XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG ĐÁ TRONG ĐÁ GRANT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Khoa Vật Lý  Lê Thò Lụa Đề tài: Người hướng dẫn: TS TRẦN VĂN LUYẾN  Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2008 LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực hồn thành luận văn này, ngồi nỗ lực thân, em nhận nhiều quan tâm, hướng dẫn, giúp đỡ động viên q thầy cơ, gia đình bè bạn Xin cho phép em bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới : TS Trần Văn Luyến –Người thầy truyền cho em nhiệt tình nghiên cứu khoa học, kiến thức chun mơn, đóng góp ý kiến kinh nghiệm q báu, động viên bảo tận tình TS Thái Khắc Định, người thầy định hướng, bảo tạo cho em lòng tự tin thời gian thực luận văn Q thầy, khoa Vật Lý trường ĐH Sư phạm TP HCM truyền đạt cho em kiến thức bổ ích, để mai em vững bước vào đời Các thầy anh chị phòng An tồn xạ mơi trường – Trung tâm hạt nhân TP HCM bảo tạo điều kiện thuận lợi cho em q trình thực nghiệm Trung tâm Các bạn lớp Lý K30, đặc biệt bạn Nguyễn Thị Yến Dun, Lê Bá Mạnh Hùng, Dương Thế Cường tận tình giúp đỡ, động viên suốt thời gian thực luận văn Xin gửi lời tri ân đến bố mẹ gia đình tình u thương hi sinh mà người dành cho Lê Thị Lụa PHẦN NỘI DUNG Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Vài nét tượng phóng xạ Phóng xạ tượng tự nhiên xuất từ thuở khai thiên lập địa, bị bỏ qn năm 1896 Henri Becquerel tình cờ phát xạ từ muối uranium Sau đó, năm 1899 Pierre Marrie Curie tìm hai chất phóng xạ polonium radium Năm 1934, Frederic Jiolot Iren Curie tạo đồng vị phóng xạ nhân tạo phospho nitrogen Phát minh mở kỷ ngun phóng xạ nhân tạo Theo định nghĩa [2], phóng xạ biến đổi tự xảy hạt nhân ngun tử, đưa đến thay đổi trạng thái bậc số ngun tử số khối hạt nhân Khi có thay đổi trạng thái xảy ra, hạt nhân phát tia gamma mà khơng biến đổi thành hạt nhân khác, bậc số ngun tử thay đổi biến hạt nhân thành hạt nhân ngun tử khác, có số khối thay đổi hạt nhân biến thành đồng vị khác Các cơng trình nghiên cứu thực nghiệm tượng phóng xạ xác nhận sản phẩm phân rã phóng xạ hạt nhân gồm: + Tia alpha: chùm hạt tích điện dương, bị lệch điện trường từ trường, dễ bị lớp vật chất mỏng hấp thụ Về chất, tia alpha chùm hạt nhân ngun tử Helium ( 42 He ) + Tia beta: bị lệch điện trường từ trường, có khả xun sâu tia alpha Về chất, tia beta electron (   ) positron (   ) + Tia gamma: khơng chịu tác dụng điện trường từ trường, có khả xun sâu vào vật chất Về chất, tia gamma photon có lượng cao 1.2 Nguồn gốc phóng xạ Phóng xạ có khắp nơi: đất, nước, khơng khí, thực phẩm, vật liệu xây dựng, kể người - sản phẩm mơi trường Nguồn phóng xạ chia làm hai loại: nguồn phóng xạ tự nhiên nguồn phóng xạ nhân tạo Nguồn phóng xạ tự nhiên chất đồng vị phóng xạ có mặt trái đất, nước hay bầu khí Nguồn phóng xạ nhân tạo người chế tạo cách chiếu chất lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc Hình [23]: Nền phóng xạ 1.2.1 Các nguồn phóng xạ tự nhiên Các nguồn phóng xạ tự nhiên gồm hai nhóm: nhóm đồng