nghiên cứu phương pháp xác định hoạt độ radium bằng thiết bị rad7

1 LỜI MỞ ĐẦU ng ht nhân ngày càng chng t s quan trng ca nó trong nhic khoa hi sng. Tuy nhiên, bên cnh nhng mt tích cc thì vic ng d ng ht nhân và cht phóng x i nhi tim n các s c rò r, nhim x ng không tng và con ii tha nhn rng khoa hc hng c bit là vic bo m an toàn cho sc khe ci khi các tác hi ca phóng xi k n li ích ca vinh hot  phóng x c u t n pháp kim soát nguc ung trong gii hn an toàn. Các nguc ung  ni hc mà sinh viên s dng hng ngày u tn ti ít hoc nhing v phóng x. Trong s adium ( 226 Ra) là mt trong nhng nguyên t phóng x t nhiên có tác hi trc tin sc khe con      t, trong t nhiên 226 Ra tn ti nhiu trong các môi c. Mt khác, 70% khng  m b  hàng ngày. Vi c tính phóng x cao, radium có th gây ra nhng ri lon chuyn hóa trong  dn nhiu tác hi nguy him nu tip xúc lâu dài. Vì vy, vinh n 226 Ra c uu rt quan trng. “Nghiên cứu phƣơng pháp xác định nồng độ radium bằng thiết bị RAD7”  tài khóa lun tt nghii hc ca mình. Vng nghiên cu là các mc ung  i hc ti Làng i hc Linh Trung, Th c. n c chia thành 3  Chƣơng 1: Tổng quan về radium và radon Tìm hiu v     m, ngun gc, s hình thành radium t, ng cn sc khe ci. 2 Chƣơng 2: Máy đo khí phóng xạ RAD7 Trình bày cu to, nguyên lý làm vic ca máy RAD7 và máy RAD  H 2 O. y t cc radon. Chƣơng 3: Thực nghiệm và thảo luận Quá trình thc nghim: hiu chnh h s tht thoát radon do quá trình nht, quy trình to si MnO 2 , hiu sut hp th 226 Ra ca si MnO 2, kt qu  226 Ra trong 8 m kt qu c. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ RADIUM VÀ RADON 1.1. Tổng quan về radium 1.1.1. Nguồn gốc của nguyên tố radium , t qu radium.  tách thành công radium tinh khit bn phân mui RaCl 2. Radium là kim loi kim th, d bay c t khong 5 g/ml  nhi 20 0 C. Radium có màu bc, mm, phóng x mnh, cht phát quang và b oxi hóa khi tip xúc vi không khí do tác dng vo ra Ra 3 N 2  c s dng nhiu trong nghiên cu v a hóa, s i khí hu, s phát trin ca núi la, trm tích và s hình thành nhng khoáng sn  Ngoài ra, ru t nhiên do s phân b khác bit cng v c ng dng trong vic nghiên cu các loc b mt c ngm, theo dõi dòng chy cnh ngun gc [3]. 1.1.2. Các chuỗi phân rã và các đồng vị của radium ng v c bin, trong s ng v chính là: 223 Ra, 224 Ra, 226 Ra, 228  c tìm thy trong c ba chui phóng x t  226 Ra có chu kì bán rã dài nht (khong 160 ph cp cao nht (chio thành sn phm phân rã là radon ( 222 Rn) [3]. Phóng x ng bao gm các phóng x nhân to và phóng x t nhiên. Tt c các ht nhân nu có th phân loi thành mt trong bn chui phân rã sau: chui thorium A = 4n, chui neptunium A = 4n+1, chui uranium A = 4n+2, chui actinium A = 4n+3.  Trong bn chui phân rã nêu trên: 4  Chui phân rã thorium A = 4n là chui phóng x t nhiên. Trong quá trình phân rã to ra 224 Ra có chu kì bán rã 3,7 ngày.  