Xác định nồng độ radon trong không khí

Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí Xác định nồng độ radon trong không khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ RADON TRONG KHƠNG KHÍ BẰNG HỆ THIẾT BỊ RAD7 SVTH: HỒNG VĂN BẮC CBHD: TS LÊ CƠNG HẢO CBPB: TS TRỊNH HOA LĂNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình học viết khóa luận này, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình nhiều người.Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Bậc sinh thành, người bên cạnh tôi, động viên giúp đỡ lúc gặp khó khăn Tiến sĩ Lê Công Hảo, người Thầy kính mến, đưa phương pháp nghiên cứu đóng góp ý kiến, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa luận tớt nghiệp Tiến sĩ Trịnh Hoa Lăng người nhận xét góp ý cho tơi nhiều định hướng phát triển trình thực đề tài Cử nhân Huỳnh Nguyễn Phong Thu – phòng thí nghiệm hạt nhân dành nhiều thời gian giúp đỡ chỉ bảo tận tình cho tơi śt q trình thực khóa luận tớt nghiệp Q Thầy Cơ Bợ môn Vật lý Hạt nhân – Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, tận tình truyền đạt kiến thức bớn năm học tập tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất để tơi thực thí nghiệm phục vụ cho khóa luận Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô hội đồng chấm khóa luận dành thời gian đọc cho đóng góp quý báu để hoàn chỉnh khóa luận Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 HỒNG VĂN BẮC i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ v DANH MỤC CÁC BẢNG .vi MỞ ĐẦU TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: KHÍ PHĨNG XẠ RADON 1.1 Khí phóng xạ radon 1.1.1 Đặc điểm 1.1.2 Nguồn gốc 1.1.2.1 Cơ sở vật lý 1.1.2.2 Cơ sở địa chất 1.2 Radon với sức khỏe người 1.3 Nguy mắc bệnh ung thư phổi 10 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÁY RAD7 .13 2.1 Giới thiệu sơ lược máy đo radon có Việt Nam 13 2.1.1 Phương pháp đo radon máy RADON – 82 13 2.1.2 Phương pháp đo radon máy RDA – 200 13 2.1.3 Phương pháp detector vết alpha 14 2.2 Giới thiệu chung máy RAD7 14 2.3 Nguyên lý làm việc RAD7 16 2.4 Phổ lượng alpha RAD7 18 ii 2.5 Các thao tác sử dụng máy RAD7 19 2.5.1 Các phím sử dụng 19 2.5.2 Danh sách nhóm lệnh 19 2.6 Tính ưu việt máy RAD7 so với loại máy khác 20 2.6.1 Khả xử lý nhiễm bẩn phóng xạ 20 2.6.2 Giá trị phông máy thấp 20 2.6.3 Khả đo liên tục 21 2.6.4 Khả đo nồng đợ khí phóng xạ nước 21 2.6.5 Chương trình tự đợng tính tốn kết quả đo 21 2.6.6 Khả ứng dụng máy RAD7 21 2.6.7 Khả xác định riêng biệt nồng độ radon thoron 21 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .23 3.1 Khu vực tiến hành thí nghiệm 23 3.2 Yêu cầu đối với điểm đo 24 3.3 Cài đặt, thiết lập thông số làm việc máy (Setup) 24 3.3.1 Đặt giao thức (setup protocol) 24 3.3.2 Cài đặt chế độ hoạt động máy (setup mode) 25 3.4 Đưa liệu máy