Bài giảng Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong môi trường và thủy văn: Chương 1 - PGS.TS. Trần Thiện Thanh, PGS.TS. Lê Công Hảo

Bài giảng Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong môi trường và thủy văn - Chương 1: Tổng quan về đồng vị phóng xạ trong môi trường cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm về vật lý phóng xạ, năng lượng hạt nhân trong công nghiệp, nhiễm bẩn phóng xạ trong môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG NỘI DUNG  Khái niệm vật lý phóng xạ  Năng lượng hạt nhân cơng nghiệp  Nhiễm bẩn phóng xạ mơi trường Khái niệm vật lý phóng xạ  Phóng xạ đơn?  Chu kỳ bán rã?  Hoạt độ phóng xạ?  Phóng xạ kép? Khái niệm vật lý phóng xạ (tt)  Phóng xạ chuỗi? Cân phóng xạ 40K 137Cs  Bài tập: Hạt nhân phóng xạ A1 tạo đồng vị phóng xạ A2 sau A2 tạo đồng vị bền A3 Hằng số phân rã tương ứng chúng λ1, λ2 Giả sử thời điểm ban đầu có đồng vị A1 N01 Hãy xác định:    Số hạt nhân A2 thời điểm t Khoảng thời gian mà qua số lượng hạt nhân đồng vị A2 đạt cực đại Trong trường hợp xuất trạng thái cân kỷ Tìm tỉ số  Nguồn gốc đồng vị phóng xạ?  Đồng vị sống dài  Nếu tính từ lúc Trái đất tạo thành, hạt nhân trải qua khoảng vài chục chu kì bán rã khơng cịn tồn  Chỉ hạt nhân có chu kì bán rã lớn, so sánh với tuổi Trái đất cịn tồn 238U, 235U, 232Th 40K Ngoại trừ 40K, sản phẩm phân rã hạt nhân không bền nên chúng tiếp tục phân rã tạo thành ba chuỗi phóng xạ tự nhiên  Ba chuỗi phóng xạ có đặc điểm chung nguyên tố bắt đầu đồng vị sống lâu nguyên tố chuỗi, thứ hai chuỗi có đồng vị phóng xạ dạng khí, đồng vị radon Đặc điểm chung thứ ba chuỗi kết thúc hạt nhân bền chì  Các xạ vũ trụ sơ cấp có lượng lớn (từ 1010 eV đến 1020 eV) Khi vào bầu khí trái đất, chúng tương tác với hạt nhân phân tử khí chủ yếu oxi nito tạo thành pion (π0, π+, π-), proton neutron với lượng nhỏ  Các pion trung hòa (π0) phân hủy tức thời sinh hai xạ gamma, pion mang điện (π+, π-) phân hủy thành muon neutrino Muon tiếp tục phân hủy thành electron, positron neutron  Hạt muon chiếm thành phần cao xạ vũ trụ đến vị trí mực nước biển khoảng 60%, neutron chiếm 23%, electron chiếm 16%, proton chiếm 0,5%, hạt pion 0,5%  Thơng thường muon hình thành độ cao 15 km, q trình ion hóa muon gần khoảng GeV trước tới vị trí mực nước biển phân hủy thành positron neutrino electron phản neutrino  Nguồn gốc đồng vị phóng xạ?    Hoạt độ phóng xạ đất đá Trong (95%) đồng vị phóng xạ từ đất gây 40K (35%),chuỗi 238U (15%) chuỗi 232Th (50%) Thơng thường tính từ độ sâu 30cm đất Một số vùng có suất liều cao như: Ấn độ (vùng duyên hải Kerala Tamil Nadu), Brazil, Iran Hoạt độ phóng xạ nước Hoạt độ phóng xạ khơng khí NỘI DUNG  Khái niệm vật lý phóng xạ  Năng lượng hạt nhân cơng nghiệp  Nhiễm bẩn phóng xạ mơi trường Nhiên liệu hạt nhân Vật liệu phân hạch 235U: 0.7% Uran tự nhiên 239Pu: từ hấp thụ neutron 238U 238U 233U: + 1n → 239U → 239Np +e- → 239Pu + e- từ hấp thụ neutron 232Th 232Th + 1n → 233Th → 233Pa +e- → 233U + e- Kazakhstan Russia Canada Ukraine Uzbekistan Mongolia USA Niger Namibia Brazil South Africa Australia (1000 ton of U) Trữ lượng quăng Uran