vị phóng xạ ngun thủy - có từ tạo thành trái đất vũ trụ - nhóm đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ - tia vũ trụ tạo 1.2.1.1 Nhóm đồng vị phóng xạ ngun thủy Phơng phóng xạ trái đất gồm nhân phóng xạ tồn trước trái đất hình thành Chúng có chu kỳ bán rã khoảng vài triệu năm, gồm có uranium, thorium cháu chúng, với số ngun tố phóng xạ khác tạo thành bốn họ phóng xạ bản: họ Thorium 232Th (4n); họ Uranium 238U (4n+2); họ Actinium Neptunium 241 235 U (4n+3) họ phóng xạ nhân tạo Pu (4n+1) Các đặc điểm họ phóng xạ tự nhiên: + Thành viên thứ đồng vị phóng xạ sống lâu với thời gian bán rã dùng để tính tuổi mẫu vật địa chất + Mỗi họ có thành viên dạng khí phóng xạ, chúng đồng vị khác ngun tố Radon: họ Uranium họ Thorium 220 86 Rn (thoron); họ Actinium 219 86 222 86 Ra (radon); Rn (actinon) Trong họ phóng xạ nhân tạo Neptunium khơng có thành viên khí phóng xạ + Sản phẩm cuối họ phóng xạ tự nhiên chì: họ Uranium, 207 Pb họ Actinium 208 206 Pb Pb họ Thorium Trong 209 Bi Ngồi đồng vị phóng xạ họ phóng xạ trên, tự nhiên tồn số đồng vị phóng xạ với số ngun tử thấp Một đồng vị phóng xạ tự nhiên 40 K , phổ biến mơi trường (hàm lượng K đất đá 27 g/kg đại dương ~380 mg/lít), thực vật, động vật thể người (hàm lượng K trung bình thể người khoảng 1,7 g/kg) 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 Hình 2: Họ Thorium (4n) Ký hiệu: Phân rã Beta Phân rã Alpha 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 235 233 231 229 227 225 223 221 219 217 215 213 211 209 207 Hình 3: Họ Actinium (4n+3) 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 Hình 4: Họ Uranium (4n+2) Một đồng vị phóng xạ tự nhiên quan trọng khác 14 C với chu kỳ bán rã 5600 năm 14 C kết biến đổi hạt nhân tia vũ trụ bắn phá hạt nhân 14 N Trước xuất bom hạt nhân, hàm lượng tổng cộng 14 C khí khoảng 1,5.1011 MBq (4MCi), thực vật khoảng 4,8.1011 MBq (13MCi), đại dương khoảng 9.1012 MBq (240 MCi) Việc thử nghiệm vũ khí hạt nhân làm tăng đáng kể hàm lượng 14 C Cho đến năm 1960, tất vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân thải khí khoảng 1,1.1011 MBq (3MCi) Cacbon phóng xạ tồn khí dạng khí CO2 , vào thể động vật qua q trình hơ hấp vào thực vật qua q trình quang hợp nên sử dụng để đánh giá tuổi mẫu khảo cổ vật liệu hữu thơng qua số liệu hoạt độ riêng 14 C chúng Các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc tự nhiên quan trọng dẫn bảng Bảng 1: Đặc trưng 40K nhân họ phóng xạ.[1] Nhân Chu kỳ bán hủy Hàm lượng/ Hoạt độ tự nhiên 235 7,04.108 năm 0,72% uran tự nhiên 238 4,47.109 năm 99,2745% uran tự nhiên, 0,5-0,7 ppm uran đá U U Th 1,41.1010 năm 1,6-20 ppm đá vơi, trung bình 10,7 ppm 226 Ra 1,6.103 năm 16 Bq/kg đá vơi, 48 Bq/kg đá nóng chảy 222 0,6-28 Bq/m3 khơng khí 232 Rn 3,82 ngày 1,28.1010 năm 40 K 37-1000 Bq/kg đất 1.2.1.2 Nhóm đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ  Các đồng vị phóng xạ tạo thành từ tia vũ trụ: Bức xạ vũ trụ lan khắp khơng gian, chúng tồn chủ yếu ngồi hệ Mặt trời Bức xạ có nhiều dạng, từ hạt nặng có vận tốc lớn