Thông tin tài liệu
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10759-3:2016 ISO 11665-3:2012 ĐO HOẠT ĐỘ PHĨNG XẠ TRONG MƠI TRƯỜNG - KHƠNG KHÍ: RADON-222 - PHẦN 3: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỂM ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NĂNG LƯỢNG ALPHA TIỀM TÀNG CỦA SẢN PHẨM PHÂN RÃ SỐNG NGẮN Measurement of radioactivity in the environment - Air: radon-222 - Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay products Lời nói đầu TCVN 10759-3:2016 hồn tồn tương đương với ISO 11665-3:2012 TCVN 10759-3:2016 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 85/SC Bảo vệ xạ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Bộ tiêu chuẩn TCVN 10759 (ISO 11665), Đo hoạt độ phóng xạ mơi trường - Khơng khí: radon222 gồm tiêu chuẩn sau: - TCVN 10759-1:2016 (ISO 11665-1:2012), Phần 1: Nguồn gốc, sản phẩm phân rã sống ngắn phương pháp đo - TCVN 10759-2:2016 (ISO 11665-2:2012), Phần 2: Phương pháp đo tích hợp để xác định nồng độ lượng alpha tiềm tàng trung bình sản phẩm phân rã sống ngắn - TCVN 10759-3:2016 (ISO 11665-3:2012), Phần 3: Phương pháp đo điểm để xác định nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn - TCVN 10759-4:2016 (ISO 11665-4:2012), Phần 4: Phương pháp đo tích hợp để xác định nồng độ hoạt độ trung bình với việc lấy mẫu thụ động phân tích trễ - TCVN 10759-5:2016 (ISO 11665-5:2012), Phần 5; Phương pháp đo liên tục để xác định nồng độ hoạt độ - TCVN 10759-6:2016 (ISO 11665-6:2012), Phần 6: Phương pháp đo điểm để xác định nồng độ hoạt độ - TCVN 10759-7:2016 (ISO 11665-7:2012), Phần 7: Phương pháp tích lũy để ước lượng tốc độ xả bề mặt - TCVN 10759-8:2016 (ISO 11665-8:2012), Phần 8: Phương pháp luận khảo sát sơ khảo sát bổ sung tòa nhà Bộ tiêu chuẩn ISO 11665 có tiêu chuẩn sau: - ISO 11665-9, Part 9: Method for determining exhalation rate of dense building materials Lời giới thiệu Đồng vị radon 222, 220 219 khí phóng xạ tạo phân rã đồng vị radi 226, 224 223, sản phẩm phân rã urani-238, thori-232 urani-235, tìm thấy lớp vỏ trái đất Các ngun tố thể rắn, có tính phóng xạ, nguyên tố chì bền tạo phân rã radon[1] Khi phân rã, radon phát xạ hạt anpha tạo sản phẩm phân rã thể rắn, có tính phóng xạ (poloni, bitmut, chì, ) Ảnh hưởng tiềm ẩn lên sức khỏe người radon nằm sản phẩm phân rã thân khí radon Dù khí radon có gắn với sol khí hay khơng, sản phẩm phân rã radon hít vào lắng đọng phế quản phổi độ sâu khác tùy theo kích thước chúng Radon ngày xem nguồn phơi nhiễm người với xạ tự nhiên Báo cáo UNSCEAR (2006)[6] cho rằng, mức độ toàn giới, radon đại diện cho khoảng 52 % mức phơi nhiễm trung bình với xạ tự nhiên Tác động xạ đồng vị radon-222 (48 %) đáng kể so với đồng vị radon-220 (4 %), đồng vị radon-219 xem không đáng kể (xem Phụ lục A) Tham khảo TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) radon-222 Nồng độ hoạt độ radon thay đổi đến nhiều bậc độ lớn tùy theo thời gian không gian Phơi nhiễm với radon sản phẩm phân rã thay đổi nhiều từ địa điểm đến địa điểm khác, phụ thuộc trước tiên vào lượng radon phát xạ đất vật liệu xây dựng địa điểm, thứ hai phụ thuộc vào mức độ nhiễm xạ điều kiện thời tiết địa điểm nơi cá nhân bị phơi nhiễm Sự thay đổi từ vài nanojun mét khối đến vài nghìn nanojun mét khối quan sát nồng độ lượng anpha tiềm tàng sản phẩm phân rã radon sống ngắn Nồng độ lượng anpha tiềm tàng sản phẩm phân rã radon-222 sống ngắn khơng khí đo phương pháp đo điểm phương pháp đo tích hợp (xem TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) TCVN 10759-2 (ISO 11665-2) Tiêu chuẩn đề cập đến phương pháp đo điểm Phương pháp đo điểm nồng độ lượng anpha tiềm tàng theo thời gian phép đo thực khơng có ảnh hưởng đáng kể phơi nhiễm hàng năm Do vậy, phương pháp đo loại không áp dụng đánh giá phơi nhiễm hàng năm CHÚ THÍCH: Nguồn gốc radon-222 sản phẩm phân rã sống ngắn mơi trường khơng khí phương pháp đo khác mô tả khái quát TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) ĐO HOẠT ĐỘ PHĨNG XẠ TRONG MƠI TRƯỜNG - KHƠNG KHÍ: RADON-222 - PHẦN 3: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỂM ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NĂNG LƯỢNG ALPHA TIỀM TÀNG CỦA SẢN PHẨM PHÂN RÃ SỐNG NGẮN Measurement of radioactivity in the environment - Air: radon-222 - Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay products Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn mô tả phương pháp đo điểm để xác định nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 khơng khí để tính tốn nồng độ lượng alpha tiềm tàng Tiêu chuẩn đưa dẫn để thực phương pháp đo điểm nồng độ lượng alpha, sau thực lấy mẫu nơi xác định vài phút, điều kiện sử dụng thiết bị đo Phương pháp đo áp dụng trường hợp đo nhanh nồng độ lượng alpha tiềm tàng Kết thu khơng thể ngoại suy để ước tính nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 năm Vì vậy, loại phép đo không áp dụng để đánh giá phơi nhiễm hàng năm Phương pháp đo áp dụng mẫu khơng khí có nồng độ lượng alpha tiềm tàng lớn nJ/m3 CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn không đề cập phân bố tiềm tàng sản phẩm phân rã radon-220 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố áp dụng phiên bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) TCVN 10759-1 (ISO 11665-1), Đo phóng xạ mơi trường - Khơng khí: radon-222 - Phần 1: Nguồn gốc, sản phẩm phân rã sống ngắn phương pháp đo TCVN ISO/IEC 17025, Yêu cầu chung lực phòng thử nghiệm hiệu chuẩn IEC 61577-1, Radiation protection instrumentation - Radon and radon decay product measuring instruments - Part 1: General principles (Dụng cụ bảo vệ xạ - Thiết bị đo radon sản phẩm phân rã radon - Phần 1: Nguyên tắc chung) IEC 61577-3, Radiation protection instrumentation - Radon and radon decay product measuring instruments - Part 3: Specific requirements for radon decay product masuring instruments (Dụng cụ bảo vệ xạ - Thiết bị đo radon sản phẩm phân rã radon - Phần 3: Yêu cầu riêng cho thiết bị đo sản phẩm phân rã radon) Thuật ngữ, định nghĩa ký hiệu 3.1 Thuật ngữ định nghĩa Tài liệu sử dụng thuật ngữ định nghĩa TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) 3.2 Ký hiệu Tài liệu sử dụng ký hiệu TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) ký hiệu sau Ci nồng độ hoạt độ hạt nhân i, tính becquerel mét khối EAE,i lượng hạt alpha sinh phân rã hạt nhân i, tính jun EAEt,i tổng lượng hạt alpha sinh hạt nhân i, tính jun EPAE,i lượng alpha tiềm tàng hạt nhân i, tính jun EPAEC,i nồng độ lượng alpha tiềm tàng hạt nhân i, tính jun mét khối * EPAEC ,i ngưỡng định nồng độ lượng alpha tiềm tàng hạt nhân i, tính jun mét khối # E PAEC ,i giới hạn phát nồng độ lượng alpha tiềm tàng hạt nhân i, tính jun mét khối EPAEC ,i giới hạn khoảng tin cậy nồng độ lượng alpha tiềm tàng hạt nhân i, tính jun mét khối EPAEC ,i giới hạn khoảng tin cậy nồng độ lượng alpha tiềm tàng hạt nhân i, tính jun mét khối Ij số đếm tổng cộng lần thứ j thu khoảng thời gian từ thời điểm tj đến tcj I0j số đếm phông lần thứ j thu khoảng thời gian từ thời điểm tj đến tcj kij hệ số liên đới đến số đếm tổng cộng thứ j sản phẩm i phân rã radon, phụ thuộc vào số phân rã sản phẩm phân rã radon, thời gian lấy mẫu, ts, thời điểm tj tcj giây bình phương Ni số nguyên tử hạt nhân i n số đếm phụ thuộc vào cách thức đếm alpha tổng cộng sử dụng Q lưu lượng dịng lấy mẫu, tính mét khối giây tcj thời điểm kết thúc việc đếm j, tính giây tj thời điểm bắt đầu việc đếm j, tính giây ts thời gian lấy mẫu, tính giây U độ khơng đảm bảo mở rộng tính U = k · u với k = u() độ không đảm bảo tiêu chuẩn kết đo urel() độ không đảm bảo tiêu chuẩn tương đối V thể tích lấy mẫu, tính mét khối εc hiệu suất đếm, tính xung phân rã λi số phân rã hạt nhân i, tính giây Nguyên lý phương pháp đo Phương pháp đo điểm nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 dựa yếu tố sau: a) Sử dụng màng lọc hiệu suất cao để thời điểm t, lấy mẫu tức thời sản phẩm phân rã sống ngắn radon có thể tích khí đại diện cho khơng khí khảo sát; b) Sử dụng detector