Nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vòng trên lò phản ứng hạt nhân đà lạt để xác định các hạt nhân sống ngắn tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM HỒ VĂN DOANH NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VỊNG TRÊN LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC HẠT NHÂN SỐNG NGẮN Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã số: 9.44.01.06 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ ĐÀ LẠT – 2020 Cơng trình hồn thành tại: Viện Nghiên cứu hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: TS Hồ Mạnh Dũng PGS TS Nguyễn Nhị Điền Phản biện 1: …………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp viện chấm luận án tiến sĩ họp tại: ………………………………………………… ………………………………………………………………… Vào hồi ……… … ngày … tháng … năm … Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Trung tâm Đào tạo hạt nhân MỞ ĐẦU Kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron (NAA) lị phản ứng có khả xác định khoảng 70 nguyên tố bảng hệ thống tuần hoàn [1] Trong đó, nhiều nguyên tố cần thời gian phân tích dài chúng xác định dựa vào hạt nhân có chu kỳ bán hủy dài (hay gọi hạt nhân sống dài), chẳng hạn 75Se (T1/2 = 120 ngày), 46Sc (T1/2 = 84 ngày), 181Hf (T1/2 = 42 ngày) 110m Ag (T1/2 = 250 ngày) Để đạt độ nhạy yêu cầu tổng thời gian chiếu – rã – đo từ vài ngày đến vài tuần Điều làm giảm tính cạnh tranh NAA so với kỹ thuật phân tích khác Với hạt nhân có chu kỳ bán hủy ngắn (hay gọi hạt nhân sống ngắn) 77mSe (T1/2 = 17,45 giây), 46m Sc (T1/2 = 18,75 giây), 179mHf (T1/2 = 18,68 giây) 110Ag (T1/2 = 24,60 giây) nguyên tố với hạt nhân sống dài, giảm đáng kể thời gian phân tích, tăng số lượng mẫu đo thời gian Vì vậy, khai thác sử dụng hạt nhân sống ngắn kỹ thuật NAA mang lại hiệu tăng tính cạnh tranh so với kỹ thuật phân tích khác Hơn nữa, nhiều ngun tố xác định kỹ thuật NAA thông qua hạt nhân sống ngắn 20 F (T1/2 = 11,03 giây), 19O (T1/2 = 26,9 giây), 28 207m Pb (T1/2 = 0,8 52 giây), Al (T1/2 = 2,24 phút), V (T1/2 = 3,75 phút), 51Ti (T1/2 = 5,76 phút), v.v Điều mở rộng khả phân tích so với việc sử dụng hạt nhân sống dài kỹ thuật NAA Do đó, sử dụng NAA để phân tích ngun tố thơng qua hạt nhân sống ngắn ngày thu hút nhiều ý [2] Tuy nhiên, số vấn đề sử dụng hạt nhân sống ngắn NAA thời gian chiếu thời gian đo bị hạn chế dẫn đến thống kê đếm độ xác phép đo không đạt yêu cầu hầu hết đối tượng mẫu quan tâm Vấn đề cải thiện nhờ áp dụng phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng (CNAA) Trong CNAA, mẫu chiếu đo lặp lại nhiều lần để tích lũy số đếm thống kê phổ gamma, từ cải thiện giới hạn phát nguyên tố cần xác định mẫu [3] Phân tích kích hoạt neutron lặp vịng (hay cịn gọi tắt kích hoạt lặp vịng - CNAA) xem phương pháp bổ sung cho kỹ thuật NAA dùng để xác định nguyên tố thông qua hạt nhân sống ngắn Khoảng 20 nguyên tố có hạt nhân sống ngắn xác định CNAA Từ năm 1960, phương pháp đề xuất [4], sau phát triển nhanh chóng vào thập niên 80 Từ đến nay, phương pháp CNAA áp dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm như: (1) Thời gian phân tích nhanh nhờ sử dụng hạt nhân