đến photon lượng cao hạt muyon Tầng khí trái đất tác dụng với nhiều loại tia vũ trụ làm sinh nhân phóng xạ Phần lớn nhân phóng xạ có thời gian bán rã ngắn nhân phóng xạ tự nhiên có trái đất Bảng trình bày nhân phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ Bảng 2: Các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc vũ trụ[1] Nhân T 1/2 Nguồn Hoạt độ 14 C 5730 năm Ttvt 14N(n,p)14C 220 Bq/kg vật liệu hữu H 12,3 năm Ttvt N O 6Li(n,  )3H 1,2.10-3 Bq/kg 53,28 ngày Ttvt với N O Be 0,01 Bq/kg Ttvt: tương tác vũ trụ Các nhân phóng xạ có nguồn gốc vũ trụ khác 14 C, 32 Si , 39 Ar , 22 Na , 35 S, 37 Ar , 32 P, 33 P, 38 Mg , 24 Na , 10 38 Be , 26 Al , 18 F, 38 S, 26 Cl , Cl , 34 m 80 Kr , Cl  Bức xạ vũ trụ: Cùng với nhân phóng xạ tạo nên tia vũ trụ tương tác với lớp khí quyển, thân tia vũ trụ góp phần vào tổng liều hấp thụ người Bức xạ vũ trụ chia làm hai loại xạ sơ cấp xạ thứ cấp Bức xạ vũ trụ sơ cấp tạo nên hạt có lượng cao (lên đến 108 eV), đa phần proton với số hạt khác nặng Phần lớn tia vũ trụ sơ cấp đến từ bên ngồi hệ mặt trời chúng tìm thấy khơng gian vũ trụ Một số bắt nguồn từ mặt trời q trình cháy sáng mặt trời Một số nhỏ xạ vũ trụ sơ cấp xun xuống bề mặt trái đất phần lớn chúng tương tác với khí Khi tương tác với khí quyển, chúng sinh xạ vũ trụ thứ cấp ánh sáng mà ta nhìn thấy mặt đất Những phản ứng làm sinh xạ có lượng thấp hơn, bao gồm việc hình thành photon ánh sáng, electron, neutron hạt muyon rơi xuống mặt đất Lớp khí từ trường trái đất có tác dụng lớp vỏ bọc che chắn tia vũ trụ, làm giảm số lượng chúng đến bề mặt trái đất Như vậy, liều xạ người nhận phụ thuộc vào độ cao mà người ở: từ xạ vũ trụ, hàng năm người nhận liều cỡ 0,27mSv tăng lên gấp đơi độ cao tăng 2000 m Lượng xạ vũ trụ mặt biển giảm 10% từ vùng cực tới xích đạo độ cao khoảng 20000 m mức giảm 75% Rõ ràng có ảnh hưởng địa từ trường trái đất từ trường mặt trời lên xạ vũ trụ sơ cấp 1.2.2 Các nguồn phóng xạ nhân tạo Lồi người sử dụng phóng xạ 100 năm trở lại qua bổ sung vào nguồn phóng xạ tự nhiên sản phẩm người Chúng lượng nhỏ so với lượng phóng xạ có sẵn tự nhiên, chu kỳ bán rã chúng ngắn nên hoạt độ chúng giảm đáng kể từ ngừng thử vũ khí hạt nhân trái đất 1.2.2.1 Vũ khí hạt nhân Rơi lắng từ vụ thử vũ khí hạt nhân nguồn phóng xạ nhân tạo lớn mơi trường Dấu hiệu bom hạt nhân sản phẩm phân hạch 235 U 239 Pu Dấu hiệu phản ứng nhiệt hạch Triti kèm phản ứng phân hạch thứ cấp neutron nhanh tương tác với U lớp vỏ bọc ngồi Các 238 đồng vị phóng xạ khác tạo kết việc bắt neutron với vật liệu làm bom khơng khí xung quanh Một sản phẩm quan trọng 14 C tạo phản ứng sau 14 14 N (n,p) 14 C làm cho hàm lượng C khí tăng gấp đơi vào năm 1960 Từ khí quyển, đồng vị phóng xạ lắng đọng địa cầu dạng rơi lắng chỗ (12%), nằm tầng đối lưu (10%) tầng bình lưu (78%) Rơi lắng tầng bình lưu rơi lắng tồn cầu gây nhiễm bẩn tồn cầu với hoạt độ thấp Trong hầu hết đồng vị phóng xạ nằm bề mặt trái đất H 14 C vào chu trình khí quyển, thủy sinh tồn cầu Tổng lượng phóng xạ đưa vào khí qua vụ thử vũ khí hạt nhân 3.107 Sv/người với 70% 14 C ; đồng vị khác 137 Cs , 90 Sr , 95 Zr 106 Ru chiếm phần lại 1.2.2.2 Điện hạt nhân Chương trình hạt nhân dân lò phản ứng Calder Hall tây bắc nước Anh năm 1956 Số lò phản ứng hạt nhân tăng nhanh, cuối năm 2002, theo thống kê IAEA, điện hạt nhân chiếm 16% sản lượng điện tồn giới có chiều hướng gia tăng Các đồng vị phóng xạ thải vào mơi trường từ chu trình nhiên liệu hạt nhân khai thác mỏ, nghiền Uran, sản xuất tái chế nhiên liệu Việc thải chất phóng xạ từ nhà máy điện lên đến cỡ TBq/năm nhỏ 1.2.2.3 Tai nạn hạt nhân Khoảng 150 tai nạn lớn nhỏ ngành hạt nhân xảy ra, lớn tai nạn Chernobyl xảy Ucraina 1986 gây nên nhiễm bẩn phóng xạ chất thải rắn lỏng - hỗn hợp hợp chất hóa học đồng vị phóng xạ Ngồi ra, số nhân phóng xạ nhân tạo tạo thành từ khu chứa chất thải phóng xạ, chất thải rắn hay đồng vị phóng xạ nhân tạo đánh dấu 10 Chỉ số Index 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Hình 25: so sánh số Index mẫu granit Mẫu 50 HOẠT ĐỘ Ra-226 140 120 100 Bq/Kg 80 60 40 20 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Hình 21: So sánh hoạt độ Ra-226 mẫu granit Mẫu 46 HOẠT ĐỘ U-238 200 180 160 140 Bq/kg 120 100 80 60 40 20 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Hình 22: So sánh hoạt độ U-238 mẫu granit Mẫu 47 HOẠT ĐỘ Th-232 250 200 Bq/Kg 150 100 50 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Mẫu Hình 23: So sánh hoạt độ Th-232 mẫu granit 48 HOẠT ĐỘ K-40 3000 2500 Bq/Kg 2000 1500 1000 500 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Hình 24: So sánh hoạt độ K-40 mẫu granit Mẫu 49 Liều hiệu dụng trung bình năm dùng đá Granit xây từơng, trần, lát sàn 3.0 2.5 mSv/y 2.0 1.5 Giá trị ngưỡng an tồn (1 mSv/y) 1.0 0.5 0.0 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Mẫu Hình 27: So sánh liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit khối xây tường, trần, lát sàn 52 Liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit khối xây tường lát sàn 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 mSv/y Giá trị ngưỡng an tồn (1 mSv/y) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Mẫu Hình 28: So sánh liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit khối xây tường,lát sàn 53 Liều hiệu dụng trung bính năm dùng granit khối lát sàn 1.2 Giá trị ngưỡng an tồn (1 mSv/y) 1.0 mSv/y 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Mẫu Hình 29: So sánh liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit khối lát sàn 54 Liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit ốp lát tường 1.1 Giá trị ngưỡng an tồn (1 mSv/y) 1.0 0.9 0.8 mSv/y 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Mẫu Hình 30: So sánh liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit ốp lát tường 55 Mẫu STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 HC-1 HC-2 HC-3 HC-4 HC-5 HC-6 HC-7 HC-8 HC-9 HC-10 HC-11 HC-12 HC-13 HC-14 HC-15 HC-16 HC-17 HC-18 HC-19 HC-20 HC-21 HC-22 Trung bình U-238 (Bq/Kg) 2.99 52.14 0.89 7.22 3.75 37.7 134.2 0.52 92.71 46.34 54.37 92.27 188.62 18.63 4.83 18.75 51.21 36.69 Th-232 (Bq/Kg) 0.11 3.09 87.83 0.24 0.35 1.74 0.32 78.01 188.37 6.88 20.85 137.13 0.32 79.07 80.05 83.68 194.98 95.64 50.23 63.53 3.43 45.07 55.50 K-40 (Bq/Kg) 61.37 1118.17 2.46 4.58 7.77 964.77 1268.86 239.25 278.18 1152.98 1104 1140.41 1210.72 2580.04 1186.74 1461.35 1304.39 219.21 858.66 734.72 Ra-226 (Bq/Kg) 2.65 2.65 41.68 8.43 7.84 8.85 5.71 24.41 131.45 4.56 16.51 72.15 1.32 29.37 75.34 67.81 126.15 27.18 35.4 17.57 3.56 37.31 34.00 Liều hiệu dụng trung bình năm dúng granit khơí xây tường, trần, lát sàn(mSv) 0.01 0.05 1.10 0.04 0.04 0.05 0.03 0.91 2.11 0.15 0.30 1.52 0.01 0.99 1.22 1.23 2.63 1.10 1.00 0.93 0.12 0.75 0.74 Liều hiệu dụng trung bình năm dúng granit khơí xây tường, lát sàn(mSv) Liều hiệu dụng trung bình năm dúng granit khơí lát sàn(mSv) 0.01 0.04 0.78 0.03 0.03 0.04 0.02 0.65 1.51 0.11 0.21 1.08 0.01 0.71 0.87 0.88 1.88 0.79 0.72 0.66 0.09 0.53 0.53 0.00 0.01 0.28 0.01 0.01 0.01 0.01 0.23 0.54 0.04 0.08 0.39 0.00 0.25 0.31 0.31 0.67 0.28 0.25 0.24 0.03 0.19 0.19 Liều hiệu dụng trung Ra tương bình Chỉ số Index đương năm dùng granit ốp lát (mSv) 0.00 0.01 0.14 0.01 0.01 0.01 0.00 0.11 0.27 0.02 0.04 0.19 0.00 0.12 0.15 0.15 0.33 0.14 0.12 0.12 0.01 0.09 0.09 0.00 0.05 0.99 0.00 0.00 0.03 0.02 0.84 1.81 0.11 0.20 1.38 0.00 0.92 0.96 1.13 2.46 0.94 0.75 0.81 0.09 0.68 0.64 2.81 11.79 253.38 8.96 8.69 11.34 6.77 210.25 498.52 32.82 67.75 357.03 1.78 227.45 277.62 280.70 603.63 255.32 219.75 208.86 25.34 167.88 169.93 Các kết trên: hoạt độ Ra-226, Th-232, K-40, U-238, số index, hoạt độ Ra tương đương, liều hiệu dụng trung bình năm tóm tắt bảng 12 sau: Bảng 12: Bảng tóm tắt kết (từ bảng 11) Danh mục Khoảng giá trị (thấp ÷ cao nhất) Giá trị TB Hoạt độ U-238 (Bq/kg) ± ÷ 188,62 ± 10,00 36,69 Hoạt độ Th-232 (Bq/kg) 0,11 ± 0,03 ÷ 194,98 ± 1,55 55,50 Hoạt độ K-40 (Bq/kg) ± ÷ 2580,04 ± 15,48 734,72 Hoạt độ Ra-226 (Bq/kg) 1,32 ± 0,57 ÷ 131,45 ± 2,11 34,00 Hoạt độ Ra tương đương (Bq/kg) 1,78 ÷ 603,63 169,93 Chỉ số index 0,01 ÷ 2,46 0,64 0,01 ÷ 2,63 0,74 0,01 ÷ 1,88 0,53 0,003 ÷ 0,67 0,19 0,002 ÷ 0,33 0,09 Liều hiệu dụng TB năm dùng granit khối xây tường, trần, lát sàn Liều hiệu dụng TB năm dùng granit khối xây tường, lát sàn Liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit khối lát sàn Liều hiệu dụng trung bình năm dùng granit ốp lát tường Kết chúng tơi so sánh với kết nghiên cứu khác đề tài nước khác * Hoạt độ phóng xạ (Bq/kg) trung bình uran, thori kali đá granit Mỹ: 63 Bq/kg, Bq/kg, 1184 Bq/kg [25] Ta thấy hoạt độ trung bình uran kali 22 mẫu phân tích nhỏ hoạt độ trung bình uran, kali Mỹ; hoạt độ trung bình thori cao * Số liệu từ điều tra phóng xạ vật liệu xây dựng trung tâm bảo vệ phóng xạ quốc gia, Ba Lan [13] cho ta hoạt độ phóng xạ đá granit theo thứ tự nhỏ – trung bình - lớn nhất: K-40 (Bq/kg) (39-49-58), Ra- 56 226 (Bq/kg) (1-1-1), Th-232 (Bq/kg) (1-2-2) Ta thấy hoạt độ ngun tố phóng xạ đá granit Ba Lan nhỏ mẫu đá granit vừa khảo sát * Ở Thổ Nhĩ Kì, S Turhan, U N Baykan and K Sen [15] đo phóng xạ tự nhiên vật liệu xây dựng Ankara liều chiếu ngồi chúng, kết đá granit ốp lát cho bảng sau: Bảng 13: Hoạt độ đồng vị phóng xạ, số index, hoạt độ Ra tương đương giá trị (Thổ Nhĩ Kì) Danh mục Hoạt độ Ra (Bq/kg) Hoạt độ Th (Bq/kg) Hoạt độ K (Bq/kg) Chỉ số index giá trị (việt Nam) thấp cao trung thấp cao trung bình 3,1 ± 0,02 144,9 ±4,9 67,5 ± 47,6 1,32 ± 0,57 131,45 ± 2,11 34,00 1,2 ± 0,1 166,9 ± 6,6 77,4 ±53,0 0,11 ± 0,03 194,98 ± 1,55 55,50 bình 19,7 ±1,4 1792,3 ± 60,8 915,3 ±361,2 0,00 ± 0,00 2580,04 ± 15,48 734,72 0,01 1,8 0,92 ± 0,58 0,01 2,46 0,64 1,78 603,63 169,93 Hoạt độ Ra tương đương 2,4 ± 0,2 488,8 ± 34,9 244,3 ±153,3 (Bq/kg) So sánh với kết thực nghiệm bảng 12 ta thấy hoạt độ nhân phóng xạ K, Th Thổ Nhĩ Kì thấp có hoạt độ Ra cao mẫu granit phân tích Chỉ số index báo cáo Thổ Nhĩ Kì cao số index Việt Nam Hoạt độ Ra tương đương trung bình 22 mẫu phân tích thấp Thổ Nhĩ Kì thấp giới hạn tiêu chuẩn 370 Bq/kg [14] Điều chứng tỏ đa số đá granit ốp lát an tồn mặt xạ Tuy nhiên có hai mẫu cao giới hạn tiêu chuẩn HC-17 HC-9 Theo TCXDVN 397/2007, giới hạn liều hiệu dụng trung bình năm 1mSv/năm Từ kết tính tốn thực nghiệm (bảng 12) ta thấy, phòng có kích thước 4m x 5m x 2,8m dùng đá granit để ốp tường lát sàn tồn 22 mẫu đá hoa cương khảo sát an tồn cho người mặt phóng xạ Nhưng ta dùng khối đá granit để xây tường lát sàn có số mẫu HC-9, HC-12, HC-17 vượt q giới hạn an 57 tồn, dùng khối đá granit để xây tường, trần, lát sàn phòng có nhiều mẫu granit vượt q ngưỡng an tồn: HC-3, HC-8, HC-9, HC-12, HC-14, HC-15, HC-16, HC-17, HC-18, HC-19, HC-20 Đối chiếu theo số index TCXDVN 397/2007 (I ≤ vật liệu sử dụng xây nhà với bề mặt hay khối lượng hạn chế), đá granit mẫu khảo sát dùng để ốp lát nhỏ 6, tức mẫu đá granit khảo sát an tồn mặt phóng xạ Mặc dù mẫu đá granit Việt Nam có hoạt độ phóng xạ cao so với nước khác đảm bảo nằm vùng an tồn xạ ta dùng để ốp lát từong sàn phòng 58 PHẦN KẾT LUẬN Tổng kết nghiên cứu Đề tài: “ Xác định độ phóng xạ đá granit” thực thời gian ngắn với quy mơ nhỏ hồn thành mục tiêu đề thu dược kết sau: - Đã xác định hoạt độ nhân phóng xạ U-238, Th-232, Ra-226 K40 22 mẫu đá granit phổ biến nước ta - Tính tốn số index, hoạt độ radi tương đương,liều hiệu dụng trung bình hàng năm mẫu granit gây So sánh với TCXDVN 397/2007 thấy: đá granit ốp lát tường sàn an tồn phóng xạ, dùng đá granit khối để xây tường sàn, xây tường, trần, sàn có nhiều mẫu granit khơng an tồn xạ Do cần phải khuyến cáo người sử dụng mà có nhu cầu dùng đá granit khối để xây nhà nên mua loại đá granit an tồn phóng xạ - Đã so sánh kết nghiên cứu luận văn với số nghiên cứu khác đề tài Kết cho thấy loại đá granit nước ta có hàm lượng phóng xạ cao so với granit sử dụng làm vật liệu xây dựng nước khác, nhiên mẫu đá an tồn cho người sử dụng - Q trình thực đề tài để xác định hoạt độ phóng xạ đá granit dùng phương pháp đo hệ phổ kế gamma sau sử lí số liệu chương trình spedac, gammaw, axil tính tốn hoạt độ nhân phóng xạ Ra, Th, K, U, hoạt độ Ra tương đương, số index, liều hiệu dụng trung bình năm, tất kết so sánh với TCXDVN397/2007 để đánh giá mức độ an tồn đá granit Ngồi sinh viên tiến hành phương pháp thực nghiệm : lấy mẫu, xử lý mẫu, đo mẫu với việc phân tích mẫu hệ phổ kế gamma phơng thấp, việc xử lý phổ lượng, tính tốn hoạt độ phóng xạ… cung cấp cho sinh viên kiến thức thực nghiệm q giá bổ sung vào sở lý thuyết trang bị trường Đề xuất Khí radon từ Ra có mặt đá granit (dùng làm vật liệu xây dựng)và vật liệu xây dựng khác, tồn ngơi nhà đó, người sinh hoạt nhà hít khí radon Lượng radon mà người hít vào hàng ngày 59 phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu xây dựng, thơng thống ngơi nhà số yếu tố phụ khác thời tiết, mùa, áp suất nhiệt độ phòng- ngồi trời…Điều thực để giảm lượng phóng xạ mà người phải hấp thụ chọn loại vật liệu xây dựng có hàm lượng nhân phóng xạ thấp cho cơng trình xây dựng Nếu lý trang trí, loại vật liệu có hàm lượng phóng xạ cao sử dụng cách hạn chế phần mặt tiền cơng trình mà khơng sử dụng phòng ở, đặc biệt phòng ngủ Nhưng lỡ làm nhà vật liệu có phóng xạ cao mà khơng có điều kiện phá bỏ ta tiến hành sơ phương pháp hạn chế sau: phòng nên xây thống, có cửa sổ hệ thống thơng gió để đảm bảo trao đổi khí với mơi trường ngồi Trong phòng có sử dụng máy lạnh cần sử dụng thêm quạt để tránh khơng khí bị “quẩn” dẫn đến việc tập trung phóng xạ vị trí định phòng Nước ta cần tiến hành nghiên cứu có hệ thống với quy mơ lớn nhằm xác định hoạt độ phóng xạ loại đá granit lại thị trường Việt Nam, xác định số index, hàm lượng Ra tương đương, liều hiệu dụng trung bình năm để đánh giá mức độ an tồn nó, giúp người dân an tâm lựa chọn granit để trang trí cho ngơi nhà Cần có cơng trình nghiên cứu ngun nhân gây hàm lượng phóng xạ cao đá granit cách phân tích tinh khống (các khống vật chứa ngun tố phóng xạ: U,Th, Ra, K) 60 [...]... xác định hoạt độ các nhân phóng xạ quan tâm trong mẫu cần đo Phương pháp đo phổ alpha cũng cho phép xác định hoạt độ của các hạt nhân đồng vị trong dãy uranium và thorium nhưng quá trình xử lý mẫu rất phức tạp Phương pháp đo phổ gamma có khả năng đo trực tiếp các tia gamma do các nhân phóng xạ trong mẫu phát ra mà không cần tách các nhân phóng xạ ra khỏi chất nền của mẫu, giúp ta xác định một cách định. .. khi granit được sử dụng trong xây dựng thì cần phải đánh giá độ an toàn về mặt phóng xạ của chúng 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu Có nhiều phương pháp phân tích phóng xạ như phương pháp hóa phóng xạ, phương pháp đo phổ alpha, nhấp nháy lỏng, và khối phổ kế, phương pháp phân tích kích hoạt neutron, phương pháp đo phổ gamma phông thấp Các phương pháp đo hóa phóng xạ được dùng để xác định cho các nguồn phát... bắt tay vào nghiên cứu dự thảo tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN397/2007 về độ phóng xạ trong vật liệu xây dựng ban hành ngày 06/07/2007 đúng một năm sau khi công bố bài báo Trong gạch có phóng xạ trên Việt Nam net (04/06/2006) Cũng trong năm 2007, viện năng lượng nguyên tử Việt Nam đã có đề tài nghiên cứu