nhạy với hạt alpha để thực phép đo tổng alpha lặp lại sản phẩm phân rã thu thập được; giai đoạn đếm bắt đầu sau việc lấy mẫu kết thúc; c) Tính nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã radon cách sử dụng định luật phân rã phóng xạ kết đếm khoảng thời gian xác định trước, lặp lại thời điểm định Phương pháp đo tổng alpha xác định số lượng hạt alpha phát sản phẩm phân rã sống ngắn radon Chuỗi phân rã 222Rn cho thấy 99,98% phân rã 218Po phát hạt alpha Vì vậy, chuỗi phân rã coi nguồn hồn tồn phát alpha 214Pb 214Bi nguồn phát alpha đóng góp vào xuất hạt alpha sinh từ phân rã 214Po Sau thu thập mẫu khí, tổng hoạt độ phóng xạ alpha đo cho khoảng thời gian đếm khác Vì sản phẩm phân rã radon phân rã nhanh nên thành phần đồng vị mẫu thay đổi nhanh trình thu thập mẫu trình đếm Cần lặp lại phép đo tổng hoạt độ alpha để mơ tả phân rã mẫu từ đó, tính số lượng sản phẩm phân rã khác thu thập từ mẫu khí CHÚ THÍCH: Mặc dù 222Rn sản phẩm phân rã thường tìm thấy với lượng lớn, mẫu khí mơi trường có hoạt độ đáng kể hạt nhân phóng xạ thuộc chuỗi phân rã 220 Rn hạt nhân phóng xạ có đời sống dài khơng khí Trong trường hợp vậy, cơng thức quy trình quy định tiêu chuẩn cần điều chỉnh để tính tới hạt nhân phóng xạ bổ sung Thiết bị Bộ thiết bị bao gồm hệ thống lấy mẫu hệ thống phát cấu thành detector kết nối với hệ thống đếm (xem Hình 1) Thiết bị đo sử dụng phải phù hợp với IEC 61577-1 IEC 61577-3 Hệ thống lấy mẫu bao gồm phận sau: a) Một ống giữ lọc không lớp che chắn cho phép tháo lọc nhanh dễ dàng sau lấy mẫu; b) Một bơm; c) Một lọc khí có hiệu suất cao (cái lọc HEPA có hiệu suất tối thiểu 99,97 % cho cỡ hạt 0,3 μm); d) Một lưu lượng kế đồng hồ bấm Detector bao gồm: - Một nhân quang có bề mặt nhấp nháy nhạy [ví dụ ZnS(Ag)]; - Vật bán dẫn điện silicon nhạy với hạt alpha Detector kết nối với hệ thống đếm xung phải có bề mặt phát nhạy có đường kính đường kính lọc CHÚ DẪN: màng lọc ống giữ màng lọc cột đỡ lưu lượng kế đồng hồ bấm bơm hệ thống đếm detector Hình - Sơ đồ hoạt động đo điểm để đo nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon Lấy mẫu 6.1 Khái quát Lấy mẫu tức thời sử dụng để đo nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 thời điểm định vị trí định 6.2 Mục tiêu lấy mẫu Mục tiêu lấy mẫu thu thập liên tục tất sol khí, kích thước (cả phần liên quan không liên quan), mang sản phẩm phân rã sống ngắn radon có khơng khí xung quanh khoảng thời gian lấy mẫu xác định (ít giờ) 6.3 Đặc điểm lấy mẫu Các phần liên quan không liên quan sản phẩm phân rã sống ngắn radon phải lấy mẫu không gián đoạn từ không khí khảo sát cách bơm lọc thể tích khí biết qua màng thu có hiệu suất cao đặt hộp chứa màng lọc mở Mẫu khí phải lấy từ nhiều hướng Để đếm xác số hạt alpha phát ra, hệ thống lấy mẫu phải hướng tới nhân phóng xạ lắng đọng bề mặt lọc phải ngăn ngừa khả sol khí bị che lấp Hệ thống lấy mẫu phải sử dụng điều kiện ngăn ngừa bít kín màng lọc, ngun nhân gây tình trạng tự hấp thụ alpha phát từ hạt thu thập lọc suy giảm lưu lượng dòng lấy mẫu theo thời gian 6.4 Điều kiện lấy mẫu 6.4.1 Khái quát Việc lấy mẫu phải thực theo quy định TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) Vị trí, ngày thời điểm lấy mẫu phải ghi lại 6.4.2 Lắp đặt hệ thống lấy mẫu Việc lắp đặt hệ thống lấy mẫu phải thực theo quy định TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) 6.4.3 Thời gian lấy mẫu Do thời gian bán rã ngắn sản phẩm phân rã radon-222, đặc biệt 218Po, thời gian lấy mẫu thường 20 Thời gian lấy mẫu dài không cải thiện giới hạn phát phương pháp đo 6.4.4 Thể tích khí lấy mẫu Thể tích khí lấy mẫu phải nắm rõ cách đo liên tục lưu lượng dòng suốt thời gian lấy mẫu với hệ thống lấy mẫu hiệu chuẩn (ví dụ ống âm thanh) (xem IEC 61557-3) Phương pháp phát Việc phát thực cách sử dụng nhấp nháy kẽm sunfua hoạt hóa bạc ZnS(Ag) chất bán dẫn (phát alpha), mô tả TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) Đo 8.1 Quy trình Phép đo phải thực sau: a) Lựa chọn thời gian lấy mẫu, ts b) Lập kế hoạch cho giai đoạn đếm, với n lần đếm, chọn thời điểm bắt đầu tj thời điểm kết thúc tcj cho lần đếm Ij Các tập hợp đếm khác thiết lập từ j = đến j = n Trước tập hợp đếm, cần phải có khoảng thời gian chờ cụ thể CHÚ THÍCH: Ví dụ cách thức đếm tổng hạt alpha nêu Phụ lục A c) Lắp đặt hệ thống phát (detector hệ thống đếm xung) d) Xác định mức phông màng lọc Trước tiến hành lấy mẫu, đặt màng đối diện với detector, phù hợp với khuyến nghị nhà sản xuất Đo màng cách thực n lần đếm liên tục tổng alpha khoảng thời gian cụ thể tcj - tj theo giai đoạn đếm lựa chọn: 1) t = đến t = t1 khoảng chờ, khơng có số đếm t1 > 0; 2) t = t1 đến t = tc1 lần đếm I01 thực hiện; 3) t = tc1-1 đến t = tj khoảng chờ, khơng có số đếm tj > tcj-1; 4) t = tj đến t = tcj lần đếm I0,j thực Nếu n > 1, lặp lại giai đoạn 3) 4) j = n e) Ghi lại giá trị I0,j với j = đến j = n f) Lựa chọn ấn định điểm đo g) Lắp đặt hệ thống lấy mẫu h) Thực hiện, thu thập mẫu khí đại diện cho mơi trường khí khảo sát suốt khoảng thời gian lấy mẫu ts i) Ghi lại vị trí thời gian (ngày, phút) lấy mẫu j) Khi hoàn thành việc lấy mẫu, tháo màng lọc khỏi hệ thống lấy mẫu đặt đối diện với detector, phù hợp với khuyến nghị nhà sản xuất Do sản phẩm phân rã radon-222 có thời gian bán rã ngắn nên hạt alpha phải đo nơi lấy mẫu vòng vài phút sau lấy mẫu k) Thực n lần đếm liên tiếp tổng hạt alpha màng với khoảng thời gian đếm cụ thể tcj - tj theo giai đoạn đếm lựa chọn: 1) t = đến t = t1 khoảng chờ, khơng có số đếm t1 > 0; 2) t = t1 đến t = tc1 lần đếm I1 thực hiện; 3) t = tcj-1 đến t = tj khoảng chờ, khơng có số đếm tj > tcj-1; 4) t = tj đến t = tcj lần đếm Ij thực Nếu n > 1, lặp lại giai đoạn 3) 4) j = n l) Ghi lại giá trị lj với j = đến j = n m) Tính tốn để xác định nồng độ lượng alpha tiềm tàng 8.2 Đại lượng ảnh hưởng Các đại lượng khác dẫn tới phép đo bị sai lệch cho kết khơng mang tính đại diện Tùy thuộc vào phương pháp đo việc kiểm soát đại lượng ảnh hưởng thông thường nêu IEC 61577-1 TCVN 10759-1 (ISO 11665-1), đại lượng sau phải xem xét cụ thể: a) Ảnh hưởng áp suất khí q trình lấy mẫu; b) Ảnh hưởng điều kiện lưu giữ màng lọc trước thực lấy mẫu; điều kiện lưu giữ phải thiết kế để tránh cho màng lọc bị nhiễm bẩn sản phẩm phân rã radon; c) Nhiễm bẩn bề mặt detecton; nhiễm bẩn bề mặt detector phải kiểm soát trước thực phép đo; d) Sự tồn nguồn phát alpha khác (radi, đồng vị radon, v.v ) màng lọc môi trường khí xung quanh Các khuyến nghị nhà sản xuất hướng dẫn vận hành thiết bị đo phải tuân theo 8.3 Hiệu chuẩn Toàn thiết bị đo (hệ thống lấy mẫu hệ thống phát hiện, tức detector thiết bị điện tử liên quan) phải hiệu chuẩn quy định TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) Mối quan hệ biến số đo hệ thống phát nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã radon khơng khí phải thiết lập cách sử dụng nguồn phóng xạ mẫu chuẩn khác (ví dụ khơng khí chuẩn) thừa nhận thơng qua chương trình so sánh quốc tế Biểu thị kết 9.1 Khái quát Tính nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 phải dựa nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã sống ngắn nồng độ lượng alpha tiềm tàng tổng cộng Tính nồng độ hoạt độ 218Po, 214Pb 214Bi phải dựa vài lần đếm tổng alpha IJ, mức phông detector I0,j, hiệu suất đếm, lưu lượng thời gian lấy mẫu Các giả thiết sau áp dụng: a) Các sản phẩm phân rã sống ngắn radon hạt nhân phát alpha có khơng khí phân tích; b) Nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã sống ngắn riêng rẽ radon khơng thay đổi suốt q trình lấy mẫu; c) Hiệu suất đếm giống cho sản phẩm phân rã Nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã tính cách sử dụng phương trình biểu thị số nguyên tử sản phẩm phân rã có lọc thời điểm kết thúc trình lấy mẫu dựa tổng số đếm tổng cộng hạt alpha thu khoảng thời gian khác (xem Phụ lục B) 9.2 Nồng độ lượng alpha tiềm tàng Nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 tính Cơng thức (1): EPAEC , 222 Rn = ∑ i EPAE ,i ⋅N ⋅C E E = ∑ AEt ,i i = ∑ AEt ,i i V Vi λi i i EPAEC , 222 Rn = ω ⋅ ∑∑ j E AEt ,i ⋅ ki j i λi (I j − I 0, j ) (1) (2) Trong đó: Ci = ⋅ ∑ ki , j ⋅ ( I j − I , j ) = ω ∑ ki , j ⋅ ( I j − I , j ) εc ⋅ Q j j ω= εc ⋅ Q (3) (4) Phương pháp tính ki,j mơ tả chi tiết Phụ lục B CHÚ THÍCH: Đối với 218 Po, E AEt ,i = E AE ,218 Po + E AE ,214 Po Đối với 214Pb, 214Bi 214Po, E AEt ,i = E AE , 214Po 9.3 Độ không đảm bảo tiêu chuẩn Độ không đảm bảo lưu lượng dòng lấy mẫu, hiệu suất đếm số đếm (bao gồm mức nền) phải tính đến Độ không đảm bảo số phân rã, thời gian lấy mẫu thời gian đếm coi không đáng kể, độ không đảm bảo ki,j coi khơng đáng kể Với giả thiết: a) Tất biến số độc lập; b) Số lần đếm I0,j Ij thường biến đổi theo định luật Poisson Với điều kiện này, độ không đảm bảo số lần đếm I0,j Ij biểu thị sau: u2(I0,j) = I0,j u2(Ij) = Ij (5) Ij phụ thuộc vào hoạt độ sản phẩm phân rã thời gian trôi qua kể từ kết thúc trình lấy mẫu Do đó, độ khơng đảm bảo phép đếm ước tính từ phương sai Ij bao gồm độ không đảm bảo biến số mà Ij phụ thuộc Theo TCVN 9595-3 (ISO/IEC 98-3), độ không đảm bảo tiêu chuẩn E PAEC ,222Rn tính theo Cơng thức (6): ( ) [ ] ( ) u EPAEC , 222 Rn = ω ⋅ ∑ ( K i , j ) ⋅ ( I j + I 0, j ) + EPAEC , 222 Rn j 2 (ω ) ⋅ urel (6) Trong đó: 2 ( ω ) = u rel ( ε c ) + u rel (Q ) u rel Ki, j (7) E ⋅ k = ∑ AEt ,i i , j λi i (8) Phép tính giới hạn đặc trưng (xem ISO 11929) địi hỏi phải tính ~ ~ u E PAEC , 222 Rn , tức độ không đảm bảo E PAEC ,222 Rn hàm giá trị thật nó, tính theo Cơng thức (9): ~ ~ u E PAEC ,222Rn = ω K i, j ~ ~ I j + I 0, j + E PAEC ,222 Rn ∑( ) u rel ( ω ) (9) 9.4 Ngưỡng định ~ * Ngưỡng định, E PAEC ,222Rn , thu từ Công thức (9) với E PAEC ,222 = (xem ISO 11929), tức Rn ~ ~ C = I j = I 0, j Từ suy Công thức (10): i [ * ~ EPAEC , 222 Rn = k1−α u (0) = k1−α ω 2.∑ ( K i , j ).I , j j ] (10) α = 0,05 với k1-α = 1,65 thường chọn mặc định 9.5 Giới hạn phát # Giới hạn phát hiện, E PAEC ,222Rn , tính theo Công thức (11) (xem ISO 11929): ~ # EPAEC + (k12− β − k12−α ).u~ ( EPAEC = 0) = a + + (k12− β − k12−α ).u~ (0) , 222 Rn = a + Với: k1− β ~ a = k1−α u (0) + EPAEC Nếu α = β u ( EPAEC ) − u~ (0) [ # EPAEC = 2⋅a α = β = 0,05 với k1-α = k1-β thường chọn mặc định 9.6 Giới hạn khoảng tin cậy ] (12) (11) Giới hạn dưới, EPAEC , 222 Rn giới hạn EPAEC , 222 Rn khoảng tin cậy tính theo Cơng thức (13) (14) (xem ISO 11929): EPAEC , 222 Rn = EPAEC , 222 Rn − k p ⋅ u ( EPAEC , 222 Rn ); p = ω (1 - γ/2) (13) EPAEC , 222 Rn = EPAEC , 222 Rn − k q ⋅ u ( E PAEC , 222 Rn ); q = − ω γ/2 (14) Trong đó: ω = φ [y/u(y)], φ hàm phân bố phân bố chuẩn tiêu chuẩn hóa; ω = xác lập E PAEC ,222 Rn ≥ 4·u( E PAEC ,222Rn ), trường hợp này: E PAEC ,222 Rn ± k1-γ/2·u( E PAEC ,222 Rn ) EPAEC , 222 Rn = (15) γ = 0,05 với k1-γ /2 = 1,96 thường chọn theo mặc định 10 Báo cáo thử nghiệm 10.1 Báo cáo thử nghiệm phải tuân theo quy định TCVN ISO/IEC 17025 phải bao gồm thông tin sau: a) Viện dẫn tiêu chuẩn này; b) Phương pháp đo (điểm); c) Nhận dạng mẫu; d) Đặc điểm lấy mẫu (chủ động); e) Thời điểm bắt đầu lấy mẫu (ngày, phút); f) Thời điểm kết thúc lấy mẫu (ngày, phút); g) Khoảng thời gian lấy mẫu; h) Vị trí lấy mẫu; i) Các đơn vị biểu thị kết đo; j) Kết thử nghiệm, E PAEC ,222 Rn ± u( E PAEC ,222 Rn ) E PAEC ,222 Rn ± U, với giá trị k liên đới 10.2 Có thể đưa thơng tin bổ sung như: a) Mục đích đo; b) Xác suất α, β (1 - γ ); c) Ngưỡng định giới hạn phát hiện; tùy thuộc vào yêu cầu khách hàng mà có cách thể kết khác nhau: 1) Nếu nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 so sánh với ngưỡng định (xem ISO 11929) kết phép đo cần phải thể * ≤ E PAEC ,222 Rn kết thấp ngưỡng định; 2) Nếu nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 # so sánh với giới hạn phát kết đo thể ≤ E PAEC ,222Rn kết thấp giới hạn phát Nếu giới hạn phát vượt giá trị hướng dẫn phải lập thành tài liệu phương pháp đo khơng phù hợp cho mục đích phép đo; d) Tất thơng tin liên quan ảnh hưởng đến kết quả: 1) Điều kiện thời tiết vào thời điểm lấy mẫu; 2) Điều kiện thơng gió việc đo nhà (hệ thống thơng gió học, cửa vào cửa sổ mở hay đóng, v.v ) 10.3 Kết thể theo mẫu tương tự TCVN 10759-1:2016 (ISO 11665-1:2012), Phụ lục C Phụ lục A (Tham khảo) Ví dụ cách thức đếm tổng hạt alpha Có số cách thức đếm tổng hạt alpha cho phương pháp đo điểm để đo nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon-222 nêu tiêu chuẩn Một số cách thức số phù hợp với mục đích tiêu chuẩn liệt kê Bảng A.1 Bảng A.1 - Ví dụ cách thức đếm tổng hạt alpha Khoảng thời gian pha khác (giây) Phương pháp Thomas[4] Lấy mẫu Chờ Đếm lần thứ Chờ Đếm lần thứ hai Chờ Đếm lần thứ ba 300 120 180 60 840 60 540 [4] Thomas + Hartley[5][6] Markov[7] Nazaroff [8] Miller[9][10] Kusnetz [11] Rolle[12] Biến thiên 300 60 180 180 180 300 60 600 600 140 120 30 120 300 đến 600 400 đến 400 120 480 120 Phụ lục B (Tham khảo) Tính tốn hệ số k 218 Po , j , k 214 Pb , j k 214 Bi , j B.1 Khái quát Phụ lục nêu phương pháp xác định hệ số k 218 Po , j , k 214 Pb , j k 214 Bi , j CHÚ THÍCH: Xem Điều để biết định nghĩa ký hiệu sử dụng Phụ lục B.2 Phương pháp xác định B.2.1 Xác định số phân rã apha Sau lấy mẫu xong, số phân rã alpha dự kiến, nα, khoảng thời gian tcj - tj tính theo Cơng thức (B.1): ( −λ218 t j λ214 Pb λ214 Bi N 218 Po −λ t Po n α = N 218 Po + − e 218Po cj e ( λ − λ ).( λ − λ ) 214 Bi 218 Po 214 Pb 218 Po ) ( λ218 Po λ214 Bi N 218 Po λ214 Bi N 214 Pb − λ214 t j −λ t Pb + + − e 214Pb cj e ( λ − λ ).( λ − λ ) ( λ − λ ) 214 Pb 214 Bi 214 Pb 214 Bi 214 Pb 218 Po ( λ218 Po λ214 Pb N 218 Po λ214 Pb N 214 Pb −λ214 t j −λ t Bi + + − e 214Bi cj e (λ218 Po − λ214 Bi ).(λ214 Pb − λ214 Bi ) (λ214 Pb − λ214 Bi ) ) (B.1) ) N 218 Po , N 214 Pb , N 214 Bi số nguyên tử 218Po, 214Pb 214Bi, thu thập màng lọc thời điểm kết thúc lấy mẫu Để xác định số phân rã alpha, phải thực phép đếm thời điểm tj tcj Số lần đếm cần thực phụ thuộc cách thức đếm tổng hạt alpha sử dụng (xem Phụ lục A) Từ kết đếm Ij - I0,j suy số nguyên tử sản phẩm phân rã radon thu lọc thời điểm kết thúc lấy mẫu ( N 218 Po , N 214 Pb , N 214 Bi ) B.2.3 Xác định nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã radon Nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã radon thu từ Công thức (3) (xem 9.2) Từ suy Công thức (B.2), (B.3) (B.4): n C 218 Po = ( k 218 Po , j I j − I 0, j ε c Q j =1 ∑ ) (B.2) n ( C 214 Pb = k 214 Pb , j I j − I 0, j ε c Q j =1 C 214 Bi = k 214 Bi , j I j − I 0, j ε c Q j =1 ∑ n ( ∑ ) (B.3) ) (B.4) Nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã radon cho khoảng thời gian đo ts tính tốn Cơng thức (B.5), (B.6) (B.7): C 218 Po = C 214 Pb = λ2218 Po 1− e − λ218Po t s λ2214 Pb 1− e − λ214Pb t s N 218 Po (B.5) Q λ214 Pb λ218 Po = − λ218Po t s 1− e N 214 Pb Q −λ t −λ t λ214 Pb e 214Pb s − e 218Po s 1 + −λ t λ214 Pb − λ218 Po − e 214Pb s C 214 Bi = N 214 Pb Q λ2214 Bi 1− e − λ214Bi t s N 214 Bi Q N 218 Po Q λ214 Bi λ214 Pb = − λ218Po t s 1− e (B.6) −λ t −λ t λ214 Bi e 214Bi s − e 214Pb s + −λ t λ214 Bi − λ214 Pb − e 214Bi s λ214 Bi λ214 Pb N 218 Po − − λ218Po t s (λ − λ ).( − e ) 214 Pb 218 Po −λ t −λ t e − λ214 Pb t s − e − λ218Po t s λ214 Bi e 214Bi s − e 218Po s + − λ 214 Pb t s −λ t λ218 Po − λ214 Bi − e 214Bi s 1− e −λ t −λ t −λ t −λ t λ214 Bi e 214Bi s − e 214Pb s e 214Pb s − e 218Po s + 1 + −λ t −λ t λ214 − λ214 − e 214Bi s − e 214Pb s Bi Pb (B.7) N 218 Po Q B.2.3 Xác định hệ số k 218 Po , j , k 214 Pb , j k 214 Bi , j Bằng cách sử dụng công thức từ (B.2) đến (B.7) với việc xác định N 218 Po , N 214 Pb , N 214 Bi , thu giá trị k 218 Po , j , k 214 Pb , j k 214 Bi , j cho phương pháp đo B.3 Sử dụng cách thức Thomas B.3.1 Quy trình đo Đối với cách thức Thomas[4], việc lấy mẫu diễn xác đến giây, khoảng thời gian ts = 300 s Sau giai đoạn lấy mẫu, phải đo số phân rã alpha sản phẩm phân rã thu thập Các bước sau: a) Xác định số đếm phông Trước lấy mẫu, màng đo cách thực ba lần đếm tổng alpha với thời gian đếm tc1 - t1 = 180 s, tc2 - t2 = 840 s, tc3 - t3 = 540 s Phải kiểm tra detector không bị nhiễm bẩn lắp với màng lần đếm khoảng thời gian trước phép đo b) Tiến hành lấy mẫu c) Đặt màng lọc đối diện detector sau trình lấy mẫu dừng lại d) Thực ba lần đếm tổng alpha màng với quãng thời gian cụ thể theo cách thức Thomas: 1) t = s đến t = 120 s khoảng chờ, khơng có số đếm; 2) t1 = 120 s đến tc1 = 300 s lần đếm I1 thực hiện; 3) tc1 = 300 s đến t2 = 360 s khoảng chờ, khơng có số đếm; 4) t2 = 360 s đến tc2 = 1200 s lần đếm I2 thực hiện; 5) tc2 = 1200 s đến t3 = 260 s khoảng chờ, khơng có số đếm; 6) t3 = 260 s đến tc3 = 800 s lần đếm I3 thực B.3.2 Xác định hệ số k 218 Po , j , k 214 Pb , j k 214 Bi , j Nếu thời gian lấy mẫu biết, nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã radon thu từ Cơng thức (B.8), (B.9) (B.10): C218 Po = 2,11291 × 10 −5 C214 Pb = 1,53178 × 10 −6 C214 Bi = 2,13171 × 10 −6 N 218 Po Q N 214 Pb Q N 214 Bi Q (B.8) − 9,84924 × 10 −7 − 1,32816 × 10 −7 N 218 Po Q N 214 Pb Q (B.9) + 2,32755 × 10 −8 N 218 Po (B.10) Q Với tất thời điểm (thời điểm bắt đầu kết thúc đếm) lựa chọn cách thức đếm với việc sử dụng Công thức (B.1), kết đếm biểu thị Cơng thức (B.11), (B.12) (B.13): I1 − I 0,1 = ε c (0,31657.N 218 Po + 0,0853.N 214 Pb + 0,09337.N 214 Bi ) (B.11) I − I 0, = ε c (0,32493.N 218 Po + 0,10801.N 214 Pb + 0,31493.N 214 Bi ) (B.12) I − I 0,3 = ε c (0,09577.N 218 Po + 0,09565.N 214 Pb + 0,12965.N 214 Bi ) (B.13) Với kết đếm việc áp dụng quy tắc Cramer, rút số nguyên tử sản phẩm phân rã radon lọc thời điểm kết thúc lấy mẫu ( N 218 Po , N 214 Pb , N 214 Bi ), ví dụ: N 218 Po = [ 4,93077 (I1 − I 0,1 ) − 2,39332 ( I − I 0,2 ) + 2,26279 ( I − I 0,3 ) ] εc (B.14) N 214 Pb = [ 4,93077 ( I1 − I 0,1 ) − 2,39332.( I − I 0,2 ) + 2,26279 ( I − I 0,3 ) ] εc (B.15) N 214 Bi = [ − 6,34240 ( I1 − I 0,1 ) − 9,01225.( I − I 0,2 ) + 9,61152 ( I − I 0,3 ) ] εc (B.16) Bằng việc sử dụng Công thức (B.8) (B.14), nồng độ hoạt độ Công thức (B.17): C218 Po = [ 214 [ [ ] (B.17) Pb biểu thị 7,49463 × 10 −7.( I1 − I 0,1 ) − 1,26838 × 10 −5.( I − I 0,2 ) + 3,02716 × 10 −5.( I − I 0,3 ) ε c Q Bằng việc sử dụng Công thức (B.10) (B.16), nồng độ hoạt độ Công thức (B.19): C214 Bi = Po biểu thị 1,04183 × 10 − 4.(I1 − I 0,1 ) − 5,05686 × 10 −5.( I − I 0,2 ) + 4,78106 × 10 −5.( I − I 0,3 ) ε c Q Bằng việc sử dụng Công thức (B.9) (B.15), nồng độ hoạt độ Công thức (B.18): C214 Pb = 218 214 ] (B.18) Bi biểu thị ] − 1,38915 × 10 −5.( I1 − I 0,1 ) − 1,89273 × 10 −5.( I − I 0,2 ) + 2,32543 × 10 −5.( I − I 0,3 ) (B.19) ε c Q Bằng việc sử dụng Công thức (B.17), (B.18) (B.19), Công thức (B.2), (B.3) (B.4), suy giá trị k 218 Po , j , k 214 Pb , j k 214Bi , j : k 218 Po ,1 = 1,04183 × 10 −4 s −2 k 214 Po ,2 = 5,05686 × 10 −5 s −2 k 214 Po ,3 = 4,78106 × 10 −5 s −2 k 214 Pb ,1 = 7,49463 × 10 −7 s −2 k 214 Pb ,2 = −1,26838 × 10 −5 s −2 k 214 Pb ,3 = 3,02716 × 10 −5 s −2 k 214 Bi ,1 = −1,38915 × 10 −5 s −2 k 214 Bi ,2 = 1,89273 × 10 −5 s −2 k 214 Bi ,3 = −2,32543 × 10 −5 s −2 Phụ lục C (Tham khảo) Phương pháp đo sử dụng cách đếm tổng alpha theo cách thức Thomas C.1 Khái quát Phụ lục nêu phương pháp đếm tổng alpha theo cách thức Thomas [4], số phương pháp đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn (xem Phụ lục A IEC 61577-1) Giả định ảnh hưởng tồn sản phẩm phân rã radon-220 khơng khí lấy mẫu không đáng kể C.2 Thiết bị Thiết bị bao gồm: a) Đầu lấy mẫu hở nối với bơm; b) Một màng lọc: kích thước lỗ 0,8 μm, đường kính 4,5 cm; c) Một đồng hồ đo lưu lượng theo thể tích; d) Một đồng hồ bấm giờ; e) Một nhân quang có bề mặt nhấp nháy nhạy [ZnS(Ag)]; C.3 Lấy mẫu Thiết bị lấy mẫu đặt khu vực thơng thống độ cao 1,50 m so với mặt đất Việc lấy mẫu thực xác 300 s, đến giây Hai mẫu lấy vị trí vào hai thời điểm khác Lưu lượng dòng đo Q = x 10-4 m3/s C.4 Quy trình Quy trình đo mơ tả B.2.1 C.5 Biểu thị kết C.5.1 Nồng độ lượng alpha tiềm tàng Nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã có đời sống ngắn radon-222 tính theo Cơng thức (C.1): E PAEC ,222Rn = E PAEC ,218Po + E PAEC ,214 pb + E PAEC ,214Bi (C.1) Trong đó: E PAEC ,218 Po = E PAEC ,214 Pb = E PAEC ,214 Bi = (E AE ,218 Po + E AE ,214 Po ).C218 Po λ218 Po E AE ,214 Po C214 Pb λ214 Pb E AE ,214 Po C214 Bi λ214 Bi (C.2) (C.3) (C.4) Trong đó, C218 Po , C214 Pb C214 Bi tính theo Cơng thức (B.17), (B.18) (B.19) C.5.2 Độ không bảo đảm tiêu chuẩn Độ không đảm bảo tiêu chuẩn E PAEC ,222 Rn thu từ Công thức (6) Từ suy Công thức (C.5): ∑ [(K u(E PAEC ,214 Rn ) = ω i, j j =1 ] ).