sống ngắn; (2) Cải thiện đáng kể giới hạn phát độ xác phép phân tích; (3) Cho phép xác định đa nguyên tố thơng qua hạt nhân sống ngắn trung bình; (4) Cho phép đánh giá độ đồng mẫu cách chia mẫu để phân tích nhiều phần khác với nhiều vòng lặp đơn lẻ Hơn nữa, việc chiếu đo lặp lại nhiều lần tránh sai số ngẫu nhiên Tuy nhiên, phương pháp CNAA có nhược điểm như: (1) Qui trình thực nghiệm phức tạp chiếu - đo lặp lại nhiều lần cho mẫu cần phân tích mẫu chuẩn để áp dụng phương pháp tương đối nhằm tính toán hàm lượng nguyên tố quan tâm; (2) Trong CNAA để xác định hạt nhân sống ngắn, việc thực phép đo sau chiếu chiếu đo lặp lại nhiều lần dẫn đến thời gian chết cao, thường lớn 20% Điều dẫn đến sai số lớn việc xác định số đếm đỉnh hạt nhân quan tâm [5] Vì vậy, luận án tác giả, phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng dựa vào chuẩn hóa k0 (k0-CNAA) nghiên cứu phát triển với số hiệu để khắc phục nhược điểm nêu nhằm xác định số hạt nhân sống ngắn như: 77mSe, 110Ag, 179mHf, 46mSc, 165mDy, v.v… Tất thí nghiệm luận án thực hệ phân tích kích hoạt lặp vịng LPƯĐL mức công suất danh định 500 kW Phần mềm k0-IAEA sau nâng cấp Dr Menno Blaauw cho k0-CNAA nghiên cứu áp dụng lần LPƯĐL để xử lý phổ tích lũy phương pháp k0-CNAA Ngồi ra, hệ kích hoạt lặp vịng nâng cấp thông qua Đề tài cấp Bộ giai đoạn 2015 – 2016, nên số hiệu liên quan đến phương pháp k0-CNAA thực nghiên cứu Qua kết nghiên cứu luận án, phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng dựa chuẩn hóa k0 (k0CNAA) phát triển ứng dụng Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Phương pháp k0-CNAA cho kết nhanh, tin cậy có độ nhạy cao cho phép xác định ngun tố vi lượng có tính chất thị dùng nghiên cứu y – sinh học môi trường Chương 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VỊNG 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước phương pháp CNAA Nhu cầu kỹ thuật phân tích nhanh, tin cậy với yêu cầu độ nhạy cao để xác định nguyên tố vi lượng khả phân tích đa nguyên tố, đặc biệt liên quan đến chương trình quan trắc nghiên cứu mơi trường (cần phân tích số lượng lớn mẫu) thúc đẩy phát triển phương pháp kích hoạt lặp vịng Ngồi cạnh tranh yếu tố thương mại so với kỹ thuật phân tích khác, lý khác mà CNAA phương pháp ngày nhận nhiều mối quan tâm số hạt nhân sống ngắn đối tượng nghiên cứu thị liên quan đến vấn đề môi trường y sinh [5] Khoảng 20 nguyên tố có hạt nhân sống ngắn với thời gian bán rã 100 giây phân tích phương pháp CNAA liệt kê Bảng 1.1 Trong thời gian gần đây, nhiều thiết bị dùng cho CNAA nghiên cứu thiết kế lắp đặt Anh, Mỹ, Hàn Quốc Áo với phương pháp luận hàng loạt nghiên cứu ứng dụng thực Bảng 1.1: Số liệu hạt nhân số nguyên tố xác định CNAA thông qua hạt nhân sống ngắn [3] TT Ng tố O F Sc Ge Se Rb Rh Phản ứng hạt nhân 18O(n,γ)19O 19F(n,γ)20F 46Sc(n,γ)46mSc 74Ge(n,γ)75mGe 76Se(n,γ)77mSe 85 Rb(n,γ)86mRb 103Rh(n,γ)104Rh Hạt nhân 19O 20F 46mSc 75mGe 77mSe 86m Rb 104Rh , % 0,002 1,00 1,00 0,365 0,090 0,722 1,00 T1/2, giây 26,9 11,02 18,75 48 17,45 61,2 42,3 Eγ, keV 197,14 1633,6 142,53 139,6 161,93 556,17 555,8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Pd Ag In Sb Ce Dy Er Yb Pt Hf Ir W Pb 106Pd(n,γ)107mPd 107mPd 109Ag(n,γ)110Ag 110Ag 115In(n,γ) 116mIn 116mIn 123Sb(n,γ)124mSb 124mSb 138Ce(n,γ)139mGe 139mCe 164Dy(n,γ)165mDy 165mDy 166Er(n,γ)167mEr 167mEr 176Yb(n,γ)177mYb 177mYb 198Pt(n,γ)199mPt 199mPt 178Hf(n,γ)179mHf 179mHf 191 Ir(n,γ)192mIr 182W(n,γ)183mW 206Pb(n,γ)207mPb 192m Ir 183mW 207mPb 0,273 0,482 0,957 0,427 0,0025 0,282 0,336 0,127 0,072 0,273 0,373 0,265 0,241 20,9 24,6 14,1 93,0 56,4 75,6 2,27 6,41 13,6 18,68 87 5,65 0,80 214,9 657,76 1293,6 645,86 757,0 515,5 207,8 104 319 216 58 107,9 570 1.2 Tình hình nghiên cứu nước phương pháp CNAA Năm 2013, qua dự án viện trợ kỹ thuật (RER/4/028) IAEA, LPƯĐL trang bị hệ chuyển mẫu khí nén phục vụ cho việc kích hoạt mẫu hai vị trí chiếu Kênh 132 Cột nhiệt Hệ áp dụng để xác định hàm lượng nguyên tố thông qua hạt nhân sống ngắn Tuy nhiên, độ xác giới hạn phát chưa tốt mức hàm lượng ppm Sau đó, nỗ lực nghiên cứu thực để cải thiện độ nhạy việc áp dụng phương pháp kích hoạt lặp vịng khác nhau, bao gồm lặp vòng (CNAA) can thiệp tay, giả lặp vòng (Pseudo-CNAA hay PCNAA), chiếu mẫu lặp (Replicate-NAA hay Re-NAA) kết hợp Re-NAA với CNAA PCNAA Kết khảo sát cho thấy kỹ thuật có khả xác định tốt số nguyên tố thông qua hạt nhân sống ngắn, kết khảo sát trình bày chi tiết báo tác giả [6] 1.3 Phương pháp CNAA theo chuẩn hóa k0 Phương pháp k0-CNAA nghiên cứu lần năm 2012 [7] Tại thời điểm đó, chương trình k0-IAEA nghiên cứu áp dụng với bước xử lý phổ tay thời điểm chương trình chưa nâng cấp cho k0-CNAA Hiệu thời gian chết chưa đề cập đến phép tính k0-CNAA Theo đề xuất Nghiên cứu sinh vào năm 2016, ông Menno Blaauw, tác giả chương trình k0-IAEA đến làm việc Viện Nghiên cứu hạt nhân nhằm nâng cấp phần mềm k0IAEA cho việc xử lý số liệu k0-CNAA Trong thời gian này, lò phản ứng Đà Lạt hoạt động định kỳ theo kế hoạch, nhờ thí nghiệm phục vụ việc thử nghiệm phần mềm tiến hành Phần mềm k0-IAEA áp dụng cho CNAA Chức xem phần mềm k0IAEA, phiên k0-IAEA V.8 sử dụng cho mục đích áp dụng k0-CNAA phần mềm k0-IAEA 1.4 Thời gian chết chồng chập xung Trong phân tích kích hoạt neutron LPƯĐL, thời gian chết khoảng 10  20% thực phép đo để xác định nhóm hạt nhân sống ngắn 28Al, 51Ti, 52V, 49Ca 27Mg có chu kỳ bán rã khoảng  10 phút Thời gian chết lên đến 20  50% đo để xác định nhóm hạt nhân có chu kỳ bán rã ngắn 77mSe, 110Ag, 179mHf 46mSc có chu kỳ bán rã 100 giây Ngồi ra, áp dụng phương pháp CNAA, mẫu chiếu đo lại nhiều lần để tích lũy số đếm, đồng nghĩa với việc hoạt độ tổng mẫu tăng liên tục dẫn đến thời gian chết cao Do phần số đếm khơng ghi nhận hệ đo thời gian chết cao chồng chập xung [8-9] Thơng thường, mẫu có hoạt độ thấp (thời gian chết 10%) không thay đổi suốt trình đo số đếm hiệu theo kỹ thuật “Live-Time-Clock” (LTC – đồng hồ đo thời gian sống) Kỹ thuật LTC hiệu số đếm cách kéo dài thời gian đo để bổ sung số đếm bị Tuy nhiên, kỹ thuật khơng phù hợp hạt nhân sống ngắn rã nhanh nên cần phải đo khoảng thời gian ngắn Hơn nữa, hoạt độ hạt nhân sống ngắn giảm nhanh sau chiếu, dẫn đến thời gian chết thay đổi nhanh chóng trình đo, kỹ thuật LTC phù hợp với phép đo mà thời gian chết gần không thay đổi Các kỹ thuật “Loss-Free Counting” (LFC – số đếm không bị đo) “Zero Dead-Time” (ZDT – thời gian chết không) kỹ thuật mạnh để hiệu số đếm thời gian chết cao biến đổi nhanh phổ kế hạt nhân, đặc biệt ứng dụng kỹ thuật phân tích kích hoạt đo hạt nhân sống ngắn Bằng cách thực nhiều phép tốn hiệu cho phổ thay lần kỹ thuật LTC, kỹ thuật LFC có khả khơi phục tốt hầu hết kiện bị hệ phổ kế Về nguyên lý, kỹ thuật chia khoảng thời gian đo thành nhiều khoảng thời gian ngắn dựa vào tỉ số “real-time” “live-time”, kỹ thuật LFC có khả hiệu tốt trường hợp tốc độ đếm thay đổi nhanh CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON LẶP VỊNG Cơ sở lý thuyết kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron (NAA)truyền thống nguyên lý phương pháp kích hoạt lặp vịng, phương trình tính tốn hàm lượng nguyên tố phương pháp CNAA thiết lập Đặc biệt, phương pháp CNAA theo chuẩn hóa k0 (k0-CNAA), đối tượng nghiên cứu luận án, trình bày chi tiết Qua đó, phương trình cho phương pháp k0-CNAA xây dựng để tính tốn hàm lượng ngun tố, ước tính độ khơng đảm bảo đo giới hạn phát Bên cạnh đó, dựa vào việc khảo sát thực nghiệm, công thức hiệu số đếm đo mẫu thời gian chết cao CNAA đề xuất 2.1 Lý thuyết phương pháp phân tích kích hoạt neutron Từ sở lý thuyết q trình kích hoạt, phân rã ghi đo hoạt độ phóng xạ, phương trình tính toán hàm lượng nguyên tố kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron xây dựng sau: Np /t c M 1 ρ = S D C W NA θγ [Gth φth σ0 + Ge φe I0 (α)] εp Trong đó: ρ hàm lượng nguyên tố quan tâm; NP số đếm đỉnh lượng quan tâm; tc thời gian đo, S hệ số bão hòa chiếu; D hệ số hiệu phân rã; C hệ số hiệu phân rã đo; W khối lượng mẫu; M khối lượng nguyên tử; NA số Avogadro;  độ phổ biến đồng vị; γ xác suất phát tia gamma; Gth hệ số hiệu tự che chắn neutron nhiệt; th thông lượng neutron nhiệt; 0 10 Chuẩn bị mẫu cho kích hoạt lặp vòng Một số mẫu chuẩn sử dụng nghiên cứu NIST-1566b (Mô Con Hàu), IAEA-436 (Cá Ngừ), NIST-1577b (Gan Bò) NIST-2711a (Đất vùng Montana) Những mẫu chuẩn có nguồn gốc từ Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc Tế (IAEA) Viện Quốc gia Chất chuẩn Công nghệ Hoa kỳ (NIST) Các mẫu cân với khối lượng khoảng 100  200 mg để lọ PE sạch, sau dùng nhiệt để hàn chặt nắp đặt vào lọ mang mẫu có dung tích 3,5 ml Thơng thường, khối lượng mẫu 100 mg loại mẫu địa chất 200 mg loại mẫu sinh học Để đánh giá phương pháp k0-CNAA, mẫu chuẩn SMELS I chuẩn bị với khối lượng 28,04 mg lọ đựng mẫu loại B, chiều cao mẫu mm Bên cạnh đó, hai dị thơng lượng chuẩn bị để xác định thông lượng trước sau chiếu đo mẫu SMELS I Mẫu chuẩn NIST-1566b NIST-2711A chuẩn bị cho kích hoạt lặp vòng Các mẫu sử dụng để đánh giá phương pháp k0-CNAA cho đối tượng mẫu sinh học địa chất Ngồi ra, mẫu chuẩn NIST-2711a cịn dùng để đánh giá ảnh hưởng thời gian chết phân tích kích hoạt lặp vịng Chiếu đo mẫu hệ kích hoạt lặp vịng Mẫu kích hoạt Kênh 13-2 Cột nhiệt hệ kích hoạt lặp vịng Thơng lượng neutron nhiệt Kênh 13-2 khoảng x 1012 cm-2.s-1 Cột nhiệt khoảng 1,2 × 1011 cm-2.s1 LPƯĐL hoạt