báo cáo nghiên cứu phương pháp xác định hoạt độ radium bằng thiết bị rad7

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 7 năm 2014
Đề tài:
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
HOẠT ĐỘ RADIUM BẰNG THIẾT BỊ RAD7

ĐẠI HỌC QUC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN
0 O o
SVTH : PHAN THỊ THANH NGHI
CBHD : TS. LÊ CÔNG HẢO
CBPB : ThS. NGUYỄN QUC HÙNG
NỘI DUNG
1. TỔNG QUAN
2. GIỚI THIỆU MÁY ĐO RAD7
3. THỰC NGHIỆM & KẾT QUẢ
4. KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hình 1.1. Chuỗi phân rã U
238
TỔNG QUAN
-
226
Ra : là chất phóng xạ
mạnh, phân rã thành sản phẩm
con cháu + phát alpha
- Alpha : ion hoá mạnh, có khả
năng phá huỷ tế bào trong cơ
thể.
- Nguy cơ ung thư rất cao
- Uống nước chứa

226
Ra =>
nguy cơ ung thư xương.
- Theo tiêu chuẩn của
Bộ Khoa Học Công Nghệ và
Cơ quan Bảo vệ Môi trường
Hoa Kỳ (USEPA) nước uống
đạt tiêu chuẩn an toàn phải có
nồng độ phóng xạ không vượt
quá 0,185 (Bq/lít).
-
226
Ra là kim loại kiềm thổ
thuộc chu kì 7 và phân nhóm
IIA phóng xạ mạnh, chu kì bán
rã dài (khoảng 1600 năm),
chất phát quang
-
226
Ra được sử dụng trong
điều tra và nghiên cứu về lĩnh
vực địa hóa, chất đánh dấu
trong việc theo dõi dòng chảy
của nước
- Nước là thành phần quan
trọng nhất để duy trì sự sống
cho con người và động thực
vật.
- Nước có chứa 5% phóng xạ
trong tự nhiên.

-Tất cả các loại nước sử dụng
đều có tồn tại ít hoặc nhiều các
chất phóng xạ trong đó có
226
Ra.
226
Ra
Nước
Sức khỏe
TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu máy RAD7
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy đo RAD7
2. GIỚI THIỆU MÁY ĐO RAD7
RAD7
Giá trị phông máy thấp
Xử lý sự nhiễm bẩn
do phóng xạ
Đo liên tục
Đo nồng độ khí phóng
xạ trong nước
Xác định riêng
biệt nồng độ
radon và thoron
Ứng dụng của
máy RAD7
Tự động tính toán kết quả đo
2. GIỚI THIỆU MÁY ĐO RAD7
2.2. Tính năng ưu việt của máy RAD7
3.1. Chuẩn bị thiết bị và mẫu nước
 Máy RAD7, thiết bị RAD H

2
O
 Chất chống ẩm
Hình 3.1. Máy sấy
Hình 3.2. Chất hút ẩm đạt yêu
cầu
 Đầu nối
 Đầu lọc khí.
 ng dẫn bằng nhựa.
Hình 2.4. Thiết bị RAD - H
2
O
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.2. Cài đặt giao thức làm việc cho máy
Chu
kỳ
đo
(Cycle)
Số lượng
chu kỳ
(Recycle)
Chế độ
(Mode)
Thoron
Máy bơm
(Pump)
Cốc 40 ml
(Wat - 40)
00:30 6 Wat - 40 OFF Auto
Bảng. Bảng tóm tắt các giao thức

THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.3. Làm sạch máy trước khi đo
Quá trình làm sạch máy
bằng ống hút ẩm loại lớn
Trước khi đo phải
làm sạch radon
trong máy và làm
khô máy.
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
ng dẫn
khí
ng
hút ẩm
loại lớn
Đầu vào
Hình 3.4. Sấy máy bằng quy trình khép kín với ống hút ẩm loại lớn
3.4. Tiến hành đo và thu nhận kết quả
Hình 3.5. Lắp đặt thiết bị khi đo và quá trình sục khí
Đầu lọc
khí vào
Đầu ra
ng hút ẩm
loại nhỏ
ng dẫn khí
Khối ba đầu
Đầu sục khí
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
Hình 3.6. Màn hình chuyển dữ liệu từ RAD7 sang máy tính cá nhân
Hình 3.7. Giao diện hiển thị kết quả đo
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.5. Phương pháp thực nghiệm
• Nhốt nguồn
chuẩn NIST trong
lọ 40 ml 10 ngày
Hiệu chỉnh
sự thất
thoát radon
• Tạo sợi MnO
2
hấp thụ
226
Ra
Đo radium
trong các
mẫu nước
3.6. Hiệu chỉnh sự thất thoát radon do quá trình nhốt mẫu
Hình 3.8. Nguồn chuẩn NIST
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
  

 

(3.1)


 

    





) (3.2)
 




(3.3)
3.7. Số liệu thu được từ việc thất thoát radon
Trong đó:
C
0
: Nồng độ radium lúc sản xuất (Bq/l)
C: Nồng độ radium ở thời điểm t (Bq/l)
C
LT
: Nồng độ radon lý thuyết (Bq/l)
: Hằng số phân rã của radium (s
-1
)


: Hằng số phân rã của radon (s
-1
)
Hệ số phát radon : f
0
= 0,891 ± 0,015

Lần đo Lần 1 Lần 2
Giá trị trung
bình
C
LT
(Bq/l) 3,87 3,87 3,87
C
TN
(Bq/l) 2,91 3,04 2,98
Hệ
số thất thoát 1,33 1,27 1,3
Tỷ
lệ thất thoát
(%)
25 21 23
Bảng 3.2. Bảng số liệu hệ số thất thoát radon
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
Trên thế giới, nhóm nghiên cứu P.Tuccimei, M. Moroni
và D. Norcia [14] đã xác định được tỷ lệ thất thoát
radon từ vật liệu xây dựng là 30%.
3.8. Đo radium trong các mẫu nước
3.8.1. Quy trình tạo sợi MnO
2
Dùng dung dịch axit HCl nồng độ 0,1 M rửa sạch sợi thủy tinh
Cân 63,2 g bột KMnO
4
hoà vào 400 ml nước cất
Sau đó cho 20 g sợi thủy tinh ngâm vào dung dịch
Nung nóng dung dịch KMnO
4

1M ở nhiệt độ 50 – 55
0
C
Sau khi nung nóng, sợi rửa sạch, sấy khô
Hình 3.9. Quy trình tạo sợi MnO
2
Hình 3.10. Sợi thủy tinh trước khi
làm thí nghiệm
Hình 3.11. Sợi thủy tinh sau khi
làm thí nghiệm
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.8. Đo radium trong các mẫu nước
3.8.2. Quy trình hấp thụ
226
Ra bằng sợi MnO
2
Chuẩn bị 1000 ml mẫu nước cần đo
Thêm 3 g sợi MnO
2
vào ống chứa mẫu
Sau đó cho mẫu nước cần đo chảy qua với tốc độ 10 ml/phút
Lấy sợi MnO
2
ra và cho vào cốc lưu mẫu 40 ml nước cất
Lưu mẫu 10 ngày trước khi đo
Đo mẫu bằng máy RAD7
Hình 3.12. Sơ đồ các bước thí nghiệm
Hình 3.14. Lưu mẫu trong lọ 40ml
Hình 3.13. Cho mẫu nước cần đo chảy qua ống chứa sợi
MnO

2
Sợi
MnO
2
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.8. Đo radium trong các mẫu nước
3.8.2. Hiệu suất hấp thụ
226
Ra của sợi MnO
2
Hiệu suất hấp thụ Ra
226
trên sợi MnO
2
được xác định thông qua
công thức sau
Trong đó :


: Là số đếm của mẫu đo lần 1


: Là số đếm của mẫu đo lần 2
Lưu ý là 2 lần đo để xác định hiệu suất phải cùng một mẫu đo.
Mẫu
đo





Hiệu
suất
hấp
thụ
(%)
Hiệu
suất TB
(%)
Sai
số hiệu
suất
(%)
Đại
học An Ninh
0,172
0,107 37,79
42,19
2,25
Đại
học Nông
Lâm
0,221
0,118 46,60
Bảng 3.3. Hiệu suất hấp thụ
226
Ra trung bình của sợi MnO
2
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
   





(3.4)
3.8. Đo radium trong các mẫu nước
3.8.3. Kết quả thực nghiệm










(3.5)
Trong đó:



: Nồng độ radium hiệu chỉnh (Bq/l)


: Nồng độ radium thực nghiệm (Bq/l)
k: Hệ số thất thoát radon
H: Hiệu suất hấp thụ radium
STT Tên mẫu nước
Nồng độ radium (Bq/l)
1 Đại học Khoa Học Tự Nhiên (KHTN) 0,038 ± 0,002

2 Đại học Công Nghệ Thông
Tin (CNTT)
0,063 ± 0,002
3
Đại học Khoa Học Xã Hội Nhân Văn
(XHNV)
0,073 ± 0,002
4 Đại học Bách Khoa (ĐHBK) 0,076 ± 0,002
5 Đại học An Ninh (ĐHAN) 0,101 ± 0,003
6 Đại học Thể Dục Thể Thao (TDTT) 0,104 ± 0,003
7 Đại học Nông Lâm (ĐHNL) 0,129 ± 0,004
8 Đại học Quốc Tế (ĐHQT) 0,139 ± 0,004
Bảng 3.4. Nồng độ trung bình và sai số của radium
MIN
MAX
< 0,185
Bq/lít
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.8. Đo radium trong các mẫu nước
3.8.3. Kết quả thực nghiệm
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
0.03
0.078
0.08
0.09
0.098
0.104
0.15
0.68
0

0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
China Brazil France
Khóa
luận này
Florida
(USA)
Poland Germany Texas
(USA)
Biểu đồ so sánh nồng độ radium trong nước ở một số khu vực
4.1. Kết luận
1. Tìm hiểu về radium và radon: đặc điểm, nguồn gốc, sự hình thành radium
trong nước, trong đất, ảnh hưởng của nó đến sức khỏe của con người
2. Nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy RAD7 sử dụng hệ đo trong
nước.
3. Trình bày được quy trình tạo sợi MnO
2
có hiệu suất hấp thụ
226
Ra tương đối
là 42,19%.
4. Từ việc tính toán và so sánh kết quả đo, ta thấy nồng độ radium trung bình
thấp hơn so với tiêu chuẩn quy định (0,185 Bq/l). Như vậy, lượng radium
trong 8 mẫu nước khảo sát có ảnh hưởng không đáng kể đến sức khỏe con

người.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
4.2. Hướng phát triển
1. Xác định radium bằng nhiều phương pháp khác nhau
để tăng độ tin cậy cho kết quả.
2. Nghiên cứu sâu và làm rõ việc xác định nồng độ
radium tích lũy ở các thời điểm lâu hơn thông qua sự
hấp thụ radium trên sợi.
3. Xác định nhiều chất phóng xạ có trong nước uống để
đảm bảo sức khỏe cho con người.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Tiếng Việt
[1] Th.S Vũ Văn Bích (2005), Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ xác định riêng
biệt radon, thoron trên máy phổ alpha RAD7 nhằm nâng cao hiệu quả điều tra địa chất
và nghiên cứu môi trường, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu Khoa học và Công nghệ,
Bộ Tài nguyên và Môi trường - Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam - Liên đoàn Địa
chất Xạ hiếm, Hà Nội.
[2] Nguyễn Thanh Hiển (2012), Xác định nhanh hoạt độ Ra-226 bằng hệ đo Alpha
Analyst, khóa luận đại học, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM.
[3] Ngô Quang Huy (2004), An toàn bức xạ ion hoá, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
[4] Hoàng Bá Kim (2010), Khảo sát khí radon trong nhà khu vực đô thị Thủ Dầu Một
tỉnh Bình Dương, Luận văn thạc sĩ Vật lý, trường Đại học Sư phạm TP.HCM, Tp. Hồ Chí
Minh.
[5] Trương Thị Hồng Loan (2010), Giáo trình vật lý phóng xạ, trường Đại học Khoa Học
Tự Nhiên Tp.HCM.
[6] Phan Thị Minh Tâm (2011), Xác định nồng độ radon trong một số mẫu nước đóng
chai trên thị trường Việt Nam, Luận văn thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên– Đại học
Quốc gia TP.HCM.
[7] Lương Văn Thông (2011), Xác định
226

Ra trong nước bằng hệ phổ kế Alpha, Luận
văn thạc sĩ, Đại học Cần Thơ.
[8] Nguyễn Hào Quang (2005), phóng xạ môi trường đối với sức khỏe con người, Trung
tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ và Môi trường, Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[9] DURRIDGE Co. (2009), “RAD7, RAD H2O - Radon in water accessory”, owner’s
manual, USA.
[10] Moore, W.S. and D.F Reid (1973), “Extraction of Radium from natural waters using
manganese impregnated acrylic fiber”, J. Geophys. Res, 78, pp. 8880 – 8886.
[11] NIST (2005), Certificate - Standard Reference Material 4971 Radon-222 Emanation
Standard, National Institute of Standards & Technology, Department of Commerce,
United State of America.
[12] Comprehensive Environmental Respone, “Radium in drinking water”, pp. 2.
[13] P. Pagelkopf, M. Grundel, J. Porstendorfer, “The charged fraction of the
218
Po ions
in air under environmental conditions”, pp. 448.
[14] P. Tuccimei, M. Moroni and D. Norcia (2006), “Simultaneous determination of
222
Rn and
220
Rn exhalation rates from building materials used in Central Italy with
accumulation chambers and a continuous solid state alpha detector: Influence of particle
size, humidity and precursors concentration”, Applied Radiation and Isotopes 64, pp 254-
263.
Tiếng Anh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
KẾT THÚC KHÓA LUẬN
CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐÃ LẮNG NGHE PHẦN TRÌNH BÀY CỦA EM!

Hình PL1. Màn hình LCD và bốn phím điều khiển của RAD7
Hình 3.4. Sấy máy bằng quy trình khép kín với ống hút ẩm loại lớn