3. Nội dung nghiờn cứu
2.2.7Đỏnh giỏ liều mụi trƣờng bằng phƣơng phỏp đo hoạt độ cỏc nhõn phúng xạ
2.2.7 Đỏnh giỏ liều mụi trƣờng bằng phƣơng phỏp đo hoạt độ cỏc nhõn phúng xạ trong mẫu đất trong mẫu đất
Lấy hai mẫu đất đại diện cho hai khu vực đặt liều kế thớ nghiệm là khu vực gần kho nguồn nhà B và khu vực sõn trong của Viện Khoa hoc và Kỹ thuật Hạt nhõn.
Tiến hành lấy mẫu đất tại khu vực đặt liều kế mụi trƣờng theo sơ đồ sau bằng dụng cụ chuyờn dụng[10].
34
1m
3m
Bố trớ cỏc điểm lấy mẫu trung bỡnh đại diện tại 1 vị trớ lấy mẫu cú diện tớch khụng lớn, (.) cỏc điểm lấy mẫu theo corer ; lấy mẫu tại tõm và cỏc đỉnh của 2 hỡnh vuụng cạnh 1m, cỏch nhau 3m
Xử lý mẫu theo sơ đồ sau [10] :
Cỏc mẫu đƣợc đựng trong hộp nhựa, đậy kớn rồi để vào nơi khụ thoỏng nhằm giỳp cỏc đồng vị cõn bằng thế kỷ để cỏc kết quả về sau đƣợc chớnh xỏc.
MẪU Để khụ tại nhiệt độ phũng Sấy ở 105oC trong 24h Nghiền và rõy 0,1mm Phần nhỏ hơn 0,1mm Cho vào hộp đựng mẫu đo nhựa
Loại bỏ phần lớn hơn 0,1mm
35
Việc đo hoạt độ cỏc nhõn phúng xạ trong cỏc mẫu đất đƣợc thực hiện trờn phổ kế gamma phụng thấp trong thời gian 24 giờ để lấy đủ thống kờ diện tớch đỉnh của cỏc đồng vị quan tõm. Tiến hành đo nhƣ sau :
Đặt mẫu vào vị trớ đo (tại cựng vị trớ đú đo chuẩn để xỏc định hiệu suất) Tiến hành phộp đo với thời gian từ 12 - 24 giờ (đảm bảo đủ thống kờ
với độ chớnh xỏc 15%). Lƣu phổ vào ổ đĩa mỏy tớnh sau khi kết thỳc phộp đo.
Xử lý phổ và ghi chộp kết quả đo
Tớnh hoạt độ cỏc đồng vị phúng xạ (40K, 238U, và 232Th) - Đối với 40K: tớnh theo đỉnh tại năng lƣợng 1461 keV - Đối với U: tớnh kết quả lấy theo đỉnh sau:
1764 keV cho 214Bi,
- Đối với Th: tớnh kết quả lấy theo đỉnh sau : 911 keV cho 228Ac.
Hoạt độ riờng (Bq/kg) của đồng vị phúng xạ cần phõn tớch tại thời điểm đo mẫu là: t P m S A [10] Trong đú: m - khối lƣợng mẫu phõn tớch (kg),
S - diện tớch đỉnh của tia gamma ở năng lƣợng E (số đếm thực trong thời gian đo).
- hiệu suất ghi tuyệt đối tại năng lƣợng đỉnh đang xột,
P - hiệu suất phỏt của tia gamma tại năng lƣợng đỉnh đang xột, t - thời gian đo mẫu (s).
2.2.8 Xử lý số liệu : Sử dụng phần mềm Microsoft Excell để xử lý,lƣu trữ và biểu diễn số liệu đo đạc.
2.2.9 Phƣơng phỏp tổng hợp, phõn tớch : Sau khi xử lý số liệu, rỳt ra nhận xột, phõn tớch kết quả.
36
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xỏc định hệ số chuẩn cho từng chớp TLD đo gamma mụi trƣờng
Hệ số chuẩn CF cho từng chớp TLD đƣợc xỏc định bằng cụng thức sau: [12]
CF=
phụng R
L
L : Liều bức xạ chiếu đó biết R: Số đọc của chớp
Phụng của mỗi chip đƣợc xỏc định bằng cỏch đọc lại chip đú lần 2.
Ta tiến hành chiếu chuẩn cỏc chớp trờn nguồn Cs 137 cú giỏ trị 1mGy trờn xốp trong khụng khớ. Sau đú đƣợc đo trờn mỏy Harshaw-4000. Giỏ trị đọc từ mỏy đọc cú đơn vị là nC. Nhƣ vậy đơn vị của hệ số chuẩn ( CF) ở đõy là mGy/nC. Dựa vào cụng thức trờn ta tớnh đƣợc hệ số chuẩn cho từng chớp theo bảng .
3.2. Xỏc định ngƣỡng nhạy của chip TLD 100
Ngƣỡng nhạy hay liều dũ tỡm tối thiểu đối với chip đƣợc xỏc định bằng 3 lần độ lệch chuẩn của phụng bản thõn chip (ph)
2 1 1 n i ph ph ph n (1) [12] 1 n i i ph ph n (2) [12]
Trong đú : phi là phụng của bản thõn chip thứ i
37
Cỏc bƣớc tiến hành:
Chọn 10 chip đồng đều
Sau khi đƣợc xử lớ nhiệt đƣợc sử dụng để đo phụng.
Bảng 3.1 là số liệu về phụng của 10 chip TLD100 đƣợc chọn nhằm xỏc định ngƣỡng nhạy.
Bảng 3. 1 Phụng của cỏc chip TLD-100
STT Chip ph (nC) của chip
1 T2 0.81 2 T3 0.66 3 18 1.21 4 65 0.66 5 04 0.59 6 60 1.06 7 61 0.62 8 112 0.6 9 104 0.87 10 2 0.67
Từ số liệu về phụng của cỏc chip TLD 100 đo đƣợc.Dựa vào cụng thức (1) và (2) ta tớnh đƣợc ngƣỡng liều đối với chip là 0.18 nC
3.3. Xỏc định suất liều gamma trong mụi trƣờng bằng phƣơng phỏp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD 100) liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD 100)
Sau thời gian đặt mẫu thớ nghiệm ngoài hiện trƣờng, liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đƣợc thu thập về và tiến hành đo trờn mỏy HARSHAW 4000 theo chế độ đƣợc thiết lập ở chƣơng 2.
38
Giỏ trị liều bức xạ ion húa tớch lũy trong liều kế TLD100 đƣợc xỏc định bằng cụng thức : P(R Ph)CF [15]
Trong đú : P là lƣợng liều bức xạ ion húa tớch lũy trong detecto (tớnh bằng mGy) R là số đọc của chip TLD100 trờn mỏy Harshaw 4000
Ph là phụng của bản thõn mỗi liều kế CF là hệ số chuẩn của mỗi liều kế
Giỏ trị suất liều chiếu mụi trƣờng đƣợc xỏc định qua lƣợng liều tớch luỹ và thời gian đặt liều kế đo, theo cụng thức [15] :
t P D
Trong đú : P là lƣợng liều bức xạ ion húa tớch luỹ trong đềtectơ (tớnh bằng mGy) và t là khoảng thời gian đặt liều kế tớnh bằng giờ (h).
Nhƣ đó trỡnh bày ở phần trƣớc, thời gian đặt cỏc liều kế để đo mẫu mụi trƣờng tại khu vực Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhõn đó đƣợc thực hiện 26/4/2013 sau đú đến ngày 26 /7/2013chỳng tụi tiến hành thu về. Theo đú, xỏc định đƣợc khoảng thời gian đặt (phơi chiếu) cỏc liều kế trờn là khoảng 90 ngày.
Quy chuẩn về đơn vị tớnh bằng giờ (h) sẽ là :
t = 90 x 24 = 2160 giờ
Thay vào ta nhận đƣợc kết quả tớnh giỏ trị suất liều bức xạ gamma mụi trƣờng tại một số vị trớ đặt liều kế theo đơn vị àGy/h và đơn vị àSv/h với hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ bằng 0,7 Sv Gy-1 [7] nhƣ trong bảng sau :
39
Bảng 3. 2.Giỏ trị suất liều mụi trƣờng đo bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 STT Vị Trớ Suất liều ( àGy/h) Suất liều ( àSv/h)
Trong nhà Ngoài trời
1 Cột 1 0,14±0,03 0,1±0,02 2 Cột 4 0,14±0,06 0,1±0,04 3 Cột 5 0,15±0,01 0,1±0,01 4 Cột 6 0,13±0,02 0,09±0,01 5 Cột 9 0,13±0,01 0,09±0,01 6 Cột 10( QTPX) 0,10±0,00 0,07±0,00 7 Cột 14 0,13±0,02 0,09±0,01 8 Cột 15 0,20±0,05 0,14±0,03 9 Cột 16 0,15±0,04 0,1±0,03 10 Cột 20 0,17±0,06 0,12±0,04 11 Cột 22 0,06±0,00 0,04±0,00 12 Cột 2 0,14±0,01 0,1±0,01 13 Cột 3 0,12±0,01 0,08±0,00 14 Cột 7 0,11±0,00 0,08±0,00 15 Cột 8 0,14±0,01 0,1±0,00 16 Cột 11 0,27±0,02 0,19±0,01 17 Cột 12 1,09±0,14 0,76±0,1 18 Cột 13 0,11±0,01 0,08±0,01 19 Cột 17 0,15±0,01 0,11±0,01 20 Cột 18 0,16±0,00 0,11±0,00 21 Cột 19 0,12±0,00 0,08±0,00 22 Cột 21 0,12±0,00 0,08±0,00 Max 1,09±0,14 0,2±0,05 Min 0,10±0,01 0,06±0,00
40
Kết quả nghiờn cứu đo liều bức xạ gamma mụi trƣờng bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đặt tại hơn 20 vị trớ khỏc nhau trong khu vực viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhõn đó cho thấy sự phõn biệt khỏ rừ ràng theo từng địa điểm đặt mẫu khỏc nhau. Trừ những điểm gần kho nguồn và phũng thớ nghiệm thỡ cỏc điểm khỏc giỏ trị suất liều bức xạ gamma ghi nhận đƣợc cũng gần nhƣ nhau. Điều đú phản ỏnh suất liều bức xạ gamma trong mụi trƣờng tại cỏc điểm đo là do cỏc bức xạ gamma phỏt ra từ đất đỏ tại vị trớ đặt liều kế TLD 100.
Cỏc giỏ trị suất liều bức xạ gamma mụi trƣờng tƣơng đối cao đó đƣợc ghi nhận tại cỏc khu vực phũng điện tử hạt nhõn, bờn trong kho nguồn, bờn ngoài kho nguồn, phũng chuẩn, phũng thớ nghiệm Việt Sing với kết quả lần lƣợt là 0,19, 0,11, 0,1, 0,76, 0,11 àSv/h . Đõy là cỏc khu vực cú chứa nguồn phúng xạ và tổng hợp dƣợc chất phúng xạ 18F- FDG cho nờn phụng mụi trƣờng ở đõy cao hơn so với phụng mụi trƣờng chung một chỳt nhƣng vẫn nằm trong giới hạn cho phộp.
Biểu đồ dƣới đõy thể hiện cỏc giỏ trị của suất liều gamma đo đƣợc bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100
41
So sỏnh kết quả giữa cỏc liều kế đặt trong nhà (indoor) và ngoài trời (outdoor) ta thấy cú sự khỏc biệt về suất liều gamma ghi nhận đƣợc. Điều này cú thể đƣợc giải thớch nhƣ sau : cỏc liều kế đặt trong nhà (indoor) ghi nhận đƣợc bức xạ gamma phỏt ra từ vật liệu xõy dựng cho nờn giỏ trị suất liều gamma ghi nhận đƣợc đối với liều kế đặt trong nhà (indoor) thƣờng cao hơn giỏ trị suất liều gamma đặt ngoài trời (outdoor) [16]. Vỡ vật liệu xõy dựng phần lớn đƣợc chế tạo từ đất, đỏ lấy ở bề mặt Trỏi đất, do đú nú cũng chứa một lƣợng phúng xạ tự nhiờn nhất định. Khi con ngƣời ở trong ngụi nhà thỡ ngụi nhà trở thành một lụ cốt chắn gần hết cỏc tia bức xạ từ khụng gian bờn ngoài chiếu vào nhà. Do đú liều chiếu đối với con ngƣời chủ yếu là do vật liệu xõy dựng gõy ra, tức là nền nhà, tƣờng nhà và trần nhà gõy nờn [3].
Liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đƣợc chuẩn bị theo nhƣ nghiờn cứu của luận văn khụng chịu tỏc động của cỏc tia anpha từ mụi trƣờng. Những liều kế này chủ yếu là để ghi nhận cỏc bức xạ gamma phỏt ra từ mụi trƣờng tự nhiờn.
3.4. Xỏc định suất liều gamma mụi trƣờng bằng phƣơng phỏp đo hoạt độ cỏc nhõn phúng xạ trong mẫu đất
Cỏc số liệu về đất phản ỏnh rất hữu hiệu về thành phần của đỏ gốc vỡ sau quỏ trỡnh phong húa vật lý một lƣợng lớn vật chất sẽ chuyển từ đỏ vào đất, ngoài quỏ trỡnh vật lý quỏ trỡnh sinh học cũng đúng gúp vào điều này. Tuy nhiờn, cỏc số liệu về đất khụng phản ỏnh một cỏch chớnh xỏc thành phần của đỏ ở vị trớ lấy mẫu do cỏc nguyờn nhõn sau:
- Đất cú thể bị vận chuyển khỏi đỏ gốc. - Đất cú thể bị trộn lẫn với nhau.
- Quỏ trỡnh hoạt động sinh học của cỏc chất dinh dƣỡng dễ linh động. - Cỏc chất hoỏ học dễ tan sẽ bị hoà tan vào nƣớc
42
Cỏc mẫu đất tại cỏc địa điểm thớ nghiệm đƣợc lấy về Phũng thớ nghiệm và xử lý mẫu trƣớc khi tiến hành phõn tớch bằng hệ phổ kế gamma phụng thấp.
Cƣờng độ bức xạ gamma trờn mặt đất phụ thuộc vào hàm lƣợng của cỏc nguyờn tố phúng xạ Uran, Thori và Kali trong lớp đất đỏ bờn dƣới mặt đất và chiều cao h tớnh từ mặt đất. Suất liều ở độ cao 1m( nGy/h) đƣợc tớnh toỏn từ hoạt độ phúng xạ của cỏc đồng vị 238U, 232Th, và 40K của đất bề mặt theo cụng thức sau [13]:
D= SAU x FU +SATh x FTh + SAK x FK
Trong đú:
- SAU, SATh, SAK là hoạt độ phúng xạ riờng của đồng vị 238U, 232Th và 40K
- FU, FTh, FK là hệ số chuyển đổi của cỏc đồng vị 238U, 232Th và 40K tƣơng ứng, đƣợc đƣa ra từ tớnh toỏn bằng lý thuyết và thực nghiệm. Trong cỏc cụng bố trƣớc đõy ( [18] UNSCEAR 2000; Veiga và cộng sự , 2006 ) , cỏc giỏ trị này đƣợc chọn tƣơng ứng là: 0,462 nGyh-1
/Bqkg-1, 0,604nGyh-1/Bqkg-1 và 0,0417 nGyh-1/Bqkg-1tƣơng ứng với cỏc đồng vị trờn. Trong luận văn này cũng sử dụng cỏc giỏ trị trờn. Kết quả giỏ trị hàm lƣợng cỏc đồng vị phúng xạ đƣợc thể hiện trong bảng sau :
Bảng 3. 3. Giỏ trị hàm lƣợng cỏc đồng vị phúng xạ trong mẫu đất thớ nghiệm
K-40 (Bq/kg) Th-232 (Bq/kg) (tớnh từ Ac-228) U-238 (Bq/kg) (tớnh từ Bi-214) M1 654,33 ± 0,9749 59,094 ± 4,816 36,545 ± 2,936 M2 649,6 ±51,66 50,65 ±4,095 34,039±2,744
Trờn cơ sở hoạt độ phúng xạ của cỏc đồng vị trong cỏc mẫu đất đó thu thập, giỏ trị suất liều bức xạ gamma bờn ngoài của một số vị trớ đó đƣợc tớnh toỏn theo àGy/h và
43
theo àSv/h với hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ bằng 0,7 Sv Gy-1 [7] nhƣ trong bảng sau :
Bảng 3. 4. Suất liều gamma mụi trƣờng tớnh đƣợc theo phƣơng phỏp đo hoạt độ cỏc
nhõn phúng xạ trong mẫu đất.
Mẫu Suất liều (àGy/h) Suất liều (àSv/h)
M1 0, 08 ±0,00 0,06±0,00
M2 0,07±0,01 0,05±0,00
TB 0,08±0,01 0,06±0,00
Vậy giỏ trị trung bỡnh của suất liều gamma tại khu vực khảo sỏt là 0,06± 0,00àSv/h, khi so sỏnh với giỏ trị suất liều gamma của cỏc tỉnh thành là 0,05±0,0 0àSv/h cú cao hơn một chỳt nhƣng vẫn nằm trong dải chung, khụng thấy cú sự bất thƣờng.
3.5. Xỏc định suất liều gamma mụi trƣờng bằng phƣơng phỏp đo gamma hiện trƣờng hiện trƣờng
Sử dụng thiết bị đo liều xỏch tay điện tử để xỏc định suất liều gamma mụi trƣờng. Phƣơng phỏp đo này cú thể ghi nhận xỏc định ngay cỏc đồng vị phúng xạ chớnh nhƣ 238
U, 322Th và 40K.
Suất liều bức xạ gamma mụi trƣờng đƣợc xỏc định bằng thiết bị INSPECTOR 1000 ở khoảng cỏch 1m so với mặt đất. trong khoảng thời gian 3 thỏng liờn tục.
Bảng 3.5 là kết quả đo suất liều gamma bằng mỏy Survey meter INSPECTOR 1000 tại cỏc khu vực thớ nghiệm.
44
Bảng 3. 5. Kết quả đo suất liều gamma mụi trƣờng bằng survey meter. STT Vị trớ Suất liều (Sv/h ) Ghi chỳ
1 Cột 1 0,06±0,00 2 Cột 4 0,06±0,00 3 Cột 5 0,07±0,01 4 Cột 6 0,06±0,00 5 Cột 9 0,06±0,00 6 Cột 14 0,07±0,01 7 Cột 15 0,07±0,00 8 Cột 16 0,06±0,00 9 Cột 20 0,08±0,00 10 Trung Bỡnh 0,07±0,00
Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng cho thấy phụng bức xạ gamma ở cỏc vị trớ thớ nghiệm tƣơng đƣơng với phụng bức xạ tự nhiờn. Trờn biểu đồ cho thấy trong cỏc điểm đo, phần lớn cú suất liều nằm trong khoảng 0,06 đến 0,08 àSv/h.
45
Cỏc kết quả đo tƣơng đƣơng với kết quả đo khảo sỏt an toàn bức xạ hàng năm của Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhõn. Cỏc số liệu cũng cho thấy cú tuõn thủ tốt theo phõn bố ngẫu nhiờn chứng tỏ suất liều trong phạm vi Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhõn ở mức trung bỡnh và khụng cú dị thƣờng về phúng xạ.
So sỏnh với giỏ trị suất liều gamma đo đƣợc trờn địa bàn Hà Nội [5] (Nguyễn Quang Long và cộng sự) ta thấy rằng cú sự tƣơng đƣơng, chứng tỏ cỏc nghiờn cứu của luận văn đó cú những thành cụng nhất định. Nghiờn cứu của nhúm tỏc giả trờn đó cho thấy suất liều gamma địa bàn Hà Nội dải từ 0,069(mSv/h)đến 0,094(mSv/h) và phõn bố tƣơng đối đều, trung bỡnh là 0,075(mSv/h) và 0,665(mSv/năm). Cao nhất là ở huyện Súc Sơn (0,823 mSv/năm) và thấp nhất ở huyện Đụng Anh (0,596 mSv/năm).
Cỏc giỏ trị suất liều gamma hấp thụ trong khụng khớ ở mức phụng bỡnh thƣờng, thậm chớ cú thể coi là thấp và phản ỏnh phự hợp với hàm lƣợng phúng xạ cú trong đất (là thành phần quyết định gõy nờn liều chiếu phúng xạ tự nhiờn).
3.6. So sỏnh phƣơng phỏp đo liều gamma mụi trƣờng bằng TLD với cỏc phƣơng phỏp khỏc. phƣơng phỏp khỏc.
Giỏ trị suất liều gamma trung bỡnh đo đƣợc từ phƣơng phỏp đo gamma hiện trƣờng tại một số địa điểm tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhõn là 0.07±0.00 àSv/h .
Giỏ trị trung bỡnh của suất liều gamma tại khu vực khảo sỏt là 0.06 ±0.00 àSv/h đối với phƣơng phỏp đo hoạt độ cỏc nhõn phúng xạ trong cỏc mẫu đất tại khu vực thớ nghiệm.
46
Giỏ trị trung bỡnh suất liều gamma đo bằng phƣơng phỏp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 lần lƣợt là 0.16 ±0.01àSv/h và 0.10±0.01àSv/h đối với cỏc liều kế đặt trong nhà (indoor) và ngoài trời (outdoor).
Trong luận văn này tụi chỉ đƣa ra đỏnh giỏ so sỏnh giữa ba phƣơng phỏp trờn thụng qua kết quả đo ngoài trời.
Kết quả thu đƣợc từ ba kỹ thuật đo suất liều gamma trong mụi trƣờng khỏc nhau đƣợc túm tắt trong bảng sau :
Bảng 3. 6. Túm tắt cỏc kỹ thuật đo suất liều gamma mụi trƣờng và kết quả đo
Kỹ thuật đo Suất liều (àSv/h)
Phƣơng phỏp đo gamma hiện trƣờng 0,07±0,00 Phƣơng phỏp đo hoạt độ cỏc nhõn
phúng xạ trong mẫu đất
0,06± 0,00
Sử dụng liều kế TLD 100 0,10±0,01