Sử dụng phần mềm ResRad 6 trong đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ

[Đồ án] Sử dụng phần mềm ResRad 6 trong đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ

HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG LỜI CẢM ƠN Do điều kiện hiểu biết và thời gian nghiên cứu có hạn, ở nước ta lại chưa có từ điển tiếng Việt trong lĩnh vực kỹ thuật hạt nhân nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy tôi rất mong nhận được những đóng góp của các giáo viên và bạn bè cùng quan tâm để giúp hoàn thiện dần đề tài này. Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Viện Kỹ thuật Hạt nhân và Vật lý Môi trường, các bạn bè cùng lớp đã có những giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Tôi cũng muốn cảm ơn đặc biệt tới Tiến sỹ Nguyễn Hào Quang, người đã giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án này ! Hà Nội, Ngày 5 tháng 5 năm 2011 Sinh viên Nguyễn Xuân Việt NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 1 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Sử dụng phần mềm ResRad 6 trong đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ. Nội dung của Đồ Án gồm có 6 phần chính: Phần 1: Lời mở đầu: - Trình bày lý do chọn đề tài, mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phần 2: Tổng quan phương pháp đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ trong môi trường đất: - Cơ sở lý thuyết của mô hình đánh giá liều. - Các con đường xâm nhập của chất phóng xạ vào cơ thể người. Phần 3: Giới thiệu phần mềm ResRad 6: - Các tính năng của phần mềm ResRad 6. - Cấu trúc dữ liệu đầu vào của phần mềm ResRad 6. Phần 4: Một số kết quả tính toán sử dụng phần mềm ResRad 6: - Cấu trúc bộ số liệu đầu vào giả định. - Kết quả tính toán cho một số trường hợp nhiễm bẩn phóng xạ giả định. Phần 5: Kết luận: - Trình bày những kết quả đạt được, những đóng góp mới và những đề xuất mới. Phần 6: Kiến nghị và những nghiên cứu tiếp theo: - Các kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo. NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 2 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các chữ viết tắt: ALARA As Low As Reasonably Achievable DSR Dose/Source concentration Ratio DCF Dose Conversion Factor EPA U.S. Environmental Protection Agency ETF Environmental Transport Factor FGR Federal Guidance Report HEAST Health Effects Assessment Summary Tables NRC U.S. Nuclear Regulatory Commission ICRP International Commission on Radiological Protection SF Source Factor Các ký hiệu sử dụng: cm centimeter(s) centi mét d day(s) ngày g gram(s) gam h hour(s) giờ kg kilogram(s) kilogam L liter(s) lít m meter(s) mét m 2 square meter(s) mét vuông NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 3 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG m 3 cubic meter(s) mét khối mrem millirem(s) mili rem mSv millisievert(s) mili sivớt sec second(s) giây yr year(s) năm NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 4 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG MỤC LỤC Trang Danh mục các bảng biểu, hình vẽ, đồ thị 7 PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU 9 PHẦN 2. TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT 2.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình đánh giá liều 11 2.2 Các con đường xâm nhập của chất phóng xạ vào cơ thể người 14 PHẦN 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM RESRAD 6 3.1 Tính năng của phần mềm ResRad 6 23 3.1.1 Giới thiệu phần mềm ResRad 6 23 3.1.2 Giao diện của phần mềm ResRad 6 24 3.1.3 Các hệ số vận chuyển và hệ số liều 27 3.1.4 Kết quả đầu ra của ResRad 27 3.2 Cấu trúc dữ liệu đầu vào của phần mềm ResRad 6 28 3.2.1 Soil Concentrations 28 3.2.2 Calculation Times 31 3.2.3 Contaminated Zone 31 3.2.4 Cover and Hydrological Data 32 3.2.5 Saturated Zone Hydrological Data 34 3.2.6 Unsaturated Zone Data 36 3.2.7 Occupancy, Inhalation, and External Gamma Data 37 3.2.8 Ingestion pathway-Dietary Data 39 NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 5 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG 3.2.9 Ingestion pathway-Nondietary Data 41 3.2.10 Radon Data 43 3.2.11 Storage Times before use Data 45 3.2.12 Carbon-14 Data 46 PHẦN 4: MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỬ DỤNG PHẦN MỀM RESRAD 6 4.1 Cấu trúc bộ số liệu đầu vào giả định 48 4.2 Kết quả tính toán cho một số trường hợp nhiễm bẩn phóng xạ 55 PHẦN 5: KẾT LUẬN 60 PHẦN 6: KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 6 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình vẽ: Hình 2.1 Sơ đồ các con đường nhiễm xạ 15 Hình 3.1 Giao diện chính của ResRad 6.5 24 Hình 3.2 Giao diện các cửa sổ tác vụ 25 Hình 3.3 Giao diện các cửa sổ điều hướng 26 Hình 3.4 Cửa sổ thư viện các hệ số liều của từng đồng vị 27 Hình 3.5 Cửa số xác định các đồng vị phóng xạ và nồng độ 29 Hình 3.6 Cửa số về các hệ số vận chuyển của đồng vị phóng xạ 30 Hình 3.7 Cửa số xác định các mốc thời gian đánh giá 31 Hình 3.8 Cửa số về thông số hình học vùng nhiễm bẩn 31 Hình 3.9 Cửa sổ dữ liệu bề mặt và thủy văn của lớp đất nhiễm bẩn 32 Hình 3.10 Cửa sổ dữ liệu thủy văn của lớp đất bão hòa 34 Hình 3.11 Cửa sổ về các dữ liệu của lớp đất không bão hòa 36 Hình 3.12 Cửa sổ các hệ số hô hấp, che chắn, phân bố thời gian sống 37 Hình 3.13 Cửa sổ xây dựng hình học vùng nhiễm bẩn 38 Hình 3.14 Cửa sổ về các thực phẩm phục vụ ăn uống 39 Hình 3.15 Cửa sổ về các dữ liệu nước và thực phẩm chăn nuôi 41 Hình 3.16 Cửa sổ về các hệ số cây trồng 42 Hình 3.17 Cửa sổ dữ liệu về radon 43 Hình 3.18 Cửa sổ dữ liệu về thời gian lưu trữ thực phẩm 45 Hình 3.19 Cửa sổ dữ liệu về carbon 14 46 NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 7 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG Bảng biểu và đồ thị: Bảng 4-1: Liều hàng năm tại các vị trí với trường hợp nhiễm xạ U-238 55 Bảng 4-2: Liều hàng năm tại các vị trí với trường hợp nhiễm xạ Th-232 55 Bảng 4-3: Đóng góp liều của các con đường nhiễm xạ trong trường hợp nhiễm xạ U-238 57 Biểu đồ 4-4: Biểu đồ so sánh tỷ lệ đóng góp của các con đường nhiễm xạ trong trường hợp U-238 58 NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 8 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG PHẦN 1. LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, các nguồn bức xạ iôn hóa được sử dụng ngày càng nhiều trong hàng loạt lĩnh vực như: công nhiệp, nông nghiệp, sinh học, xây dựng, thăm dò và khai thác tài nguyên, y tế, khảo cổ, tạo vật liệu mới Việc sử dụng các nguồn iôn hóa ngày càng trở nên phổ biến hơn và thường xuyên hơn. Hệ quả của sự phát triển này là những vụ tai nạn đáng tiếc xảy ra như rò rỉ nguồn phóng xạ kín, tai nạn nhà máy điện hạt nhân mà gần đây nhất là tai nạn ở nhà máy Fukushima I - Nhật Bản, hay từ các vụ thử vũ khí hạt nhân, khai thác đồng vị phóng xạ Tác động của chúng là rất nặng nề, không chỉ ảnh hưởng đến môi trường xung quanh mà còn trực tiếp đe dọa đến sức khỏe của người dân và các thế hệ con cháu của họ sau này. Ngoài ra, tồn tại một số khu vực có mức phóng xạ tự nhiên rất cao mà người dân sống trên đó không hề hay biết, điều đó là hết sức nguy hiểm nếu không có những biện pháp kiểm tra cần thiết để có thể ứng phó kịp thời. Tuy nhiên, cơ thể con người lại không đủ nhạy cảm để cảm nhận tức thời được hết tác động của các loại bức xạ iôn hóa để phòng tránh. Rất may, khoa học có thể cung cấp những hiểu biết về liều lượng học bức xạ để bổ sung cho chúng ta thêm một “giác quan” mới để xác định và đánh giá mức độ nguy hiểm của chúng. Ở đây, chúng ta cùng tìm hiểu một công cụ khá mạnh trong việc xác định và đánh giá liều bức xạ từ nhiễm xạ trong đất tới các thành phần môi trường và cơ thể con người. Đó là phần mềm ResRad, một phần mềm máy tính được thiết kế để đánh giá liều bức xạ và các rủi ro từ các hạt nhân phóng xạ nhiễm bẩn còn lại trong đất. Phần mềm được phát triển dựa trên mô hình RESidual RADioactivity của Bộ Năng lượng Mỹ giúp hỗ trợ trong việc xây dựng các tiêu chuẩn làm sạch và đánh giá liều hoặc nguy cơ liên quan tới các NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 9 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG vât liệu phóng xạ còn sót lại trong đất. Trong đồ án này, em sẽ tìm hiểu về ResRad 6, cụ thể là ResRad bản 6.5 . Do điều kiện hiểu biết và thời gian nghiên cứu có hạn, phạm vi của đồ án này chỉ xoay quanh công việc tìm hiểu tính năng, cách thức sử dụng, mô hình hoạt động và ứng dụng cho một trường hợp giả định, từ đó có cái nhìn chung nhất về khả năng ứng dụng, ưu nhược điểm của phần mềm ResRad này. NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 10 [...]... tồn tại những con đường nào mà phóng xạ thâm nhập vào cơ thể NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 22 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG PHẦN 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM RESRAD 6 3.1 Tính năng của phần mềm ResRad 6 3.1.1 Giới thiệu phần mềm ResRad RESRAD là một phần mềm máy tính được thiết kế để đánh giá liều bức xạ và các rủi ro từ các hạt nhân phóng xạ nhiễm bẩn còn lại trong đất Phần mềm được phát triển dựa trên... khí phóng xạ -Tiêu hóa: Uống nước nhiễm phóng xạ, ăn thức ăn nhiễm phóng xạ, chất phóng xạ thâm nhập qua đường miệng -Hấp thụ: Chất phóng xạ hấp thụ trực tiếp qua da hay các vết thương để hở Khi bụi phóng xạ thâm nhập qua đường hô hấp, một phần đi từ phổi qua các mạch máu, một phần khác thở ra ngoài còn một phần trong khi được đẩy ra khỏi phổi thì lại bị nuốt vào Tương tự như vậy, khi chất phóng xạ. .. bức xạ lên các cơ quan trong cơ thể người, thiết lập được các mức giới hạn về liều chiếu và nồng độ giới hạn các nhân phóng xạ Trong đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ môi trường đất, các nhà khoa học thường sử dụng phương pháp phân tích từng con đường nhiễm xạ và tính tổng liều mà cơ thể con người phải nhận Với phương pháp này, mối quan hệ giữa nồng độ phóng xạ trong đất và liều mà một người trong khu vực nhiễm. .. phải tiếp xúc với chất phóng xạ có trong đất - Tính toán nồng độ phóng xạ trong nước, không khí, thực phẩm và các thành phần môi trường khác, kết quả từ quá trình vận chuyển và chuyển đổi của các hạt nhân phóng xạ trong đất - Hỗ trợ cho việc áp dụng quy tắc ALARA trong việc phân tích, xử lý các vụ nhiễm xạ môi trường để đạt hiệu quả và kinh tế nhất RESRAD sử dụng phương pháp đánh giá liều và nguy cơ rủi... trợ trong việc xây dựng các tiêu chuẩn làm sạch và đánh giá liều hoặc nguy cơ liên quan tới các vât liệu phóng xạ còn sót lại trong đất RESRAD được dùng chủ yếu vào các mục đích như: - Tính toán nồng độ phóng xạ trong đất cho phép trong việc làm sạch các khu vực nhiễm bẩn phóng xạ dựa vào các tiêu chuẩn được đưa ra - Tính toán liều hàng năm hay nguy cơ rủi ro cho các nhân viên bức xạ hay dân chúng trong. .. của các tổ chức đưa ra, ta sẽ có thể đánh giá được mức độ nhiễm xạ, nguy hại của khu vực nhiễm bẩn phóng xạ NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 13 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG 2.2 Các con đường xâm nhập của chất phóng xạ vào cơ thể người Các chất phóng xạ và chất bẩn phóng xạ có thể tồn tại dưới dạng lỏng, dạng khí hay dạng bột Có 3 con đường chính để các chất phóng xạ nói trên có thể thâm nhập vào cơ... các mốc thời điểm để đánh giá nhiễm xạ và nguy cơ rủi ro cho kết quả đầu ra 3.2.3 Contaminated Zone Số liệu về hình học cơ bản của khu vực nhiễm bẩn phóng xạ Hình 3.8 Cửa số về thông số hình học vùng nhiễm bẩn NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 31 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG - Area of contaminated zone (m 2): diện tích nhiễm bẩn phóng xạ với nồng độ nhiễm bẩn của tất cả các mẫu đất trong đó đã được xác...HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG PHẦN 2 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT 2.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình đánh giá liều Hiệu ứng sinh học của bức xạ đã được phát hiện từ những ngày đầu tiên sử dụng bức xạ Nguồn thông tin chính có được bằng cách theo dõi sự chiếu xạ nhân viên bức xạ, gồm các nhà khoa học, nhân viên y tế, thợ mỏ uranium, nhân... nguy hại của nhiễm bẩn phóng xạ và các nguy cơ rủi ro theo thời gian Các thư viện khuyến cáo sử dụng trong ResRad gồm có: FGR 11-12-13 (EPA’s Federal Guidance Report), ICRP 60 -72 (International Commission on Radiological Protection), HEAST 2001 (Health Effects Assessment Summary Tables) 3.1.2 Giao diện của phần mềm ResRad 6 Giao diện chính khi mở phần mềm: gồm có Menu, Toolbar, phần RESRAD- DOS Emulator... thể, phần mềm dựa vào các bộ số liệu người dùng thu thập được ở vùng nhiễm xạ, kết hợp với các hệ số chuyển đổi (từ các thư viện khuyến cáo hoặc có thể tùy chỉnh theo yêu cầu) để tính liều nhiễm của các cá nhân trong khu vực, mức ô nhiễm phóng xạ của các thành phần môi trường NGUYỄN XUÂN VIỆT – KTHN&VLMT K51 23 HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HÀO QUANG Từ đó, giúp người dùng đánh giá mức độ nguy hại của nhiễm bẩn . 3: Giới thiệu phần mềm ResRad 6: - Các tính năng của phần mềm ResRad 6. - Cấu trúc dữ liệu đầu vào của phần mềm ResRad 6. Phần 4: Một số kết quả tính toán sử dụng phần mềm ResRad 6: - Cấu trúc. chất phóng xạ vào cơ thể người 14 PHẦN 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM RESRAD 6 3.1 Tính năng của phần mềm ResRad 6 23 3.1.1 Giới thiệu phần mềm ResRad 6 23 3.1.2 Giao diện của phần mềm ResRad 6 24 . QUANG TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Sử dụng phần mềm ResRad 6 trong đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ. Nội dung của Đồ Án gồm có 6 phần chính: Phần 1: Lời mở đầu: - Trình bày lý do chọn đề