Nghiên cứu mức độ phóng xạ trong xi măng sử dụng làm vật liệu xây dựng tại TP.HCM

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

Trong không khí, radon và thoron ở dạng nguyên tử tự do, sau khi thoát ra từ vật liệu xây dựng, đất, đá và những khoáng vật khác, chúng phân rã thành chuỗi các đồng vị phóng xạ con cháu mà nguy hiểm nhất là polonium-218. 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

Vì là một khí trơ nên radon có thể dễ dàng di chuyển trong khoảng không gian rất nhỏ hẹp giữa những phân tử của đất, đá…đi đến bề mặt và thâm nhập vào không khí, gây đến 50% liều hấp thụ hàng năm của chúng ta. Vì thế hàm lượng radon phụ thuộc rất mạnh vào vật liệu: những vật liệu xây dựng có nguồn gốc granite sẽ cho hàm lượng radon cao nhất, riêng lớp tráng men của gạch với thành phần chủ yếu là zirconi góp phần cũng gây nên phóng xạ đáng kể; các vật liệu gốm sét, gạch xỉ than, cũng là vật liệu chứa nhiều radon.

THỰC NGHIỆM

Độ phân giải năng lượng của detector là tỷ số của FWHM và vị trí đỉnh Ho.Trong đó: FWHM (full width half maximum) là bề rộng ở một nửa giá trị cực đại được định nghĩa là bề rộng của phân bố tại tọa độ bằng một nửa độ cao cực đại của đỉnh với điều kiện tất cả phông nền đã được loại bỏ. 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. Trong trường hợp này tất cả các tương tác dù có năng lượng thấp cũng giả sử được ghi nhận, sự phân bố chiều cao xung vi phân được giả thiết trình bày trong hình 2.3, trong đó diện tích toàn phần dưới đỉnh phổ là tổng tất cả các xung không để ý đến biên độ được ghi nhận.

Bình nitơ lỏng có tác dụng làm lạnh Detector nhằm hạn chế tối đa dao động nhiệt của các tâm dao động trong tinh thể chất bán dẫn, làm tăng điện trở suất của chất bán dẫn; từ đó hạn chế được các tác động gây nhiễu, giảm tiếng ồn và tạo ra khả năng làm việc tốt nhất cho 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%. 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.

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

Phân tích định lượng hoạt độ phóng xạ

Theo tiêu chuẩn đối với vật liệu khối và vật liệu lát bề mặt thì hai tiêu chuẩn này đều xuất phát từ mô hình nhà chuẩn, là mô hình an toàn nhất về phương diện an toàn bức xạ. - 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. Do hai lý do này, nếu một loại vật liệu xây dựng nào có liều hiệu dụng chiếu ngoài hoặc chỉ số hoạt độ chiếu ngoài cao hơn giới hạn thì phải xét tình huống cụ thể đó.

Người ta cũng tiến hành đo liều gamma trong 85 ngôi nhà ở Đài Loan cú sử dụng granite thỡ thấy suất liều nằm trong khoảng 0,04 -0,16 àSv/h, tức là khụng khỏc suất liều trong các nhà không sử dụng granite [14].

Biện luận

Vì vậy kết quả cho thấy 42 mẫu xi măng có chỉ số hoạt độ phóng xạ tự nhiên thấp (I≤ 1) được phép dùng xây dựng nhà, kể cả dùng san nền nhà và nền sân xung quanh nhà. Hầu như tất cả các loại đất, đá đều chứa một lượng uranium nhất định nhưng lượng trung bình cao hơn cả được tìm thấy trong các mẫu đất, đá chứa granite, phosphate và những loại đá phiến sét. Kết quả đo và đánh giá họat độ phóng xạ trong vật liệu xây dựng do Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân (Viện KHKTHN) và Viện Vật liệu Xây dựng (Viện VLXD) thực hiện thì trong đó có gạch men [8] thì họat độ 40K, 226Ra, 232Th và chỉ số Index có các giá trị được trình bày ở bảng 3.6.

Nói chung, các vật liệu xây dựng thông thường như gạch, xi măng, bê tông cốt thép có độ phóng xạ dưới tiêu chuẩn cho phép vì thành phần chủ yếu của nó là đá vôi và đất sét.

PHẦN KẾT LUẬN

- 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. Nước ta cũng cần tiến hành một nghiên cứu có hệ thống với quy mô lớn nhằm xác định hoạt độ phóng xạ trong các loại vật liệu, định chuẩn về an toàn bức xạ, từ đó đưa ra sự kiểm soát phóng xạ nhất định đối với các loại vật liệu được sử dụng làm vật liệu xây dựng. Đồng thời khuyến cáo với các nhà chuyên sản xuất xi măng bắt tay vào việc nghiên cứu để có thể giảm tác hại của các nhân phóng xạ tự nhiên cũng như liều lượng khí radon thải ra trong xi măng đến mức thấp nhất có thể bằng cách gia giảm các loại vật liệu sử dụng dùng để sản xuất xi măng và nhất là ở cách phối liệu các vật liệu dùng để tạo sản phẩm cho phù hợp.

Cuối cùng, việc khảo sát hoạt độ phóng xạ của tất cả vật liệu xây nên ngôi nhà cần được tiến hành với quy mô lớn hơn, đồng thời các số liệu cần được sử dụng cho các nghiên cứu sâu hơn về phóng xạ môi trường, sinh thái phóng xạ, định tuổi địa chất v.v.

TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM