TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiên bùi thị Ánh dưƠng nghiên cứu sử DỤng liều kế nhiệt huỳnh quang (tld) ĐỂ Đo liều bức xạ gamma trong môi trưỜNG


Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU



tải về 0.55 Mb.
trang5/7
Chuyển đổi dữ liệu02.09.2016
Kích0.55 Mb.
#30382
1   2   3   4   5   6   7

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: bức xạ gamma và các phương pháp xác định bức xạ gamma trong môi trường.

  • Phạm vi nghiên cứu: Khuôn viên Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân

2.2. Phương pháp nghiên cứu

      1. Phương pháp thu thập tài liệu.

Tiến hành thu thập các số liệu, dữ liệu, thông tin có sẵn liên quan đến nội dung của đề tài nghiên cứu.

      1. Chuẩn bị mẫu liều kế nhiệt huỳnh quang TLD-100 sử dụng đo gamma môi trường.

Cấu tạo của liều kế gồm hai phần: Vỏ và chip

Vỏ liều kế được làm bằng nhựa PE màu đen có gắn mã số cho từng chip

Chip TLD với vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF: Mg:Ti (TLD -100)

Mỗi mẫu thí nghiệm được gắn 3 chíp TLD- 100 (đã được bọc vỏ PE) đối với những mẫu đặt ngoài trời và gắn 5 chíp đối với các mẫu đặt trong nhà.



Hình 2. 1 Mẫu liều kế sử dụng đo gamma môi trường trong nhà và ngoài trời

Các chíp được đặt trong một hộp nhựa trong suốt với kích thước 3x5 mm và được bao bọc bằng một lớp màng PE trước khi đem đặt ngoài môi trường.


      1. Xử lý nhiệt độ và chuẩn liều kế

Mặc dù mẫu liều kế nhiệt huỳnh quang chưa được sử dụng để đo liều nhưng trong quá trình bảo quản chúng vẫn thường xuyên bị tác động của các tia phóng xạ từ môi trường bên ngoài nên trong chúng vẫn tồn tại một lượng tín hiệu nhiệt huỳnh quang nào đó. Do vậy trước khi sử dụng các chip nhiệt huỳnh quang này chúng ta phải xử lý chúng để nhằm loại bỏ các tín hiệu dư không mong muốn đã tích lũy trước đó.

Theo khuyến cáo của nhà sản xuất cũng như tham khảo các kết quả nghiên cứu trước đây. Chúng tôi đã lựa chọn chế độ xử lý nhiệt độ các chip TLD-100 bằng lò nung Vinten với nhiệt độ nung là 400OC, thời gian nung 1 giờ và ủ ở 100oC trong thời gian 2 giờ. Sau chế độ nung này lượng tín hiệu nhiệt huỳnh quang được tích lũy trước đó đã hầu như được loại bỏ hoàn toàn. Mẫu liều kế sau khi đã loại bỏ tín hiệu dư sẽ được đóng vào các vỏ liều kế như đã nên trên và hàn kín lại. Sau đó, tất cả các mẫu này sẽ được chiếu chuẩn trên nguồn Cs137 với mức liều 1mGy trong không khí.







Hình 2. 2 : Chiếu chuẩn liều kế

Sau khi chiếu chuẩn, toàn bộ các liều kế được để trong thời gian 1 tuần nhằm loại bỏ tạp nhiễu (gây ra do quá trình chiếu xạ) và các tín hiệu nhiệt huỳnh quang không bền vững . Sau đó tiến hành đo lượng bức xạ nhiệt huỳnh quang từng mẫu trên hệ đo HARSHAW -4000 để xác định hệ số chuẩn cho từng chip.



      1. Đặt liều kế nhiệt huỳnh quang TLD-100 tại các địa điểm nghiên cứu.

Để thử nghiệm đo liều bức xạ gamma trong môi trường, chúng tôi đã sử dụng 22 mẫu bao gồm 88 chíp TLD-100 để làm liều kế nhiệt huỳnh quang và bố trí đặt chúng ở một số vị trí khác nhau tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân như trong phần phụ lục. Các vị trí đặt liều kế thí nghiệm phải cố định trong suốt thời gian đo, cách tường ít nhất 50cm đối với liều kế đặt trong nhà. Liều kế thí nghiệm được đặt tại các phòng thí nghiệm hay làm việc với nguồn phóng xạ, đặt tại các địa điểm gần kho nguồn và khu vực xung quanh. Thời gian đặt là 3 tháng [9],[15]. Các mẫu được đặt trên giá có chiều cao chuẩn là 1m so với mặt đất.

Hình 2. 3 Giá chuẩn đặt liều kế thí nghiệm



      1. Xây dựng phương pháp đo liều bức xạ môi trường bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD -100.

        1. Thiết bị đọc HARSHAW- 4000:

Trong thí nghiệm này, để đọc tín hiệu nhiệt huỳnh quang chúng tôi sử dụng thiết bị đo tín hiệu huỳnh quang HARSHW-4000 của Phòng đo liều bức xạ ion hóa thuộc Trung tâm An toàn bức xạ, Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân.

Những tín hiệu nhiệt huỳnh quang của chip được đo bởi máy đọc HARSHAW - 4000



Chế độ của máy như sau :

- Nhiệt độ nung sơ bộ : 1350C, thời gian 5 giây.

- Tốc độ giảm nhiệt : 120C/ giây.

- Nhiệt độ đọc mẫu : 2600C, thời gian 20 giây.

- Nhiệt độ ủ : 3000C, thời gian 3 giây.



Hình 2. 4. Mô hình máy đọc Harshaw TLD – 4000




Hình 2. 5 a Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy đọc


b Chu kì gia nhiệt và đường cong phát quang của LiF

A: Đáp ứng nhiệt phát quang. B: Nhiệt độ



Hệ thống gia nhiệt (Hình 2.5):

Mục đích quan trọng của một chu kì gia nhiệt là để cung cấp nhiệt cho chất nhiệt phát quang cho tới khi các electron được giải phóng khỏi các tâm bẫy.

- Ở giai đoạn nung sơ bộ: mục đích để khử các đỉnh ở nhiệt độ thấp (đỉnh 1, 2, 3).

- Ở giai đoạn đọc liều kế: cung cấp nhiệt để các electron thoát khỏi các bẫy dùng để xác định liều lượng. Tín hiệu ánh sáng thu được tỉ lệ với liều hấp thụ như vậy có thể xác định liều tương đương được biểu diễn trên hình 8 c là phần gạch chéo (tương ứng với phần diện tích dưới đỉnh 4 và 5 của đường cong phát quang).

- Ở giai đoạn nung: mục đích khử tín hiệu dư.

Hệ thống thu và ghi nhận ánh sáng:

Vai trò của thiết bị này trong hệ máy đọc là thu tất cả tín hiệu ánh sáng phát ra từ chất nhiệt phát quang khi được xử lí nhiệt và loại bỏ tất cả các bức xạ quang học khác như là bức xạ hồng ngoại từ khay đốt, và được chuyển thành tín hiệu điện (như dòng điện), điện tích hoặc xung thế, tuỳ theo yêu cầu muốn biểu diễn và ghi nhận. ở hệ đọc này tín hiệu được đưa về dạng điện tích.

Hệ thống này bao gồm:

+ Buồng đọc ra (readout chamber).

+ Phin lọc quang học (optical filter).

+ Ống nhân quang điện (photomultiplier).

Ống nhân quang điện nhạy với với bước sóng 400 nm tương ứng với sự phát ánh sáng màu xanh của LiF. Ánh sáng phát ra từ vật liệu nhiệt huỳnh quang là kết quả của việc gia nhiệt cho vật liệu sau khi nhận bức xạ phôton. ánh sáng phát ra được ghi nhận bởi ống nhân quang điện. Sơ đồ nhiệt thời gian có thể ảnh hưởng đến hình dạng đường cong. Vị trí của các đỉnh phát quang theo kênh nhiệt độ phụ thuộc vào tốc độ nung. Do đó cần phải có chế độ gia nhiệt phù hợp.

Ngoài ra, để giảm nhiễu khi đo, thiết bị còn được thiết kế kết nối với một hệ thống cung cấp khí ni tơ. Nhờ đó, khi đo ở chế độ có sử dụng khí ni tơ thì các sai số gây ra do tạp nhiễu sẽ giảm xuống đáng kể.