vấn đề này: đánh giá độ phóng xạ trong vật liệu xây dựng trên địa bàn Tp HCM theo tiêu chuẩn Việt Nam... phóng xạ chứa trong bình kín Còn trong phương pháp thụ động dùng một detecter vết hạt nhân PM-355 với kỹ thuật hàn kín container nhốt mẫu trong 180 ngày So sánh tốc độ xạ khí đo bằng hai phương pháp trên thấy có một mối liên quan tuyến tính với hệ số là 0,7 Vận tốc xạ khí radon trong mẫu granit là 0,7 Bqm-2h-1 cao hơn gấp đôi so với marble và gạch men - Lubomir Zikovsky (Canada) [18] đã đo tốc độ xạ. .. hơn trong đá marble nâu và đỏ Hoạt độ Ra tương đương, liều chiếu trong và liều chiếu ngoài trung bình hằng năm cũng được tính toán và so sánh với giá trị quốc tế Tuy Việt Nam chưa thực hiện nghiên cứu một cách có hệ thống để xác định hàm lượng của các nhân phóng xạ trong vật liệu xây dựng và đánh giá những ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe của con người nhưng đã có một số công trình nghiên cứu xác định. .. sức khỏe của con người nhưng đã có một số công trình nghiên cứu xác định hàm lượng phóng xạ lấy đối tượng là các loại đất, đá [5], [1], [6], [7] Đến năm 2006, một nghiên cứu đầu tiên mở đầu cho việc nghiên cứu phóng xạ trong vật liệu xây dựng là luận án tốt nghiệp của Phùng Thị Cẩm Tú [4], đã xác định hoạt độ phóng xạ trong một số vật liệu xây dựng thông dụng Tuy những phát hiện ban đầu có tính cảnh... và định lượng các nhân phóng xạ trong mẫu Trong điều kiện phòng thí nghiệm và mức hàm lượng nguyên tố trong mẫu cỡ  g/g, phương pháp phổ kế gamma phông thấp được sử dụng để phân tích các đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trong các mẫu vật liệu xây dựng Phương pháp đo hàm lượng các nhân phóng xạ bằng hệ phổ kế gamma phông thấp dựa trên cơ sở lý thuyết về tương tác của tia gamma với vật chất Bức xạ. .. độ Ra tương đương nhỏ hơn giới hạn tiêu chuẩn 370 Bq/kg [14] 13 - Lu X (Lu, Xinwei) (Trung Quốc)[21] phân tích phóng xạ trong đá marble bằng hệ phổ kế gamma với detector NaI(TI) thu được hoạt độ của Ra-226, Th232, K-40 tương ứng là 8,4 tới 157,4; từ 5,6 tới 165,5 và 44,1 tới 1352,7 Bq/kg Hàm lượng nhân phóng xạ còn thay đổi theo màu sắc và vị trí của marble: hoạt độ của Ra-226, Th-232, K-40 trong đá. .. phát xạ, hệ số khuếch tán khí radon của một số mẫu vật liệu xây dựng bằng các đầu dò vết hạt nhân bằng polime LR-115, CR-39 Và xác định hàm lượng Ra thu được bởi phương pháp tự chụp bằng tia phóng xạ alpha - M.I.Al-Jarallah, F.Abu-Jarad và Fazal-ur-Rehman (Ả rập Xê Út) [17], đo tốc độ xả khí radon bằng phương pháp chủ động và thụ động, trong những mẫu granit, marble, gạch men Trong phương pháp chủ động,... thực hiện một phần nhỏ công việc của đề tài: “ Xác định độ phóng xạ trong đá granit” 14 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng của luận văn là đá ốp lát granit, sử dụng phương pháp đo bằng hệ phổ kế gamma phông thấp của trung tâm hạt nhân Tp HCM 2.1 Đá granit granit là loại đá lửa xâm nhập (được kết tinh ở sâu dưới mặt đất), với thành phần đá felsic (giàu silica và chứa hơn 10% khoáng