động công suất danh định 500 kW Thời 15 gian chuyển mẫu từ vị trí chiếu đến đầu dị khoảng 3,5 giây (gồm thời gian khởi phát hệ đo) Sau đó, mẫu đo hệ phổ kế gamma xử lý tín hiệu kỹ thuật số dùng đầu dị HPGe Xử lý số liệu CNAA theo chuẩn k0 phần mềm k0-IAEA Phổ thu từ thực nghiệm xử lý thông qua phần mềm k0-IAEA vừa nâng cấp chức lặp vịng Hình 3.2: Phổ tích lũy mẫu chuẩn NIST-1566b (N=5) 16 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Chương trình bày kết kiểm tra, đánh giá phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng dựa theo phương pháp chuẩn hóa k0 (k0-CNAA) việc phân tích mẫu tham khảo SMELS I (mẫu chuẩn dành riêng cho việc kiểm tra chất lượng phương pháp k0 phân tích kích hoạt neutron) phân tích số loại mẫu chuẩn sinh học Trong đó, độ không đảm bảo đo phương pháp k0-CNAA tính dựa mẫu chuẩn NIST-2711A (Montana II Soil) Khả hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết cao công thức đề xuất kiểm chứng cách so sánh tốc độ đếm hạt nhân quan tâm thời điểm trước sau hiệu chỉnh Ngoài ra, mẫu NIST2711A dùng để kiểm chứng thêm cơng thức hiệu thời gian chết mẫu có phơng phức tạp nên thời gian chết đo lên đến 62% Để đánh giá khả áp dụng phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vòng, nguyên tố Selen mức hàm lượng khác số mẫu chuẩn sinh học xác định phương pháp: lặp vịng thơng thường (CNAA), giả lặp vòng (PCNAA), chiếu mẫu lặp (Re-NAA), kết hợp phương pháp Re-NAA CNAA PCNAA 4.1 Kết phát triển phương pháp k0-CNAA LPƯĐL Mẫu SMELS I mẫu chuẩn chuyên dùng cho việc đánh giá phương pháp k0 Vì mẫu SMELS I dùng nghiên cứu để đánh giá sơ kết phân tích phương pháp k0-CNAA LPƯĐL Hình 4.1 cho thấy tỉ số hàm 17 lượng thực nghiệm (GTPT, ex) hàm lượng chứng nhận (GTCN, ce) theo vịng lặp Nhìn chung, kết hầu hết giá trị hàm lượng phân tích ngun tố theo vịng lặp sai khác so với ce không 10% ngoại trừ số trường hợp số đếm chưa đủ thống kê Cs La số vòng lặp ban đầu Hình 4.1: Tỉ số GTPT GTCN mẫu SMELS I Hình 4.3 cho thấy hàm lượng thực nghiệm (ex) số nguyên tố mẫu chuẩn NIST-1566b xác định thông qua phổ tổng vòng lặp phương pháp k0-CNAA Kết so sánh đánh giá với giá trị ce, giá trị tính tốn bao gồm tỉ số ex / ce sai số tỉ số này, giá trị uscore Chín mười ngun tố có tỉ số ex / ce nhỏ 15% Hai nguyên tố cịn lại Cu Mg có ex khác biệt so với ce khoảng 20% 18 Hình 4.3: Tỉ số GTPT GTCN sai số mẫu NIST-1566b N=5 4.2 Kết hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết cao Kết Hình 4.8 tốc độ đếm đỉnh tương đối 46m Sc trước sau hiệu chồng chập xung theo thời gian chết khác Đối với phép đo với thời gian chết 10%, tốc độ đếm hạt nhân gần không thay đổi tiệm cận quanh giá trị Đối với phép đo với thời gian chết lớn 10%, tốc độ đếm giảm tuyến tính theo thời gian chết tăng dần Sau hiệu cơng thức thực nghiệm đề xuất phần số đếm bị gần bổ sung hồn tồn hiệu chỉnh với thời gian chết lên đến 80% 19 Hình 4.8: Tốc độ đếm tương đối đỉnh 142,5 keV 46mSc trước sau hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết Hình 4.11 cho thấy kết phân tích số nguyên tố mẫu chuẩn NIST-2711A xác định thông qua phổ tổng vòng lặp