Liều kế nhiệt huỳnh quang TLD-100 sau khi đặt tại hiện trường được thu về và tiến hành đọc trên máy HARSHAW 4000 với chế độ đo đã được xây dựng. Mỗi phép đo được thực hiện qua 5 hoặc 3 lần đo lặp tùy vào từng loại liều kế đặt trong nhà hay đặt ngoài trời. Lượng tín hiệu nhiệt huỳnh quang sẽ được lấy trung bình qua các lần đo đó. Từ những giá trị đo được của mỗi liều kế thí nghiệm tính được giá trị trung bình và sai số của phép đo.


      1. Đánh giá liều gamma môi trường bằng phương pháp đo tại hiện trường [20]

Suất liều gamma môi trường được đo ở khoảng cách 1m so với mặt đất bằng thiết bị đo suất liều INSPECTOR 1000 do hãng Canberra sản xuất model IN1K ; seri : 04061213 . Thiết bị này đã được hiệu chuẩn bởi Phòng chuẩn liều cấp hai ( SSDL)- Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt Nhân. Thực hiện việc đo suất liều gamma môi trường bằng thiết bị Inspector 1000 trong khoảng thời gian 3 tháng liên tục. Số liệu được lấy 5 lần tại một điểm đo trong thời gian 30 phút để tính sai số. Suất liều gamma được đo tại các vị trí đặt liều kế trong khu vực Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân nhằm lấy kết quả so sánh với phương pháp xác định suất liều gamma môi trường bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD-100 và bằng phương pháp đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất.

      1. Đánh giá liều môi trường bằng phương pháp đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất

Lấy hai mẫu đất đại diện cho hai khu vực đặt liều kế thí nghiệm là khu vực gần kho nguồn nhà B và khu vực sân trong của Viện Khoa hoc và Kỹ thuật Hạt nhân.

Tiến hành lấy mẫu đất tại khu vực đặt liều kế môi trường theo sơ đồ sau bằng dụng cụ chuyên dụng[10].



Bố trí các điểm lấy mẫu trung bình đại diện tại 1 vị trí lấy mẫu có diện tích không lớn, (.) các điểm lấy mẫu theo corer ; lấy mẫu tại tâm và các đỉnh của 2 hình vuông cạnh 1m, cách nhau 3m

Xử lý mẫu theo sơ đồ sau [10] :

Các mẫu được đựng trong hộp nhựa, đậy kín rồi để vào nơi khô thoáng nhằm giúp các đồng vị cân bằng thế kỷ để các kết quả về sau được chính xác.

Việc đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong các mẫu đất được thực hiện trên phổ kế gamma phông thấp trong thời gian 24 giờ để lấy đủ thống kê diện tích đỉnh của các đồng vị quan tâm. Tiến hành đo như sau :


  • Đặt mẫu vào vị trí đo (tại cùng vị trí đó đo chuẩn để xác định hiệu suất)

  • Tiến hành phép đo với thời gian từ 12 - 24 giờ (đảm bảo đủ thống kê với độ chính xác 15%). Lưu phổ vào ổ đĩa máy tính sau khi kết thúc phép đo.

  • Xử lý phổ và ghi chép kết quả đo

Tính hoạt độ các đồng vị phóng xạ (40K, 238U, và 232Th)

- Đối với 40K: tính theo đỉnh tại năng lượng 1461 keV

- Đối với U: tính kết quả lấy theo đỉnh sau:

1764 keV cho 214Bi,

- Đối với Th: tính kết quả lấy theo đỉnh sau :

911 keV cho 228Ac.

Hoạt độ riêng (Bq/kg) của đồng vị phóng xạ cần phân tích tại thời điểm đo mẫu là: [10]

Trong đó: m - khối lượng mẫu phân tích (kg),

S - diện tích đỉnh của tia gamma ở năng lượng E (số đếm thực trong thời gian đo).

 - hiệu suất ghi tuyệt đối tại năng lượng đỉnh đang xét,

P - hiệu suất phát của tia gamma tại năng lượng đỉnh đang xét,

t - thời gian đo mẫu (s).



      1. Xử lý số liệu : Sử dụng phần mềm Microsoft Excell để xử lý,lưu trữ và biểu diễn số liệu đo đạc.

      2. Phương pháp tổng hợp, phân tích : Sau khi xử lý số liệu, rút ra nhận xét, phân tích kết quả.

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

    1. Xác định hệ số chuẩn cho từng chíp TLD đo gamma môi trường

Hệ số chuẩn CF cho từng chíp TLD được xác định bằng công thức sau: [12]

CF=

L : Liều bức xạ chiếu đã biết

R: Số đọc của chíp

Phông của mỗi chip được xác định bằng cách đọc lại chip đó lần 2.

Ta tiến hành chiếu chuẩn các chíp trên nguồn Cs 137 có giá trị 1mGy trên xốp trong không khí. Sau đó được đo trên máy Harshaw-4000. Giá trị đọc từ máy đọc có đơn vị là nC. Như vậy đơn vị của hệ số chuẩn ( CF) ở đây là mGy/nC. Dựa vào công thức trên ta tính được hệ số chuẩn cho từng chíp theo bảng .



    1. Xác định ngưỡng nhạy của chip TLD 100

Ngưỡng nhạy hay liều dò tìm tối thiểu đối với chip được xác định bằng 3 lần độ lệch chuẩn của phông bản thân chip (ph)

(1) [12]

(2) [12]

Trong đó : phi là phông của bản thân chip thứ i



là phông trung bình của n chip

Các bước tiến hành:

  • Chọn 10 chip đồng đều

  • Sau khi được xử lí nhiệt được sử dụng để đo phông.

Bảng 3.1 là số liệu về phông của 10 chip TLD100 được chọn nhằm xác định ngưỡng nhạy.

Bảng 3. 1 Phông của các 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 phông của các chip TLD 100 đo được.Dựa vào công thức (1) và (2) ta tính được ngưỡng liều đối với chip là 0.18 nC

    1. Xác định suất liều gamma trong môi trường bằng phương pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang ( TLD 100)

Sau thời gian đặt mẫu thí nghiệm ngoài hiện trường, liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 được thu thập về và tiến hành đo trên máy HARSHAW 4000 theo chế độ được thiết lập ở chương 2.

Giá trị liều bức xạ ion hóa tích lũy trong liều kế TLD100 được xác định bằng công thức : [15]

Trong đó : P là lượng liều bức xạ ion hóa tích lũy trong detecto (tính bằng mGy)

R là số đọc của chip TLD100 trên máy Harshaw 4000

Ph là phông của bản thân mỗi liều kế

CF là hệ số chuẩn của mỗi liều kế

Giá trị suất liều chiếu môi trường được xác định qua lượng liều tích luỹ và thời gian đặt liều kế đo, theo công thức [15] :

Trong đó : P là lượng liều bức xạ ion hóa tích luỹ trong đềtectơ (tính bằng mGy) và t là khoảng thời gian đặt liều kế tính bằng giờ (h).

Như đã trình bày ở phần trước, thời gian đặt các liều kế để đo mẫu môi trường tại khu vực Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân đã được thực hiện 26/4/2013 sau đó đến ngày 26 /7/2013chúng tôi tiến hành thu về. Theo đó, xác định được khoảng thời gian đặt (phơi chiếu) các liều kế trên là khoảng 90 ngày.

Quy chuẩn về đơn vị tính bằng giờ (h) sẽ là :

t = 90 x 24 = 2160 giờ

Thay vào ta nhận được kết quả tính giá trị suất liều bức xạ gamma môi trường tại một số vị trí đặt liều kế theo đơn vị µGy/h và đơn vị µSv/h với hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ bằng 0,7 Sv Gy-1 [7] như trong bảng sau :



Bảng 3. 2.Giá trị suất liều môi trường đo bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100

STT

Vị Trí

Suất liều ( µGy/h)

Suất liều ( µSv/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




Kết quả nghiên cứu đo liều bức xạ gamma môi trường bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đặt tại hơn 20 vị trí khác nhau trong khu vực viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân đã cho thấy sự phân biệt khá rõ ràng theo từng địa điểm đặt mẫu khác nhau. Trừ những điểm gần kho nguồn và phòng thí nghiệm thì các điểm khác giá trị suất liều bức xạ gamma ghi nhận được cũng gần như nhau. Điều đó phản ánh suất liều bức xạ gamma trong môi trường tại các điểm đo là do các bức xạ gamma phát ra từ đất đá tại vị trí đặt liều kế TLD 100.

Các giá trị suất liều bức xạ gamma môi trường tương đối cao đã được ghi nhận tại các khu vực phòng điện tử hạt nhân, bên trong kho nguồn, bên ngoài kho nguồn, phòng chuẩn, phòng thí nghiệm Việt Sing với kết quả lần lượt là 0,19, 0,11, 0,1, 0,76, 0,11 µSv/h . Đây là các khu vực có chứa nguồn phóng xạ và tổng hợp dược chất phóng xạ 18F- FDG cho nên phông môi trường ở đây cao hơn so với phông môi trường chung một chút nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép.

Biểu đồ dưới đây thể hiện các giá trị của suất liều gamma đo được bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100

Hình 3. 1. Suất liều gamma môi trường đo bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100

So sánh kết quả giữa các liều kế đặt trong nhà (indoor) và ngoài trời (outdoor) ta thấy có sự khác biệt về suất liều gamma ghi nhận được. Điều này có thể được giải thích như sau : các liều kế đặt trong nhà (indoor) ghi nhận được bức xạ gamma phát ra từ vật liệu xây dựng cho nên giá trị suất liều gamma ghi nhận được đối với liều kế đặt trong nhà (indoor) thường cao hơn giá trị suất liều gamma đặt ngoài trời (outdoor) [16]. Vì vật liệu xây dựng phần lớn được chế tạo từ đất, đá lấy ở bề mặt Trái đất, do đó nó cũng chứa một lượng phóng xạ tự nhiên nhất định. Khi con người ở trong ngôi nhà thì ngôi nhà trở thành một lô cốt chắn gần hết các tia bức xạ từ không gian bên ngoài chiếu vào nhà. Do đó liều chiếu đối với con người chủ yếu là do vật liệu xây dựng gây ra, tức là nền nhà, tường nhà và trần nhà gây nên [3].

Liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 được chuẩn bị theo như nghiên cứu của luận văn không chịu tác động của các tia anpha từ môi trường. Những liều kế này chủ yếu là để ghi nhận các bức xạ gamma phát ra từ môi trường tự nhiên.



    1. Xác định suất liều gamma môi trường bằng phương pháp đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất

Các số liệu về đất phản ánh rất hữu hiệu về thành phần của đá gốc vì sau quá trình phong hóa vật lý một lượng lớn vật chất sẽ chuyển từ đá vào đất, ngoài quá trình vật lý quá trình sinh học cũng đóng góp vào điều này. Tuy nhiên, các số liệu về đất không phản ánh một cách chính xác thành phần của đá ở vị trí lấy mẫu do các nguyên nhân sau:

- Đất có thể bị vận chuyển khỏi đá gốc.

- Đất có thể bị trộn lẫn với nhau.

- Quá trình hoạt động sinh học của các chất dinh dưỡng dễ linh động.

- Các chất hoá học dễ tan sẽ bị hoà tan vào nước

- Đất có thể bị nhiễm bẩn do con người.

Các mẫu đất tại các địa điểm thí nghiệm được lấy về Phòng thí nghiệm và xử lý mẫu trước khi tiến hành phân tích bằng hệ phổ kế gamma phông thấp.

Cường độ bức xạ gamma trên mặt đất phụ thuộc vào hàm lượng của các nguyên tố phóng xạ Uran, Thori và Kali trong lớp đất đá bên dưới mặt đất và chiều cao h tính từ mặt đất. Suất liều ở độ cao 1m( nGy/h) được tính toán từ hoạt độ phóng xạ của các đồng vị 238U, 232Th, và 40K của đất bề mặt theo công thức sau [13]:



D= SAU x FU +SATh x FTh + SAK x FK

Trong đó:

- SAU, SATh, SAK là hoạt độ phóng xạ riêng của đồng vị 238U, 232Th và 40K

- FU, FTh, FK là hệ số chuyển đổi của các đồng vị 238U, 232Th và 40K tương ứng, được đưa ra từ tính toán bằng lý thuyết và thực nghiệm. Trong các công bố trước đây ( [18] UNSCEAR 2000; Veiga và cộng sự , 2006 ) , các giá trị này được chọn tương ứng là: 0,462 nGyh-1/Bqkg-1, 0,604nGyh-1/Bqkg-1 và 0,0417 nGyh-1/Bqkg-1tương ứng với các đồng vị trên. Trong luận văn này cũng sử dụng các giá trị trên. Kết quả giá trị hàm lượng các đồng vị phóng xạ được thể hiện trong bảng sau :



Bảng 3. 3. Giá trị hàm lượng các đồng vị phóng xạ trong mẫu đất thí nghiệm




K-40 (Bq/kg)

Th-232 (Bq/kg)

(tính từ Ac-228)



U-238 (Bq/kg)

(tính 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

Trên cơ sở hoạt độ phóng xạ của các đồng vị trong các mẫu đất đã thu thập, giá trị suất liều bức xạ gamma bên ngoài của một số vị trí đã được tính toán theo µGy/h và theo µSv/h với hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ bằng 0,7 Sv Gy-1 [7] như trong bảng sau :

Bảng 3. 4. Suất liều gamma môi trường tính được theo phương pháp đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất.

Mẫu

Suất liều (µGy/h)

Suất liều (µSv/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 giá trị trung bình của suất liều gamma tại khu vực khảo sát là 0,06± 0,00µSv/h, khi so sánh với giá trị suất liều gamma của các tỉnh thành là 0,05±0,0 0µSv/h có cao hơn một chút nhưng vẫn nằm trong dải chung, không thấy có sự bất thường.

    1. Xác định suất liều gamma môi trường bằng phương pháp đo gamma hiện trường

Sử dụng thiết bị đo liều xách tay điện tử để xác định suất liều gamma môi trường. Phương pháp đo này có thể ghi nhận xác định ngay các đồng vị phóng xạ chính như 238U, 322Th và 40K.

Suất liều bức xạ gamma môi trường được xác định bằng thiết bị INSPECTOR 1000 ở khoảng cách 1m so với mặt đất. trong khoảng thời gian 3 tháng liên tục.

Bảng 3.5 là kết quả đo suất liều gamma bằng máy Survey meter INSPECTOR 1000 tại các khu vực thí nghiệm.

Bảng 3. 5. Kết quả đo suất liều gamma môi trường bằng survey meter.


STT

Vị trí

Suất liều (Sv/h )

Ghi chú

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 Bình

0,07±0,00




Kết quả được thể hiện trong bảng cho thấy phông bức xạ gamma ở các vị trí thí nghiệm tương đương với phông bức xạ tự nhiên. Trên biểu đồ cho thấy trong các điểm đo, phần lớn có suất liều nằm trong khoảng 0,06 đến 0,08 µSv/h.

Hình 3. 2 Biểu đồ kết quả đo suất liều gamma môi trường bằng survey meter.

Các kết quả đo tương đương với kết quả đo khảo sát an toàn bức xạ hàng năm của Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân. Các số liệu cũng cho thấy có tuân thủ tốt theo phân bố ngẫu nhiên chứng tỏ suất liều trong phạm vi Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân ở mức trung bình và không có dị thường về phóng xạ.

So sánh với giá trị suất liều gamma đo được trên địa bàn Hà Nội [5] (Nguyễn Quang Long và cộng sự) ta thấy rằng có sự tương đương, chứng tỏ các nghiên cứu của luận văn đã có những thành công nhất định. Nghiên cứu của nhóm tác giả trên đã cho thấy suất liều gamma địa bàn Hà Nội dải từ 0,069(mSv/h)đến 0,094(mSv/h) và phân bố tương đối đều, trung bình là 0,075(mSv/h) và 0,665(mSv/năm). Cao nhất là ở huyện Sóc Sơn (0,823 mSv/năm) và thấp nhất ở huyện Đông Anh (0,596 mSv/năm).

Các giá trị suất liều gamma hấp thụ trong không khí ở mức phông bình thường, thậm chí có thể coi là thấp và phản ánh phù hợp với hàm lượng phóng xạ có trong đất (là thành phần quyết định gây nên liều chiếu phóng xạ tự nhiên).


    1. So sánh phương pháp đo liều gamma môi trường bằng TLD với các phương pháp khác.

Giá trị suất liều gamma trung bình đo được từ phương pháp đo gamma hiện trường tại một số địa điểm tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân là 0.07±0.00 µSv/h .

Giá trị trung bình của suất liều gamma tại khu vực khảo sát là 0.06 ±0.00 µSv/h đối với phương pháp đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong các mẫu đất tại khu vực thí nghiệm.

Giá trị trung bình suất liều gamma đo bằng phương pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 lần lượt là 0.16 ±0.01µSv/h và 0.10±0.01µSv/h đối với các liều kế đặt trong nhà (indoor) và ngoài trời (outdoor).

Trong luận văn này tôi chỉ đưa ra đánh giá so sánh giữa ba phương pháp trên thông qua kết quả đo ngoài trời.

Kết quả thu được từ ba kỹ thuật đo suất liều gamma trong môi trường khác nhau được tóm tắt trong bảng sau :

Bảng 3. 6. Tóm tắt các kỹ thuật đo suất liều gamma môi trường và kết quả đo

Kỹ thuật đo

Suất liều (µSv/h)

Phương pháp đo gamma hiện trường

0,07±0,00

Phương pháp đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất

0,06± 0,00

Sử dụng liều kế TLD 100

0,10±0,01

Giá trị suất liều gamma outdoor lớn nhất thu nhận được là 0,10±0,01 µSv/h được đo bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100. Đối với phương pháp đo gamma hiện trường giá trị trung bình thu được là 0,07 µSv/h thấp hơn đáng kể so với phương pháp sử dụng TLD 100 .

Sự khác biệt này có thể là do sự đáp ứng năng lượng khác nhau giữa các phương pháp đo. Còn có một cách giải thích khác đó là phương pháp đo gamma hiện trường không tính toán đến việc đóng góp suất liều gamma từ các tia vũ trụ. Theo UNSCEAR 2008, suất liều gamma từ các tia vũ trụ có giá trị trung bình là 0,04 µSv/h [19]. Thời gian đo tương đối ngắn (30 phút) nên không thể đánh giá được chính xác suất liều gamma môi trường .

Ngoài ra sự khác biệt giữa giá trị suất liều đo được giữa phương pháp đo bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 và phương pháp xác định hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất có thể được giải thích bởi một số các lý do sau:


  • Các thông số tiêu chuẩn của đất được áp dụng trong tính toán có thể khác với thực nghiệm (ví dụ như tỷ trọng và độ ẩm của đất).

  • Sự suy giảm năng lượng tại mức năng lượng cao (2MeV) có thể ảnh hưởng tới việc đánh giá phát bức xạ gamma quan trọng ở mức năng lượng cao, ví dụ như việc năng lượng 2614keV tại đỉnh 208 Tl.

Khi tổng suất liều được tính bằng cách thêm vào giá trị suất liều mà các tia vũ trụ đóng góp, giá trị thu được là 0,11 µSv/h rất gần với giá trị suất liều phương pháp đo bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 đo được .

Tương tự như vậy, khi giá trị suất liều thu được từ việc đo hoạt độ các mẫu đất 0.06 µSv/h được thêm vào giá trị suất liều của các tia vũ trụ 0,04µSv/h), suất liều bức xạ gamma trở thành 0,10µSv/h tương đương với giá trị suất liều gamma đo bằng phương pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100.

Như vậy ta có bảng giá trị suất liều gamma đo được của ba phương pháp sau khi đã được điều chỉnh như sau :

Bảng 3. 7. Kết quả đo suất liều gamma môi trường sau khi đã được điều chỉnh

Kỹ thuật đo

Suất liều (µSv/h)

Phương pháp đo gamma hiện trường

0,11

Phương pháp đo hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất

0,10

Sử dụng liều kế TLD 100

0,10

Kết quả thu được cho thấy với các kỹ thuật đo khác nhau cho các giá trị đo tương đương nhau tại cùng một vị trí đo, giá trị trung bình là 0,10 µSv/h .

So sánh phương pháp đo liều bức xạ gamma môi trường bằng phương pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 với phương pháp đo gamma hiện trường và phương pháp xác định hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất đã cho thấy phương pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100 có nhiều ưu điểm và có độ chính xác tương đối cao so với hai phương pháp còn lại.

Do thời gian đặt mẫu đo khá dài (3 tháng) nên liều kế TLD 100 ghi nhận đầy đủ các tia bức xạ gamma trong môi trường tự nhiên kể cả đóng góp của bức xạ gamma từ các tia vũ trụ. Đối với phương pháp đo phổ gamma tại chỗ và phương pháp xác định hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đất ta chỉ xác định liều bức xạ gamma trong đất mà bỏ qua sự đóng góp của các tia vũ trụ. Ngoài ra, với kích thước nhỏ gọn, dễ dàng trong việc vận chuyển và đặt mẫu thí nghiệm, liều kế TLD 100 trở thành phương pháp đo bức xạ gamma môi trường được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong các chương trình quan trắc phóng xạ môi trường. Ở Việt Nam, phương pháp này có thể được sử dụng để thu thập số liệu và đánh giá liều bức xạ gamma môi trường tại các trạm quan trắc phóng xạ môi trường trong tương lai.


    1. Đánh giá liều chiếu đối với dân chúng tại khu vực nghiên cứu .

Liều hiệu dụng hàng năm của dân chúng được tính toán trên cơ sở liều hấp thụ được đo bằng liều kế nhiệt huỳnh quang TLD 100, tỷ số trong và ngoài nhà, hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ, hệ số cư ngụ ngoài trời và hệ số cư ngụ trong nhà. Liều hiệu dụng hàng năm trong và ngoài nhà được tính toán như sau :

Hout(mSv)= Dout x 8760h x CF x OF (3) [7]

Trong đó :

Dout là suất liều hấp thụ (µGy h-1)

CF là hệ số chuyển đổi từ liều hấp thụ bằng 0,7 Sv Gy-1

OF là hệ số cư trú ngoài trời bằng 0,2.

Trong nhà: Hin (mSv) = Din x Fi-o x 8760 h x CF x IF (4) [7]

Trong đó:

Din là suất liều hấp thụ trong nhà (µGy h-1)

Fi-o là hệ số trong và ngoài nhà bằng 1,4

IF là hệ số cư ngụ trong nhà bằng 0,8

Và liều hiệu dụng tổng cộng là: H = Hout + Hin (5) [7]

Thay các số liệu vào công thức (3),(4),(5) ta được

Hout =0.166±0.03µSv

Hin=2.52±0.16 µSv

Vậy liều hiệu dụng tổng cộng hàng năm của dân chúng là

H =2.69± 0.09 µSv

So sánh với tiêu chuẩn liều chiếu đối với dân chúng của ICRP là không được vượt quá 1mSv/ năm [11] ta thấy liều hiệu dụng tổng cộng hàng năm của dân chúng trong trường hợp này nhỏ hơn nhiều.



Каталог: files -> ChuaChuyenDoi
ChuaChuyenDoi -> ĐẠi học quốc gia hà NỘi trưỜng đẠi học khoa học tự nhiên nguyễn Thị Hương XÂy dựng quy trình quản lý CÁc công trìNH
ChuaChuyenDoi -> TS. NguyÔn Lai Thµnh
ChuaChuyenDoi -> Luận văn Cao học Người hướng dẫn: ts. Nguyễn Thị Hồng Vân
ChuaChuyenDoi -> 1 Một số vấn đề cơ bản về đất đai và sử dụng đất 05 1 Đất đai 05
ChuaChuyenDoi -> Lê Thị Phương XÂy dựng cơ SỞ DỮ liệu sinh học phân tử trong nhận dạng các loàI ĐỘng vật hoang dã phục vụ thực thi pháp luật và nghiên cứU
ChuaChuyenDoi -> TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiên nguyễn Hà Linh
ChuaChuyenDoi -> ĐÁnh giá Đa dạng di truyền một số MẪu giống lúa thu thập tại làO
ChuaChuyenDoi -> TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiêN
ChuaChuyenDoi -> TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiên nguyễn Văn Cường

tải về 0.55 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương