XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ RADON TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG HỆ THIẾT BỊ RAD7

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình học và viết khóa luận này, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của rất nhiều người.Với lng knh trọng và
biết ơn sâu sc, tôi xin được bày t lời cm ơn chân thành tới:
Bậc sinh thành, những người đã luôn bên cạnh tôi, đng viên và giúp đỡ trong
những lúc tôi gp kh khăn.
Tiến sĩ Lê Công Ho, người Thy knh mến, đã đưa ra phương pháp nghiên
cứu và đng gp ý kiến, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa luận tt
nghiệp.
Tiến sĩ Trịnh Hoa Lăng người đã nhận xét và góp ý và cho tôi nhiều định hướng
phát triển trong quá trình thực hiện đề tài.
Cử nhân Huỳnh Nguyễn Phong Thu – phòng thí nghiệm hạt nhân đã dành rất
nhiều thời gian giúp đỡ và ch bo tận tình cho tôi trong sut quá trình thực hiện khóa
luận tt nghiệp.
Quý Thy Cô trong B môn Vật lý Hạt nhân – Trường Đại học Khoa Học Tự
Nhiên Thành ph Hồ Ch Minh, đã tận tình truyền đạt kiến thức trong bn năm học
tập và luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất để tôi thực hiện các thí
nghiệm phục vụ cho khóa luận.
Xin chân thành cm ơn quý Thy Cô trong hi đồng chấm kha luận đã dành
thời gian đọc và cho tôi những đng gp quý báu để hoàn chnh kha luận này.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014
HOÀNG VĂN BẮC

i




MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
MỞ ĐẦU 1
TỔNG QUAN 3
CHƯƠNG 1: KHÍ PHÓNG XẠ RADON 5
1.1. Khí phóng xạ radon 5
1.1.1. Đc điểm 5
1.1.2. Nguồn gc 5
1.1.2.1. Cơ sở vật lý 5
1.1.2.2. Cơ sở địa chất 8
1.2. Radon với sức khe con người 9
1.3. Nguy cơ mc bệnh ung thư phổi 10
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÁY RAD7 13
2.1. Giới thiệu sơ lược về các máy đo radon hiện có ở Việt Nam 13
2.1.1. Phương pháp đo radon bằng máy RADON – 82 13
2.1.2. Phương pháp đo radon bằng máy RDA – 200 13
2.1.3. Phương pháp detector vết alpha 14
2.2. Giới thiệu chung về máy RAD7 14
2.3. Nguyên lý làm việc của RAD7 16
2.4. Phổ năng lượng alpha của RAD7 18

ii




2.5. Các thao tác sử dụng máy RAD7 19
2.5.1. Các phím sử dụng 19

2.5.2. Danh sách các nhóm lệnh 19
2.6. Tnh năng ưu việt của máy RAD7 so với các loại máy khác 20
2.6.1. Kh năng xử lý sự nhiễm bẩn do phóng xạ 20
2.6.2. Giá trị phông máy thấp 20
2.6.3. Kh năng đo liên tục 21
2.6.4. Kh năng đo nồng đ khí phóng xạ trong nước 21
2.6.5. Chương trình tự đng tính toán kết qu đo 21
2.6.6. Kh năng ứng dụng của máy RAD7 21
2.6.7. Kh năng xác định riêng biệt nồng đ radon và thoron 21
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 23
3.1. Khu vực tiến hành thí nghiệm 23
3.2. Yêu cu đi với các điểm đo 24
3.3. Cài đt, thiết lập các thông s làm việc của máy (Setup) 24
3.3.1. Đt giao thức (setup protocol) 24
3.3.2. Cài đt chế đ hoạt đng của máy (setup mode) 25
3.4. Đưa dữ liệu ra máy tính (Data Com) 26
3.4.1. Cách xuất dữ liệu ra máy tính 26
3.4.2. Phn mềm CAPTURE 26
3.5. Kết qu thực nghiệm 28
3.5.1. Nồng đ và sai s trung bình của radon 28
3.5.2. So sánh kết qu đo ở Thủ Đức và những nơi khác 30
KẾT LUẬN 33

iii




KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

iv




DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
EC
European Commission
Uỷ ban Châu Âu
EPA
US Environmental Protection
Agency
Cơ quan bo vệ môi
trường Mỹ
IAEA
International Atomic Energy
Agency
Cơ quan Năng lượng
Nguyên tử Quc tế
ICRP
International Commission on
Radiological Protection
Uỷ ban an toàn phóng

xạ quc tế
RAD7
Radon Detector - 7
Đu dò radon - 7
RAD-200
Radon Detector - 200
Đu dò radon - 200
UNSCEAR
United Nations Scientific
Committee on the Effects of
Atomic Radiation
Uỷ ban khoa học Liên
Hiệp Quc về những
nh hưởng của bức xạ
nguyên tử
NAS
The National Academy of
Sciences
Viện hàn lâm Khoa
Học Quc gia
Wat-250
Water – 250ml

WHO
World Health Organization
Tổ chức Y tế thế giới
VARANS
Viet Nam Agency for Radiation
and Nuclear Safety
Cục An toàn bức xạ

và hạt nhân Việt Nam
TX TDM

Thị xã Thủ Du Mt
TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam



v




DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Chuỗi phân rã từ
222
Rn tới
210
Pb 6
Hình 1.2. Chuỗi phân rã từ
220
Rn tới
208
Pb 7
Hình 1.3. Đng gp của các thành phn phóng xạ có trong tự nhiên
vào liều chiếu bức xạ đi với con người. 9
Hình 1.4. Đánh giá rủi ro từ radon trong nhà ở Mĩ với các rủi ro khác 10
Hình 1.5. Nguy cơ mc ung thư phổi khi hít phi khí radon 11

Hình 2.1. Các b phận chính của máy RAD7 15
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy RAD7 17
Hình 3.1. Các vị trí kho sát nồng đ radon trong không khí 24
Hình 3.2. Giao diện của phn mềm capture khi chưa nhận dữ liệu 27
Hình 3.3. Giao diện phn mềm CAPTURE khi nhận dữ liệu từ RAD7 27
Hình 3.4. Biểu đồ so sánh nồng đ trung bình của radon tại 15 điểm kho sát 29
Hình 3.5. Biểu đồ so sánh nồng đ radon trung bình trong nhà
với các tiêu chuẩn 30
Hình 3.6. Nồng đ radon ở mt s khu vực ở Việt Nam 31
Hình 3.7. So sánh nồng đ radon ở Thủ Đức với mt s quc gia 31













vi




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Vị tr tương ứng với tọa đ đã tiến hành kho sát 23

Bảng 3.2. Các giao thức của máy RAD7 25
Bảng 3.3. Bng giao thức của RAD7 ở chế đ đo mt ngày 25
Bảng 3.4. Nồng đ trung bình và sai s của radon 28

















1




MỞ ĐẦU
Ngay từ khi hình thành, Trái Đất đã chứa nhiều đồng vị phóng xạ. Các đồng
vị phóng xạ tồn tại trong tự nhiên, có trên mt đất, có trong thực phẩm. Con người
vẫn thường phi chịu sự chiếu xạ của bức xạ tự nhiên từ Trái Đất, cũng như từ bên
ngoài Trái Đất. Bức xạ mà chúng ta nhận được từ bên ngoài Trái Đất được gọi là các

tia vũ trụ hay bức xạ vũ trụ. Chúng ta còn có thể bị chiếu bởi các bức xạ nhân tạo
như tia X, các bức xạ được sử dụng để chẩn đoán bệnh và điều trị bệnh ung thư.
Chúng ta vẫn thường bị chiếu bức xạ ion hóa theo hai cách:
 Bị chiếu bức xạ từ bên ngoài bởi các nguyên t phóng xạ.
 Bị chiếu bức xạ ion hóa từ bên trong cơ thể, do các nguyên t phóng xạ được
hấp thụ vào cơ thể qua thức ăn, nước ung và qua không khí hít thở.
Hàng năm, trung bình mỗi người nhận mt liều bức xạ từ các nguồn phóng
xạ tự nhiên khong 2 mSv. Theo các nghiên cứu của Ủy ban quc tế về an toàn bức
xạ ICRP (International Commission on Radiological Protection), mức liều này có
thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong s 1000000 người [2]. Ủy ban
khoa học Liên Hiệp Quc về những nh hưởng của bức xạ nguyên tử UNSCEAR
(United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) năm 2000
đã thng kê và cho thấy đng gp của radon vào liều chiếu bức xạ cho con người
gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới 50% [7]. Chính vì thế, radon có thể được xem là
mt nguồn phóng xạ tự nhiên có nh hưởng lớn nhất đến sức khe của con người.
Radon là kh trơ, không liên kết với các nguyên tử vật chất chủ của nó nên có
thể thoát khi mt hợp chất hoá học bất kỳ mt cách dễ dàng. Radon hu như c mt
ở khp mọi nơi: trong không kh, trong đất, trong nước. Nhiều nghiên cứu cho thấy
những người sng trong nhà ở c lượng radon dưới lng đất cao c nguy cơ bị ung thư.
Mt s nghiên cứu khác chứng minh: Radon có nh hưởng trực tiếp thông qua đường
hô hấp tích tụ trong phổi, phá hoại tế bào phổi và dẫn đến ung thư. Việc sng ở nơi có
chứa khí radon quá mức cho phép có thể dẫn đến tỷ lệ mc ung thư cao đi với mt
s cơ quan trong cơ thể.


2

Với những ý nghĩa thực tiễn như trên, tôi đã chọn đề tài “Khảo sát nồng độ
radon trong không khí bằng hệ thiết bị RAD7” làm khóa luận tt nghiệp Đại học
của mình.
Khóa luận gồm có các phn sau:
Mở đu
Chương 1: Kh phng xạ radon
Chương 2: Giới thiệu máy RAD7
Chương 3: Thực nghiệm và tho luận
Kết luận

3




TỔNG QUAN
Radon đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu, trong công tác điều tra địa
chất với các ứng dụng trong các lĩnh vực tìm kiếm khoáng sn, nước ngm, thăm d
đứt gãy, đng đất…Ngoài ra, radon chủ yếu được ứng dụng để thăm d kh phóng
xạ ở nơi làm việc, hm m, các ta nhà…nhằm đm bo an toàn bức xạ và sức khe
cho của con người.
Trong những năm 1980, nồng đ radon trong nhà tại Séc cũng được kho sát.
Năm 1990, bn đồ radon trong nhà trên toàn lãnh thổ cng ha Séc đã xuất hiện.
Hiện nay nhiều nước châu Âu khác và mt s nước châu Á khác cũng đã c
bn đồ radon trong môi trường và trong nhà [2].
Hiện nay ở Mĩ cơ quan bo vệ môi trường EPA(US Environmental Protection
Agency) đã xây dựng mt bn đồ rủi ro radon trực tuyến để người dân có thể dễ dàng
kiểm tra nồng đ radon ở khu vực mình đang sng hay có ý tới sng khu vực ấy.
Liên tục trong 3 năm 2005, 2006, 2007, WHO đã tổ chức các dự án quc tế
về radon, trong đ c trình bày các báo cáo của các nước về công tác nghiên cứu
radon trong không kh trong nhà và các hướng dẫn an toàn bức xạ đi với radon.
Theo kho sát của WHO năm 2007, c trên 75 nước thành viên của WHO và 45
nước khác có hoạt đng nghiên cứu liên quan đến radon, trong đ đo bằng phương
pháp detector vết alpha là chủ yếu [7]. Trong Hi Nghị Địa Chất Quc Tế ln thứ 33
tổ chức tại Nauy ngày 6/14/2008, các chủ đề kh radon đã được trình bày rất nhiều
các nhm địa chất môi trường. Có nhiều mẫu bn đồ nồng đ radon trong không khí
của các nước Séc, Balan, Đức … đã được trình bày [10].
Trong nước, hiện nay c hai hướng nghiên cứu chính về radon. Hướng thứ
nhất là đo radon trong đất phục vụ cho công tác điều tra địa chất, đứt gãy, được tiến
hành từ lâu với rất nhiều nghiên cứu. Hướng thứ hai là điều tra địa chất đồ thị bằng

cách kho sát radon trong nhà và ngoài trời. Hiện hướng nghiên cứu này ch mới
được triển khai trên mt s tnh thành trong c nước. Từ năm 1992 đến năm 2002,
trong chương trình điều tra địa chất đô thị do Liên Đoàn Vật L Địa Chất và Hi Địa-
Vật Lí Việt Nam tiến hành, 54 đô thị trong c nước đã được kho sát nồng đ không

4




khí ngoài trời và trong nhà ở sử dụng buồng nhấp nháy alpha ZnS(Ag) hay sử dụng
đu dò phổ năng lượng loại silic c đ phân gii cao và đu dò vết alpha. Kết qu đo
nồng đ radon trong nhà và ngoài trời ở 12 đô thị đã được đưa ra với tổng s 761
điểm kho sát. Nồng đ radon trong không kh dao đng từ 1,0 đến 37,9 Bq/m
3
. Đi
với các vị trí gn m phóng xạ, nồng đ radon trong nhà ở dao đng từ 5 đến 406
Bq/m
3

. Trong đ, c 13 nhà ở có nồng đ radon vượt quá mức giới hạn 150 Bq/m
3
[7].
Nguyên nhân chủ yếu là điều kiện nhà ở quá chật hẹp, nhà thấp và không thông
thoáng.
Ngoài ra, còn mt s nghiên cứu khác cũng được tiến hành như kho sát chi
tiết về radon trong nhà và ngoài trời trên phạm vi địa bàn Thủ Đô Hà Ni của Trung
Tâm Hạt Nhân Hà Ni. Hay công trình đo phng xạ tự nhiên dọc đường Hồ Chí
Minh của nhóm tác gi thuc viện công nghệ xạ hiếm, cho thấy hu hết gấp 50 đến
100 ln mức trung bình thế giới (~30 Bq/m

3
) và mt s đo ngoài trời nhưng vượt
mức hành đng của hàm lượng khí radon trong nhà (~150 Bq/m
3
) từ 10 đến 20 ln.
Hai công trình trên được báo cáo tại Hi Nghị Vật Lí toàn quc năm 2009 [2].
Mt s công trình nghiên cứu khác như đo radon trong nhà trên mt s kiểu
nhà tại thành ph Hồ Ch Minh, đo hoạt đ phóng xạ tự nhiên trong đ c đo nồng
đ radon của các loại vật liệu xây dựng cũng đã và đang được tiến hành.
Nhìn chung việc nghiên cứu radon trong nhà ở Việt Nam cũng mới ch là
bước đu. Hiện ở thành ph Hồ Chí Minh, chưa c nhiều công trình kho sát đánh
giá chi tiết nồng đ của radon và những nh hưởng của radon đi với sức khe cng
đồng. Vì vậy, tác gi thực hiện khóa luận này với mong mun tăng thêm đ chính
xác và phong phú của dữ liệu về nồng đ radon trong không khí.
Do thời gian có giới hạn, nên các s liệu làm thực nghiệm của khóa luận được
thực hiện chủ yếu tại khu vực Thủ Đức, thành ph Hồ Chí Minh.


5




CHƯƠNG 1: KHÍ PHÓNG XẠ RADON
1.1. Khí phóng xạ radon
1.1.1. Đặc điểm
Radon là nguyên t thứ 5 được tìm thấy và là khí phóng xạ hiện hữu trong tự
nhiên, không màu, không mùi và không vị. Radon c 36 đồng vị với s khi từ 193
đến 228, với ba đồng vị phổ biến là radon (
222

Rn), thoron (
220
Rn) và actinon (
219
Rn).
Trong đ,
222
Rn là đồng vị có thời gian sng(3,82 ngày) tương đi dài. Trong nghiên
cứu địa chất và môi trường, do chu kì bán rã của hai đồng vị
219
Rn và
220
Rn rất ngn
nên chúng t được quan tâm, cn đồng vị
222
Rn được đc biệt quan tâm bởi tính
phóng xạ và thời gian sng của n đủ có thể thoát vào môi trường không khí và gây
nguy hiểm cho sức khe con người.
Radon là kh trơ nên trong đất đá, không liên kết với các nguyên tử vật chất
chủ của nó. Vì vậy radon có thể thoát ra từ lng đất đi vào môi trường không khí dễ
dàng. Các khí phóng xạ radon chuyển đng như mt chất kh thông thường tuân theo
các định luật khuếch tán chất khí và sẽ có mt ở khp nơi. Do chu kì phân rã của các
đồng vị radon khá ngn, nên càng lên cao nồng đ radon càng gim.
Khi nghiên cứu nồng đ phóng xạ radon trong nước và không kh, người ta
thường quan tâm đến đồng vị
222
Rn. Nồng đ radon trong không kh thường được
tính ra Bq/m
3
hay Ci/l.

1.1.2. Nguồn gốc
1.1.2.1. Cơ sở vật lý
Năm 1896, nhà bác học người Pháp Becquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự
nhiên, đ là uranium và con cháu của nó. Các nguyên t phóng xạ tự nhiên khi tạo
thành các sn phẩm cũng c kh năng phng xạ. Đến nay, người ta biết các chất
phóng xạ trên Trái Đất gồm các nguyên t uranium, thorium và con cháu của chúng
cùng mt s nguyên t phóng xạ khác. Uranium, thorium và con cháu của chúng tạo
nên ba họ phóng xạ cơ bn là họ thorium (
232
Th), uranium (
235
U) và actinium (
238
U).

6




Tất c các thành viên của các họ này, trừ thành viên cui cùng đều là các đồng vị
phóng xạ [4].
Như vậy, dãy phân rã phóng xạ bao gồm mt dãy các nguyên t phóng xạ, là
sn phẩm phân rã từ mt nguyên t phóng xạ ban đu đến nguyên t bền vững cui
cùng. Trong tự nhiên, có ba dãy phân rã phóng xạ ứng với các nguyên t phóng xạ
nói trên.
 Dãy phân rã phóng xạ uranium (
238
U)
Hạt nhân

238
U, qua 14 ln dịch chuyển, trở thành đồng vị chì bền vững
206
Pb.
222
Rn là sn phẩm tự nhiên trong chuỗi phân rã của
238
U, chu kì bán rã 3,82 ngày.
238
U khá phổ biến trong tự nhiên, về mt đ giàu n đứng hàng thứ 38 trong s các
nguyên t có mt trên Trái đất. Nó chủ yếu có mt trong các đá gc. Do đ hu như
ta luôn luôn có kh năng phát hiện
222
Rn trong không khí trong phòng, ngoài trời và
kh đất. Khi phân rã,
222
Rn ln lượt tạo nên các hạt nhân
218
Po,
214
Pb,
214
Bi,
214
Po,
210
Pb,
206
Pb (bền vững).
222

Rn phát ra tia alpha c năng lượng 5,49 MeV;
218
Po phát
ra hạt alpha c năng lượng 6,00 MeV;
214
Po phát ra tia alpha c năng lượng 7,69
MeV [6].
Hình 1.1. Chuỗi phân rã từ
222
Rn tới
210
Pb

7




 Dãy phân rã phóng xạ thorium (
232
Th)

Hình 1.2. Chuỗi phân rã từ
220
Rn tới
208
Pb

Chất phóng xạ
232

Th qua 10 ln dịch chuyển trở thành đồng vị chì bền vững
208
Pb.
220
Rn là sn phẩm trong chuỗi phân rã của
232
Th và thường được gọi là thoron
(Tn), có chu kì bán rã 54,5 giây. Nguyên t Tn và con cháu của nó sẽ phát ra các tia
alpha có mức năng lượng ln lượt là 6,29 MeV; 6,78 MeV; 6,05 MeV và 8,78 MeV.
Trong đ, đáng chú ý là
212
Bi có hai kh năng phân rã: 66% phân rã là beta, tạo nên
212
Po, từ đ phát ra hạt alpha c năng lượng 8,78 MeV. Phn còn lại (34%) phân rã
alpha tạo nên
208
Tl phát ra alpha năng lượng 6,05 MeV.
 Dãy phóng xạ actinium (
235
U)
Hạt nhân
235
U tri qua 11 ln phân rã phóng xạ trở thành đồng vị chì bền
vững
207
Pb. Nguyên t
219
Rn là sn phẩm tự nhiên trong mt mc xích của chuỗi
phân rã của
235

U, có thời gian sng 5,7 giây, chu kì bán rã 3,96 giây, thường được
gọi là actinon (An). Lượng nhân phóng xạ
235
U ch chiếm 0,72% tổng lượng uranium
có trong tự nhiên nên có rất t trong môi trường đất. Có lẽ, ta không bao giờ gp
actinon trong không khí do sự khan hiếm và chu kì bán rã ngn của nó, vì vậy actinon
ít có tác dụng thực tế. Do đ, trong đo đạc hay kho sát về radon người ta thường ít
quan tâm đến đồng vị này. Đứng về phương diện an toàn bức xạ, sự chiếu ngoài của

8




radon và con cháu của n lên người không tác hại bằng sự chiếu trong cơ thể khi con
người hít thở bụi có các nhân phóng xạ bám vào vì chúng là các nhân phát hạt alpha.
1.1.2.2. Cơ sở địa chất
Các nguyên t phóng xạ phân b ở khp nơi trong đất, nước và không kh…
với hàm lượng tương đi thấp. Tuy nhiên ở mt s nơi chúng có thể tập trung tạo
thành các m phóng xạ với trữ lượng khá lớn. Đ chnh là những nguồn chủ yếu sn
sinh ra khí phóng xạ radon.
 Phóng xạ radon trong không khí
Trong không khí, radon ở dạng nguyên tử tự do. Nó phân rã phóng xạ thành
chuỗi những đồng vị phóng xạ con cháu và nguy hiểm nhất là
218
Po. Trên mt đất trừ
các điểm xuất l hàm lượng radon còn phụ thuc rất lớn vào vật liệu xây dựng có
nguồn gc granite, vật liệu gm, sét, gạch, x than, Các khoáng sn có nguồn gc
trm tích như ilmenhite, rutile, zircon và monazite rất giàu phóng xạ cũng là các nguồn
phát radon.

Ở ngoài trời, nồng đ radon thấp ch khong 10 Bq/m
3
. Với tập hợp 10
20
phân
tử không khí ch có thể tìm thấy khong 10 nguyên tử radon. Tuy nhiên ở trong nhà
nồng đ radon có thể rất cao do hiệu ứng bẫy radon từ (20 đến 10.000 Bq/m
3
hoc
nhiều hơn nữa) [2]. Nồng đ radon thường thay đổi, tùy thuc vào dòng khí qua nhà
và rất cao ở mt s nơi là hang đng hoc trong mt m uranium dưới lng đất nơi
được thông khí kém
 Phóng xạ radon trong nước.
Qua hàng loạt cuc thử nghiệm, các nhà khoa học đã đi đến kết luận có khí
phóng xạ radon trong nước. Nước nhiễm phóng xạ thường bt nguồn từ các giếng
sâu có mạch nước ngm bị nhiễm radon hoc do nhiễm chất phóng xạ rò r từ đất qua
nền nhà . Đ nhiễm xạ trong nước thường thấp hơn nhiều so với đ nhiễm xạ trong khí
quyển. Tuy nhiên, quá trình sử dụng nước bị nhiễm phóng xạ radon trong sinh hoạt
có nhiều kh năng làm tăng mức đ nhiễm xạ không khí tại các gia đình. Cơ quan
bo vệ môi trường Mỹ (EPA) ước tính khong 2-5% phóng xạ radon trong không

9




khí phát sinh từ quá trình sử dụng nước của các h gia đình. Cứ 10.000 pCi/l trong
nước thì có 1 pCi/l sẽ hòa tan vào khí quyển. Giới hạn nhiễm xạ cho phép trong nước là
300 pCi/l [13].
 Phóng xạ radon từ gas

Ngoài nguồn gc từ môi trường tự nhiên, khí radon còn thâm nhập vào không
khí từ việc rò r khi sử dụng bếp ga nấu đun hàng ngày. Kh radon từ gas nguy hiểm
hơn chất đc Các bon từ than. Do ta không nhận thấy và không thể ngửi hoc nếm
nên chúng đc biệt rất nguy hiểm hơn c chất đc từ cacbon monoxide.
1.2. Radon với sức khỏe con người
Hàng năm, trung bình mỗi người chúng ta nhận mt liều bức xạ từ các nguồn
phóng xạ tự nhiên khong 2 mSv. Theo các nghiên cứu của Ủy ban quc tế về an
toàn bức xạ ICRP (International Commission on Radiological Protection) mức liều
này có thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong s 1.000.000 người. Năm
2000, ủy ban khoa học Liên Hiệp Quc UNSCEAR (United Nations Scientific
Committee on the Effects of Atomic Radiation) đã thng kê và cho thấy đng gp
của radon vào liều chiếu bức xạ cho con người gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới
50% [2]. Chính vì thế radon có thể được xem như là mt nguồn phóng xạ tự nhiên có
nh hưởng lớn nhất đến sức khe của con người.

Hình 1.3. Đng gp của các thành phn phóng xạ có trong tự nhiên vào liều chiếu bức
xạ đi với con người

10




Mức tử vong gây bởi bức xạ tăng tỷ lệ với mức liều chiếu bức xạ. Mc dù radon
đng gp tới 50% vào liều chiếu bức xạ đi với con người, nhưng nếu có các biện
pháp phòng chng thích hợp, ta có thể gim đáng kể lượng liều chiếu này [18].
1.3. Nguy cơ mắc bệnh ung thư phổi
Tuy radon được tìm tấy từ rất nhưng những nh hưởng của n do phơi nhiễm
kéo dài đã bị nghi ngờ và ghi nhận trước đ rất lâu do những thợ m luôn có nguy
cơ mc bệnh ung thư phổi cao, nhất là đi với m urani. Người ta nhận thấy trong

khong thời gian từ năm 1869 - 1877, 75% cái chết của những người thợ m ở
Schneeberg - Đức là do bệnh ung thư phổi [11]. Năm 1951, các nhà nghiên cứu tại
Đại học Rochester New York ch ra rằng các bệnh ung thư phổi gây ra từ các bức xạ
alpha do các sn phẩm phân rã radon c trong đường hô hấp. Trong s các rủi ro
trong nhà thì radon được ước tnh đã gây ra khong 21.000 cái chết do ung thư phổi
mỗi năm trên toàn nước Mĩ, nhiều hơn tất c các rủi ro khác gây ra cho con người.
Nghiên cứu này được Cơ quan bo vệ môi trường Mĩ EPA thực hiện năm 2003. Điều
đ cho thấy mi nguy hiểm từ radon trong nhà là rất lớn [9]. vị phóng xạ con cháu
mà nguy hiểm nhất là
218
Po.
Hình 1. 4. Đánh giá rủi ro từ radon trong nhà ở Mĩ với các rủi ro khác

11




218
Po phân rã alpha với chu kì bán huỷ 3,05 phút, đủ cho mt vài chu trình thở
trong hệ thng hô hấp của người.
218
Po bay cùng các hạt bụi c kch thước cỡ
nanomét và micromét tạo thành các hạt sol khí phóng xạ. Các sol khí phóng xạ này
c kch thước cỡ vài chục micromét. Nên có thể được ht vào qua đường thở, đc
biệt
218
Po là kim loại và c xu hướng bám vào bề mt các vật liệu mà nó tiếp xúc nên
có thể bị lưu giữ tại phế nang và phân rã phát alpha. Các hạt alpha từ radon hay
polonium c năng lượng rất cao, đ ion hóa mạnh sẽ bn phá nhân tế bào phế nang,

gây ra các sai hng nhiễm sc thể, tác đng tiêu cực đến cơ chế phân chia tế bào. Mt
phn năng lượng phân rã hạt nhân truyền cho hạt nhân phân rã, làm các hạt nhân này
bị giật lùi. Năng lượng giật lùi của các hạt nhân con có thể đủ để phá vỡ các phân tử
protein trong tế bào phế nang.
Hình 1.5. Nguy cơ mc ung thư phổi khi hít phi khí radon
Như vậy, việc xác định hàm lượng sol khí phóng xạ gây ra bởi radon (tức là
xác định radon) c ý nghĩa rất quan trọng với mục đch giám sát, cnh báo nguy cơ
ung thư phổi trong đời sng cng đồng, trong các khu hm m, trong nhà ở và đc
biệt trong phòng ngủ, phòng làm việc. Từ khi bệnh ung thư bt đu xuất hiện do
phóng xạ, cho đến khi nó phát triển tới mức có thể quan sát được các biểu hiện lâm
sàng, phi mất mt khong thời gian khá nhiều năm. Nguy cơ ung thư phổi do sự

12




chiếu xạ của radon tùy thuc vào lượng khí radon mà chúng ta hít phi. Càng có
nhiều radon trong không kh, nguy cơ càng lớn. Tương tự, khong thời gian chúng
ta hít thở không khí chứa radon càng dài thì nguy cơ càng lớn. Khi điều tra địa vật lí
môi trường, nồng đ radon trong không kh thường được quan tâm. Ngoài ra, có mt
s bằng chứng khoa học cho thấy hút thuc làm tăng mức đ nguy hiểm do chiếu xạ
radon. Báo cáo của Viện Khoa học Quc gia Mĩ - NAS (The National Academy of
Sciences) cho thấy, khí radon trong nhà là nguyên nhân chủ yếu thứ hai gây ung thư
phổi tại Mĩ, ch sau hút thuc lá [2]. Ngừng hút thuc và gim hút thuc trong nhà
sẽ làm gim nguy cơ cho các thành viên gia đình mc bệnh ung thư phổi do hít thở
radon.

13




CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÁY RAD7
2.1. Giới thiệu sơ lược về các máy đo radon hiện có ở Việt Nam
Máy đo kh phng xạ radon đã được sử dụng từ lâu ở Việt Nam trong lĩnh
vực điều tra địa chất và gn đây là kho sát môi trường. Để đo nồng đ khí radon, ta
có nhiều phương pháp khác nhau, ứng với mỗi phương pháp đo, có rất nhiều kiểu
máy khác nhau. Các máy này có nguồn gc chủ yếu từ Liên Xô cũ, v dụ như: CΓ–
11, ϶M–2, ϶M–6Π, RADON–82, PΓA–01… và gn đây là RAD–200 (Canada),
RAD7 (Mỹ)…Tuy nhiên, hiện nay ch sử dụng máy RADON–82, RAD–200, RAD7
và detector vết alpha [6].
2.1.1. Phương pháp đo radon bằng máy radon-82
Máy được dùng để đo nồng đ khí phóng xạ (tổng cng các loại khí phóng
xạ) trong đất, trong kh, trong nước
.
Nguyên tc hoạt đng của máy là detector nhấp
nháy ghi nhận bức xạ alpha phát ra do mt lượng khí có chứa các chất phóng xạ được
đưa vào buồng đo. Để ghi bức xạ alpha, người ta dùng chất nhấp nháy ZnS(Ag) dưới
dạng bt phun thành lớp mng 80mg/cm
2
lên mt trong của buồng ion hóa. Detector
gn trong đ sẽ nhận các tín hiệu điện do tia alpha đập vào. B xử lý sẽ xử lý, khuếch
đại tín hiệu điện và ch thị bằng kim đồng hồ hoc s đếm xung.
Dòng máy này hiện đã cũ, đ nhạy kém và làm việc không ổn định. Chúng
c nhược điểm là không tự đng phân biệt
222
Rn và

220
Rn, đồng thời bị nh hưởng
rất nhiều do sự nhiễm bẩn phóng xạ khi đo vào vùng c nồng đ khí phóng xạ cao.
2.1.2. Phương pháp đo radon bằng máy rad– 200
Thiết bị RDA – 200 được thiết kế để đo hoạt đ hạt alpha phát sinh từ radon
và con cháu của nó. Hạt alpha dưới đánh dấu trên lớp phủ phát quang ZnS(Ag), các
buồng hoc khay nhấp nháy dưới dạng chớp sáng. Mỗi chớp sáng khi đi vào ng
nhân quang điện hiệu suất cao sẽ chuyển thành xung điện
.
Những xung điện này sẽ
được tích luỹ và sau khi hoàn tất khong thời gian đếm đã định, nó sẽ được hiển thị
bằng s đo (hiện s). So với các máy thế hệ cũ, máy RAD – 200 đã khc phục được
khá nhiều thiếu sót của các loại máy trước đây về đ nhạy, tnh đa năng, mức đ tiện

14




dùng, hiển thị kết qu… Ngoài ra, máy c thể đo được hoạt đ alpha của bụi trong
không khí. Tuy vậy việc loại b sự nhiễm bẩn phóng xạ khi đo ở khu vực c cường
đ phóng xạ cao còn rất hạn chế, kh năng đo phân biệt
222
Rn và
220
Rn còn kém và
không tự đng đo liên tục và tính toán ra kết qu đo.
2.1.3. Phương pháp detector vết alpha
Phương pháp detector vết alpha là phương pháp đo tch lũy nồng đ
222

Rn và
220
Rn dùng các detector chất dẻo ghi các bức xạ alpha để xác định nồng đ khí phóng
xạ trong điều tra địa chất, thăm d khoáng sn và nghiên cứu môi trường. Detector
c kch thước khong 10 x 15mm, được chôn trong h sâu 80 - 100cm và đo tch lũy
trong thời gian chừng 20 - 30 ngày.
Radon và con cháu radon của các chất phát bức xạ alpha khác đều có thể tạo
thành vết ẩn trên detector, nhưng đng gp của radon vẫn là chủ yếu. Thiết bị đo
gồm cc nhựa, detector chất dẻo, mt ít hóa chất để xử lý và kính hiển vi để đếm.
Trước khi đếm, phi làm rõ các vết do hạt alpha đập vào detector bằng cách ngâm
vào dung dịch đc biệt, gọi là tẩm mực.
Do detector chôn trong thời gian dài, việc đếm vết phi cn đến kính hiển vi
điện tử nên năng suất tương đi thấp, khó thực hiện trên diện rng.
2.2. Giới thiệu chung về máy RAD7
Máy đo radon (Radon Detector – RAD7) do công ty DURRIDGE của Mỹ sn
xuất là loại máy có nhiều chức năng, được xem là mt thiết bị chuyên dùng để đo
khí
222
Rn và
220
Rn hoàn chnh, đáp ứng nhiều mục đch sử dụng khác nhau. Máy có
thể được dùng ở hai chế đ đo:
- Đo kho sát và quan trc (real time monitoring)
- Phát hiện nhanh khí phóng xạ (sniffing)
Thiết bị này có nhiều thuận lợi trong điều tra địa chất và kho sát môi trường,
được ứng dụng trong thực tiễn và trong nghiên cứu như là:
- Tìm kiếm, đánh giá qung phóng xạ, đất hiếm dưới lớp đất phủ
- Phát hiện các cấu trúc địa chất: đứt gãy, đới phá hủy
- Kho sát, quan trc môi trường phóng xạ trong không kh và trong nước

15





Hình 2.1. Các b phận chính của máy RAD7
 Máy RAD7 bao gồm các thiết bị sau:
 Máy đo (Monitor)
 Dây đeo máy và kha (shoulder trap and keys)
 Máy in (Printer)
 2 tập kha dán (Velcro tabs)
 3 cun giấy in
 Đu ni cho máy in
 6 đu lọc (Inlet Filter)
 1 đu lọc bụi (Dust Filter)
 3 đoạn ng dài 3inch (khong 7–8cm)
 1 ng hút ẩm loại to (Large drying tube)
 4 ng hút ẩm loại nh (Small drying tube)
 2,5 kg chất chng ẩm (Desiccant)
 Cáp ni máy tnh
 Ổ nạp điện máy in
Đĩa mềm để lấy dữ liệu vào máy tính và tài liệu hướng dẫn [1].

16




Một số đặc điểm kỹ thuật của RAD7

Phục hồi nhanh sau khi đo (với chu kỳ phân rã của
218
Po là 3,05 phút thì sau
12 phút ch còn 10% nồng đ, sau 30 phút còn 1% nồng đ. Nồng đ 20000Bq/m
3

ch còn 1Bq/m
3
trong khong 1 giờ).
Hình thức đo: Mỗi ln đo radon và thoron (tại mt điểm đo), RAD7 đo lp lại
nhiều ln, mỗi ln đ gọi là mt chu kỳ đo. Thời gian mỗi chu kỳ đo từ 2 phút đến
24 giờ. Trong máy có cài sẵn chương trình giúp người sử dụng thao tác dễ dàng và
đc biệt là tự đng tính toán ra nồng đ radon và thoron.
 B nhớ trong máy có thể nhớ 1000 chu kỳ hoc 100 ln đo. C thể truyền
s liệu đo sang máy tnh cá nhân.
 Phạm vi đo: 0,1 đến 20000pCi/l (3,7 đến 740000 Bq/m
3
).
 Máy bơm kh c lưu lượng bơm bình thường 1 lít/phút.
 Nhiệt đ làm việc: 5 ÷ 40
0
C.
 Đ ẩm bên ngoài: 0 ÷ 95%.
 Trọng lượng: 11 pound (1pound = 0,45kg).
 Có thể thay đổi dạng dữ liệu in ra.
 Phông trong máy rất nh (khong 0,005 pCi/l) và không bị nh hưởng bởi
sự tích lũy của chì
210
Pb.
 Có thể đo ba ngày khi dùng pin bên trong.

 Khi đo ở chế đ phát hiện nhanh radon, RAD7 ch căn cứ vào các hạt alpha
phát ra từ
218
Po để tính nồng đ radon và phát hiện được sự tăng gim
nhanh của nồng đ radon.
 Có âm thanh và b phận hiển thị khi ghi nhận được tia alpha.
 Khi đo thoron, máy cho kết qu đo thoron gn như tức thời.
 Khi lấy mẫu kh, máy bơm hoạt đng 5 phút để đưa kh vào buồng đo.
 Tự đng đo và đưa kết qu ra máy in.
2.3. Nguyên lý làm việc của RAD7
Nguyên tc xác định nồng đ radon và thoron là dựa phổ năng lượng của tia
alpha. Máy bơm đưa không kh c chứa radon và thoron (đã làm khô) vào buồng đo

17




của máy. Detector gn trong đ sẽ nhận các tín hiệu điện do tia alpha đập vào. B
xử lý tính riêng nồng đ radon và thoron dựa vào năng lượng của từng tia alpha phát
ra. Cửa sổ A, C để xác định nồng đ
222
Rn, cửa sổ B, D để xác định nồng đ
220
Rn,
các cửa sổ khác O, E, F… không được cng vào kết qu đo. Việc tính nồng đ radon
và thoron dựa vào phổ năng lượng alpha nên kết qu đo hu như không bị nh hưởng
bởi sự tch lũy phng xạ từ con cháu của radon và thoron.
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy RAD7
Buồng đo mẫu khí bên trong của RAD7 có thể tích 0,7 lít, có hình bán cu

được phủ phía trong mt lớp dẫn điện. B phận thu tín hiệu được làm bằng tấm silic
phẳng và được đt ở tâm bán cu. Mạch điện cao áp cung cấp cho detector c điện
áp 2000 – 2500V tạo nên điện trường trong toàn b buồng đo. Điện trường này sẽ
đẩy các hạt tch điện dương đến detector.
Khi phân rã trong buồng đếm, hạt nhân
222
Rn sẽ tạo thành hạt
218
Po mang điện
dương. Dưới tác đng của điện trường, hạt nhân
218
Po

sẽ di chuyển đến detector và
bám vào đ. Hạt nhân
218
Po

này nhanh chóng phân rã alpha ngay trên bề mt detector.
Hạt alpha tạo ra có 50% kh năng đập vào detector tạo nên xung điện c đ lớn tỷ lệ

18




thuận với năng lượng của hạt alpha. Các hạt beta không được detector ghi lại. Các
đồng vị khác nhau sẽ phát ra các hạt alpha c năng lượng khác nhau, do vậy tạo ra
tín hiệu điện c đ lớn khác nhau. RAD7 sẽ khuếch đại, lọc, sp xếp theo đ lớn của
các tín hiệu thu được [1], [6].

2.4. Phổ năng lượng alpha của RAD7
Di phổ năng lượng của hạt alpha từ 0 đến 10 MeV. Hạt alpha do các chất khí
phóng xạ và con cháu của chúng phát ra chủ yếu tập trung ở khong từ 6 đến 9 MeV.
Như đã trình bày ở mục 2.3, ở trong buồng đếm, các hạt alpha đập vào detector và
tạo nên những tín hiệu điện tỷ lệ thuận với năng lượng của chúng. Tín hiệu này được
khuếch đại, chuyển sang tín hiệu s và được lưu lại trong b nhớ.
Trong RAD7, khong năng lượng từ 0 đến 10 MeV được chia thành 200
khong đều nhau, mỗi khong c đ rng là 0,05 MeV. Khi có mt hạt alpha đập
vào detector, RAD7 sẽ cng thêm mt vào dãy phổ đ. Kết thúc mỗi ln đo, b xử
lý trong RAD7 sẽ tính toán s liệu, đưa ra máy in, lưu vào b nhớ và đưa s đếm
trong dãy phổ trở về không.
Phổ lý tưởng của hạt alpha 6,00 MeV sẽ có dạng mt vạch ở đúng vị trí
6,00MeV. Mc dù máy RAD7 gn đạt được kết qu lý tưởng này, nhưng thực tế đo
cho thấy, do có nhiễu, do sự va đập không trực diện của hạt alpha vào detector…
nên phổ alpha thu được bị mở rng ra và có xu thế lệch về pha năng lượng thấp hơn.
Nhiệt đ cao hơn bình thường cũng làm phổ mở rng hơn.
Trong máy RAD7, 200 khong chia phổ năng lượng alpha được chia thành
tám nhóm ứng với tám khong năng lượng. Các hạt alpha có khong năng lượng
tương ứng sẽ được ghi nhận tại các cửa sổ, cụ thể như sau:
 Cửa sổ A: Ghi tổng s hạt alpha từ phân rã
218
Po

c năng lượng 6,00 MeV.
 Cửa sổ B: Ghi tổng s đếm của hạt alpha từ phân rã của
216
Po

c năng lượng
6,78 MeV. Cửa sổ này nằm giữa cửa sổ A và C nên có thể nhận mt s tín

hiệu nhiễu từ hai cửa sổ này.
 Cửa sổ C: Ghi tổng s hạt alpha từ phân rã
214
Po c năng lượng 7,69 MeV.
 Cửa sổ D: Ghi tổng s hạt alpha từ phân rã
212
Po c năng lượng 8,78 MeV.