(I j + I 0, j ) + (E PAEC ,214 Rn )2 u rel (ω ) (C.5) Trong đó: 2 u rel (ω ) = u rel (ε c ) + u rel (Q ) K i, j E AEt ,i k i , j = λi i =1 ∑ (C.6) (C.7) C.5.3 Ngưỡng định * Ngưỡng định, E PAEC ,222Rn , thu từ Công thức (10) Từ suy Công thức (C.8): [ * ~ EPAEC , 222 Rn = k1−α u (0) = k1−α ω 2.∑ ( K i , j ).I , j j =1 ] (C.8) α = 0,05 với k1-α = 1,65 thường chọn mặc định C.5.4 Giới hạn phát # Giới hạn phát hiện, E PAEC ,222Rn , tính theo cơng thức (11) với α = β Từ suy Công thức (C.9): k12− β # * E PAEC ,222 Rn = 2.E PAEC ,222 Rn + E PAEC * EPAEC , 222 Rn 2 ω ∑ ( K i , j ).( I j + I 0, j ) + ( EPAEC , 222 Rn ) urel (ω ) − j =1 k1−α [ ] (C.9) α = β = 0,05 với k1-α = k1-β = 1,65 C.6 Ví dụ Hai ví dụ thực trời vùng Limousin (Pháp) Bằng việc sử dụng cách thức Thomas, kết đếm hai mẫu nêu Bảng C.1 Bảng C.1 - Kết đếm Ngày Kết đếm (xung) I0,1 I1 I0,2 I2 I0,3 I3 17/08/1999 - 10:35 867 10 735 558 18/08/1999 - 19:00 693 318 258 Kết đo nồng độ lượng alpha tiềm tàng sản phẩm phân rã sống ngắn radon nêu Bảng C.2: Bảng C.2 - Kết đo Ngày E PAEC ,222Rn u ( EPAEC , 222 Rn ) * E PAEC ,222 Rn # E PAEC ,222 Rn nJ/m3 nJ/m3 nJ/m3 nJ/m3 17/08/1999 - 10:35 239 21 18/08/1999 - 19:00 181 17 Trong đó: (Q ) = 0,05 Q = x 10-4 m3/giây u rel εc = 0,5 u rel (ε c ) = 0,05 THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nuclear Data Base issued from the Decay Data Evaluation Project Available at: http://www.nucleide.org/DDEP_WG/DDEPdata.htm [2] UNSCEAR 2006 Report: Effects of ionizing radiation (Vol 1, report to the General Assembly and two scientifc annexes) United Nations Publication, New York, 2008 [3] ICRP Publication 39 Principles for limiting exposure of the public to natural sources of radiation In: Annals of the ICRP, 14 (1), 1984 [4] Thomas J.W Measurement of Radon Daughters in Air Health Phys., 23, 1972, pp 783-789 [5] HARTLEY B.M.A computer method for simulating the decay of radon daughters Radiation protection in Australia, (4), pp 126-130, 1988 [6] HARTLEY B.M.A A new method for the determination of the activity of short half-life descendants of radon J Radiol Prot., (3), 1989, pp 165-177 [7] MARKOV K P., STAS K N., RYABOV N V A rapid method for estimating the hazard associated with the presence of radon and radon daughter in air Atomnia Energia, 12 (4), 1962, pp 315-319 [8] NAZAROFF W.W Optimizing the total three counts technique for measuring concentrations of radon progeny in residences Health Physics, 46 (2), 1984, pp 395-405 [9] MILLER R W., DENEBERG B., MOORE G A new monitoring technique for airborne radon daughter Proceedings of the 9th Midyear Topical Symposium of the Health Physics Society, 9-12 February 1976 [10] MILLER R W., CLEVELAND J., KUMP D An instant working level meter Proceedings of the American industrial Hygiene Conference, May 1976 [11] KUSNETZ H L Radon daughter in mine atmosphere American industrial Hygiene Assosiation Quarterly, 17 (1), 1956, pp 85-88 [12] ROLLE R Rapid Working Level Monitoring Health Phys., 22, 1972, pp 223-238 [13] TCVN 9595-3 (ISO/IEC 98-3), Độ không đảm bảo đo - Hướng dẫn trình bày độ khơng đảm bảo đo (GUM:1995) [14] TCVN 10759-2, Đo hoạt độ phóng xạ mơi trường - Khơng khí: radon-222 - Phần 2: Phương pháp đo tích hợp để xác định nồng độ lượng alpha tiềm tàng trung bình sản phẩm phân rã sống ngắn [15] TCVN 10759-8, Đo hoạt độ phóng xạ mơi trường - Khơng khí: radon-222 - Phần 8: Phương pháp luận khảo sát sơ khảo sát bổ sung tòa nhà [16] ISO 11929:2010, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation - Fundamentals and application
Ngày đăng: 27/12/2021, 00:40
Xem thêm:
