Thạc Sĩ Phân tích hoạt độ phóng xạ các đồng vị Ra-226, Th-232, K-40 trong mẫu đất đá

Đề tài: Phân tích hoạt độ phóng xạ các đồng vị Ra-226, Th-232, K-40 trong mẫu đất đá

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều chất phóng xạ và điều này đã xảy ra ngay từ khi hình
thành nên Trái đất. Phông bức xạ tự nhiên được sinh ra bởi các chất đồng vị phóng xạ chứa trong đất
đá, nước, không khí, thực phẩm, nhà chúng ta ở và ngay trong cơ thể chúng ta. Nói một cách hình ảnh,
thế giới chúng ta sống chìm ngập trong bức xạ. Con người không thể trốn tránh, chỉ có thể và nên lựa
chọn cũng như bảo đảm cho mình một môi trường phóng xạ hợp lý nhất.
Quả vậy, khắp mọi nơi đều có chất phóng xạ. Các chất phóng xạ và các tia bức xạ có thể đến Trái
đất từ những miền xa xôi trong vũ trụ bao la. Đó là những chất phóng xạ tự nhiên. Quanh chúng ta,
chất phóng xạ có trong đất đá, cây cỏ, nước, không khí . Ngay trong mỗi bộ phận cơ thể con người
cũng chứa những hạt nhân phóng xạ. Ai cũng biết, nhờ đồng vị cacbon phóng xạ
14
C tồn tại trong
xương người mới có phương pháp
14
C để xác định tuổi người tiền sử Tuy vậy sự phân bố không đều,
nơi này và nơi khác vì hàm lượng phóng xạ trong môi trường phụ thuộc vào vị trí địa lý, kiến tạo địa
chất, loại cây cỏ, tình trạng sinh sống của con người, vào cả vật liệu xây dựng và kiến trúc ngôi nhà để
ở .
Ngoài ra, từ non một thế kỷ nay với sự phát triển của công nghệ hạt nhân, trong môi trường đã xuất
hiện những chất phóng xạ nhân tạo. Chúng sinh ra từ các công nghệ ứng dụng hạt nhân, từ vụ nổ
Chernobyl và đặc biệt từ các vụ thử nguyên tử trong khí quyển. Gần 4 thập kỷ thử nghiệm ồ ạt vũ khí
nguyên tử đã đi qua, nay, trên nhiều vùng của Trái đất vẫn còn tồn tại những đồng vị phóng xạ như
cesium (
137
Cs), strongxi (
90
Sr), hydro nặng (
3
H) ., chúng còn lưu lại chủ yếu trong đất, bùn đáy và một
số động thực vật với hàm lượng rất thấp. Phổ biến nhất là đồng vị phóng xạ kali (
40
K), có thể nhận biết sự hiện diện của đồng vị phóng xạ tự
nhiên
40
K có nhiều trong rau, hoa quả và cơ thể con người. Bên cạnh đó là các hạt nhân trong dãy
phóng xạ urani và thori. Riêng trong dãy phóng xạ urani, một sản phẩm rất đáng lưu ý là khí phóng xạ
radon (
222
Rn) là một đồng vị thuộc các chuỗi đồng vị phóng xạ tự nhiên rất nguy hiểm cho con người,
nó là tác nhân gây ung thư hang đầu trong các chất ung thư phổi.
Sự có mặt của các đồng vị phóng xạ luôn ảnh hưởng dù ít hay nhiều đến tình trạng sức khỏe của
con người và môi trường xung quanh bởi sự tác động của bức xạ lên vật chất sống. Và con người từ lúc
ra đời đã bắt đầu sống chung với phóng xạ và chịu ảnh hưởng của mọi loại phóng xạ. Không ai có thể
trốn chạy, cách ly với một môi trường sống như thế. Do đó, việc nghiên cứu những tác động có hại của
phóng xạ đến sức khỏe con người và các ảnh hưởng của chúng lên môi trường sống là rất quan trọng
và nhận được nhiều sự quan tâm. Đã đến lúc mỗi người dân cũng nên biết mức độ chiếu xạ nơi mình
sinh sống để giảm thiểu những rủi ro gây ra bởi bức xạ tự nhiên.
Từ những khảo sát trên, đề tài: “Phân tích hoạt độ phóng xạ các đồng vị
226
Ra,
232
Th,
40
K
trong mẫu đất đá” được thực hiện nhằm mục đích xác định hoạt độ phóng xạ các đồng vị
226
Ra,
232
Th,
40
K trong một số mẫu đất đá (được lấy ở một số địa phương), xác định liều hiệu dụng hàng năm, so
sánh với tiêu chuẩn quốc tế và kết luận về nền phông phóng xạ tự nhiên một số địa điểm. Từ đó đề
xuất các biện pháp về an toàn bức xạ có liên quan để giảm những tác động có hại của chúng tới sức
khỏe con người.
Bố cục của luận văn:
Luận văn được trình bày theo 3 phần chính:
* Phần mở đầu: trình bày mục đích nghiên cứu, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, đối tượng
và phương pháp nghiên cứu.
* Phần nội dung: gồm 4 chương như sau:
Chương 1 trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu: nguồn gốc phóng xạ, những ảnh hưởng
của phóng xạ nói chung và phông tự nhiên nói riêng tới con người và môi trường sống. Đồng thời, nêu
các tiêu chuẩn an toàn bức xạ trên thế giới và Việt Nam
Chương 2 là phần trình bày về phổ kế gamma nói chung và phổ kế gamma trường ĐH Sư phạm
nói riêng
Chương 3 là phần thực nghiệm trình bày các quá trình thu thập, xử lý, đo mẫu và tính toán hoạt
độ các nhân phóng xạ quan tâm trong mẫu.
Chương 4 là phần kết quả nghiên cứu: trình bày các kết quả định tính và định lượng của việc xử
lý phổ gamma của mẫu, đánh giá các kết quả phân tích.
* Phần kết luận: đưa ra những nhận xét tổng quát rút ra từ kết quả của quá trình nghiên cứu. Tác giả
cũng đưa ra một số đề xuất nhằm bảo vệ an toàn sức khỏe cho người dân. 2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
* Trên thế giới:
Các nghiên cứu cho thấy, phông phóng xạ tự nhiên thay đổi theo từng nước, từng vùng. Có
khoảng 5% dân số thế giới sống ở các khu vực có phông phóng xạ tự nhiên cao, thuộc các nước Italia,
Braxin, Pháp, Ấn Độ, Trung Quốc, Nigeria, Madagatsca .
Ở Pháp, theo tài liệu chính thức của ”Tổng cục an toàn của các cơ sở hạt nhân” thuộc Bộ Công
nghiệp và Bộ Môi trường [9], phông phóng xạ trung bình cho mỗi người dân trong một năm là 2.4
mSv. Đây là phông phóng xạ tự nhiên cho toàn nước Pháp. Còn trên vùng núi cao và vùng đá hoa
cương (granit có chứa chất phóng xạ tự nhiên là uran và thori) thì phông phóng xạ tự nhiên cao hơn.
Ở vùng Đông nam Ấn Độ, thuộc hai tỉnh Kerala và Tamilnaru [4] có một mỏ monazit, trải trên
một khu vực rộng 500m, dài 25 km. Khoảng 70 000 người sống trên dải đất đó chịu một liều bức xạ
gấp hàng trăm lần so với bình thường. Nguyên nhân là mỏ monazit đó có chứa thori với hàm lượng
cao tới 10
-3
g/g (mức bình thường vào khoảng 10
-4
-10
-6
g/g).
Ở Braxin, tại bang Espirito Santo và Rio de Janero [4] có một mỏ monazit, liều phóng xạ tự
nhiên ở đó cao hơn mức bình thường tới 400 lần. Gần 12 000 dân địa phương của thành phố nhỏ
Guarapari và 30 000 khách du lịch vãng lai tại khu vực đó chịu một liều phóng xạ tự nhiên cao hơn
mức bình thường từ 50-100 lần. Tại bang Minas Gerais [4], trên núi sắt (Morro do Ferro), gần Pocos de
Calclas có mỏ apatit có hàm lượng cao của uran và thori tạo nên suất liều cao hơn mức bình thường tới
1000 lần.
Tại tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc [4] cũng có mỏ monazit gây nên phông phóng xạ cao.
Một số ngôi nhà ở Ramsar thuộc Iran [4], người dân nhận liều bức xạ vào cỡ 132mSv/năm.
Nguyên nhân là do nguồn nước ở đây rất giàu đồng vị
226
Ra.
Tuy nhiên, cũng có nước phông phóng xạ tự nhiên thấp như Anh [9]: 1.5 mSv/năm; Autralia
[9]: 1.5 mSv/năm, Hà Lan [9]: 2 mSv/năm (theo số liệu năm 2006 do Hiệp hội hạt nhân quốc tế cung
cấp).
* Ở Việt Nam:
Ở nước ta hiện có một số đề tài về xác định phông phóng xạ đã và đang thực hiện như: điều tra hiện
trạng môi trường phóng xạ trên các tụ khoáng Đông Pao, Thèn Sin (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai),
Yên Phú (Yên Bái), Thanh Sơn (Phú Thọ), .do liên đoàn Địa chất Xạ - hiếm, trường Đại học Mỏ địa
chất Hà Nội thực hiện. Dự án xây dựng bản đồ phông phóng xạ tự nhiên tại Bình Dương, Đồng Nai sắp
được tiến hành .
Tuy nhiên, [9] chúng ta chưa có số liệu bình quân cho cả nước. Riêng ở Hà Nội, theo số liệu đo
đạc sơ bộ, có thể ước tính phông phóng xạ tự nhiên vào khoảng 2mSv/năm. Trong quá trình xây dựng
nhà máy điện hạt nhân sắp tới, cần thiết phải đo đạc và lập bản đồ phông tự nhiên trên phạm vi cả
nước. 3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Luận văn được tiến hành dựa trên việc đo đạc phóng xạ trong một số mẫu đất đá của một số địa
điểm ở các tỉnh khu vực phía Nam: Lâm Đồng, Bình Thuận, Tây Ninh, Long An, Đồng Nai.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Có hai phương pháp để xác định được hoạt độ phóng xạ và liều hiệu dụng do phông tự nhiên gây ra
[8]:
Phương pháp thứ nhất là dùng máy đo liều đo suất liều theo đơn vị àSv/h ở độ cao 1m [8] so với
mặt đất, ta sẽ nhận được kết quả là liều chiếu xạ ngoài.
Phương pháp thứ hai là lấy mẫu đất, đo hoạt độ riêng theo đơn vị Bq/kg. Các nhân được đo là
226
Ra,
232
Th,
40
K. Từ hoạt độ riêng này tính toán được liều chiếu ngoài thông qua hoạt độ riêng
226
Ra
tương đương (Raeq). Ngày nay, người ta thường sử dụng kết hợp cả hai phương pháp kể trên để đạt kết
quả chính xác nhất.
Luận văn này sử dụng phương pháp thứ hai với cách làm cụ thể như sau: Khảo sát thực tế, lấy mẫu
đất và kết hợp sử dụng hệ phổ kế gamma phông thấp của trường ĐH Sư phạm TP Hồ Chí Minh để đo
đạc, nghiên cứu. KẾT LUẬN
1. TỔNG KẾT NGHIÊN CỨU
Đề tài: “Phân tích hoạt độ phóng xạ các đồng vị Ra
226
, Th
232
, K
40
trong mẫu đất đá” được thực
hiện trong thời gian ngắn với quy mô nhỏ, nhưng cũng đã hoàn thành các mục tiêu đã đề ra. Kết quả
thu nhận được như sau:
- Cơ sở lý thuyết: Nắm được kiến thức phương pháp ghi nhận bức xạ hạt nhân
- Phần thực nghiệm: Quá trình thực hiện đề tài giúp sinh viên nắm bắt được phương pháp thực nghiệm:
lấy mẫu, xử lý mẫu, đo đạc mẫu, phân tích mẫu trên hệ phổ kế gamma phông thấp, xử lý phổ, tính
toán
- Kết quả:
 Xác định được hoạt độ các nhân phóng xạ
226
Ra,
232
Th,
40
K trong năm mẫu đất thuộc các tỉnh
miền Nam Việt Nam: Bình Thuận, Đồng Nai, Lâm Đồng, Tây Ninh, Tiền Giang.
 Tính toán được tổng hoạt độ phóng xạ Ra tương đương cùng liều hiệu dụng trung bình hàng
năm nền phông phóng xạ của 5 địa phương kể trên.
- Nhận xét:
 Các vật chất trong tự nhiên đều có chứa các nguyên tố phóng xạ. Tùy từng cơ cấu kiến trúc, địa
hình mà mỗi vùng có phông tự nhiên cao thấp khác nhau. Tính phóng xạ của phông có thể gây
ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người nếu hàm lượng phóng xạ vượt quá tiêu chuẩn cho
phép.
 Kết quả nghiên cứu sơ bộ một số mẫu đất cho thấy liều hiệu dụng trung bình hằng năm (tính từ
hoạt độ phóng xạ) nền phông của các địa phương là khá thấp so với tiêu chuẩn Quốc tế ( phông
phóng xạ tự nhiên không quá 2.4 mSv/năm). Do đó, cư dân các vùng được khảo sát đang sống
trong môi trường phóng xạ khá an toàn.
Ngoài ra, quá trình làm luận văn giúp tác giả củng cố lại kiến thức đã được đào tạo, có thêm những
kinh nghiệm quý báu trong quá trình làm thực nghiệm và bổ sung thêm nhiều kiến thức mới mẻ vào cơ
sở lý thuyết đã được học ở trường.
2. ĐỀ XUẤT
Để đảm bảo về mặt an toàn bức xạ cho người dân, cần phải xây dựng các tiêu chuẩn quy định về
mức phóng xạ tự nhiên cho phép ở Việt Nam. Ngoài ra, cần thực hiện dự án nghiên cứu đánh giá toàn
diện phông phóng xạ tự nhiên trong phạm vi cả nước bằng cách phát triển đề tài trên quy mô toàn
quốc, phải xây dựng được bản đồ phông phóng xạ, từ đó giúp cơ quan quản lí nhà nước có biện pháp
đảm bảo An toàn bức xạ cho người dân.