điều tra độ phóng xạ trong một số mặt hàng lương thực, thực phẩm xuất nhập khẩu chủ yếu nhằm tiến tới xây dựng cơ sở dữ liệu về độ phóng xạ trong lương thực, thực phẩm việt nam

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM –––––––––––––––– BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2007 - 2008 ĐIỀU TRA ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG MỘT SỐ MẶT HÀNG LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM XUẤT NHẬP KHẨU CHỦ YẾU NHẰM TIẾN TỚI XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VỀ ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM VIỆT NAM (Mã số 11/09/NLNT ) Cơ quan chủ trì: Chủ nhiệm đề tài: Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân KS NCV Nguyễn Quang Long HÀ NỘI , THÁNG 05/2009 DANH SÁCH NH NG NGƯ I THAM GIA TH C HI N ð TÀI ––––––––––––––––––––––––––– Nguy n Quang Long, KS NCV Trung tâm An toàn b c & MT, Vi n KH&KH H t nhân Tr n Th Tuy t Mai, CN NCV Trung tâm An toàn b c x & MT, Vi n KH&KH H t nhân Ngô Ti n Ph n, KS NCVC Trung tâm An toàn b c x & MT, Vi n KH&KH H t nhân Nguy n Thu Hà, ThS NCV Trung tâm An toàn b c x & MT, Vi n KH&KH H t nhân ðinh Th Bích Li u, CN NCV Trung tâm An toàn b c x & MT, Vi n KH&KH H t nhân Vương Thu B c, CN NCV Trung tâm An toàn b c x & MT, Vi n KH&KH H t nhân ðoàn Thuý H u, CN NCV Dương Văn Th ng, CN NCV Trung tâm An toàn b c x & MT, Vi n KH&KH H t nhân Trung tâm An toàn b c x & MT, Vi n KH&KH H t nhân CÁC CƠ QUAN, ðƠN V PH I H P TH C HI N ð TÀI VI N NGHIÊN C U H T NHÂN ðÀ L T INVESTIGATION FOR THE CONCENTRATION OF RADIONUCLIDES IN MAIN IMPORTED AND EXPORTED FOODS & FOODSTUFFS TO ESTABLISH DATA BASE ON RADIOACTIVITIES IN VIETNAMMESE FOOD & FOODSTUFFS Nguyen Quang Long Institute for Nuclear Science & Technology Vietnam Atomic Energy Commission 179 Hoang Quoc Viet, Nghia Do, Ha Noi Abstract: Investigation for the concentration of radionuclides in foods and foodstuffs and the establishment the data base of the goods are important for internal dose assessment of every country Therefore, in 2007-2008 the Ministry of Science and Technology, Vietnam has sponsored a Project encoded 11/09/NLNT aimed at the compiling the data of the radioactivities in imported and exported food products available in the Vietnamese market 130 foods and foodstuff samples were collected and radioactivity in there were analyzed The radionuclides of the first interest were natural isotopes such as uranium, thorium series and K-40 as well as artificial such as Cs-137 and they were quantified using gamma spectometry with high purity Germanium detector (HPGeD) The total alpha and beta activities in the samples were also analyzed by a gross alpha and beta counter Obtained data showed that the radioactivities of K-40, Ac-228, Bi-214, total beta, total alpha, and total gamma in Vietnammes foods and foodstuffs were, respectively, from 10.4 Bq/kg to 856.6 Bq/kg with an average of 255.3 Bq/kg, from 0.3 Bq/kg to 9.0 Bq/kg (average 1.3 Bq/kg), from 0.3 Bq/kg to 3.1 Bq/kg (average 1.1 Bq/kg), from 35,1 Bq/kg to 2174,8 Bq/kg (average 731,1 Bq/kg), and from no detectable to 306.7 Bq/kg (average 31.9 Bq/kg) These levels were too low compared with those recommended by the ICRP An attempt to estimate a potential internal absorbed dose caused from foods consumption of the Vietnam people was also made Tóm t t : ði u tra n ng đ nhân phóng x lương th c, th c ph m xây d ng b d li u v đ phóng x lương th c th c ph m nhu c u thi t y u cho vi c ñánh giá li u chi u c a m i qu c gia ð tài c p b v ñi u tra ñ phóng x m t hàng lương th c th c ph m xu t nh p kh u ch y u nh m ti n t i xây d ng s d li u v ñ phóng x lương th c th c ph m Vi t Nam ñư c th c hi n vào năm 2007-2008 nh m ñáp ng nhu c u 130 m u lương th c th c ph m Vi t nam nh p ngo i ñã ñư c thu th p phân tích Các ch tiêu phân tích bao g m nhân phóng x t nhiên chu i Uran, Thory K-40 nhân phóng x nhân t o Cs-137 Phương pháp phân tích ph k gamma v i detecto germani siêu tinh t (HPGeD) Bên c nh vi c xác đ nh n ng đ phóng x c a đ ng v phóng x nêu trên, ñ tài ñã ti n hành ño t ng ho t đ phóng x phát tia alpha beta c a m u lương th c, th c ph m nói b ng phương pháp đ m t ng alpha beta Các k t qu cho th y: - Ho t đ phóng x K-40 m u có giá tr trung bình 255,3 Bq/kg; th p nh t 10,4 Bq/kg, cao nh t 856,6 Bq/kg ph bi n n m xung quanh giá tr trung bình v i đ giao ñ ng ± 226,0 Bq/kg - Ho t ñ phóng x Ac-228 m u có giá tr trung bình 1,3 Bq/kg, th p nh t 0,3 Bq/kg, cao nh t 9,0 Bq/kg ph bi n n m xung quanh giá tr trung bình v i ñ giao ñ ng ± 1,6 Bq/kg - Ho t ñ phóng x Bi-214 m u có giá tr trung bình 1,1 Bq/kg, th p nh t 0,3 Bq/kg, cao nh t 3,1 Bq/kg ph bi n n m xung quanh giá tr trung bình v i ñ giao ñ ng ± 0,7 Bq/kg - Ho t đ phóng x t ng beta m u có giá tr trung bình 731,1 Bq/kg, th p nh t 35,1 Bq/kg, cao nh t 2174,8 Bq/kg ph bi n n m xung quanh giá tr trung bình v i đ giao đ ng ± 496,8 Bq/kg - Ho t đ phóng x t ng alpha m u có giá tr trung bình 31,9 Bq/kg, th p nh t n m dư i gi i h n xác ñ nh (ND), cao nh t 306,7 Bq/kg ph bi n n m xung quanh giá tr trung bình v i ñ giao ñ ng ± 60,8 Bq/kg - Ho t đ phóng x t ng gamma m u có giá tr trung bình 369,6 Bq/kg, th p nh t 25,7 Bq/kg, cao nh t 2029,1 Bq/kg ph bi n n m xung quanh giá tr trung bình v i đ giao đ ng ± 329,8 Bq/kg M c phóng x m u lương th c th c ph m v y r t th p so v i m c khuy n cáo c a ICRP ð tài bư c ñ u ñ c p ñ n vi c ñánh giá li u chi u gây b i lương th c th c ph m d a kh u ph n ăn c a ngư i Vi t Nam B ng t vi t t t Ti ng Anh Ti ng Vi t BSS 115 Basic Safety Series No.115 Các tiêu chu n an toàn b c x b n s 115 IAEA T ch c khác n hành BEIR Committee on the Biological U ban v hi u ng sinh h c Effects of Ionizing Radiations c a b c x ion hoá CEC Commission of the European Communities U ban qu c gia châu Âu CODEX Codex Alimentarius Commission U ban v lu t th c ăn ch t b CF Concentation factor H s d ch chuy n n ng ñ DOE Department of Energy C c lư ng M DILs Derived Intervention Levels M c thu nh n c n can thi p FDA Food and Drug Administration, Cơ quan qu n lý th c ph m dư c ph m M IAEA International Atomic Energy Agency Cơ quan lư ng nguyên t qu c t ICRP The International Commission on Radiological Protection U ban qu c t v an toàn b c x PAG (Protection Action Guide) M c hư ng d n hành đ ng phịng ch ng LTTP Foods and foodstuffs Lương th c, th c ph m ND No detectable Dư i gi i h n xác ñ nh UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation U ban Khoa h c qu c t v hi u ng c a b c x nguyên t M CL C PH N I: M ð U M C TIÊU C A ð TÀI N I DUNG NGHIÊN C U PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U C A ð TÀI: PH N II: T NG QUAN 10 I PHÓNG X TRONG LƯƠNG TH C TH C PH M VÀ LI U CHI U HI U D NG DO PHÓNG X T NHIÊN GÂY RA 10 1- phóng x n n (phơng) 10 2- ðơn v ghi ño ñánh giá nh hư ng c a b c x ion hóa đ n th s ng 11 3- Các y u t nh hư ng c a li u chi u gây b i phóng x lương th c, th c ph m 14 4- Các thông s ph c v cho tính li u b c x gây b i lương th c, th c ph m 20 II.GI I H N M C VÀ N NG ð PHÓNG X TRONG LƯƠNG TH C TH C PH M CÓ H I CHO S C KHO CON NGƯ I 22 ð nh nghĩa 22 M c GAL c a Hàn qu c 22 Khuy n cáo c a M 23 Khuy n cáo c a Các T ch c qu c t khác 26 III HI N TR NG NGHIÊN C U PHÓNG X TRONG LTTP CÁC NƯ C TRONG KHU V C 31 Nh t b n 31 Hàn qu c 32 3.M 33 IV HI N TR NG NGHIÊN C U PHÓNG X TRONG LTTP VI T NAM 34 IV.1 K t qu c a Trung tâm an toàn b c x Môi trư ng – vi n Khoa h c k thu t h t nhân 34 K t qu quan tr c n ng ñ phóng x lương th c th c ph m Trung tâm an tồn b c x Mơi trư ng – vi n Khoa h c k thu t h t nhân thu nh n ñư c 34 IV.2 K t qu c a vi n nghiên c u h t nhân- ñà l t 42 PH N III TH C NGHI M 45 A THI T K L Y M U 45 B PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 49 C K T QU PHÂN TÍCH THU ðƯ C C A ð TÀI 59 I Kêt qu n ng đ phóng x gamma 59 II K t qu phân tích t ng ho t đ alpha beta 60 PH N IV: TH O LU N CÁC K T QU THU ðƯ C 61 I X LÝ TH NG KÊ CÁC K T QU THU ðƯ C 61 I.1 T ng h p k t qu phân tích n ng đ nhân phóng x gamma 61 I.2 M i tương quan gi a n ng ñ nhân phóng x ho t đ t ng alpha beta 62 II PHÂN TÍCH S LI U N NG ð PHÓNG X THEO NHÓM LƯƠNG TH C TH C PH M 63 1- G o 64 Chè, cà fê 67 S a 69 Rau qu 72 ð u-ñ 75 III Ư C TÍNH LI U NHI M HI U D NG 77 Kh u ph n ăn trung bình c a ngư i Vi t Nam 77 K t qu v n ng đ phóng x trung bình sau x lý thơng kê 78 Ư c tính li u chi u ăn u ng 79 IV K T LU N VÀ KI N NGH 81 TÀI LI U THAM KH O 85 PH L C 88 PH L C I : S li u c a BSS 114 2001 88 PH L C II S li u Nh t b n 93 PH L C III S li u c a Hàn Qu c 96 PH L C IV S li u c a M 98 PH L C V K t qu n ng đ phóng x c a m t s nhân phóng x phát gamma m u lttp 100 PH L C VI K t qu phân tích t ng ho t ñ alpha, bêta m u lương th c th c ph m 111 PH N I: M ð U Hi n nay, ñ b o qu n lương th c th c ph m (LTTP) ngư i ta dùng nhi u phương pháp khác có phương pháp chi u x M t nh ng câu h i thư ng ñư c nêu ñ i v i s n ph m chi u x sau chi u x , LTTP có ph i ch t phóng x hay khơng? Trong khơng có nhi u ngư i bi t r ng LTTP ch t khác t nhiên v n ln ch a m t lư ng phóng x t nhiên mà chúng có th đo đư c Cịn đ i v i th c ph m chi u x vi c chi u x b ng tia gamma b i ngu n cobalt-60 ho c cesium-137, máy gia t c chùm ñi n t v i lư ng dư i 10 tri u electron volt (MeV) ho c máy phát tia X v i lư ng nh MeV khơng t o phóng x ñáng k s n ph m [1] Như v y, LTTP có ch a m t lư ng ch t phóng x câu h i ti p theo ñư c ñ t lư ng ch t phóng x chúng thâm nh p vào th ngư i qua đư ng ăn-u ng nh hư ng c a chúng ñ n s c kho ngư i m c ñ nào? Theo k t qu kh o sát c a nhà khoa h c đ phóng x LTTP ph m vi tồn c u nói chung tương đ i nh khơng gây nh hư ng rõ r t đ n s c kho ð phóng x LTTP nói chung dư i ngư ng cho phép theo quy ñ nh c a Cơ quan Năng lư ng nguyên t qu c t (IAEA) U ban An toàn b c x qu c t (ICRP) Tuy nhiên, theo hai t ch c ch t phóng x dù nh đ u có th gây m t nh hư ng t i ngư i (tùy thu c vào li u b c x ) c n h n ch li u b c x xu ng m c th p t t kh h p lý có th ( nguyên lý ALARA) T nguyên lý này, ngư i ta có khuynh hư ng không ưa chu ng lo i LTTP có đ phóng x cao m c phơng (là m c phóng x t nhiên v n có LTTP mà nuôi tr ng, canh tác theo ki u truy n th ng) Các s n ph m LTTP có ch a phóng x nhân t o thư ng b t y chay c m nh p kh u, s n ph m có xu t x t vùng xung quanh nhà máy ñi n nguyên t Chernobyl m t ví d Trong b i c nh h i nh p nh t Vi t nam ñã thành viên c a t ch c Thương m i qu c t (WTO), rào c n k thu t v ñ phóng x LTTP v n đ c n ph i ñ t nh m ch ng minh s n ph m c a Vi t Nam có đ phóng x th p m c cho phép, ñ ng th i tránh nh p kh u s n ph m có đ phóng x cao t nư c khác Vi c B Khoa h c Cơng ngh cho phép th c hi n đ tài c p b : ði u tra đ phóng x m t s m t hàng lương th c, th c ph m xu t nh p kh u ch y u nh m ti n t i xây d ng s d li u v ñ phóng x lương th c, th c ph m Vi t Nam nh m đát ng yêu c u ð tài t p th cán b thu c Trung tâm An toàn b c x Môi trư ng Vi n Khoa h c K thu t H t nhân th c hi n th i gian t tháng năm 2007 ñ n tháng 12 năm 2008 v i t ng kinh phí d ki n ban đ u 350 tri u đ ng, kinh phí th c hi n 327,8 tri u ñ ng (tr ti t ki m) M C TIÊU C A ð TÀI - ði u tra đ phóng x m t s m t hàng lương th c, th c ph m xu t nh p kh u ch y u, - Bư c ñ u xây d ng s d li u v đ phóng x lương th c, th c ph m Vi t nam B s li u có th đư c khai thác theo hư ng t ng bư c tính tốn li u chi u cho cư dân Vi t nam N I DUNG NGHIÊN C U : - Xác ñ nh đ phóng x t nhiên (dãy U, Th K-40) phóng x nhân t o (Cs137) s n ph m nông, thu h i s n xu t kh u ch y u (g o, chè , cafê, h t u, cacao, tơm , cá ) - Xác đ nh đ phóng x t nhiên (dãy U, Th K-40 ) phóng x nhân t o (Cs137) nông s n nh p kh u ch y u: s a (cho tr em ngư i l n), b t mỳ - Thu th p , x lý ñánh giá k t qu c a s Vi n Nghiên c u h t nhân ðà l t, Vi n Khoa h c K thu t h t nhân - Quy trình phân tích Sr-90 m u LTTP - Quy trình phân tích Pu-239,240 m u LTTP PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U C A ð TÀI: - áp d ng phương pháp c th cho nghiên c u u tra phóng x lương th c th c ph m theo hư ng d n c a Cơ quan Năng lư ng nguyên t qu c t : Safety guide No R S-G 1.8 IAEA Safety Standards for protecting people and the environment - áp d ng phương pháp tiêu chu n phân tích m u phóng x mơi trư ng : IAEA Technical reports series No 295 , Measurement of Radionuclides in Food and the Environment + Quy trình quy ph m t m th i c a B KHCN Mơi trư ng v quan tr c phóng x mơi trư ng Quy trình c a ISO 9692-9697 v ño t ng ho t ñ phóng x + Quy trình c a IAEA phương pháp so sánh qu c t QA/QC + Phương pháp l y m u: L y m u ñ i di n theo nhóm, theo vùng theo u ki n t nhiên theo khu v c phát tri n kinh t Các thi t b : + H ph k gamma phơng th p dùng đ u đo Ge bán d n siêu tinh t (ghi ño, xác ñ nh lư ng ñ ng v ) + H đo alpha ( ) phơng th p xác đ nh t ng ho t đ phóng x alpha (∑ ) + H đo bêta (õ) phơng th p xác ñ nh t ng ho t ñ phóng x bêta (∑õ) + T s y, lị nung Cân n t s + H máy tính cài đ t chương trình phân tích: ganass, GAMMA-vision, phân tích đ ng v K40, Cs137, Uran (Bi214, Pb214), Thori (Ac228, Tl208) theo m u chu n Căn c vào s li u ñã thu ñư c, x lý s li u dư i d ng b ng s , mô hình v i phép tính tốn x lý th ng kê Loại mẫu Phần trăm tro hoá Khối lƣợng mẫu ban đầu (%) (kg) Bột mỳ 0,48 2,1 Hoa đóng hộp 0,27 3,7 Hoa tươi 0,62 1,6 Nước 0,61 1,6 Mỳ ống 0,7 1,4 Thịt 0,92 1,1 Khoai tây 1,1 0,9 Thịt gia cầm 0,81 1,2 Gạo 0,65 1,5 Trai, sị cua, tơm 1,8 0,6 Rau tươi 0,75 1,3 Rau đóng hộp 1,1 0,9 Rau ăn rễ 0,76 1,3 Bánh mỳ trắng 2,1 0,5 Bánh mỳ thường 2,4 0,4 Sữa nước 0,7 1,4 Sữa bột 0,2 Bột bơ sữa 11 0,1 Hạt lúa mỳ 1,7 0,6 Mẫu LTTP sau thu góp phịng thí nghiệm tro hố quy trình sau: - Chuyển mẫu cân vào bát sứ khay thép không rỉ - Đốt mẫu khô lửa khí ga, sau tro hố lị nung điện nhiệt độ 450oC Đối với mẫu sữa nước phải cô mẫu tới khô trước đốt mẫu tro hoá - Đối với mẫu rau phải loại bỏ phân rễ, đất đá bám vào Phần ăn mẫu sấy khơ, đốt tro hố lị nung - Đối với mẫu cá phải rửa sạch, thấm khô giấy thấm Phần ăn sẽ thái nhỏ sấy khơ, đốt tro hố - Trai, sị cua, tơm phải tách phần vỏ xử lý phần ăn - Rong, cỏ biển phải rửa để loại bỏ cát, sau sấy khơ phải cân khối lượng khơ trước tro hố B XÁC LẬP QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH 239+240 Pu Nguyên tắc chung Hiện nay, để phân tích Pu người ta sử dụng hai kỹ thuật chủ yếu ghi đo khối phổ (ICP-MS) (đo riêng biệt anpha (đo tổng 239+240 239 Pu 240 Pu) ghi đo phổ kế Pu ) Trong loại mẫu môi trường, trước tiến hành đo đạc, hai phương pháp phải áp dụng quy trình xử lý hoá nhằm tách Pu khỏi nguyên tố khác Phương pháp xử lý hoá nhằm tách Pu khỏi nguyên tố khác chia làm ba loại, tuỳ vào điều kiện sở vật chất phịng thí nghiệm, tuỳ thuộc vào hoạt độ riêng Pu có mẫu tuỳ thuộc vào thành phần mẫu mà người ta lựa chọn phương pháp tách hố cho phù hợp là: - Tách hoá sử dụng cột trao đổi chiết sắc ký (sử dụng chất tách chiết đặc dụng TRU, TEVA) Phương pháp tách tốt chọn lọc, chất TRU, TEVA khó tìm giá đắt so với điều kiện Việt nam Nhược điểm phương pháp hoạt độ riêng Pu mơi trường Việt Nam nhỏ nên phân tích cần khối lượng mẫu lớn (từ 50g đất trở lên), điều dễ xảy tình trạng cột bị bão hồ hay nhiễm độc - Tách hố sử dụng phương pháp chiết (chất chiết TOA) - Tách hoá sử dụng phương pháp trao đổi ion (chất nhựa trao đổi ion anionit AG 18) Quy trình xác định 239+240Pu xử lý hoá kết hợp với phổ kế alpha 2.1 Phạm vi áp dụng Pu-239 Pu-240 (239+240Pu) nhân phóng xạ nhân tạo sinh sau phản ứng hạt nhân Uran nơtron 239+240 Pu phát tán môi trường chủ yếu từ hai nguồn, vụ thử vũ khí hạt nhân khí vào năm 60 kỷ 20 từ cố rò rỉ hạt nhân tai nạn hạt nhân, ví dụ vụ Chernobyl năm 1986 2.2 Nguyên tắc Các đồng vị Pu phân tích phổ kế alpha Do hai đồng vị Pu-239 Pu240 phát tia alpha có lượng gần nhau, tương ứng 5,2 MeV 5,1 MeV, hệ phổ kế alpha sử dụng phịng thí nghiệm chưa có đủ độ phân giải lượng để tách riêng rẽ vạch phổ lượng hai đồng vị trên, nên kết phân tích tổng phóng xạ chúng Dùng lượng vết Pu-242 đánh dấu mẫu đất mơi trường Sau tồn Pu mẫu tách dạng dung dịch làm khỏi các thành phần khác kỹ thuật trao đổi ion kỹ thuật chiết dung môi Cuối Pu điện phân cố định lên đĩa thép không rỉ để ghi phổ alpha Chất đánh dấu Pu-242 sử dụng chất nội chuẩn để xác định hiệu suất thu hồi tất trình chuyển Pu từ mẫu đất sang đĩa thép không rỉ 2.3 Thiết bị, dụng cụ Đĩa xứ Phễu lọc Phễu chiết 100-500ml Giá phễu chiết Cột trao đổi ion Giá đỡ cột trao đổi Giấy lọc (Toyo No 5C), giấy lọc sợi thuỷ tinh (GA-100) Bộ điện phân Dây điện cực Platinum- đường kính mm dài 20 cm 10 Đĩa thép khơng rỉ-đường kính 24mm dày 0.5 mm 11 Nguồn ổn dòng điện phân 12 Bếp điện 13 Máy lắc 14 Lò nung 15 Tủ sấy 16 Phổ kế alpha nối với máy phân tích đa kênh 2.4 Hố chất Dung dịch tri-n-octylamine (TOA) Hoà tan 25g TOA 250 ml xylene Dung dịch metyl đỏ Hòa tan 100 mg metyl đỏ 100 ml cồn ethylic 98% Nhựa trao đổi ion Dowex AG1-X8 (100-200 mesh) Dung dịch ammonium iodide (10,2 g 200ml dung dịch với axít clohydric, tỷ lệ 29:71 theo thể tích (chỉ pha trước sử dụng) Dung dịch chuẩn Pu-242 (NIST SRM 4334F, USA) Dung dịch sử dụng có hoạt độ cỡ 0.5 Bq/ml Quy trình phân tích 3.1 Chuẩn bị mẫu để có đƣợc 20 gam tro 3.1.a Cân xác lượng mẫu tương ứng (để có 20g tro)đã sấy khô 105oC nghiền nhỏ) đưa vào bát sứ để đốt mẫu lò nung nhiệt độ 450 o C khoảng cho phân huỷ hết chất hữu mẫu 3.1.b Cân lại mẫu đốt chuyển mẫu sang bình phá mẫu hình nón, rửa bát sứ 200 ml axít nitric 8M đổ tồn dung dịch vào bình phá mẫu 3.1.c Cho vào bình 50 Bq dung dịch nội chuẩn Pu-242 3.1.d Đậy miệng bình phá mẫu kính thuỷ tinh đun sơi mẫu khoảng bếp điện 3.1.e Lọc dung dịch cịn nóng, sử dụng giấy lọc sợi thuỷ tinh, phễu lọc nối với máy hút chân không Rửa phần cặn cịn lại hai lần axít nitric 8M nóng lần 25ml 3.1.g Gộp phần dung dịch rửa dung dịch lọc Sau phần dung dịch thu bếp điện gần khơ 3.1.h Hồ tan phần cặn cách đun nóng với 50 ml axít nitric 8M ml H2O2 30% Đun sơi để phân huỷ hoàn toàn peroxide dư 3.1.i Nếu dung dịch cịn cặn lại phải lọc lần qua phin lọc sợi thuỷ tinh 3.2 Tách Pu phƣơng pháp trao đổi ion 3.2.a Dội dung dịch mẫu (mục 3.1.i) qua cột trao đổi ion, nhồi nhựa Dowex AG1-X8 (100-200 mesh) Chiều cao lớp nhựa cm Nhựa cột rửa ngâm axít HNO3 8M trước rội mẫu Tốc độ dòng chảy dung dịch qua cột không ml/phút 3.2.b Rửa cột 120 ml axít HNO3 8M Loại bỏ phần nước rửa 3.2.c Rửa cột 300 ml axít HCL 10 M Loại bỏ phần nước rửa 3.2.d Rửa giải Plutonium 50 ml NH4I-HCl Tốc độ rửa không ml/phút Đầu tiên tiến hành rửa cột 20 ml dung dịch hỗn hợp trên, sau khố cột lại ngâm nhựa khoảng 30 đến 60 phút, sau mở khố cột rửa tiếp 30 ml dung dịch hỗn hợp Chuyển dung dịch rửa vào cốc chịu nhiệt 100 ml 3.2.e Cho bay phần dung dịch rửa giải bếp điện Phá huỷ hết NH4I-HCl cách thêm vào cốc ml axít nitric đặc vài giọt axit perchloric 70% đun đến khô 3.3 Tách Pu phƣơng pháp chiết 3.3.a Chuyển dung dịch mẫu (mục 3.1.i) vào phễu chiết 100 ml, rửa cốc HNO3 8M Lắc dung dịch khoảng phút với dung dịch TOA xylene 3.3.b Chuyển pha nước sang phễu chiết thứ hai lắc với 10 ml dung dịch TOA khoảng phút Lặp lại bước 3.3.b lần 3.3.c Gộp ba phần dung dịch chiết hữu lắc pha hữu với 50 ml HNO3 8M khoảng phút sau tách bỏ pha nước Lặp lại thao tác ba lần với mục đích làm Pu khỏi Uran Americium 3.3.d Lắc pha hữu ba lần với 20 ml axít HCl 10 M, tách bỏ pha nước Mục đích khâu làm Pu khỏi Thorium 3.3.e Lắc pha hữu hai lần với hỗn hợp NH4I-HCl, lần 20 ml để tách chuyển Pu vào pha nước Gộp pha dung dịch nước làm 3.3.f Lắc dung dịch nước thu với 15 ml xylene khoảng phút tách bỏ pha hữu để làm chất hữu dung dịch 3.3.g Chuyển pha nước thu vào cốc chịu nhiệt dung tích 100 ml cho lên bếp cô bay đến khô 3.3.h Thêm vào cốc ml axít nitric đặc vài giọt axit perchloric 70%, đun đến khô cạn 3.4 Điện phân tạo nguồn Pu đĩa thép không rỉ 3.4.a Phần cặn lại cốc chịu nhiệt (mục 3.3.h 3.2.e) chứa toàn Pu Thêm vào cốc 10 ml H2SO4 M đun nóng để hồ tan hoàn toàn cặn 3.4.b Để nguội, cho vào dung dịch thu giọt thị metyl đỏ trung hoà amoniac đặc dung dịch chuyển sang màu vàng 3.4.c Cho thêm vài giọt H2SO4 M để dung dịch chuyển lại từ màu vàng sang màu hồng cho thêm giọt axit để pH dung dịch 2-3 3.4.d Chuyển toàn dung dịch sang cốc điện phân Tráng rửa cốc thuỷ tinh nước gộp vào phần dung dịch cốc điện phân 3.4.e Điện phân Pu lên đĩa thép không rỉ (catod) làm bề mặt, anod dây Platium Thời gian điện phân với cường độ dòng điện 0.5 A 3.4.f Sau giờ, cho vào cốc điện phân giọt dung dịch amoniac đặc dùng pipét hút toàn dung dịch điện phân khỏi cốc điện phân tắt nguồn điện 3.4.g Tháo dỡ điện phân Rửa đĩa thép nước cất sau axeton 3.4.h Nung đĩa điện phân bếp điện, mặt có nguồn hướng lên trên, đĩa chuyển sang màu đỏ sẫm Để nguội 3.5 Phân tích hoạt độ Pu phổ kế alpha Đưa đĩa điện phân vào máy phổ kế alpha với detector silicon hàng rào mặt, hút chân không ghi phổ alpha khoảng thời gian tối thiểu 24 Số liệu tích luỹ vào phân tích đa kênh nhớ vào máy tính Tính tốn kết 4.1 Tốc độ đếm sai số đếm phóng xạ mẫu 4.1.a Tốc độ đếm tổng phóng xạ N t n (4) N t (5) Trong đó: n tốc độ đếm phóng xạ mẫu giây, số đếm giây, cps N tổng số đếm, số đếm, c t thời gian đếm, giây, s độ lệch chuẩn tổng số đếm, cps 4.1.b Tốc độ đếm phông Nb tb nb (6) Nb b tb (7) Trong đó: nb tốc độ đếm phơng giây, cps Nb tổng số đếm phông, số đếm, c tb thời gian đếm phông, giây, s b độ lệch chuẩn số đếm phông, cps 4.1.c Tốc độ đếm thực mẫu ns = n-nb (8) Nb (9) N t2 s tb Trong đó: ns tốc độ đếm thực mẫu, cps s độ lệch chuẩn số đếm thực, cps 4.2 Hoạt độ phóng xạ mẫu A ns D n N C W A · s ns (10) N C n N C 2 D D (11) Trong đó: A hoạt độ phóng xạ nhân phóng xạ (Pu) cần xác định mẫu, Bq/kg Bq/l A độ lệch chuẩn số đếm nhân phóng xạ cần xác định (Pu), Bq/kg Bq/l ns tốc độ đếm thực mẫu, cps nN.C tốc độ đếm chất đánh dấu (nội chuẩn), cps W khối lượng mẫu, kg l D hoạt độ chất đánh dấu (nội chuẩn) đưa vào mẫu, Bq D độ lệch chuẩn hoạt độ phóng xạ chất đánh dấu, Bq N.C độ lệch chuẩn tốc độ đếm thực chất đánh dấu (nội chuẩn), cps s độ lệch chuẩn tốc độ đếm thực mẫu, cps Giới hạn phát 239+240Pu mẫu Các điều kiện cần đạt: Hiệu suất thu hồi lớn 20% Hiệu suất đếm đetector 20% Thời gian đếm 24 Giới hạn ghi nhận số đếm: số đếm thực phải lớn (nếu tốc độ đếm phông số đếm tổng phải vượt cps) 10 Bảng Giới hạn nồng độ phát số loại mẫu môi trường Loại mẫu Mẫu sinh học Đất, trầm tích Nước mưa Bụi khí Giới hạn nồng độ phát 100L 18 Bq/L 600g (ướt) 3,7mBq/kg (ướt) 20g (tro hố) Nước Lượng mẫu phân tích 0,1 mBq/g (tro hố) 50g (khơ) 37 mBq/kg 0,5 m2(trong thời gian tháng) 3,7mBq/m2 104 m3 0,2 Bq/m3 Tài liệu tham khảo Bài giảng Gs Keiichi Sekine trung tâm đào tạo NUTEC – viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân Environmental Measurements Laboratory (EML) , Procedures manual, HASL-300 , 28th Edition ,Vol Section 4.5.4 Technical Reports Series No.295 – Measurement of Radionuclides in Food and the Environment Aguidebook IAEA, Vienna, 1989 11 C XÁC LẬP QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH 90Sr 90 Sr đồng vị chúng 90 Y đồng vị phát beta Để đo đạc người ta sử dụng thiết bị đo nhấp nháy lỏng phơng thấp, tuỳ trường hợp đo đạc trực tiếp 90 Y dung dịch (hiệu ứng Cherenkov) trộn chúng với chất nhấp nháy (coktail) Ngoài phương pháp đo phổ cập đợi cho tạo cân 90 90 90 Sr- 90 Y sau tách kết tủa Y dạng rắn đo hoạt độ Y máy đo beta phông thấp Để đo hoạt độ phóng xạ 90Sr mẫu mơi trường, người ta thiết phải sử dụng quy trình tách hố để tách Sr khỏi nguyên tố khác có mẫu Tuỳ trường hợp, người ta sử dụng đồng vị 85Sr cho vào mẫu lượng biết Sr bền làm chất mang, sau tách lượng Sr bền phải theo dõi định lượng để tính tốn hiệu suất thu hồi hố học q trình tách hoá Phương pháp tách hoá ưa chuộng phương pháp tách sắc ký chiết sử dụng cột tách đặc dụng Sr-Spec, có ưu điểm trội nhanh tách chọn lọc Sr Tuy nhiên có nhược điểm Sr-Spec đắt, khó kiếm hấp dung khơng cao nên khơng áp dụng cho mẫu có hoạt độ riêng thấp (như Việt nam) Phương pháp tách hoá cổ điển sử dụng phương pháp kết tủa, nhiên phương pháp gặp trở ngại phải tách Sr khỏi Ca hai nguyên tố giống người ta phải sử dụng axit nitric đậm đặc bốc khói ( tỷ trọng=1,5) Loại axit nguy hiểm khó kiếm đắt (1 triệu đồng/kg) Để tránh phải sử dụng loại hố chất sử dụng phương pháp tách Sr khỏi Ca trao đổi cation (dowek-50) (xem sơ đồ khối phần sau) Phạm vi áp dụng 1.1 Phương pháp áp dụng để tách làm giàu Sr mẫu có hoạt độ riêng ASr (90Sr) Bq/kg 1.2 Phương pháp có hiệu hàm lượng số nguyên tố Ca, Fe, Al mẫu không cao Tài liệu tham khảo 2.1 ASTM C1507-01 – Standard Test Method for Radiochemical Determination of Strontium-90 in Soil, 2001 2.2 Technical Reports Series No.295 – Measurement of Radionuclides in Food and the Environment Aguidebook IAEA, Vienna, 1989 12 Thuật ngữ 3.1 FNA (Fuming Nitric Acid): axit nitric đậm đặc có d=1,52 g/ml 3.2 Býchner: thiết bị lọc hút phễu thuỷ tinh xốp áp suất thấp 3.3 GF (Glass Fible): giấy lọc sợi thuỷ tinh 3.4 Hydrometer: tỷ trọng kế Nguyên lý phƣơng pháp Sr tách khỏi Ca, sản phẩm phân hạch khác nguyên tố phóng xạ tự nhiên kỹ thuật kết tủa chọn lọc FNA sử dụng để tách Ca hầu hết ion gây nhiễu Ra, Pb Ba tách kết tủa barium chromate Lượng vết sản phẩm phân hạch loại bỏ với kết tủa ytrium hydroxide Sau đạt cân 90Sr + 90Y, 90Y kết tủa dạng oxalate đếm thiết bị beta phông thấp Các nguyên tố gây nhiễu Các nguyên tố gây nhiễu cho trình tách làm giầu Sr bao gồm Ca, Fe Al Trong trường hợp hàm lượng nguyên tố cao, cần phải biến đổi phương pháp cho phù hợp Quy trình phân tích 6.1 Quy trình phân tích 90Sr phƣơng pháp fumming (HNO3 đậm đặc d=1,52 g/ml) 6.1.a Hoá chất - Nitric axit HNO3 (d=1.50mg/ml) - Nitric axit HNO3 8M, - Clohydric axit HCl, - Natri hydroxit NaOH, - Natri cacbonat NaCO3, - Oxalic axit H2C2O4, - Canxi clorua CaCl2, - Dung dịch ammoniac NH3, - Stronti clorua SrCl2, - Ytri clorua YCl3, 13 - Axit acetic CH3COOH, - Amoni acetat CH3COONH4, - Bari clorua BaCl2, - Kali cromat K2CrO4, - Amoni cabonat (NH4)2CO3, - Sắt (III) clorua FeCl3 6.1.b Thiết bị - Cân phân tích satorius BO221S, max 220g, d=0.1mg - Máy đo beta phơng thấp 6.1c Quy trình thí nghiệm Cân 20 g tro 2.Tiến hành phân huỷ mẫu 1500 ml HNO3 8M cách đun nóng giờ, lọc thu lấy phần dịch lọc, lặp lại hai lần Rửa bã lọc 1000 ml HNO3 1M, thu lấy dịch lọc, lặp lại lần Dùng NaOH trung hoà dịch lọc thu từ đến pH=11, thêm vào 300g Na2CO3, để lắng qua đêm Lọc thu lấy phần kết tủa, hoà tan HCl đặc Thêm vào dịch lọc 150g axit oxalic, điều chỉnh đến pH=4.2 dung dịch NH3, để lắng qua đêm Gạn tách riêng phần dung dịch kết tủa Thêm 100mg Ca2+ vào phần dung dịch, điều chỉnh pH=4.2 dung dịch NH3, để lắng qua đêm Gạn bỏ phần dung dịch, gộp chung phần kết tủa với phần kết tủa Hoà tan kết tủa HNO3 (d=1.50), điều chỉnh đến khối lượng riêng d=1.45, để lắng qua đêm, gạn bỏ phần dung dịch 10 Hoà tan kết tủa nước cất hai lần 11 Thêm vào dung dịch thu 10 mg Ba2+, 1ml CH3COOH, 1ml CH3COONH4, điều chỉnh pH=5.0 5.5, thêm 2ml dung dịch K2CrO4 0.75M, đun nóng, lọc bỏ kết tủa 12 Thêm NH3 dung dịch đến kiềm, thêm g (NH4)2CO3, đun nóng, lọc bỏ dung dịch 13 Hoà tan kết tủa HCl 1:1, rửa nước nóng 14 Thêm vào dung dịch 10 mg Fe3+, g NH4Cl, điều chỉnh đến pH=8, đun nóng, lọc bỏ kết tủa 14 15 Thêm vào dung dịch thu 1g (NH4)2CO3, đun nóng, lọc lấy kết tủa, sấy khơ Để tích luỹ 20 ngày 16 Hoà tan kết tủa HCl 1:1, thêm 10 mg 89Y, NH3 dung dịch vài giọt H2O2, đun nóng, lọc lấy kết tủa 17 Hồ tan kết tủa HCl 1:1, thêm 10 mg giọt H2O2, đun nóng, lọc lấy kết tủa 89 Sr2+, thêm NH3 dung dịch vài 18 Hoà tan kết tủa HCl 1:1, thêm 1g H2C2O4, lọc lấy kết tủa, sấy khô 19 Đo hoạt độ phóng xạ máy đếm Beta phơng thấp 15 Sơ đồ quy trình tách làm giàu Sr theo phƣơng pháp oxalat Mẫu LTTP: 20 g tro Dung dịch - Phân hủy mẫu - Lọc, rửa - Kết tủa NaOH, Na2CO3 - Lọc lấy kết tủa Kết tủa - Hoà tan kết tủa HCl Dung dịch Kết tủa - Kết tủa H2C2O4 pH=4.2 - Hoà tan kết tủa HNO3 (d=1.50), điều chỉnh d=1.45 Kết tủa - Hoà tan kết tủa nước cất, kết tủa K2CrO4 pH =5.0 - 5.5, lọc bỏ kết tủa Dung dịch - Kết tủa (NH4)2CO3 môi trường kiềm, lọc lấy kết tủa - Hoà tan kết tủa HCl 1:1, thêm 10mg Fe3+, 1g NH4Cl Kết tủa môi trường kiềm, lọc bỏ kết tủa Dung dịch Kết tủa Kết tủa R - Kết tủa (NH4)2CO3 môi trường kiềm, lọc bỏ dung dịch - Để tích luỹ - Hồ tan kết tủa HCl 1:1 Thêm 10 mg Y3+ Kết tủa mơi trường kiềm Thêm vài giọt H2O2 Đun nóng, lọc lấy kết tủa - Hoà tan kết tủa HCl 1:1 Thêm 10 mg Sr2+ Kết tủa môi trường kiềm Thêm vài giọt H2O2 Đun nóng, lọc lấy kết tủa - Hoà tan kết tủa HCl 1:1 Kết tủa H2C2O4 Đun nóng, lọc lấy kết tủa Sấy khơ Đo hoạt độ phóng xạ máy đếm BETA phơng thấp 16 Tính tốn 7.1 Hiệu chỉnh tốc độ đếm thời điểm tách N=n/t Trong đó: (12) N – tốc độ đếm riêng mẫu thời điểm tđ (xung/phút) N = NG – N B Trong đó: n – số đếm mẫu ghi thời gian t thời điểm đếm tđ (xung) t – thời gian đếm (phút) No = N.e Trong đó: (13) te (14) No – tốc độ đếm riêng mẫu thời điểm to (xung/phút) – số phân rã 90Y ( =0,693/64,56) te – thời gian từ to đến tđ (giờ) 7.2 Tính hoạt độ 90Sr No 60.S Y E.0, 25 ASr Trong đó: (15) ASr – hoạt độ riêng 90Sr mẫu (Bq/kg) S – hiệu suất thu hồi Sr (S=Mo/M) Y – hiệu suất thu hồi Y (Y=My/10) E – hiệu suất đếm thiết bị đếm beta 7.3 Sai số phép phân tích Viết cơng thức tính hoạt độ 90Sr ASr 90 No 60.0, 25 S Y E (16) Sai số ước tính đại lượng A(Sr-90) tính theo công thức: A ( No )2 A No ( M )2 ( M2 ( Y )2 ) Mo Y2 ( E)2 (17) E2 Trong đó: A – hoạt độ riêng Sr-90 mẫu (Bq/kg) M - sai số phép cân xác định hiệu suất thu hồi Sr (d=0,1 mg) M – khối lượng Sr bền thêm vào mẫu (mg) Mo – khối lượng Sr thu hồi sau làm giàu (mg) Y , E - sai số hiệu suất thu hồi Y( Y = 0,02) hiệu suất đếm detector ( E =0,03) (sai số thực nghiệm) Y, E – hiệu suất thu hồi Y (Y = 0,97) hiệu suất đếm detector (E = 0,27) (xác định thực nghiệm) S – hiệu suất thu hồi Sr (xác định phương pháp khối lượng) 17 ( No )2 No Với ( N )2 N2 ( N )2 Trong đó: ( D) D2 ( NG )2 (18) ( N B )2 (19) D – hệ số phân rã tính cho mẫu qua số phân rã thời gian tách t t (D = e ) NG, NB – tốc độ đếm thô tốc độ đếm phông Và ( D) 0, 693 t e (T1/ )2 0,693t 64,56 ( T1/ ) ( e t )2 (20) Với T1/ =0,11 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Bài giảng Gs Keiichi Sekine trung tâm đào tạo NUTEC – viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân - Environmental Measurements Laboratory (EML) , Procedures manual, HASL-300 , 28th Edition ,Vol Section 4.5.4 - Technical Reports Series No.295 – Measurement of Radionuclides in Food and the Environment Aguidebook IAEA, Vienna, 1989 - ASTM C1507-01 – Standard Test Method for Radiochemical Determination of Strontium-90 in Soil, 2001 18 ... qu c gia ð tài c p b v ñi u tra đ phóng x m t hàng lương th c th c ph m xu t nh p kh u ch y u nh m ti n t i xây d ng s d li u v ñ phóng x lương th c th c ph m Vi t Nam ñư c th c hi n vào năm 2007-2008... C TIÊU C A ð TÀI - ði u tra đ phóng x m t s m t hàng lương th c, th c ph m xu t nh p kh u ch y u, - Bư c ñ u xây d ng s d li u v đ phóng x lương th c, th c ph m Vi t nam B s li u có th đư c khai... caused from foods consumption of the Vietnam people was also made Tóm t t : ði u tra n ng đ nhân phóng x lương th c, th c ph m xây d ng b d li u v đ phóng x lương th c th c ph m nhu c u thi t y u