Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của một số nguyên tố phóng xạ trong không khí tại hà nội năm 2013

Luận văn thạc sỹ khoa học Phụ lục MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………….6 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ…………………… …9 1.1 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ……………………………………………………………………………… 1.1 Các chất ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên……………………………….10 1.2 Các chất ô nhiễm có nguồn gốc nhân tạo………………………………11 1.2 TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM CÓ TRONG KHÔNG KHÍ………12 1.2.1 Tác hại chất ô nhiễm có không khí……………… …13 1.2.2 Tác hại chất phóng xạ có không khí………………….14 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.……………………………… ………………………… …18 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí Thế Giới……… …19 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí Việt Nam………………20 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM……………21 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ………………………………………………….21 2.2 XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ THEO PHƯƠNG 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 phương 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 2.4 PHƯƠNG PHÁP LẤY VÀ TẠO MẪU ĐO……………………………….…34 Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học 2.4.1 Cách lấy mẫu…………………………………………………………34 2.4.2 Xác định hoạt độ phóng xạ chất phin lọc…………….36 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIÊM, THẢO LUẬN……………… ……40 3.1 LẤY MẪU KHÍ TẠO TIÊU BẢN ĐO………………………………… ……40 3.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG 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 PHÓNG XẠ TRONG KHÔNG KHÍ TẠI HÀ NỘI NĂM 2013………………………………………………………………………………….48 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………58 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học 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 Nội dung Nguồn gốc chất gây ô nhiễm không khí Mức độ ảnh hưởng liều chiếu khác vào khu vực khác Hoạt độ phóng xạ đồng vị phóng xạ phận thể người Liều lượng phóng xạ vào phổi tính trung bình năm từ nguồn chiếu xạ khác Liều cực đại cho phép số quan thể người Năng lượng hệ số phân nhánh số vạch gamma đặc trưng số nguyên tố dùng luận văn Các đỉnh gamma có cường độ mạnh đồng vị phóng xạ tự Bảng 3.1 nhiên phát Một số thông số mẫu khí Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần tốc Bảng 3.2 độ đếm xạ gamma chọn để tính hiệu suất ghi Bảng 3.3 Bảng 3.4 mẫu chuẩn Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần tốc độ đếm phông đỉnh xạ gamma đặc trưng Kết tính toán hiệu suất ghi đỉnh lượng xạ gamma Bảng 3.5 Hệ số khớp hàm tương ứng Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần, tốc độ Bảng 3.6 đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ mẫu MT1 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 Bảng 3.8 mẫu MT2 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 Nội dung Hình 2.1 Sơ đồ hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Hình 2.2 Buồng chì ORTEC hệ phổ kế gamma phông thấp ORTEC Hình 2.3 Máy hút khí Taifu Hình 2.4 Phễu đặt giấy lọc sol khí Phổ gamma mẫu chuẩn RGU-1 khối lượng 11,3g đo hệ phổ Hình 3.1 kế gamma bán dẫn ORTEC thời gian 85157,14 s Phổ gamma đo phông hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Hình 