Đánh giá độ phóng xạ của đá ốp lát sử dụng trong xây dựng tại TP.HCM
MỤC LỤC
Ảnh hưởng của các loại bức xạ đến con người
Bức xạ neutron được tạo ra trong quá trình phát điện hạt nhân, bản thân nó không phải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu va chạm với các hạt nhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá. Sau quá trình biến hoán nội xuất hiện một lỗ trống trên lớp K hay lớp L do electron bị bắn ra và một electron ở lớp vỏ cao hơn chuyển về chiếm vị trí lỗ hổng này, phát ra tia X đặc trưng.
Radon – mối nguy hiểm vô hình từ không gian quanh ta
Nếu nó lan toả rộng và hòa tan đi thì không gây ra nguy hại gì, nhưng nếu một ngôi nhà xây dựng tại nơi có radon bay lên tới mặt đất thì radon có thể tập trung trong nhà đó, nhất là khi các hệ thống thông khí không thích hợp. Như vậy, việc xác định hàm lượng sol khí phóng xạ gây ra bởi radon - tức xác định radon rất quan trọng với mục đích giám sát cảnh báo nguy cơ ung thư phổi trong đời sống cộng đồng, trong các khu hầm mỏ, trong nhà ở và đặc biệt trong phòng ngủ và phòng làm việc.
Radon trong vật liệu xây dựng
Đối với các phần nhà ở tiếp xúc trực tiếp với mặt đất, một lượng lớn khí radon trong nhà có nguồn gốc từ lớp đất nằm bên dưới ngôi nhà bên cạnh lượng radon phát ra từ vật liệu xây dựng. Khí thoron trong nhà có thể là một nguồn quan trọng của sự chiếu trong trong một vài điều kiện hiếm hoi khi mà có một lượng lớn thorium tập trung trong vật liệu xây dựng.
THỰC NGHIỆM
Phương pháp nghiên cứu
Đối với các bức xạ không mang điện như gamma hoặc neutron thì khi đi vào detector chúng phải qua nhiều quá trình tương tác thứ cấp trước khi có thể được ghi nhận vì những bức xạ này có thể truyền qua khoảng cách lớn giữa hai lần tương tác và như thế chúng có thể thoát ra ngoài vùng làm việc của detector. Buồng chì của hệ phổ kế gamma của Trung tâm hạt nhân TP HCM đã được cải tạo bằng cách lót thêm thiếc, farafin và đồng vào bên trong để tạo nên phông thấp, giảm mạnh các đỉnh năng lượng trong miền gamma mềm dưới 100 keV, nhờ đó đỉnh năng lượng 63,3 keV vượt hẳn lên trên nền phông và cho phép xác định diện tích đỉnh 63,3 keV với sai số thống kê dưới 5%.
Quy trình lấy và xử lý mẫu 1. Thu thập mẫu
Sau đó được đập vụn rồi nghiền nhỏ bằng máy nghiền li tâm của trung tâm hạt nhân TP Hồ Chí Minh: Cho mẫu vào 2 cối đựng, sau đó cho thêm từ 5 đến 7 viên bi zircon vào mỗi cối rồi đậy kín, lắp cối vào máy. Khi máy quay, các viên bi zircon sẽ nghiền nát mẫu thành các hạt mịn và đảm bảo không làm bẩn mẫu vì các viên bi này rất cứng. Để các mẫu nghiền sau không bị bẩn ta phải rửa cối và bi: sau khi đã lấy hết mẫu ra, cho các viên bi bị bẩn vào cối rồi đổ đầy cối “cát rửa cối”(là ZrSiO4 khô, cứng, mịn) sau đó cho máy chạy trong 5 phút (bằng thời gian nghiền mẫu), cát này sẽ làm sạch hoàn toàn cối và bi.
Quá trình nghiền mẫu: Các mẫu sau khi được nghiền nhỏ cùng với cát, xi măng (đã mịn sẵn) được rây 1 lần nữa qua rây 1/10mm để chọn các hạt mẫu có kích cỡ đồng đều, tiện cho việc đo đạc. Thực hiện việc “nhốt mẫu”: các mẫu được đựng trong hộp nhựa, đậy kín và dán kỹ bằng băng keo trong rồi để vào nơi khô thoáng nhằm giúp các đồng vị cân bằng thế kỷ để các kết quả đo đạc về sau được chính xác.
ĐO MẪU 1. Cách đo
Để xác định hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong các mẫu đá ốp lát ta phải dựa vào mẫu chuẩn. Mẫu được chọn làm mẫu chuẩn phải có các đặc điểm giống như mẫu phân tích: mẫu chuẩn phải cùng loại, chứa các đồng vị phóng xạ quan tâm như mẫu phân tích, có mật độ khối xấp xỉ với mẫu phân tích và được tiến hành đo trong điều kiện như mẫu phân tích. Nc: vận tốc đếm đã trừ phông tại đỉnh năng lượng của đồng vị cần phân tích trong chuẩn.
Việc đánh giá sai số trong kết quả phân tích phụ thuộc vào các tham số như sai số diện tích đỉnh gamma của mẫu chuẩn, sai số diện tích đỉnh của mẫu đo, sai số khối lượng của mẫu đo và mẫu chuẩn, sai số do nhiễm bẩn trong quá trình xử lý mẫu…. Thực tế, với cách xác định hoạt độ theo phương pháp này thì sai số lớn nhất đến từ sai số diện tích đỉnh gamma của mẫu đo.
KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
Phân tích định lượng hoạt độ phóng xạ
Khi đã có các số liệu về diện tích đỉnh phổ, sử dụng công thức (6) để tính toán hoạt độ của các nhân phóng xạ quan tâm đã được trình bày trong bảng 2.4 cùng với đỉnh năng lượng tương ứng bằng các chương trình chuyên dụng. Ta thấy hoạt độ trung bình của uran và kali trong 61 mẫu phân tích nhỏ hơn hoạt độ trung bình của uran, kali ở Mỹ; còn hoạt độ trung bình của thori thì cao hơn. So sánh với kết quả thực nghiệm ở bảng 3.3 ta thấy: hoạt độ trung bình của các nhân phóng xạ Ra, Th, K ở Thổ Nhĩ Kỳ đều cao hơn hoạt độ trung bình của 61 mẫu đá ốp lát đã phân tích.
Đối chiếu theo chỉ số Index của TCXDVN 397/2007 ( I 6 đối với vật liệu sử dụng xây nhà với bề mặt hay khối lượng hạn chế) thì đá ốp lát trong 61 mẫu đã khảo sát đều nhỏ hơn 6, tức là các mẫu đá ốp lát dùng làm vật liệu xây dựng đã được khảo sát an toàn về mặt phóng xạ. Mặc dù các mẫu đá ốp lát dùng làm vật liệu xây dựng ở Việt Nam có hoạt độ phóng xạ cao hơn so với các nước khác nhưng vẫn đảm bảo nằm trong vùng an toàn bức xạ nếu ta chỉ dùng để ốp lát trên tường và sàn căn phòng.
Giải thích nguyên nhân những mẫu có hoạt độ phóng xạ cao Trong 61 mẫu đá ốp lát, các mẫu có hoạt độ phóng xạ từ cao tới thấp điển
Sau khi phân tích, trong các mẫu đá ốp lát chứa rất nhiều khoáng vật phụ như: Zircon, Apatite, Fluorite, Monazite, Pyrite, Hematite, Ilmenite, Sphene… Tuy nhiên, theo nghiên cứu [22], [29], độ phóng xạ tiềm tàng trong mẫu đá ốp lát chứa trong các khoáng vật phụ như: Titanite, Zircon, Apatite, Fluorite, Allanite, Monazite, Pyrite, Hematite, Ilmenite. Đối với khoáng vật phụ Monazite và một số khoáng vật phụ khác như Titanite, Fluorite, Allanite, Pyrite, Hematite, Ilmenite… ta thấy hàm lượng Monazite giống như các khoáng vật khác (không nêu lên trong bảng 3.6) rất nhỏ,. Nhìn chung, hoạt độ phóng xạ của các mẫu chịu ảnh hưởng từ hàm lượng của các khoáng vật trong mẫu: mẫu có hàm lượng khoáng vật cao thì hoạt độ phóng xạ cao, mẫu có hàm lượng khoáng vật thấp thì hoạt độ phóng xạ thấp.
Hàm lượng khoỏng vật phụ trong mẫu HCM8 rất cao; hàm lượng Zircon và Apatite trong mẫu HCM8 là cao nhất, kèm theo đó hàm lượng Sphene của mẫu HCM8 cũng khá cao nhưng hoạt độ phóng xạ của mẫu HCM8 rất thấp (142,62 Bq/kg). Từ đây ta có thể mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo cụ thể là ảnh hưởng của các khoáng vật phụ lên hoạt độ như thế nào nhằm giải thích nguyên nhân các mẫu đá ốp lát dùng làm vật liệu xây dựng có hoạt độ phóng xạ cao trong thời gian tới.
PHẦN KẾT LUẬN
Tổng kết nghiên cứu
Tóm lại, 61 mẫu đá ốp lát dùng làm vật liệu xây dựng của đề tài đều đảm bảo an toàn bức xạ khi dùng để ốp trên tường hoặc lát sàn đối với ngôi nhà chuẩn – mô hình an toàn nhất về phương diện an toàn bức xạ. Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại hai vấn đề cần xem xét: Thứ nhất là vật liệu xây dựng trong nhà được phân thành hai loại gồm vật liệu khối tức là vật liệu của cả bức tường hay trần nhà, như bê tông, gạch, xỉ than, … và vật liệu mỏng dùng để lát nền tường như đá ốp lát, gạch tráng men … Thứ hai là ngôi nhà thực không giống ngôi nhà chuẩn. Do hai lí do này, nếu một đá ốp lát dùng làm vật liệu xây dựng có hoạt độ chiếu ngoài hoặc chỉ số hoạt độ chiếu ngoài cao hơn giới hạn thì phải xét tình huống cụ thể như kết cấu vật liệu, kiến trúc, độ thông thoáng cụ thể và đồng thời tính đến cả thời lượng con người sống thực trong đó mỗi ngày v.v.
Tất cả các mẫu đá ốp lát dùng làm vật liệu xây dựng trong đề tài có hàm lượng phóng xạ khá cao so với các loại đá ốp lát được sử dụng ở các nước khác nhưng vẫn đảm bảo an toàn theo TCXDVN 397:2007 cho. - Quá trình thực hiện đề tài giúp tôi nắm được phương pháp thực nghiệm như: xử lý mẫu, đo mẫu cùng với việc phân tích mẫu trên hệ phổ kế gamma phông thấp, việc xử lý phổ năng lượng, tính toán hoạt độ phóng xạ … Tất cả đã cung cấp cho tôi những kiến thức lý thuyết cũng như thực nghiệm giúp tôi thực tập nghiên cứu khoa học.