tàn dƣ sau vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Nhật Bản, nhƣng nồng độ phóng xạ riêng chúng khơng khí Hà Nội nhƣ Việt Nam nhỏ, kết phù hợp với thông báo Viện Năng lƣợng Nguyên tử Việt Nam Nhƣ vậy, nguồn gốc gây nhiễm khơng khí chủ yếu từ tự nhiên hoạt động ngƣời nhƣ việc khai thác quặng, chất thải công nghiệp hay hoạt động phát triển lƣợng hạt nhân Nguyễn Đức Hoan 57 Luận văn thạc sỹ khoa học ẾT LUẬN Luận văn đạt đƣợc mục tiêu nhiệm vụ đề ra: Về mặt lí thuyết tìm hiểu tổng quan nhiễm khơng khí đặc biệt nhiễm phóng xạ khơng khí, tƣợng phóng xạ sở vật lí phƣơng pháp xác định hoạt độ phóng xạ riêng ngun tố phóng xạ khơng khí Về mặt thực nghiệm tiến hành xây dựng phƣơng pháp xác định hoạt độ phóng xạ riêng nguyên tố phóng xạ khơng khí hệ phổ kế gamma bán dẫn tính khiết ORTEC Xây dựng đƣờng cong hiệu suất ghi với mẫu sol khí Đƣờng cong hiệu suất ghi có độ xác cao Tiến hành phân tích xác định hoạt độ phóng xạ riêng đồng vị phóng xạ Pb-214, Bi-214, Pb-212, Pb-214, Tl-208, K-40, Cs-137, Be-7 12 mẫu khơng khí Phân tích đánh giá kết mà luận văn mang lại nhƣ so sánh đƣợc kết nghiên cứu luận văn với kết nghiên cứu khác Nguyễn Đức Hoan 58 Luận văn thạc sỹ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS.Trịnh Văn Giáp (2011), Điều tra khảo sát để xây dựng sở liệu phơng phóng xạ mơi trƣờng lãnh thổ đất liền giai đoạn 2009-2011” – Báo cáo kết nhiệm vụ khoa học công nghê cấp năm 2009-2011 [2] Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở Vật lý hạt nhân, Nhà xuất Khoa học ĩ thuật, Hà Nội [3] Ngơ Quang Huy (2007), Phóng xạ tự nhiên, Trung tâm Hạt nhân Tp Hồ Chí Minh Bùi Văn Lốt (2009), Xử lí số liệu thực nghiệm hạt nhân, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh Bùi Văn Lốt (2009), Địa vật lý hạt nhân, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] Nguyễn Hào Quang (2009), Luận án tiến sĩ Vật lý, Viện Năng lƣợng nguyên tử Việt Nam PGS.TS Đặng Huy Uyên (2004), Vật lý hạt nhận đại cương, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội [8] Audi, G (2003), Nuclear Physics, A729 p 337-676 [9] Huda Abdulrahman Al-Sulaiti (2011), Determination of Natural Radioactivity Levels in the State of Qatar Using HighResolution Gamma-ray Spectrometry”, A thesis submitted for the Degree of Doctor of Philosophy; University of Surrey [10] ANL (2005), Natural Decay Series, Uranium, Radium, and Thorium, in human health fact sheet, Argonne National Laboratory [11] Bui Van Loat, Nguyen Van Quan, Le Tuan Anh, Tran The Anh, Nguyen The Nghia, Nguyen Van Hung (2009), Studying of characteristic of GEM 40P4 Nguyễn Đức Hoan 59 Luận văn thạc sỹ khoa học HPGE detector by experiment VNU Journal of science, Mathematics-Physics 25, 231-236 [12] Denagbe, S J., Radon-222 concentrantion in subsoils and its exhalation rate from a soil sample Radiation Measurements, 200 32:p 27-34 [13] Lourens, W., (1967), Thesis: A Double Focusing Beta-Ray Spectrometer Applied in Heavy Element Studies Technische Hogeschool Delft [14] Nelson, G., Reilly, D Gamma-Ray Interactions with Matter (cited 2009 25/May), Available from: http://www.sciencemadness.org/lan11_a/lib-www/lapubs/00326397.pdf [15] ORTEC-MAESTRO-32, ORTEC Part No.777800 [16].http://nucleus.iaea.org/rpst/ReferenceProducts/ReferenceMaterials/Radionuclid es/IAEA-RGU-1.htm Nguyễn Đức Hoan 60 ... khơng khí đƣợc quan tâm thích đáng Đặc biệt Trung tâm Cơng nghệ Mơi trƣờng, Viện Hóa học Qn có trạm nghiên cứu độ phóng xạ khơng khí nhằm phát cố hạt nhân Các đối tƣợng quan tâm 131I, 137Cs, sản... lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Quang Miên – Viện Khảo cổ học đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tác giả hoàn thành tốt nội dung luận văn; PGS.TS Bùi Văn Loát – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên tạo... erala (Ấn độ), Guarpapi (Braxin) Yangjang (Trung Quốc) Một số nhà Ramsar ngƣời dân nhận liều xạ vào cỡ 132 mSv/năm, cao mức trung bình giới khoảng 50 – 70 lần Tất chƣơng trình nghiên cứu tiếp