Nghiên cứu xác định liều chiếu dân chúng do phóng xạ tự nhiên ở khu vực hà nội (phần hà nội mở rộng)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DƢƠNG ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LIỀU CHIẾU DÂN CHÚNG DO PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN Ở KHU VỰC HÀ NỘI (PHẦN HÀ NỘI MỞ RỘNG) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DƢƠNG ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LIỀU CHIẾU DÂN CHÚNG DO PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN Ở KHU VỰC HÀ NỘI (PHẦN HÀ NỘI MỞ RỘNG) Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH VĂN GIÁP Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Trịnh Văn Giáp tận tình hƣớng dẫn, dạy giúp đỡ em suốt trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn KS Nguyễn Quang Long – Viện Khoa Học Kỹ Thuật Hạt Nhân dạy, tạo điều kiện cho phép sử dụng số liệu đề tài: “Thiết lập sở liệu phơng phóng xạ mơi trƣờng Hà Nội (phần Hà Nội mở rộng) hoàn thiện đồ kỹ thuật số phơng phóng xạ mơi trƣờng Hà Nội tỷ lệ : 1:100.000” Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán Trung Tâm Quan Trắc Phóng Xạ Đánh Giá Tác Động Môi Trƣờng – Viện Khoa Học Kỹ Thuật Hạt Nhân – Viện Năng Lƣợng Nguyên Tử Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất, giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Vật Lý trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên tận tình truyền đạt kiến thức suốt năm học vừa qua Với vốn kiến thức mà em đƣợc tiếp thu trình học tập hành trang q báu để em hồn thành tốt công việc sau Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân bạn bè, ngƣời động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện vật chất tinh thần cho em suốt thời gian học tập làm luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Dƣơng Đức Thắng i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU vii MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN .3 1.1 Phóng xạ đất đá(2, 3) 1.1.1 Các họ phóng xạ(2, 3) .3 1.1.2 Cân cân phóng xạ(2, 3) 1.2 Phóng xạ tia vũ trụ(2, 3) 1.3 Phơi nhiễm phóng xạ tự nhiên(2, 3) 1.3.1 Phơi nhiễm chiếu từ phóng xạ tự nhiên đất đá (2, 3) 1.3.2 Phơi nhiễm chiếu từ tia vũ trụ(2, 3) 1.3.3 Phơi nhiễm chiếu từ nguồn phóng xạ tự nhiên(2, 3) 1.4 Một số đại lƣợng đo liều an toàn xạ(4) 10 1.4.1 Liều chiếu(4) 10 1.4.2 Liều hấp thụ(4) .11 1.4.3 Liều tƣơng đƣơng(4) 11 1.4.4 Liều hiệu dụng(4) 13 1.5 Tƣơng tác xạ gamma với vật chất(5, 6) 14 1.5.1 Hiệu ứng quang diện(5, 6) .15 1.5.2 Hiệu ứng Compton(5, 6) 17 1.5.3 Hiệu ứng tạo cặp(5, 6) 19 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu .21 ii 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 21 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu .21 2.2 Mục đích nghiên cứu 21 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 21 2.4 Phƣơng pháp đo gamma trƣờng 22 2.4.1 Thiết bị sử dụng 22 2.4.2 Phƣơng pháp hàm G(E) 25 2.4.3 Phƣơng pháp diện tích đỉnh 28 2.5 Phƣơng pháp đo gamma phịng thí nghiệm 29 2.5.1 Hệ phổ kế gamma phông thấp HPGe 29 2.5.2 Tính suất liều từ hoạt độ mẫu đất 30 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Xác định hệ số chuyển đổi cho detector NaI(Tl) 31 3.2 Kết đo gamma trƣờng sử dụng phƣơng pháp hàm G(E) 35 3.2 Kết đo gamma trƣờng sử dụng phƣơng pháp diện tích đỉnh 39 3.3 So sánh phƣơng pháp phổ gamma trƣờng phịng thí nghiệm 41 3.3.1 So sánh hoạt độ phóng xạ 41 3.3.2 So sánh suất liều hấp thụ xạ gamma 44 3.3 Đánh giá suất liều .46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 PHỤ LỤC 54 Phụ lục 1: Hoạt độ riêng nhân phóng xạ tính phƣơng pháp diện tích đỉnh .54 Phụ lục 2: Hoạt độ riêng nhân phóng xạ phân tích phịng thí nghiệm .56 Phụ lục 3: Suất liều gamma môi trƣờng (nGy/h) 58 iii Phụ Lục 4: Suất liều tính theo phƣơng pháp hàm G(E) 60 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần phông phóng xạ tự nhiên liều hiệu dụng trung bình năm lên thể sống từ thành phần phóng xạ tự nhiên giới Bảng 2: Trọng số xạ WR số loại xạ 12 Bảng 3: Trọng số mơ phận thể 13 Bảng 1: Các hệ số hàm G(E) 27 Bảng 1: Nguồn chuẩn 31 Bảng 2: Đáp ứng góc detector với nguồn 137Cs 32 Bảng 3: Hiệu suất ghi N0/υ detector 34 Bảng 4: Hiệu suất ghi N0/υ nhân phóng xạ tự nhiên 34 Bảng 5: Hệ số υ/A υ/I detector 35 Bảng 6: Các hệ số chuyển đổi phóng xạ tự nhiên 35 Bảng 7: Kênh trung tâm lƣợng 40K, 214Bi 208Tl 37 Bảng 8: Kết hoạt độ suất liều phóng xạ tự nhiên tính theo phƣơng pháp diện tích đỉnh 40 Bảng 9: Hoạt độ đồng vị phóng xạ tự nhiên mẫu đất 41 Bảng 10: Suất liều (nGy/h) thu đƣợc từ phƣơng pháp khác .45 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ phân rã ba họ phóng xạ 238U, 232Th 235U Hình 2: Sự suy giảm chùm gamma qua vật chất 14 Hình 3: Hiệu ứng quang điện 16 Hình 4: Tán xạ Compton 17 Hình 5: Hiệu ứng tạo cặp 19 Hình 6: Độ quan trọng tƣơng đối ba hiệu ứng phụ thuộc vào lƣợng điện tích z chất hấp thụ 20 Hình 1: Sơ đồ phƣơ Hình 2: Hệ phổ kế g Hình 3: Phổ gamma Hình 4: Máy đo liều Hình 5: Hàm G(E) Hình 6: Hệ detector Hình 1: Đo đáp ứng Hình 2: Đáp ứng gó 3: Xác định hi Hình Mối liên hệ Hình 4: Hình 5: Phổ gamma Hình 6: Đỉnh quang v Hình 7: Đỉnh quang điện 214Bi 37 Hình 8: Đỉnh quang điện 208Tl 37 Hình 9: Mối liên hệ kênh lƣợng 38 Hình 10: Suất liều tính theo phƣơng pháp hàm G(E) .38 Hình 11: Xác định diện tích đỉnh 39 Hình 12: Sự tƣơng quan kết đo hoạt độ phóng xạ 40K trƣờng kết qủa phân tích phịng thí nghiệm 42 Hình 13: Sự tƣơng quan kết đo hoạt độ phóng xạ 238 U trƣờng kết qủa phân tích phịng thí nghiệm 43 Hình 14: Sự tƣơng quan kết đo hoạt độ phóng xạ 232Th trƣờng kết qủa phân tích phịng thí nghiệm 43 Hình 15: So sánh mối tƣơng quan suất liều tính phƣơng pháp diện tích đỉnh PTN 45 Hình 16: So sánh mối tƣơng quan suất liều tính phƣơng pháp hàm G(E) phƣơng pháp tính PTN 46 Hình 17: Phân bố suất liều tính từ phƣơng pháp khác 47 Hình 18: Bản đồ phân bố đóng góp đồng vị vào suất liều tính từ phƣơng pháp diện tích đỉnh 49 Hình 19: Bản đồ phân bố đóng góp đồng vị vào suất liều tính từ phƣơng pháp đo mẫu đất PTN 49 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU Chữ viết tắt IAEA ICRU ICRP EML JAERI PTN HPGe vii 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 55 DP DP DP HD HD HD ML ML ML ML Phụ lục 2: Hoạt độ riêng nhân phóng xạ phân tích phịng thí nghiệm STT Tên mẫu BV CM CM CM CM CM CM CM CM HDu HDu HDu HDu MD PT PT QO QO QO TT TT TT TT TO TO Tti Tti Tti Tti DP 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 56 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 57 DP DP DP DP DP HD HD HD ML ML ML ML Phụ lục 3: Suất liều gamma môi trƣờng (nGy/h) STT Kinh độ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 105,43 105,70 105,66 105,62 105,62 105,66 105,70 105,68 105,75 105,70 105,66 105,68 105,70 105,68 105,61 105,64 105,62 105,52 105,66 105,62 105,55 105,57 105,56 105,75 105,81 105,91 105,84 105,88 105,84 105,72 105,72 105,67 105,64 105,67 58 35 36 37 38 39 40 41 42 59 Phụ Lục 4: Suất liều tính theo phƣơng pháp hàm G(E) Kênh 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 60 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 61 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 62 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 63 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 64 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 65 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 66 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 67 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 68 357 358 359 360 361 362 363 364 365 69 ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DƢƠNG ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LIỀU CHIẾU DÂN CHÚNG DO PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN Ở KHU VỰC HÀ NỘI (PHẦN HÀ NỘI MỞ RỘNG) Chuyên ngành:... xạ môi trƣờng, tác giả chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu xác định liều chiếu dân chúng phóng xạ tự nhiên khu vực hà nội (phần Hà Nội mở rộng)? ?? Với mục đích: - Nghiên cứu việc sử dụng phổ kế gamma trƣờng... thành phần phóng xạ tự nhiên giới Thành phần phơng phóng xạ tự nhiên Tia vũ trụ (chiếu ngồi) Tia phóng xạ từ đất (chiếu ngồi) Radon (chiếu hơ hấp) Nhân phóng xạ tự nhiên thâm nhập vào thể (chiếu trong)