Báo cáo sinh hoạt khoa học: Sơ lược về phóng xạ và phương pháp kiểm nghiệm tổng hợp hoạt động phóng xạ Alpha/ Beta trong mẫu nước

www.ihph.org.vn
BÁO CÁO SINH HOẠT KHOA HỌC
SƠ LƯỢC VỀ PHÓNG XẠ VÀ
PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM
TỔNG HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ
ALPHA/ BETA TRONG MẪU NƯỚC
Người trình bày:
Ths. Phan Long Hồ
Cn. Lê Đình Hùng

KHOA XÉT NGHIỆM
www.ihph.org.vn
NỘI DUNG BÁO CÁO
I.
Hiện tượng phóng xạ
II.
Các loại bức xạ thường gặp
III.
Đơn vị đo lường phóng xạ
IV.
Khả năng ion hóa của các loại bức xạ
V.
Các loại nguồn phóng xạ
VI.
Các ngành nghề trực tiếp tiếp xúc với phóng xạ
VII.
Sự lan truyền ô nhiễm phóng xạ trong môi trường
VIII.
Sự chiếu xạ lên con người
IX.
Các qui định hoạt độ phóng xạ alpha – beta trong

mẫu nước
X.
Các phương pháp kiểm nghiệm tổng alpha – beta
trong nước
www.ihph.org.vn
NỘI DUNG BÁO CÁO
XI.
Thiết bị ghi đo tổng hoạt độ phóng xạ alpha –
beta
XII.
Triển khai qui trình kiểm nghiệm
1.
Xác định thông số đặc trưng của thiết bị
2.
Quy trình kiểm nghiệm mẫu
XIII.
Tính toán kết quả
XIV.
Đánh giá tay nghề nhân viên
XV.
Một số kết quả trên mẫu thật
XVI.
Một số kết quả của các nghiên cứu khác
XVII.
Tài liệu tham khảo
www.ihph.org.vn
I. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ
Hiện tượng phân rã phóng xạ (radioactive
decay) là hiện tượng mà một hạt nhân
đồng vị này chuyển thành hạt nhân đồng

vị khác thông qua việc phóng ra các hạt
, ,  và neutron (n). Phân rã

xảy ra
khi một đồng vị phóng xạ ở trạng thái kích
thích cao chuyển về trạng thái cơ bản hoặc
trạng thái kích thích thấp hơn.
Tính phóng xạ phụ thuộc vào 2 nhân tố:
Một là, tính không bền vững của hạt nhân
do số Neutron (N) quá cao hoặc quá thấp
so với số Proton (Z). Hai là, quan hệ giữa
khối lượng giữa hạt nhân mẹ (hạt nhân
trước phân rã) hạt nhân con (hạt nhân
sau phân rã) và hạt nhân được phát ra.
www.ihph.org.vn
II. CÁC LOẠI BỨC XẠ
a) Bức xạ Alpha (): là chùm hạt
2
He
4
khả năng
đâm xuyên yếu, tránh chiếu trong khi làm việc
với nguồn hở.






b) Bức xạ Beta (): Là bức xạ ion hóa phát ra

trong quá trình phân rã của hạt nhân. Có hai loại

-
và 
+
, khả năng đâm xuyên mạnh hơn , tránh
chiếu trong khi làm việc với nguồn hở.
44
22
AA
ZZ
XY




www.ihph.org.vn
II. CÁC LOẠI BỨC XẠ (tt)
Phân loại:
Phân rã 
-
:
Z
X
A

Z+1
Y
A
+ e

-
+ ν
Ví dụ:





Phân rã 
+
:
Z
X
A

Z-1
Y
A
+ e
+
+ ν
Ví dụ:

www.ihph.org.vn
II. CÁC LOẠI BỨC XẠ (tt)
c) Tia X, tia Gamma (): là bức xạ điện từ, khả năng đâm
xuyên mạnh, rất nguy hiểm, gây tổn thương cục bộ. Khi
phân rã gamma hạt nhân
Z
X

A
không thay đổi giá trị Z và A





d) Bức xạ Neutron (n): là chùm hạt có khả năng đâm xuyên
cực mạnh, rất nguy hiểm có rất nhiều loại neutron (neutron
nhanh, neutron nhiệt tuỳ thuộc vào năng lượng của neutron
mà người ta phân loại nó).

1
D
2
+
4
Be
9
 (
5
B
11
)* 
5
B
10
+ n
www.ihph.org.vn
III. ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG PHÓNG XẠ

a) Hoạt độ phóng xạ (radioactivity): là số phân rã của
nguồn phóng xạ trong một đơn vị thời gian. Ký hiệu là A
Đơn vị đo hoạt độ là Becquerel (ký hiệu là Bq).
1 Bq = 1 phân rã/1 giây.

Đơn vị thường dùng khác là Curie (ký hiệu là Ci).
1 Ci = 3,7. 10
10
Bq
Trong đó:
b) Nồng độ phóng xạ: là hoạt độ phóng xạ tính cho một
đơn vị thể tích (lít) hay khối lượng (kg) của nguồn
phóng xạ đó. Đơn vị đo là: Bq/L; Bq/kg hoặc pCi/L
t
eNN
dt
dN
A




0

)2ln(
2/1
T
www.ihph.org.vn
IV. KHẢ NĂNG ION HÓA CỦA CÁC
LOẠI BỨC XẠ

- Tia  có khả năng ion hoá cao nhất và
cái nguy hiểm của nó là chỉ đi một đoạn
đường vài chục micromét là tiêu hết
năng lượng của mình cho việc ion hoá cơ
thể, nghĩa là mật độ ion hoá rất cao.
- Tia  nguy hiểm ít hơn tia  vì khả
năng ion hoá thấp hơn, mặt khác nó đi
được vài milimét mới tiêu hết năng
lượng của mình, tức là mật độ ion hoá
trên đường đi bé hơn.
- Tia  có khả năng ion hoá thấp nhất và
đường đi của nó từ hàng chục cm đến
hàng mét nên mật độ ion hoá thấp nhất.
www.ihph.org.vn
V. CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ
Nguồn phóng xạ chia thành 2
loại: phóng xạ tự nhiên và nhân
tạo.
- Nguồn tự nhiên gồm:

+ Phông phóng xạ tự nhiên trong
đất: Th
232
(T
1/2
= 1,39.10
10
năm),
U
238

(4,49.10
9
năm), K
40
(1.3.10
9
)

+ Bức xạ vũ trụ: C
14
(5600 năm),
H
3
(12,3 năm), Be
7
(53,28 ngày)

+ Trong cơ thể con người: U
238
,
Th
232
, K
40
, C
14
, H
3
,…
www.ihph.org.vn

V. CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ (tt)
Nguồn nhân tạo:
+ Nguồn phóng xạ kín: là nguồn phóng xạ được bọc kín trong
vỏ thép không gỉ. Ví dụ: Co
60
, Cs
137
, Ir
192
…
+ Nguồn phóng xạ hở: được sản xuất dưới dạng dung dịch
lỏng, dạng rắn hay dạng bột chứa trong lọ thủy tinh hay
plastic mà không có vỏ bọc kín như các nguồn kín. Ví dụ: I
131
,
Cr
51
, P
32
, Tc
99m
.
www.ihph.org.vn
V. CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ (tt)
Các thiết bị bức xạ:
+ Máy phát tia X
+ Máy gia tốc hạt tích
điện: là thiết bị sinh ra
các hạt tích điện có năng
lượng lớn như: electron,

proton, alpha, deutron,
các ion nặng khác.

Maùy X-Quang di
ñoäng
Maùy CT caét
lôùp
Maùy gia tốc
+ Lò phản ứng hạt nhân là thiết
bị sản sinh và duy trì các phản
ứng phân hạch hạt nhân. Lò
phản ứng phân hạch hạt nhân
được xây dựng trên cơ sở phản
ứng hạt nhân dây chuyền (nhiên
liệu thường dùng là U
235
, Pu
239
).
www.ihph.org.vn
VI. CÁC NGÀNH NGHỀ TRỰC TIẾP
TIẾP XÚC BỨC XẠ
- Ngành thăm dò địa chất, ngành khai thác dầu khí, ngành khai thác
khoáng sản có chứa chất phóng xạ, ngành thủy văn …
- Trong công nghiệp: nhà máy điện nguyên tử, lò PỨ.HN, nhà máy tách
đồng vị phóng xạ, nhà máy xi măng, nhà máy thủy tinh, nhà máy bia, nhà
máy giấy, dùng chất phóng xạ đo độ dày và tỷ trọng …, máy đo khuyết tật
xác định cấu trúc vật đặc như gỗ, sắt, bê tông, nhà máy nhiệt điện.
- Ngành hàng không, cửa khẩu cũng ứng dụng phóng xạ vào việc kiểm tra
hàng hóa, hành lý

- Ngành nông nghiệp: sử dụng phóng xạ để bảo quản giống, kích thích sinh
trưởng cây trồng, diệt vi khuẩn, nấm mốc, bảo quản thực phẩm …
- Ngành y tế: dùng đồng vị phóng xạ trong việc chẩn đoán, điều trị, thăm
dò chức năng, sản xuất thuốc chữa bệnh …
- Các viện nghiên cứu: Viện Vật lý, Viện NLNT, Viện Địa chất khoáng sản
- Ngành quốc phòng: Chế tạo vũ khí.
www.ihph.org.vn
VII. SỰ LAN TRUYỀN Ô NHIỄM
PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG
CHU TRÌNH LAN TRUYỀN SỰ Ô NHIỄM
PHÓNG XẠ VÀ TÁC ĐỘNG LÊN CON NGƯỜI
 Đường lan truyền ô nhiễm  Đường xâm nhập lên con người
www.ihph.org.vn
VIII. SỰ CHIẾU XẠ LÊN CON NGƯỜI
Tia bức xạ Chiếu xạ trong Chiếu xạ ngoài
 Rất nguy hiểm Nguy hiểm nhẹ
 Nguy hiểm vừa Nguy hiểm vừa
 Nguy hiểm nhẹ Rất nguy hiểm
Chiếu xạ
trong
Chiếu xạ
ngoài
www.ihph.org.vn
VIII. SỰ CHIẾU XẠ LÊN CON NGƯỜI (tt)
- Theo Tổ chức UNSCEAR (The United Nations Scientific
Commitee on Effects of Atomic Radiation) công bố năm 2008
liều bức xạ trung bình từ môi trường trên một người xấp xỉ
3,0 mSv/ năm. Trong đó, chiếu xạ tự nhiên là 2,4 mSv, chẩn
đoán y tế là 0,6 mSv và do các nguồn chiếu xạ nhân tạo khác
là 0,01 mSv.

Nguồn
Liều chiếu xạ TB (mSv)
Khoảng liều chiếu (mSv)
Chiếu ngoài
Tia vũ trụ
0,39
0,3 – 1
a

Từ mặt đất (cả trong và ngoài nhà)
0,48
0,3 – 1
b

Chiếu trong
Hít phải (chủ yếu là radon)
1,26
0,2 – 10
c

Nuốt phải (thực phẩm và nước uống)
0,29
0,2 – 1
d

Tổng cộng
2,4
1 – 13
a
Khoảng từ mực nước biển đến vùng cao

b
Từ các đồng vị phóng xạ trong đất và vật liệu xây dựng
c
Từ sự tích lũy khí radon
d
Từ các đồng vị phóng xạ nhiễm trong thực phẩm và nước uống
www.ihph.org.vn
IX. CÁC QUI ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ
ALPHA – BETA TRONG MẪU NƯỚC
- Theo khuyến cáo của WHO (World Health Organization
năm 2011, Guidelines for Drinking – water Quality, Fourth
Edition). Tổng Hoạt độ Alpha  0,5 Bq/L; Tổng Beta  1 Bq/L.
-Quy định của Mỹ: Tổng Alpha  3 pCi/L; Tổng Beta  30 pCi/L.
- Hiện tại Việt Nam có 7 quy định cụ thể:
QUY CHUẨN ÁP DỤNG
LOẠI MẪU
MỨC TỐI (Bq/ L)
Alpha
Beta
QCVN 08: 2008/BTNMT
Nước mặt
0,1
1
QCVN 09: 2008/BTNMT
Nước ngầm
0,1
1
QCVN 10: 2008/BTNMT
Nước ven bờ
0,1

1
QCVN 01: 2009/BYT
Nước ăn uống
0,11
(*)

1,11
(**)

QCVN 28: 2010/BTNMT
Nước thải y tế
0,1
1
QCVN 6-1: 2010/BYT
Nước đóng chai
0,5
1
QCVN 40: 2011/BTNMT
Nước thải công nghiệp
0,1
1
(*)
: Giá trị giới hạn 3 pCi/L =0,11 Bq/L;
(**)
:Giá trị giới hạn 30 pCi/L =1,11 Bq/L.
www.ihph.org.vn
X. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM
TỔNG ALPHA – BETA TRONG MẪU NƯỚC
PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM
MLOD

LOẠI MẪU
NƯỚC NGOÀI
0,02 – 0,1 Bq/ L
ISO 9696 : 2007, 
Nước ngầm với
TDS  0,1 g/L
ISO 9697 : 2007, 
ISO 10704 : 2009,  & 
APHA 2005, EPA900.0  & 
0,02 Bq/L
Nước mặt, nước ngầm
VIỆT NAM
TCVN 6053 : 2011 (ISO 9696 : 2007), 
Nước không mặn
TCVN 6219 : 2011 (ISO 9697 : 2007), 
TCVN 8879: 2011 (ISO 10704 : 2009)  & 
Chúng tôi lựa chọn phương pháp kiểm nghiệm theo
TCVN 8879 : 2011 để triển khai tại Labo Vật lý Môi trường
www.ihph.org.vn
XI. THIẾT BỊ ĐO TỔNG ALPHA/ BETA
- Máy đo tổng hoạt độ alpha - beta
- Model: WPC – 1050.
- Số Serries (S/N): 1248123.
-Hãng/ nước SX:
Protean Instrument, Mỹ.
Thông số (Parameter)
Đặc tính kỹ thuật (specification)
Chế độ đo (Counter mode)
Tự động (Automatic)
Hệ vận chuyển mẫu (sample transport)

50 mẫu
Loại Detector (Detector type)
Tỷ lệ dòng khí (Gas flow)
Hỗn hợp khí 90% Ar + 10% CH
4

Cửa sổ Detector (Detector Window)
80g
Phông Alpha (Alpha Background)
0,05 – 0,1 CPM
Phông Beta (Beta Background)
0,7 – 0,9 CPM
Hiệu suất đếm Alpha (Alpha Eff.)
 40% (với nguồn Am
241)

Hiệu suất đếm Beta (Beta Efficiency)
 55 % (với nguồn Sr
90
)
Môi trường vận hành (Operating)
t
0
: 10 – 40
0
C; Hr%: 20 – 90%
www.ihph.org.vn
XII. TRIỂN KHAI QUI TRÌNH KIỂM NGHIỆM
1. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ
1.1. Xác định điện thế làm việc của hệ đo:

Thực hiện bằng cách dùng nguồn
90
Sr hoạt độ ~ 370 Bq đo
trên hệ đo ở các ngưỡng điện thế khác nhau để xây dựng
đường Plateau, quá trình này hệ đo tự động xác định
Kết quả xác định
như sau:
+ Điện thế làm việc
khi đo tổng beta:
1515 Volts
+ Điện thế làm việc
khi đo Alpha: 795
Volts
www.ihph.org.vn
XII. TRIỂN KHAI QUI TRÌNH (tt)
1. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ
1.2. Xác định phông/ nền :
Thực hiện bằng cách dùng planchet sạch và đo trên hệ đo
trong khoảng thời gian đủ lớn vài trăm đến vài ngàn phút.
Kết quả xác định như sau:
www.ihph.org.vn
XII. TRIỂN KHAI QUI TRÌNH (tt)
1. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ
1.3. Xác định hiệu suất đếm Alpha và hệ số xuyên âm của Det:
Thực hiện bằng cách dùng nguồn
241
Am được tạo trên Planchet
có hoạt độ ~ 10Bq đo trên hệ đo trong khoảng thời gian đến khi
số đếm đạt trên 10000 (để có sai số nhỏ hơn 1%)
Kết quả xác định như sau:

www.ihph.org.vn
XII. TRIỂN KHAI QUI TRÌNH (tt)
1. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ
1.4. Xác định hiệu suất đếm Beta của Det:
Thực hiện bằng cách dùng nguồn
90
Sr được tạo trên Planchet
có hoạt độ ~ 10Bq đo trên hệ đo trong khoảng thời gian đến khi
số đếm đạt trên 10000 (để có sai số nhỏ hơn 1%)
Kết quả xác định như sau:
www.ihph.org.vn
XII. TRIỂN KHAI QUI TRÌNH (tt)
1. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ
1.5. Xác định đường cong tự hấp thụ alpha:
Thực hiện bằng cách tạo dãy nguồn
241
Am có cùng hoạt độ
trong thể tích mẫu khác nhau để tạo nên sự khác biệt về bề dày
nhằm khảo sát hiện tượng hấp thụ alpha trong mẫu
Kết quả xác định như sau:
www.ihph.org.vn
XII. TRIỂN KHAI QUI TRÌNH (tt)
1. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA THIẾT BỊ
1.5. Xác định đường cong tự hấp thụ alpha:
Từ số liệu trên tiến hành Fix đường cong tự hấp thụ theo hàm
bậc hai
Kết quả xác định như sau:
 Độ không đảm bảo đo của đường fix u
2
rel

(fa ) =
0,010000
Công thức tính:
Hàm Fix đường cong dạng bậc hai tại tọa độ (1;0)
y = 8E-05x
2
- 0,0152x + 1
R² = 0,995
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0 20 40 60 80 100 120
f
a
m
d
(mg)
Đường cong tự hấp thụ alpha
(Xác định ngày 22/08/2012
)9(





a

a
f 
)10()1(*2()(
222
Rfu
arel


)8()(
)(
)(
2
2
0
0
0
2








Au
rr
t
r
t

r
u
rel
s
s
s
rel




)7(
0




A
rr
s