3.2 thời gian 104116,04 s Hình 3.3 Đồ thị đường cong hiệu suất ghi với cấu hình đo mẫu sol khí Phổ gamma mẫu sol khí MT1 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn Hình 3.4 ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Phổ gamma mẫu sol khí MT2 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn Hình 3.5 ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường 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 – Trường 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 môi trường quân - Bộ tư 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 – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đóng góp nhiều ý kiến để luận văn hoàn thiện Tác giả mong muốn nhận ý kiến đóng góp bạn đồng nghiệp, nhà nghiên cứu bạn đọc để luận văn ngày hoàn thiện đóng góp vào công 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, không khí nhân tố quan trọng thiếu Nhưng ngày nay, không khí ô nhiễm trầm trọng, tác hại ô nhiễm không khí ảnh hưởng lớn tới sức khỏe toàn hệ sinh thái, có loài người Công tác bảo vệ môi trường, bảo vệ nguồn không khí cấp bách triển khai hết Nước ta đẩy mạnh công tác chống ô nhiễm suy thoái môi trường Mặc dù vậy, môi trường không khí nước ta tồn dấu hiệu đáng lo ngại Ngày nay, nhiều hoạt động gây ô nhiễm diễn thải vào môi trường lượng lớn bụi khí, có bụi phóng xạ Các công trình nghiên cứu [2,3,9] nước, không khí, thực vật, động vật thể người chứa đồng vị phóng xạ Khi nghiên cứu đánh giá liều chiếu hàng năm đến người, không khí đóng vai trò không nhỏ Không khí điều kiện định tồn động thực vật trái đất có người việc không khí có chứa chất phóng xạ có ảnh hưởng vô lớn đến đời sống người Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên nguyên tố phóng xạ nhân tạo có không khí nguyên nhân quan trọng gây chiếu xạ chiếu xạ cho người Theo tài liệu an toàn xạ hạt nhân liều chiếu tổng cộng hàng năm Rn222 dòng cháu đóng góp cỡ 45 – 50% Vì Hoạt độ Radon môi trường quan tâm Cùng với đồng vị phóng xạ không khí Radon sản phẩm cháu nguồn gốc chủ yếu gây xạ chiếu theo đường 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) kali (K) hạt nhân beli (Be) Vì mà không khí chứa lượng phóng xạ tự nhiên định Ngày nhờ vào phát triển khoa học kỹ thuật mà Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học đời sống người ngày nâng cao kèm theo ô nhiễm môi trường ngày lớn, đặc biệt ô nhiễm phóng xạ không khí Hiện ngày có nhiều nguồn phóng xạ thải không khí đặc biệt nguồn phóng xạ nhân tạo hoạt động khai thác quặng hay phát triển ngành lượng hạt nhân mà nguy ô nhiễm phóng xạ trở nên cấp thiết nguy hiểm, đặc biệt cố hạt nhân xảy nhật khiến cho tất nước phải quan tâm đến ô nhiễm phóng xạ đặc biệt ô nhiễm phóng xạ không khí Nghiên cứu nhân phóng xạ có môi trường không khí thu thập số liệu để đánh giá ảnh hưởng chúng đến sức khỏe người mà sử dụng chúng chất đánh dấu tự nhiên để nghiên cứu trình biến đổi môi trường Do đặc điểm phổ xạ gamma đồng vị phóng xạ phát gián đoạn, có lượng hoàn toàn đặc trưng cho đồng vị phóng xạ Đồng thời xạ gamma có khả đâm xuyên lớn nên địa chất địa vật lý môi trường nghiên cứu đánh giá nguyên tố phóng xạ không khí thường dùng phương 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 lượng cao, chế tạo để giải toán nghiên cứu hạt nhân phân tích hoạt độ phóng xạ mẫu môi trường, có mẫu không khí Độ xác phép đo hoạt độ phụ thuộc nhiều yếu tố trình lấy mẫu sử lý mẫu, trình đo phổ gamma mẫu phân tích xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần, đo mẫu chuẩn xây dựng đường cong hiệu suất ghi Để giảm sai số phép đo phông đo mẫu cần phải tiến hành thời gian đủ lớn để giảm sai số thông kê, mẫu chuẩn mẫu phân tích có cấu hình thành phần chất gần Thông thường mẫu môi trường có hoạt độ phóng xạ nhỏ nên để giảm sai số thống kê xác định diện tích hấp thụ toàn phần thường ta phải tăng thời gian đo tăng khối lượng mẫu đo Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học Sol khí – dạng bụi khí lơ lửng chất gây ô nhiễm ảnh hưởng lớn tới sức khỏe người Những hạt bụi có kích thước nhỏ 10µm đặc biệt 2,5µm xâm nhập trực tiếp qua hệ hô hấp Trong hướng nghiên cứu nhiễm bẩn phóng xạ môi trường, hướng nghiên cứu hoạt độ phóng xạ riêng đồng vị phóng xạ không khí quan tâm thích đáng Đặc biệt Trung tâm Công nghệ Môi trường, Viện Hóa học Quân có trạm nghiên cứu độ phóng xạ không khí nhằm phát cố hạt nhân Các đối tượng quan tâm 131I, 137Cs, sản phẩm cố hạt nhân Về mặt lý thuyết, Luận văn có nhiệm vụ đánh giá phân tích tổng quan trình gây ô nhiễm, có ô nhiễm phóng xạ không khí, tìm hiểu cở vật lý, phương pháp kỹ thuật thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ riêng số đồng vị phóng xạ không khí, cụ thể đồng vị phóng xạ tự nhiên U, Rn, Th, K vài nguyên tố Be, Cs Về thực nghiệm tiến hành xây dựng đường cong hiệu suất ghi ứng với đỉnh hấp thụ toàn phần tương ứng với mẫu khí tiến hành phân tích hoạt độ phóng xạ riêng số mẫu không khí Hà Nội Bản Luận văn với tên gọi “Xác định hoạt độ phóng xạ riêng số nguyên tố phóng xạ không khí Hà Nội năm 2013 ” dài 59 trang gồm hình vẽ, 16 bảng biểu 16 tài liệu tham khảo Ngoài phần mở đầu kết luận Luận văn chia thành ba chương: CHƯƠNG Tổng quan ô nhiễm không khí CHƯƠNG Thiết bị phương pháp thực nghiệm CHƯƠNG Kết thực nghiệm, Thảo luận Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.1 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Cùng với phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật, tốc độ đô thị hóa ngày nhanh kéo theo ô nhiễm môi trường ngày trở nên cấp thiết vượt giới hạn trình tự làm tự nhiên Trong không khí lúc xuất chất lạ, tỏa mùi biến đổi quan trọng thành phần không khí, có mặt chất độc hại không khí ảnh hưởng cho sức khỏe người Các chất ô nhiễm tồn dạng khí, dạng dạng sol khí có mặt khắp nơi Trong thập kỷ gần đây, Hà Nội phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường, có môi trường không khí Đặc biệt là, khu công nghiệp, trục đường giao thông lớn bị ô nhiễm với cấp độ khác Đó hệ gia tăng dân số, gia tăng đột biến phương tiện giao thông (ôtô, xe máy…), công nghiệp tiểu thủ công nghiệp phát triển nhanh, sở hạ tầng thấp Theo báo cáo trạng môi trường hàng năm cho thấy: Nồng độ chất ô nhiễm khu công nghiệp, trục đường giao thông vượt tiêu chuẩn cho phép (TCCP) bụi vượt từ - lần chất ô nhiễm CO2, CO, SO2, NOx,… vượt tiêu chuẩn cho phép Do việc đưa định hướng nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí giai đoạn cần thiết Hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trường không khí bụi địa bàn thành phố Hà Nội nhà khoa học cảnh báo mức “báo động đỏ” Kết quan trắc nồng độ bụi lơ lửng địa bàn Hà Nội cho thấy: Ở quận nội thành vượt tiêu chuẩn cho phép từ - lần