tính (Data Com) 26 3.4.1 Cách xuất liệu máy tính 26 3.4.2 Phần mềm CAPTURE 26 3.5 Kết quả thực nghiệm 28 3.5.1 Nồng độ sai sớ trung bình radon 28 3.5.2 So sánh kết quả đo Thủ Đức nơi khác 30 KẾT LUẬN .33 iii KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .34 TÀI LIỆU THAM KHẢO .35 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt EC European Commission Uỷ ban Châu Âu EPA US Environmental Protection Agency Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ IAEA International Atomic Energy Agency Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế ICRP International Commission on Radiological Protection Uỷ ban an tồn phóng xạ q́c tế RAD7 RAD-200 Radon Detector - Radon Detector - 200 Đầu dò radon - Đầu dò radon - 200 UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation Uỷ ban khoa học Liên Hiệp Quốc ảnh hưởng xạ nguyên tử NAS The National Academy of Sciences Viện hàn lâm Khoa Học Quốc gia Wat-250 Water – 250ml WHO World Health Organization Tổ chức Y tế giới VARANS Viet Nam Agency for Radiation and Nuclear Safety Cục An toàn xạ hạt nhân Việt Nam TX TDM TCVN Thị xã Thủ Dầu Một Tiêu chuẩn Việt Nam v DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Chuỗi phân rã từ 222Rn tới 210Pb Hình 1.2 Chuỗi phân rã từ 220Rn tới 208Pb Hình 1.3 Đóng góp thành phần phóng xạ có tự nhiên vào liều chiếu xạ đối với người Hình 1.4 Đánh giá rủi ro từ radon nhà Mĩ với rủi ro khác 10 Hình 1.5 Nguy mắc ung thư phổi hít phải khí radon 11 Hình 2.1 Các bợ phận máy RAD7 15 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy RAD7 17 Hình 3.1 Các vị trí khảo sát nồng đợ radon khơng khí 24 Hình 3.2 Giao diện phần mềm capture chưa nhận liệu 27 Hình 3.3 Giao diện phần mềm CAPTURE nhận liệu từ RAD7 27 Hình 3.4 Biểu đồ so sánh nồng đợ trung bình radon 15 điểm khảo sát 29 Hình 3.5 Biểu đồ so sánh nồng đợ radon trung bình nhà với tiêu chuẩn 30 Hình 3.6 Nồng đợ radon mợt sớ khu vực Việt Nam 31 Hình 3.7 So sánh nồng đợ radon Thủ Đức với một số quốc gia 31 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Vị trí tương ứng với tọa độ tiến hành khảo sát 23 Bảng 3.2 Các giao thức máy RAD7 25 Bảng 3.3 Bảng giao thức RAD7 chế độ đo một ngày 25 Bảng 3.4 Nồng đợ trung bình sai sớ radon 28 MỞ ĐẦU Ngay từ hình thành, Trái Đất chứa nhiều đồng vị phóng xạ Các đồng vị phóng xạ tồn tự nhiên, có mặt đất, có thực phẩm Con người thường phải chịu chiếu xạ xạ tự nhiên từ Trái Đất, từ bên Trái Đất Bức xạ mà nhận từ bên Trái Đất gọi tia vũ trụ hay xạ vũ trụ Chúng ta bị chiếu xạ nhân tạo tia X, xạ sử dụng để chẩn đoán bệnh điều trị bệnh ung thư Chúng ta thường bị chiếu xạ ion hóa theo hai cách:  Bị chiếu xạ từ bên ngồi ngun tớ phóng xạ  Bị chiếu xạ ion hóa từ bên thể, ngun tớ phóng xạ hấp thụ vào thể qua thức ăn, nước uống qua khơng khí hít thở Hàng năm, trung bình người nhận mợt liều xạ từ nguồn phóng xạ tự nhiên khoảng mSv Theo nghiên cứu Ủy ban q́c tế an tồn xạ ICRP (International Commission on Radiological Protection), mức liều gây 80 trường hợp tử vong ung thư số 1000000 người [2] Ủy ban khoa học Liên Hiệp Quốc ảnh hưởng xạ nguyên tử UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) năm 2000 thống kê cho thấy đóng góp radon vào liều chiếu xạ cho người gây xạ tự nhiên lên tới 50% [7] Chính thế, radon xem mợt nguồn phóng xạ tự nhiên có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người Radon khí trơ, không liên kết với nguyên tử vật chất chủ nên khỏi mợt hợp chất hố học mợt cách dễ dàng Radon hầu có mặt khắp nơi: không khí, đất, nước Nhiều nghiên cứu cho thấy người sống nhà có lượng radon lòng đất cao có nguy bị ung thư Một số nghiên cứu khác chứng minh: Radon có ảnh hưởng trực tiếp thơng qua đường hơ hấp tích tụ phổi, phá hoại tế bào phổi dẫn đến ung thư Việc sớng nơi có chứa khí radon q mức cho phép dẫn đến tỷ lệ mắc ung thư cao đối với một số quan thể Với ý nghĩa thực tiễn trên, chọn đề tài “Khảo sát nồng độ radon khơng khí hệ thiết bị RAD7” làm khóa luận tớt nghiệp Đại học Khóa luận gồm có phần sau: Mở đầu Chương 1: Khí phóng xạ radon Chương 2: Giới thiệu máy RAD7 Chương 3: Thực nghiệm thảo luận Kết luận 22 Canada sản xuất, việc xác định riêng biệt nồng độ radon thoron cần phải qua một sớ khâu tính tốn thường cho kết quả có tính chủ quan người đo Với RAD7, nồng đợ radon thoron xác định đồng thời một phép đo phân biệt rõ ràng cách đặt chế độ đo cả radon thoron [1] 23 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khu vực tiến hành thí nghiệm Quận Thủ Đức một quận cửa ngõ phía đông bắc Thành Phố Hồ Chí Minh Đây đầu mới giao thơng thuận tiện với tỉnh phía nam Bình Dương, Đồng Nai…Đây khu vực có nhiều trường đại học, cao đẳng nhiều sở giáo dục lớn nhỏ, trường tiểu học, trường trung học sở… đáng ý hệ thống trường đại học quốc gia Sau vị trí tọa đợ tương ứng địa điểm tiến hành khảo sát: Bảng 3.1 Vị trí tương ứng với tọa độ tiến hành khảo sát Vị trí Phường, Quận Tọa độ Phường Phước Long A, Quận 10 50.113', 106 45.980' Phường Phước Long, Quận 10 48.722', 106 46.550' Phường Hiệp Phú, Thủ Đức 10 51.025', 106 46.868' Phường Bình Chiểu, Thủ Đức 10 51.770', 106 43.492' Phường Linh Trung, Thủ Đức 10 51.808', 106 45.677' Phường Linh Trung, Thủ Đức 10 51.800', 106 45.677' Phường Tăng Nhơn Phú A, Quận 10 50.717', 106 46.737' Phường Linh Chiểu, Thủ Đức 10 51.168', 106 45.863' Phường Linh Chiểu, Thủ Đức 10 51.167', 106 45.864' 10 Phường Phước Long B, Quận 10 52.524', 106 47.982' 11 Phường Bình Thọ, Thủ Đức 10 49.602', 106 45.456' 12 Phường Phước Long A, Quận 10 50.094', 106 46.008' 13 Phường Linh Xuân, Thủ Đức 10 53.477', 106 46.084' 14 Phường Linh Xuân, Thủ Đức 10 53.473', 106 46.084' 15 Phường Hiệp Bình Chánh, Thủ Đức 10 49.585', 106 43.157' 24 Hình 3.1 Các vị trí khảo sát nồng đợ radon khơng khí 3.2 u cầu điểm đo Theo TCVN 77889:2008 [2], vị trí điểm đo phải đáp ứng yêu cầu sau:  Phải cớ định śt q trình đo  Khơng gần dòng khơng khí nhà gây thiết bị sinh nhiệt, quạt, thiết bị điều hòa khơng khí, cửa Tránh gần vị trí phát nhiệt nhà bếp, ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp Tránh vị trí có độ ẩm cao  Khơng đo bếp, khu vệ sinh hay phòng tắm  Cách cửa sổ, cửa vào 90 cm, cách tường 30cm 3.3 Cài đặt, thiết lập thông số làm việc máy (Setup) 3.3.1 Đặt giao thức (setup protocol) Nhóm lệnh thiết lập thông số định dạng theo yêu cầu người sử dụng Khi tắt máy, thông số không bị thay đổi Nếu không muốn chọn một giao thức, hủy bỏ cách ấn phím MENU Lúc đó, khơng có thơng sớ thay đổi 25 Khi chọn> Setup Protocol, RAD7 tự động thiết lập thông số chuẩn cho giao thức Bảng giao thức RAD7 Bảng 3.2 Các giao thức máy RAD7 Chu kì đo (Cycle) Sớ lượng chu kì đo (Recycle) Chế đợ (Mode) Thoron Máy bơm (Pump) Sniff 00:05  Sniff Off Auto ngày(1-day) 00:30 48 Auto Off Auto ngày(2-day) 01:00 48 Auto Off Auto Tuần(Weeks) 02:00  Auto Off Auto Người sử dụng (User) xxx xxx xxx xxx xxx Đo mẫu(Grab) 00:05 04 Sniff Off Grab Cốc 40ml(Wat-40) 00:05 04 Wat-40 Off Grab Cốc 250ml(Wat-250) 00:05 04 Wat-250 Off Grab Thoron 00:05  Sniff On Auto Ở tác giả cần đo nồng độ radon một ngày nên chọn chế độ ngày(1day) Khi đó, RAD7 tự động thiết lập thông số theo bảng 3.2 sau: Bảng 3.3 Bảng giao thức RAD7 chế độ đo một ngày Chu kì đo (Cycle) ngày (1-day) 00:30 Sớ lượng chu kì đo (Recycle) 48 Chế đợ (Mode) Auto Thoron Off Máy bơm (Pump) Auto 3.3.2 Cài đặt chế độ hoạt động máy (setup mode) RAD7 có chế độ hoạt động sau: Sniff, Auto, Wat-50, Wat-250, Normal Ở phần cài đặt giao thức một ngày đó máy RAD7 tự động 26 mặc định chế độ Auto, RAD7 tự động chuyển từ chế độ Sniff sang Normal sau đo liên tục (trong một lần đo), thời gian đó đủ để radon cân với đồng vị cháu nó Như vậy, phần đầu số liệu đo đo chế đợ Sniff, có chức phát nhanh nồng độ radon Phần sau, số liệu thu có đợ xác cao Ở chế đợ nồng đợ trung bình radon đưa số liệu chính xác hơn, không cần phải hiệu chỉnh hệ sớ cân phóng xạ Chế đợ Sniff thường dùng nồng đợ radon có thay đổi nhanh hoặc chỉ cần phát có mặt radon [1], [8] 3.4 Đưa liệu máy tính (Data Com) 3.4.1 Cách xuất liệu máy tính RAD7 có cổng RS232 (cổng Com-cổng nới tiếp) truyền liệu sang máy tính Khi đó chế độ làm việc phải Idle (nghỉ) Để truyền liệu sang máy in, chọn > Data Com < số thứ tự lần đo>  Khi chuẩn bị xong, ấn phím ENTER  Nếu liệu truyền, hình có dòng chữ : “Data transfer…” (dữ liệu truyền…) Truyền xong có tiếng kêu “bip”  Để máy tính nhận liệu, cần có chương trình CAPTURE Ở tác giả dùng phần mềm để lấy tính tốn liệu từ RAD7 không dùng máy in tia hồng ngoại 3.4.2 Phần mềm CAPTURE Phần mềm CAPTURE DURRIDGE kèm sử dụng máy RAD7 CAPTURE chạy Windows Macintosh OS X Nó có khả tải tập tin liệu từ RAD7 Một phần mềm ghi biểu đồ, đồ thị, thời gian tinh vi radon thoron từ RAD7 CAPTURE xây dựng hỗ trợ cho tiếng Anh nhiều ngôn ngữ khác Tính đồ họa phong phú phân tích liệu phong phú, nhiều bảng thớng kê, khả lựa chọn đa dạng [17] Phần mềm tải website hãng DURRIDGE Tại có kèm theo tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm 27 Hình 3.2 Giao diện phần mềm CAPTURE chưa nhận liệu Hình 3.3 Giao diện phần mềm CAPTURE sau nhận liệu từ RAD7 28 3.5 Kết thực nghiệm 3.5.1 Nồng độ sai số trung bình radon Sau dùng phần mềm CAPTURE phân tích liệu từ máy RAD7 15 điểm khảo sát cho bảng tổng hợp nồng đợ trung bình sai sớ tương ứng với nồng độ đó 15 điểm khảo sát Nồng độ trung bình sai sớ tính theo Bq/m3 cho bảng 3.4 Bảng 3.4 Nồng đợ trung bình sai số radon Vị trí Tọa độ Nồng độ (Bq/m3) Sai số (Bq/m3) 10 50.113', 106 45.980' 3,81 1,10 10 48.722', 106 46.550' 3,32 1,00 10 51.025', 106 46.868' 9,33 1,50 10 51.770', 106 43.492' 4,08 1,00 10 51.808', 106 45.677' 8,96 1,60 10 51.800', 106 45.677' 11,8 1,90 10 50.717', 106 46.737' 4,09 1,20 10 51.168', 106 45.863' 4,54 1,10 10 51.167', 106 45.864' 15,2 1,90 10 10 52.524', 106 47.982' 6,59 1,30 11 10 49.602', 106 45.456' 5,11 1,40 12 10 50.094', 106 46.008' 4,85 1,20 13 10 53.477', 106 46.084' 5,68 1,23 14 10 53.473', 106 46.084' 4,47 1,10 15 10 49.585', 106 43.157' 5,66 1,30 29 Từ bảng 3.4 ta vẽ biểu đồ so sánh nồng đợ 15 điểm khảo sát (hình 3.4) BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN NỒNG ĐỘ RADON TRUNG BÌNH TẠI 15 ĐIỂM KHẢO SÁT 16 15.2 14 11,8 nồng độ radon(Bq/m3) 12 9,33 10 8,96 6,59 3,81 4,09 4,08 5,11 4,85 4,54 5,68 5,66 4,47 3,32 2 10 11 12 13 14 15 15 điểm kháo sát Hình 3.4 Biểu đồ so sánh nồng đợ trung bình radon 15 điểm khảo sát Ta thấy kết quả đo 15 vị trí khu vực thủ đức nằm khoảng từ 3,32 Bq/m3 15,2 Bq/m3 Nồng đợ radon trung bình 6,49 ± 1,32 Bq/m3 Các điểm có nồng đợ cao nhà có chế đợ thơng khí Cụ thể vị trí nhà có nồng đợ cao 15,2 Bq/m3 (vị trí sớ 9) tḥc phòng ngủ đóng kín thường xun khơng có quạt hút, nhà có đợ thơng thống khơng tớt Còn vị trí nhà có nồng đợ radon thấp 3,32 Bq/m3 (vị trí sớ 2) nhà có vách gỗ thưa khơng tạo điều kiện cho khí radon tích lũy Việt Nam công bố tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7889:2008 đối với nồng đợ khí radon tự nhiên nhà vào năm 2008 [2] Tiêu chuẩn sở để đánh giá mức đợ nhiễm khí phóng xạ radon nhà sau đo đạc, qua đó có thể đánh giá đưa giải pháp Các mức nồng đợ khí radon tự nhiên trung bình năm nhà quy định sau:  Đối với mức hành động: Trường học(>150 Bq/m3), nhà ở(>200 Bq/m3), 30 nhà làm việc(~300 Bq/m3)  Đối với mức khuyến cáo: Nhà xây(