phương pháp k0-CNAA Kết hiệu chỉnh số đếm thời gian chết Sau hiệu hỉnh, hàm lượng số nguyên tố tăng lên trung bình khoảng 20% tiệm cận gần với giá trị chứng nhận (ce) Hầu hết nguyên tố có tỉ số ex / ce nhỏ 10% ngoại trừ nguyên tố Hf Ca với độ lệch khoảng 15% Hình cho thấy tất ex nhỏ so với ce, điều số đếm bị chưa bổ sung hoàn toàn đo thời gian chết cao cao (trên 50%) Mặt dù vậy, độ lệch ex ce nhỏ 15% tất tám nguyên tố Kết chấp nhận phép đo hạt nhân sống ngắn với kỹ thuật CNAA thời gian chết lên đến 62% 20 Hình 4.11: Tỉ số ex/ce mẫu NIST-2711A sai số 4.3 Kết xác định nguyên tố Selen mẫu sinh học thông qua hạt nhân 77mSe kích hoạt lặp vịng Hình 4.15 cho thấy giới hạn phát Selen cải thiện đáng kể áp dụng kết hợp kỹ thuật Re-NAA PCNAA Giới hạn phát cải thiện theo số mẫu lặp số vòng lặp tăng dần Giới hạn phát cải thiện 2,8 lần tích lũy phổ mẫu lặp vịng lặp thứ Hệ số tăng lên tăng số mẫu lặp số vòng lặp Nếu cần thiết, mẫu lặp chiếu lặp lại lần mẫu đạt hệ số cải thiện đáng kể 4,5 lần 21 Hình 4.15: Giới hạn phát Selen IAEA-436 kết hợp phổ kỹ thuật Re-NAA PCNAA Độ tái lặp độ xác phương pháp CNAA đánh giá phân tích số mẫu chuẩn với mức hàm lượng Selen khác Kết trung bình phép phân tích trình bày Bảng 4.19 Số liệu thu cho thấy độ tái lặp phép đo giảm từ vòng lặp thứ đến vòng lặp thứ vòng lặp thứ sau lại tăng dần Độ tái lặp khoảng ± 4% đến 6% dễ dàng đạt loại mẫu chuẩn IAEA-436, NIST-1566b NIST-1577b Kết phân tích hàm lượng Selen phù hợp với giá trị chứng nhận, với độ lệch nhỏ 8% u-score < 1,64 tất giá trị Bảng 4.19: KQPT hàm lượng Selen theo số vòng lặp số mẫu chuẩn CNAA Mẫu chuẩn (GTCN) Tuna Fish, IAEA-436 (4,63 ± 0,48) N GTPT GTTB ± SD 4,64 ± 0,62 4,87 ± 0,60 4,32 ± 0,23 4,29 ± 0,17 22 RSD (%) 13,5 12,3 5,4 4,0 u-score 0,01 0,31 -0,58 -0,67 Oyster Tissue, NIST-1566b (2,06 ± 0,15) Bovine Liver, NIST-1577b (0,73 ± 0,06) 4,42 ± 0,43 4,51 ± 0,39 2,19 ± 0,29 2,13 ± 0,23 1,96 ± 0,08 1,96 ± 0,10 2,01 ± 0,15 2,04 ± 0,15 0,79 ± 0,13 0,72 ± 0,10 0,81 ± 0,05 0,82 ± 0,04 0,81 ± 0,11 0,79 ± 0,10 9,8 8,6 13,2 10,8 4,0 5,3 7,6 7,1 16,7 13,8 6,3 4,8 13,3 13,2 -0,32 -0,20 0,40 0,25 -0,58 -0,55 -0,24 -0,09 0,44 -0,07 1,07 1,20 0,61 0,46 4.4 Nhận xét chung Chương Phương pháp phân tích kích hoạt lặp vịng theo chuẩn hóa k0 (k0-CNAA) áp dụng để xác định nguyên tố thông qua hạt nhân sống ngắn mẫu chuẩn SMELS I, NIST-1566b NIST-2711A Hầu hết giá trị hàm lượng phân tích qua vịng lặp sai khác so với giá trị chứng nhận không 10% Giới hạn phát cải thiện đáng kể, số ngun tố phát từ vịng lặp thứ trở Khả hiệu chỉnh ảnh hưởng thời gian chết cao kiểm chứng thơng qua việc phân tích mẫu NIST-2711A đo thời gian chết 62% Độ lệch GTPT GTCN nhỏ 15% tất tám nguyên tố xác định mẫu 23 KẾT LUẬN Qua thời gian thực luận án này, phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng dựa theo chuẩn hóa k0 (k0CNAA) phát triển áp dụng thành cơng Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt Phương pháp có khả cho kết phân tích nhanh, độ tin cậy độ nhạy cao, đặc biệt ngun tố vi lượng có tính chất thị dùng nghiên cứu y – sinh học môi trường Luận án giải mục tiêu đặt ban đầu với kết bao gồm: Phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vòng (CNAA) xây dựng Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt với qui trình thực nghiệm hồn tồn tự động sử dụng hệ kích hoạt lặp vịng phần mềm xử lý số liệu k0-IAEA Phương pháp cho phép xác định nhanh nguyên tố Se, Ag, F, Hf, Sc, Dy, Al, V, Ti, Cu, Ca, Mg thông qua hạt nhân sống ngắn: Các hạt nhân có chu kỳ bán hủy (T1/2) nhỏ 30 giây 179m Hf, 46m 28 52 51 77m Se, 66 110 Ag, 49 20 F, 27 Sc; T1/2 < 10 phút Al, V, Ti, Cu Ca, Mg Đồng thời, phương pháp k0-CNAA có khả xác định số hạt nhân có thời gian sống trung bình 38Cl, 56Mn, 42K, 24 Na, 198Au (T1/2 > 10 phút) Ngồi ra, độ khơng đ ảm bảo đo phương pháp k0-CNAA xác định hầu hết nguồn sai số phương pháp nhận diện định lượng qui trình thực nghiệm Phần mềm k0-IAEA (sau nâng cấp cho k0-CNAA tác giả phần mềm – Dr Menno Blaauw), lần nghiên cứu áp dụng, kiểm tra đánh giá kết Lò phản ứng 24 hạt nhân Đà Lạt Phần mềm k0-IAEA có chức xử lý phổ tích lũy áp dụng k0-CNAA hồn toàn tự động cho kết tin cậy Số liệu thực nghiệm thu cho thấy độ lệch giá trị phân tích giá trị chứng nhận hầu hết nguyên tố nhỏ 10% Sự số đếm chồng chập xung ứng với thời gian chết cao lên đến 62% nghiên cứu hiệu với độ xác nhỏ 15% hầu hết nguyên tố mẫu chuẩn địa chất Qua kết ban đầu thực số loại mẫu chuẩn cho thấy phương pháp CNAA áp dụng để phân tích đối tượng mẫu có phơng phức tạp chẳng hạn mẫu mơi trường mẫu địa chất Bên cạnh đó, kết áp dụng phương pháp CNAA để phân tích thử nghiệm nguyên tố Selen mức hàm lượng khác thực luận án Khi kết hợp phương pháp lặp vòng khác chiếu mẫu lặp (Re-NAA) với lặp vịng thơng thường cải thiện giới hạn phát khoảng lần nguyên tố Selen mẫu sinh học Phương pháp k0-CNAA xây dựng luận án xác định Selen loại mẫu y sinh có mức hàm lượng thấp ppm vài bậc, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu thực tế Kết thu luận án đạt số điểm mới, bao gồm áp dụng phần mềm k0-IAEA cho việc xử lý phổ tích lũy lặp vịng, hiệu ảnh hưởng thời gian chết cao đến 62% phát triển thành cơng phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng dựa theo chuẩn hóa k0 (k0-CNAA) Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 25 Từ kết đạt kinh nghiệm kiến thức thu qua trình nghiên cứu hồn thành luận án, tác giả có số đề xuất hướng nghiên cứu sau: - Áp dụng phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vòng để nghiên cứu lĩnh vực y sinh môi trường thông qua số hạt nhân sống ngắn 77mSe, 20F 110Ag - Nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vòng sử dụng neutron nhiệt 26 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Bài báo nước: [1] Van Doanh Ho, Dong Vu Cao, Quang Thien Tran, Ngoc Son Pham, Thi Sy Nguyen, Giang Nguyen, Nhi Dien Nguyen (2014), “A new rapid neutron activation analysis system at Dalat nuclear research reactor”, Journal of Nuclear Science and Technology, Vol 4, No.1, pp 82-91 [2] Van Doanh Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen (2014), “Determination of selenium by short-time NAA using 77m Se at the Dalat research reactor”, Journal of Nuclear Science and Technology, Volume 4, No.3, pp 36-42 Bài báo nước (ISI): [1] Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen (2016), “Combination and optimization of the cyclic NAA modes at the Dalat research reactor for determination of selenium in biological materials using 77mSe”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 309, Issue 1, pp.185-188 [2] Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Van Doanh Ho, Dong Vu Cao, Thi Sy Nguyen (2016), “Quality evaluation of the k0standardized neutron activation analysis at the Dalat research reactor”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 309, Issue 1, pp.135-143 27 [3] Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Van Doanh Ho, Thi Sy Nguyen (2016), “Determination of multi-element composition of Vietnamese marine sediment and tuna fish by k0-standardized neutron activation analysis” Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 309, Issue 1, pp 235-241 [4] Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Thanh Viet Ha, Quang Thien Tran, Dong Vu Cao (2018), “The upgrading of the cyclic neutron activation analysis facility at the Dalat research reactor”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Volume 315, Issue 3, pp 703-709 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Greenberg R.R., Bode P., E.A.D.N Fernandes (2011), "Neutron activation analysis: A primary method of measurement", Spectrochimica Acta Part B 66, pp.193-241 [2] Molnar G.L., Revay Z., Szentmiklosi L (2004), "New perspectives for very short-lived neutron activation analysis", J Radioanal Nucl Chem 262(1), pp.157-163 [3] Hou X (2000), "Cyclic activation analysis", Encyclopedia of Analytical Chemistry, pp.12447-12459 [5] Spyrou N.M (1981), "Cyclic activation analysis - A review", J Radioanal Nucl Chem 61, pp.211-242 [6] Van Doanh Ho, Manh Dung Ho, Quang Thien Tran, Thi Sy Nguyen, Nhi Dien Nguyen, Combination and optimization of the cyclic NAA modes at the Dalat research reactor for determination of selenium in biological materials using 77mSe, J Radioanal Nucl Chem, 309 (2016) [7] Dung H.M., et al (2012), "Development of k0-based cyclic neutron activation analysis for short-lived radionuclides", J Radioanal Nucl Chem 291, pp.485-492 [8] Lindstrom R.M., Fleming R.F (1995), "Dead time, pileup and accurate gamma-ray spectrometry", Radioactivity & Radiochemistry 6(2), pp.20-27 [9] Pomme S., Fitzgerald R., Keightley J (2015), "Uncertainty of nuclear counting", Metrologia 52, pp.3-17 29 ... Gth hệ số hiệu tự che chắn neutron nhiệt; th thông lượng neutron nhiệt; 0 10 tiết diện bắt neutron nhiệt; Gepi hệ số hiệu tự che chắn neutron nhiệt; e thông lượng neutron nhiệt; I0(α) tiết... thị cho dị thơng lượng neutron, Asp hoạt độ riêng; k0 hệ số k0; f tỉ số thông lượng neutron nhiệt thông lượng neutron nhiệt; Q0(α) tỉ số tích phân cộng hưởng tiết diện phổ neutron nhiệt phân bố... tiết diện tích phân cộng hưởng phổ neutron nhiệt dạng phân bố 1/E1+α 2.2 Phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng Trong phương pháp phân tích kích hoạt neutron lặp vịng, mẫu chiếu khoảng