Trong đó, địa bàn quận Đống Đa, Long Biên có nồng độ bụi cao 0,8 mg/m3, gấp lần so với TCCP, tiếp đến địa bàn quận Tây Hồ, Hoàng Mai 0,78 mg/m3 Ngoài ra, khu vực coi ô nhiễm trọng điểm bụi địa bàn Hà Nội xác định gồm: đường Nam Thăng Long, đường Nguyễn Tam Trinh, Đường 32 nút Nguyễn Đức Hoan Luận văn thạc sỹ khoa học giao thông thi công ngã Tư Sở, ngã Tư Bách Khoa, gây ảnh hưởng không nhỏ người dân qua lại khu vực Trong 10 năm qua, bụi lơ lửng Hà Nội công nghiệp thủ công nghiệp gây chiếm tới 67%, đường phố bẩn chiếm khoảng 30% lại phương tiện giao thông thải Số liệu thống kê năm 1996 - 1997 ô nhiễm xảy trầm trọng khu công nghiệp Thượng Đình: Cao su Sao Vàng, thuốc Thăng Long, Bóng đèn - Phích nước Rạng Đông với đường kính khu vực ô nhiễm khoảng 1,7km nồng độ lớn tiêu chuẩn cho phép - lần; Tại khu công nghiệp Minh Khai, Mai Động, Vĩnh Tuy với đường kính ô nhiễm khoảng 2,5km, có nồng độ ô nhiễm cao tiêu chuẩn cho phép - lần Trong năm gần nồng độ bán kính ảnh hưởng bụi khu vực có xu hướng giảm dần Tổng hợp nguồn gây ô nhiễm không khí ta phân thành loại: Có nguồn gốc tự nhiên nguồn gốc nhân tạo 1.1.1 Các chất ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên Núi lửa hoạt động phun lượng nham thạch nóng nhiều khói bụi giàu sunfua, metan…Không khí chứa bụi lan tỏa xa để lại ô nhiễm môi trường gây hậu nặng nề lâu dài Các đám cháy rừng đồng cỏ trình tự nhiên xảy lan truyền bụi khí, khói, hidrocacbon không cháy, khí SO₂, CO… Bão bụi gây nên gió mạnh bão, nước biển bốc bụi hay bụi muối lan truyền vào không khí Các trình phân hủy, thối rữa xác động, thực vật gây phản ứng hóa học hình thành khí sunfua, nitrit… Trong lòng đất có số khoáng sản mang tính phóng xạ Khi chất phóng xạ có mặt môi trường không khí với cường độ mạnh chúng gây nguy hiểm cho người Sự thâm nhập hạt vật chất nhỏ bé với kích thước thay đổi từ vài centimet đến vài micromet nguyên tố : Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Cr, Fe, Co, Ni từ thiên thạch, đám mây nguyên nhân góp phần gây ô nhiễm không khí Nguyễn Đức Hoan 10 Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 3.3: Kết thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần tốc độ đếm phông đỉnh xạ gamma đặc trưng Đồng vị Năng lượng (KeV) Diện tích phông Tốc độ đếm phông 235 U 143,76 265±103 0,003±0,001 235 U 163,33 89±99 0,001±0,001 235 U 205,311 214 Bi 609,312 538±58 0,0052±0,0006 214 806,174 43±52 0,0004±0,0005 Bi 0 214 934,061 115±45 0,0011±0,0004 214 1120,287 94±45 0,0009±0,0004 214 1155,19 28±39 0,0003±0,0004 214 1280,96 21±30 0,0002±0,0003 214 1407,98 214 1847,42 30±16 0,0003±0,0002 214 2118,55 12±9 0,0001±8.6E-05 214 2204,21 23±12 0.0002±0.0001 214 2447,86 Bi Bi Bi Bi Bi Bi Bi Bi Bi 0 0 Từ tốc độ đếm mẫu tốc độ đếm phông đỉnh hấp thụ toàn phần, hiệu suất ghi tuyệt đối đồng vị thời điểm đo, hệ số phân nhánh xạ Nguyễn Đức Hoan 43 Luận văn thạc sỹ khoa học gamma đặc trưng 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 Bảng 3.4: Kết tính toán hiệu suất ghi đỉnh lượng xạ gamma Đồng vị Năng lượng (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±0,001 214 806,174 0,016±0,002 214 934,061 0,014±0,001 214 1120,287 0,0130±0,0002 214 1155,193 0,013±0,001 214 1280,965 0,011±0,001 214 1407,987 0,011±0,001 214 1847,422 0,011±0,0003 214 2118,559 0,011±0,001 214 2204,212 0,009±0,0002 214 2447,863 0,0084±0,0003 Bi Bi Bi Bi Bi Bi Bi Bi Bi Bi Nguyễn Đức Hoan 44 Luận văn thạc sỹ khoa học Từ số liệu hiệu suất ghi tuyệt đối, sử dụng phần mềm ORIGIN 6.5 xây dựng đường cong hiệu suất ghi phụ thuộc lượng ( Hình 3.3) Hình 3.3 Đồ thị đường cong hiệu suất ghi với cấu hình đo mẫu so khí Từ đồ thị đường cong hiệu suất ghi theo lượng ta nhận thấy hiệu suất ghi giảm dần theo lượng Đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối đỉnh hấp thụ toàn phần phụ thuộc vào lượng có dạng: ε = a0 + a1 ln( E ) + a2 ln( E ) + a3 ln( E )3 + a4 ln( E ) + a5 ln( E )5 Các thông số ( hệ số khớp hàm) cho bảng 3.5: Bảng 3.5: Hệ số khớp hàm tương ứng Nguyễn Đức Hoan 45 a0 -37,2572 a1 28,2910 (3.1) Luận văn thạc sỹ khoa học a2 -8,4535 a3 1,2468 a4 -0,0909 a5 0,0026 Dựa vào đồ thị đường cong hiệu suất ghi cho hình 3.3 hàm mô tả phụ thuộc hiệu suất ghi vào lượng biểu diễn hàm số phương trình (3.1) ta xác định hiệu suất ghi ứng với lượng gamma đồng vị phóng xạ phát từ mẫu thực nghiệm, từ dựa vào công thức (2.6) ta xác định 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 NGUYÊN TỐ PHÓNG XẠ TRONG KHÔNG 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 thấy xuất vạch với lượng 238,63 KeV đồng vị đồng vị 214 Pb, 477,61 KeV 7Be, 609,31 KeV đồng vị 232 214 Th, 351,92 KeV Bi, 1641 KeV đồng vị 40K Trừ 7Be có chu kỳ bán nhỏ 53,2 ngày cỡ với thời gian phơi Còn lại đồng vị khác có chu kỳ bán rã lớn so với thời gian dùng tính toán Vì việc tính toán hoạt độ phóng xạ riêng 7Be tính theo công thức( 2.21), lại đồng vị khác với chu kỳ bán rã lớn sẽ tính theo công thức (2.23) (2.24) Nguyễn Đức Hoan 46 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 nén với khối lượng 6,3189g Phổ gamma mẫu sol khí MT1 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 đo hệ phổ kế gamma bán dẫn đưa dạng phổ giao diện phần mềm gammavision, bảng 3.6 đưa kết diện tích đỉnh toàn phần, tốc độ đếm, hiệu suất ghi hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ Dựa vào công thức (2.23) (2.24) ta xác định hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ có không khí Kết đưa bảng 3.6 Trừ 7Be lại đồng vị khác việc tính toán tiến hành theo công thức (2.21) Trong bảng 3.6 đưa kết tính hoạt độ hoạt độ phóng xạ riêng Nguyễn Đức Hoan 47 Luận văn thạc sỹ khoa học Be theo công thức (2.23) (2.24) Tuy nhiên kết sai lệch nhiều với kết tính toán theo công thức (2.21) Năng Diện tích lượng đỉnh mẫu (KeV) MT1 212 238,63 214 351,92 Đồng vị Pb Pb Be Diện tích Tốc độ Hiệu đỉnh đếm trừ phông phông 1738±292 515±108 0,0055 0,0647 0,197±0,073 17,6E-07±6,5E-07 1843±200 654±74 0,0048 0,0445 0,309±0,089 27,6E-07±8,0E-07 1,0873 0,0314 477,61 180411±449 suất ghi Hoạt độ Hoạt độ riêng (Bq) (Bq/m3) 329±0,819 Tl 583,19 660±88 107±68 0,0029 0,0253 0,383±0,109 34,1E-07±9,7E-07 214 Bi 609,31 1422±88 410±65 0,0046 0,0243 0,428±0,076 38,1E-07±6,7E-07 Cs 661,66 652±87 0,0039 0,0226 0,205±0,027 18,2E-07±2,4E-07 1461 2126±66 413±37 0,0088 0,0175 40 K 4,59±0,28 40,9E-06±2,5E-06 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 Nguyễn Đức Hoan 48 2,94E-03±7,3E-06 208 137 2 Luận văn thạc sỹ khoa học  Kết đo mẫu sol khí MT2 Tương tự, giống mẫu đo sol khí MT1 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 máy hút khí Taifu hút vào 108141 m3 thời gian từ ngày 19/02/2013 đến ngày 26/02/2013, phổ gamma đo hệ phổ kế gamma bán dẫn vào ngày 13/04/2013 thời gian 170446 s 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 toán 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 diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần, tốc độ đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ mẫu MT2 Nguyễn Đức Hoan 49 Luận văn thạc sỹ khoa học Bảng 3.7: 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 MT2 Năng Diện tích lượng đỉnh mẫu (KeV) MT2 212 238,63 214 351,92 Đồng vị Pb Pb Be Diện Tốc độ tích đỉnh đếm Hiệu Hoạt độ Hoạt độ riêng Ghi (Bq) (Bq/m3) suất trừ phông phông 2255±227 515±108 0,0083 0,0647 0,296±0,060 22,8E-07±4,7E-07 1660±160 654±74 0,0035 0,0445 0,222±0,076 17,1E-07±5,9E-07 0,5093 0,0314 477,61 86814±317 ghi 154±0,563 Tl 583,19 794±86 107±68 0,0036 0,0253 0,471±0,107 36,4E-07±8,3E-07 214 Bi 609,31 1227±93 410±65 0,0033 0,0243 0,301±0,077 23,2E-07±5,9E-07 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 toán hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ gây ô nhiễm không khí có mặt mẫu không khí MT1 MT2 Dựa bảng số liệu ta thấy mức độ ô nhiễm không khí  Xác định hoạt độ phóng xạ riêng 7Be Nguyễn Đức Hoan 50 Th 238 U 1,19E-03±4,3E-06 208 137 232 232 Th 238 U Luận văn thạc sỹ khoa học Như trình bày trên, chu kỳ bán rã 7Be cỡ thời gian phơi việc tính toán hoạt độ phóng xạ riêng chúng thực theo công thức (2.20) Từ công thức (2.20) ta thấy: Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần trừ phông xác định dựa vào phổ tiêu phổ phông V biết từ thực nghiệm th Hiệu suất ghi đỉnh 477,61 KeV xác định từ đường cong hiệu suất ghi Hệ số phân nhánh vạch mức lượng 238,63 KeV, 351,92 KeV, 583,19 KeV, Tốc độ hút khí v0 = 609,31 KeV, 661,66 KeV, 1461 KeV cho bảng 2.1 Các thời gian th, tp, td cho bảng 3.1 Từ công thức (2.20) ta suy nồng độ hạt nhân phóng xạ 7Be có không khí: H r = λn0 = Với: S λ2 FIγ εv0 F = (1 − e − λth )e − λt p ( 3.2 ) (1 − e − λtd ) Kết tính toán đưa bảng 3.8 Để dễ so sánh, bảng 3.8 đưa hoạt độ phóng xạ riêng ban đầu 7Be 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 tương tự hai mẫu MT1 MT2 mẫu lại (MT3, MT4, MT5, MT6, MT7, MT8, MT9, MT10, MT11 MT2) ta thu được hoạt độ phóng xạ riêng nguyên tố phóng xạ không khí mẫu tương ứng với kết 12 mẫu tiến hành đo kết hoạt độ phóng xạ Nguyễn Đức Hoan 51 Luận văn thạc sỹ khoa học riêng số nguyên tố không khí hà nội theo 12 tháng năm 2013 trình bày bảng 3.9: 212 Đồng vị Pb 214 Pb (E-07 (E-07 Bq/m3) Bq/m3) MT1 17,6±6,5 27,6±8,0 MT2 22,8±4,7 MT3 MT4 10,7±1, 13,1±2, Be ( E-2 Bq/m3) 1,95±0,4 208 Tl 214 Bi 137 Cs 40 K (E-07 (E-07 (E-07 (E-06 Bq/m3) Bq/m3) Bq/m3) Bq/m3) 34,1±9,7 38,1±6,7 18,2±2,4 40,9±2,5 36,4±8,3 23,2±5,9 8, ±2,0 34, ±2,0 24, ±3,1 1,84±0,33 15,2±2,2 37,8±4,1 7,4±1,0 36,3±3,3 19,4±7,7 59,4±6,6 6,2±1,7 66,5±14,7 16,9±7,8 46,3±5,6 6,7±2,5 48,3±12,5 35,6±3,9 9,5±1,6 25,5±1,2 32,1±2,9 5,9±1,2 34,2±2,4 45,7±3,2 8,5±1,9 42,2±6,3 17,1±5, 0,93±0,3 39,6±6,3 1,78±0,2 31,1±5, 1,51±0,3 MT5 8,3±2,6 MT6 7,8±1,1 22,2±3,3 MT7 7,9±1,7 21,7±2,5 MT8 8,9±0,5 34,9±5,3 Nguyễn Đức Hoan 52 1,48±0,1 11,1±1, 1,66±0,1 11,2±1, 1,29±0,1 17,2±1, Luận văn thạc sỹ khoa học MT9 9,1±1,3 25,7±2,8 MT10 11,4±2,7 31,6±3,9 MT11 MT12 10,5±1, 29,4±3,4 1,25±0,2 16,1±1, 1,76±0,5 1,51±0,3 10,1±3, 30,1±4, 1,60±0,4 232 Th 238 U 39,8±4,8 8,8±1,1 43,6±4,4 20,0±2,8 48,3±6,7 6,4±2,3 43,1±3,9 19,2±3,3 47,3±4,5 7,9±2,1 46,4±5,1 19,2±1,7 48,1±4,7 12,1±2,7 47,5±8,6 132 Th 238 U 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 Nguyễn Đức Hoan 53 Luận văn thạc sỹ khoa học Với cấu trúc hình học đo tương tự nhau, kết tính toán đưa cho thấy hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ có mặt mẫu gần giống Trong mẫu xuất đồng vị 214Pb, 212Pb, 214Bi, 208Tl 40K 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 với hoạt độ riêng nhỏ, xuất 7Be có mặt không khí với hoạt độ riêng lớn mười hai mẫu sol khí Như mẫu phát đồng vị phóng xạ 137 Cs , 40K với nồng độ thấp Điều giải thích Đối với 214Pb, 212Pb, 214Bi, 208Tl 40K nồng độ thấp mẫu khí tiến hành thu thập cao, hoạt độ đồng vị phóng xạ thoát từ đất có suy giảm theo chiều cao Còn 137 Cs tàn dư sau vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Nhật Bản, nồng độ phóng xạ riêng chúng không khí Hà Nội Việt Nam nhỏ, kết phù hợp với thông báo Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam Như vậy, nguồn gốc gây ô nhiễm không khí chủ yếu từ tự nhiên hoạt động người việc khai thác quặng, chất thải công nghiệp hay hoạt động phát triển lượng hạt nhân Nguyễn Đức Hoan 54 Luận văn thạc sỹ khoa học KẾT LUẬN Luận văn đạt mục tiêu nhiệm vụ đề ra: Về mặt lí thuyết tìm hiểu tổng quan ô nhiễm không khí đặc biệt ô nhiễm phóng xạ không khí, tượng phóng xạ sở vật lí phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ riêng nguyên tố phóng xạ không khí Về mặt thực nghiệm tiến hành xây dựng phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ riêng nguyên tố phóng xạ không khí hệ phổ kế gamma bán dẫn tính khiết ORTEC Xây dựng đường cong hiệu suất ghi với mẫu sol khí Đường 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 không khí Phân tích đánh giá kết mà luận văn mang lại so sánh kết nghiên cứu luận văn với kết nghiên cứu khác Nguyễn Đức Hoan 55 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 phông phóng xạ môi trường 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 Kĩ thuật, Hà Nội [3] Ngô Quang Huy (2007), Phóng xạ tự nhiên, Trung tâm Hạt nhân Tp Hồ Chí Minh [4] Bùi Văn Loát (2009), Xử lí số liệu thực nghiệm hạt nhân, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh [5] Bùi Văn Loát (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 lượng nguyên tử Việt Nam [7] 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 Nguyễn Đức Hoan 56 Luận văn thạc sỹ khoa học [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 HPGE detector by experiment VNU Journal of science, Mathematics-Physics 25, 231236 [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/Radionuclides/I AEA-RGU-1.htm Nguyễn Đức Hoan 57 [...]... cht phúng x cú trong khụng khớ Trong th gii chỳng ta luụn tn ti cỏc bc x t nhiờn Poloni v Radi mang tớnh phúng x cú trong xng ca chỳng ta Cỏc c bp ca con ngi cha Cacbon v Potassi phúng x Chỳng ta cng b chiu x t v tr v b nh hng ca cỏc bc x trong t nhiờn v cỏc cht m ta n ung hng ngy c bit l cỏc cht phúng x trong khụng khớ nh sol khớ v cỏc nguyờn t phúng x khỏc c hớt vo trc tip trong phi trong quỏ trỡnh... chỏu ca nú: Trong mụi trng t do 8 Trong mụi trng Xõy dng Vt liu xõy dng 20 340 Nc 220 Rn v cỏc nguyờn t con chỏu ca nú: Trong mụi trng t do 0.004 - 40 0.07 - 700 0.04 1 0.4 45 Trong mụi trng Xõy dng Vt liu xõy dng Nguyn c Hoan 15 Lun vn thc s khoa hc Da vo cỏc tớnh cht tỏc dng ca bc x ht nhõn, ngi ta phõn bit hai loi chiu trong v chiu ngoi Chiu trong xy ra khi cht phúng x i vo c quan bờn trong ca c... ó i vo khụng khớ gõy ra nhim bn phúng x trong khụng khớ Nguyn c Hoan 11 Lun vn thc s khoa hc Trong cỏc ng v phúng x trong khụng khớ thỡ cỏc ng v phúng x radon c to thnh trong cỏc dóy phúng x U 238, U235, Th232 cú trong t ỏ v vt liu xõy dng Khi c to thnh chỳng cú th trng thỏi t do bay vo khụng khớ gõy ra tớnh phúng x bi khụng khớ 1.2 TC HI CA CC CHT ễ NHIM Cể TRONG KHễNG KH Mụi trng xung quanh cú tỏc... ra t mu trong mt n v thi gian t l vi hot phúng x ca nguyờn t [7] S bc x gamma c trng cú nng lng E phỏt ra t mu trong mt n v thi gian c xỏc nh theo cụng thc : n = I H (2.3) Trong ú: H l hot phúng x cú trong mu I l cng tia gamma (h s phõn nhỏnh) cú nng lng E Vi tia gamma cú nng lng xỏc nh, I bit, xỏc nh s tia gamma nng lng E phỏt ra t mu trong mt n v thi gian se bit hot phúng x H ca ng v cú trong. .. s bin húa ni trong cụng thc sau ic = Iic I (2.1) Trong ú ic l h s bin hoỏn ni, Iic l cng kh kớch thớch bng cỏch bc x electron chuyn húa, I l cng kh kớch thớch bng cỏch bc x tia gamma H s phõn nhỏnh H s phõn nhỏnh ký hiu I l xỏc sut phỏt ra bc x gamma c trng cú nng lng E trong mi phõn ró ca ht nhõn m Thng h s phõn nhỏnh ca gamma cú nng lng c trng E c tớnh theo cụng thc: Số tia bức xạ gamma có năng... ca nú Khi chiu trong bng cỏc liu lng ln cú th xy ra cỏc bờnh cỏc c quan bờn trong ca c th v cú th thng xy ra mt cỏch cú tớnh chu k v cú nhiu giai on i vi s chiu chung ton thõn thỡ liu chiu cc i cho phộp, ký hiu l MPD (Maximum Permissible Dose) c xỏc nh bng cụng thc sau: MPD = (N-18).5 rem Trong ú: N l tui ca ngi b chiu Tuy nhiờn, mt ngi khụng c nhn nhiu hn 3 rem trong 13 tun hoc 12 rem trong 12 thỏng... cu ca nn kinh t H Ni v ch úng gúp khong 5% trong mc tng GDP chung ca ton Th ụ Tng giỏ tr sn xut ngnh cụng nghip trong nm 2009 t trờn 90.600 t ng, trong ú, cụng nghip nh nc chim 23,3%, cụng nghip ngoi nh nc chim 32,4% v khu vc Nguyn c Hoan 20 Lun vn thc s khoa hc cú vn u t nc ngoi chim n 44,3% Chớnh vỡ vy Th ụ H Ni ó v ang gi vai trũ v v trớ vụ cựng quan trng trong h thng chớnh tr xó hi v kinh t Vit... bin húa ni Trong quỏ trỡnh ny, nng lng chờnh lch khụng bc x ra di dng photon m se xy ra tng tỏc trng a cc in t vi cỏc electron qu o v tỏch mt trong cỏc electron ny ra khi nguyờn t Nng lng truyn cho electron phi ln hn nng lng liờn kt thỡ quỏ trỡnh ny mi xy ra Ph bin húa ni l ph lch, õy chớnh l s khỏc bit vi phõn ró - m trong ú Nguyn c Hoan 21 Lun vn thc s khoa hc cỏc electron bc x c to ra trong chớnh... phúng x cú thi gian bỏn ró ln (Cs 137, Cs134, C14, H3, Sr90) do tn ti lõu trong khụng khớ, lan truyn i rt xa, lng ng xung t, l thnh phn úng gúp ch yu vo mt ri lng phúng x ton cu v liu chiu x trong c th Cho n nm 1934 cỏc cht phúng x nhõn to u tiờn c to ra T ú nhiu cht phúng x c s dng trong khoa hc, cụng nghip, bo v mụi trng, y hc v trong mt s lnh vc thng mi.Mc dự bc x cú nhiu li ớch nhng nhiu ngi vn lo... v phụng phúng x trung bỡnh ton cu l 2,4 mSv/nm Theo ú, mi ngi, trong mt nm, nhn mt liu hiu dng t cỏc loi bc x t nhiờn khong 2,4 mSv/nm õy, liu chiu ngoi khong 1,1 mSv/nm (45%) v liu chiu trong khong 1,3 mSv/nm (55%) Nhiu nc trờn th gii cú phụng phúng x cao hn mc trung bỡnh núi trờn Chng hn, trong cỏc nc Chõu u v Chõu c, mụi trng phúng x trong lnh nht l hai nc Anh (UK) v c (Australia) vi phụng phúng