Chui phân rã neptunium A = 4n+1 là chui phóng x nhân to. Trong quá trình phân rã to ra 228   Chui phân rã uranium A = 4n+2 là chui phóng x t nhiên. Trong quá trình phân rã to ra 226   Chui phân rã actinium A = 4n+3 là chui phóng x t nhiên. Trong quá trình phân rã to ra 223 Ra có chu kì bán rã 11 ngày [5]. Ba chui phóng x t u bu bng v có chu kì bán hy rt cao và kt thúc bng v b 238 U (A = 4n +2) là chui phóng x dài nht, gng v bu t 238 U (T = 4,5.10 9 t thúc bng v bn 206 i có nhiu ng dng trong nghiên ca cht và th Chui phóng x 238 U (hình 1.1) có th chia thành nhiu nhánh   hot tính ca nhân phóng x u chui s chi phi hot tính ca các nhân khác trong n hình là nhánh: 238  234 U, 226  222 Rn, 222  210  nhánh 226 Ra  222 Rn chi trong các nghiên cu v c do 226 Ra và 222 Rn  hòa tan cao và s nh v ng trong các loi c.  m chung ca ba h phóng x t nhiên là:  Ht nhân th nht trong chui (ht nhân mng v sng rt lâu. Tt c các ht nhân con trong mi chuu có chu kì bán rã nh u so vi ht nhân m nên chui cân bng phóng x  phóng x ca các ht nhân trong chui cân bng nhau và bng ho phóng x ca ht nhân m.  Mi chuu có mi dng khí phóng xng v khác nhau ca khí radon: ví d i ca 238 U là 222 Rn, trong chui actinium là 219 Rn, trong chui thorium là 220   u kt thúc bng v bn chì (Pb). 5 α β β α α α α α β β α β β α α Hình 1.1. Chui phân rã uranium A = 4n +2 to ra 226 Ra 238 U 4,5.10 9  fgnf 234 Th 24 ngày 234 Pa 1,2 phút 234 U 2,4.10 5  235 Th 7,7.10 4  226 Ra  222 Rn 3,8 ngày 218 Po 3,1 phút 214 Pb 27 phút 214 Bi 20 phút 214 Po 160 micro giây 210 Pb  206 Pb Bn 210 Bi 5 ngày 210 Po 138 ngày 6 1.1.3. Sự phân bố radium trong môi trƣờng 1.1.3.1. Radium trong đất Phóng x có ngun gc t      ng ch  ng v phóng x otassium. Radium tn ti ch yu trong qung uc ng pH thp (có tính axit) d dàng hòa tan radium to thành mui cun theo dòng chy cc. Trên th ging radium nhiu nht là n m qung u  Bohemia ca Cadium tp trung trong lp trm tích và mt phn hòa tan theo dòng chc ngc ngm chy qua các khe h ca l c hàm ng radium nhic b mt [7]. Ngoài ra, các nguyên t p th t có kh  i sinh hc ct và thc v phóng x radium t có kh c tn ti trong thc vt. Bảng 1.1. ng 238 U, 232 Th và 226 Ra trong mt s mng [7] Loại mẫu 238 U (mBq/g) 232 Th (mBq/g) 226 Ra (mBq/g) Đá núi lửa Granit 25  120 20  120 25  120 Gabbro 5  25 5  25 5  25 Basalt 1  10 1  15 1  10 Trầm tích n sét 25  50 20  120 25  50  10  40 0  10 10  40 Kt tc ngt 10  40 0  10 10  40 San hô 25  50 < 0,04 25  50 t sét 10  50 5  60 10  50 1.1.3.2. Radium trong nƣớc Tt c các ngut k c c biu có cha phóng x vì c tham gia vào quá trình vn chuyn sn phm cy sau khi 7 chúng phong hóa. Các nguyên t uranium, radium tách ra t t cun trôi theo ng ca chúng nh t t n 100 ln. Vì n chúng ch tan mt phn nh, phn ln lng lt. S thâm nhp ca 226 c ph thuc rt ln vào b mt tip xúc gia pha rn và pha l  ng có din tích tip xúc càng l   ng rng xi các m du. Các lp trm tích ca v t là ngun b cp 226  ng 226 Ra c ngc ln so vc trên b mt. Nng  ca các nguyên t phóng x  m sâu. Ngoài ra, n ca chúng còn ph thuu kia lý và các loi nham thch quanh vùng. 1.1.4. Ảnh hƣởng của radium đối với con ngƣời Radium có th  bng ng và hít th không khí có cha radium. Radium có tính phóng x rt cao bao gm các sn phm phân rã ca nó. Vì vy, khi tip xúc vi radium cn ph mt n và các dng c bo h cn thi m bm hóa hc ging vi canxi, nu radium tn t gây tn hi l  [7] u nhn mng khong 0,0025 g 226  i s chu mt liu chiu khot mc bn n t  i vi liu 1 Sv là 4%. Ht alpha phát ra trong chui phân rã ca radium   i có th phá hy các t   kh i. Nu khí radon (con cháu cng v radium) b gi li tp trung tích t trong mt phòng kín s gây nguy him cho vic hít th. Khí radon s phân rã trong phi thành mt chui các cht phóng x có th  nguy him [8]. 1.2. Tổng quan về radon Radon    phóng  t         Friedrich Ernst Dorn, sau urani, thori, radi và poloni. Radon có  8       m 3         0 o C 1          kg/m 3   phòng; radon không màu,    do radon phát ra.  radon (radon  222 Rn), thoron (radon  220 Tn) và actinon (radon  219 An). T, 222 Rn   219 Rn và 220   222    4]. Rador r khr  r   r 3  1.3. Sự cân bằng phóng xạ giữa radium và radon Xét chui phóng x 226  ng v  rã cho bi bng 1.2. 226 Ra 222 Rn 218 Po 214 Pb  226 Ra (R 1 ) và 222 Rn (R 2 ) là: R 2 (t)= R 1 (t)               ] (1.1)     hay     : R 2 (t)= R 1 (t)      ) (1.2) T 1  T 3 = 3,05 phút    T 2 = 3,825 ngày 9 Và khi:         ta có R 2 (t)= R 1 (t).   con và  ng v u có tui th rt ngn so vi 226 Ra (cao nht là 222 Rn, có T 1/2 = 3,825 ngày). Nu tính th  da vào bng 1.2 ta thy T 1/2 ( 226 Ra) >> T 1/2 ( 222 Rn) nên có cân bng kì gia 226 Ra và 222 Rn. Nu không có nguyên nhân nào gây mt cân bng thì trng thái cân bng trong chui c thit lp t [5]. Bảng 1.2. a chui 226 Ra  210 Pb Tên đồng vị T 1/2 Phân rã Năng lƣợng MeV 226 Ra   4,602 (5,5%) 4,784 (94,5%) 222 Rn 3,825 ngày  5,489 (100%) 218 Po ( RaA) 3,05 phút  6,002 (100%) 214 Pb ( RaB) 26,8 phút  - (100%) 0,185 (2,4%) 0,672 (44,6%) 0,729 (39,3%) 1,024 (12,8%) 214 Bi ( RaC) 19,8 phút  - (100%) 1,07 ( 5,11%) 1,51 (16,1%) 1,54 (16,4%) 3,27 (24%) 214 Po ( RaC) 164 micrô giây  7,687 (100%) 10 CHƢƠNG 2 MÁY ĐO KHÍ PHÓNG XẠ RAD7, RAD – H 2 O 2.1. Giới thiệu máy đo RAD7 2.1.1. Giới thiệu chung về máy RAD7 radon (Radon Detector  RAD7) do công ty DURRIDGE ca M sn xut là loi máy có nhiu chc c xem là mt thit b   khí 222 Rn và 220 Rn hoàn chng nhiu m dng khác nhau. Máy có th c dùng  hai ch  : - o sát, quan trc (real time monitoring) - Phát hin nhanh khí phóng x (sniffing) Hình 2.1. Các b phn chính ca máy RAD7 [2]  Máy RAD7 bao gồm các thiết bị sau [6]      Máy in (Printer) [...]... sau:  Tiến hành xác định nồng độ radium trong nước bằng nhiều phương pháp khác nhau để tăng độ tin cậy cho kết quả thu nhận được Chẳng hạn, đo radon trong nước bằng hệ phổ kế Gamma phông thấp HPGe  Nghiên cứu sâu và làm rõ việc xác định nồng độ radium tích lũy ở các thời điểm lâu hơn thông qua sự hấp thụ radium trên sợi MnO2, nghĩa là nên nhốt mẫu lâu hơn khoảng 30 ngày  Tiến hành xác định hệ số thất... KẾT LUẬN Đề tài Nghiên cứu phương pháp xác định nồng độ radium bằng máy RAD7 đã hoàn thành các mục tiêu đề ra Kết quả thu nhận được như sau:  Tìm hiểu về radium và radon: đặc điểm, nguồn gốc, sự hình thành radium trong nước, trong đất, ảnh hưởng của nó đến sức khỏe của con người  Nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy RAD7, sử dụng hệ đo cho đối tượng nước Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm... đảm bảo độ tin cậy [1] 2.2.3 Khả năng đo liên tục RAD7 có khả năng đo từng khoảng thời gian ngắn (vài chục phút) hoặc đo liên tục trong thời gian dài vài ngày hoặc vài tuần Rất phù hợp với việc quan trắc môi trường hoặc nghiên cứu sự biến đổi nồng độ khí phóng xạ theo thời gian [1] 2.2.4 Khả năng đo nồng độ khí phóng xạ trong nƣớc Nhờ có thiết bị kèm theo, RAD7 có thể dễ dàng xác định nồng độ khí phóng... sản xuất (nhiệt độ và độ ẩm ở Việt Nam khá cao) nên khi làm thí nghiệm, ta cần điều chỉnh lại các điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm phù hợp Cũng vì 16 lý do trên mà thời gian sấy máy sẽ lâu hơn đôi chút [1] 2.4 Giới thiệu chung về thiết bị RAD–H2O Cả hai thiết bị RAD7 và RAD – H2O là sản phẩm mới của công ty DURRIGE đã được người tiêu dùng đánh giá tốt RAD7 ra đời với mục đích để đo nồng độ radon trong... trong không khí, sau đó RAD – H2O là thiết bị kèm theo để mở rộng ứng dụng đo nước của RAD7 2.4.1 Cấu tạo Hình 2.3 Thiết bị RAD – H2O  Thiết bị đo radon trong nƣớc RAD – H2O bao gồm  6 cốc có dung tích 250 ml  12 cốc dung tích 40 ml  Bộ phận để lấy khí radon trong nước, gồm có: Khối ba đầu, làm bằng kim loại không gỉ Ống nhựa đôi, dùng để giữ khối ba chân Tấm đệm bằng vật liệu tổng hợp Đầu sục khí... tan ra khỏi nước Máy bơm sẽ dừng bơm sau 5 phút, và nhiệm vụ tiếp theo của máy RAD7 là xác định nồng độ khí phóng xạ có trong buồng đo (xem hình 2.2) 2.4.3 Ƣu điểm – Đo nhanh và chính xác nồng độ radon trong nước – Tách khí radon ra khỏi nước, tự động đo và đưa kết quả ra máy in – Không dùng thêm bất kỳ hóa chất nào để xác định radon – Khả năng phục hồi trạng thái đo nhanh [6] 2.4.4 Nhƣợc điểm Quá trình... 3.12 – Chuẩn bị 1000 ml dung dịch mẫu nước uống cần đo – Cho 3 g sợi MnO2 vào ống chứa mẫu đã được nối với bộ điều chỉnh tốc độ chảy Sau đó cho mẫu nước cần đo chảy qua và điều chỉnh tốc độ 10 ml/phút 30 – Sau khoảng 1 giờ 40 phút lấy sợi MnO2 ra, cho vào cốc lưu mẫu có chứa 40 ml nước cất – Lưu mẫu 10 ngày trước khi đo (lúc này nồng độ radon bằng 0,837 lần nồng độ radium) Đo mẫu bằng máy RAD7 với thông... 0,139 ± 0,004 Từ kết quả trên ta vẽ biểu đồ so sánh nồng độ radium trong 8 mẫu nước (hình 3.15) 33 BIỂU ĐỒ SO SÁNH NỒNG ĐỘ RADIUM TRONG 8 MẪU NƢỚC Nồng độ Radium (Bq/l) 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 KHTN CNTT XHNV ĐHBK ĐHAN TDTT ĐHNL ĐHQT 8 mẫu nƣớc Hình 3.15 Biểu đồ so sánh nồng độ radium trong 8 mẫu nước So sánh kết quả phân tích nồng độ trung bình 226Ra của khóa luận này với hàm lượng 226... của Liên Xô (cũ) và Liên ang Nga cả máy RDA–200 do Canada sản xuất, việc xác định riêng biệt nồng độ radon và thoron cần phải qua một số khâu tính toán và thường cho kết quả có tính chủ quan của người đo Với RAD7, nồng độ radon và thoron được xác định đồng thời trong một phép đo duy nhất và phân biệt rõ ràng bằng cách đặt chế độ đo cả radon và thoron [1] 2.3 Nhƣợc điểm Quá trình thực nghiệm cho thấy... báo tiềm năng chứa quặng phóng xạ của vùng nghiên cứu – Khảo sát các hiện tượng địa chất: đứt gãy bị phủ, các đới phá hủy kiến tạo, các hiện tượng nứt đất, trượt lở… – Khảo sát môi trường: xác định nồng độ khí phóng xạ radon trong nước và trong không khí, quan trắc sự biến đổi của chúng theo thời gian và không gian 2.2.7 Khả năng xác định riêng biệt nồng độ radon và thoron Đây là một ưu điểm hiện nay, .  Nghiên cứu phƣơng pháp xác định nồng độ radium bằng thiết bị RAD7  tài khóa lun tt nghii hc ca mình. Vng nghiên cu là các mc ung. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ RADIUM VÀ RADON 1.1. Tổng quan về radium 1.1.1. Nguồn gốc của nguyên tố radium , t qu radium. . thch quanh vùng. 1.1.4. Ảnh hƣởng của radium đối với con ngƣời Radium có th  bng ng và hít th không khí có cha radium. Radium có tính phóng x rt cao bao gm