Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của một số nguyên tố phóng xạ trong không khí tại hà nội năm 2013

Luận văn thạc sỹ khoa học

Phụ lục
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………….6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ……………………...…9
1.1. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG
KHÍ………………………………………………………………………………..9
1.1. Các chất ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên……………………………….10
1.2. Các chất ô nhiễm có nguồn gốc nhân tạo………………………………11
1.2. TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM CÓ TRONG KHÔNG KHÍ………12
1.2.1. Tác hại của các chất ô nhiễm có trong không khí………………...…13
1.2.2. Tác hại của các chất phóng xạ có trong không khí………………….14
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI
VÀ Ở VIỆT NAM.………………………………..…………………………..…18
1.3.1. Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí trên Thế Giới………....…19
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí ở Việt Nam………………20
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM……………21
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ………………………………………………….21
2.2. XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ
GAMMA……………………………………………………………………..……….22
2.2.1. Dịch chuyển gamma-Hệ số phân nhánh…………………………....…22
2.2.2. Xác định hoạt độ phóng xạ theo phương pháp phổ gamma…………24
2.3. HỆ PHỔ KẾ GAMMA BÁN DẪN ORTEC…………………………………..30
2.3.1. Sơ đồ khối của hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC…………………30
2.3.2. Phần mêm ghi nhận và xử lý phổ MAESTRO 2.2…………………..32
2.3.3. Detector và hệ che chắn làm lạnh…………………………………….33
2.4. PHƯƠNG PHÁP LẤY VÀ TẠO MẪU ĐO……………………………….…34

Nguyễn Đức Hoan 1

Luận văn thạc sỹ khoa học

2.4.1. Cách lấy mẫu…………………………………………………………34
2.4.2. Xác định hoạt độ phóng xạ của các chất trên phin lọc…………….36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIÊM, THẢO LUẬN………………...……40
3.1. LẤY MẪU KHÍ TẠO TIÊU BẢN ĐO…………………………………..……40
3.2. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG HIỆU SUẤT GHI VỚI MẪU SOL KHÍ..…42
3.3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ RIÊNG
CỦA MỘT SỐ CHẤT PHÓNG XẠ TRONG KHÔNG KHÍ TẠI HÀ NỘI NĂM
2013………………………………………………………………………………….48
KẾT LUẬN…………………………………………………………………………58

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ

Nguyễn Đức Hoan 2


Luận văn thạc sỹ khoa học

Danh mục bảng biểu
Thứ tự
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5
Bảng 2.1
Bảng 2.2

Nội dung

Nguồn gốc của các chất gây ô nhiễm trong không khí
Mức độ ảnh hưởng của liều chiếu khác nhau vào các khu vực khác
nhau.
Hoạt độ phóng xạ của các đồng vị phóng xạ trong các bộ phận của cơ
thể con người.
Liều lượng phóng xạ vào phổi tính trung bình trong 1 năm từ các
nguồn chiếu xạ khác nhau.
Liều cực đại cho phép đối với một số cơ quan trong cơ thể người
Năng lượng và hệ số phân nhánh của một số vạch gamma đặc trưng
của một số nguyên tố dùng trong luận văn
Các đỉnh gamma có cường độ mạnh nhất do các đồng vị phóng xạ tự

Bảng 3.1

nhiên phát ra.
Một số thông số của mẫu khí
Kết quả thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần và tốc

Bảng 3.2

độ đếm của các bức xạ gamma được chọn để tính hiệu suất ghi của

Bảng 3.3
Bảng 3.4

mẫu chuẩn
Kết quả thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần và tốc
độ đếm phông tại các đỉnh bức xạ gamma đặc trưng
Kết quả tính toán hiệu suất ghi của đỉnh năng lượng của các bức xạ
gamma

Bảng 3.5

Hệ số khớp hàm tương ứng
Kết quả thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần, tốc độ

Bảng 3.6

đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ và hoạt độ riêng của đồng vị phóng xạ
trong mẫu MT1.
Kết quả thực nghiệm xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần, tốc độ

Bảng 3.7

đếm, hiệu suất ghi, hoạt độ và hoạt độ riêng của đồng vị phóng xạ

Bảng 3.8

trong mẫu MT2
Hoạt độ riêng của 7Be trong hai mẫu sol khí MT1 và MT2
Kết quả hoạt độ phóng xạ riêng của một số nguyên tố phóng xạ trong

Bảng 3.9

12 mẫu MT1, MT2, MT3, MT4, MT5,MT6, MT7, MT8, MT9, MT10,
MT11, MT12

Nguyễn Đức Hoan 3

Luận văn thạc sỹ khoa học

Danh mục hình vẽ
Thứ tự
Nội dung
Hình 2.1
Sơ đồ hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC
Hình 2.2
Buồng chì ORTEC trong hệ phổ kế gamma phông thấp ORTEC
Hình 2.3
Máy hút khí Taifu
Hình 2.4
Phễu đặt giấy lọc sol khí
Phổ gamma của mẫu chuẩn RGU-1 khối lượng 11,3g đo trên hệ phổ
Hình 3.1
kế gamma bán dẫn ORTEC trong thời gian 85157,14 s.
Phổ gamma đo phông trên hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC trong
Hình 3.2
thời gian 104116,04 s.
Hình 3.3
Đồ thị đường cong hiệu suất ghi với cấu hình đo mẫu sol khí
Phổ gamma của mẫu sol khí MT1 đo trên hệ phổ kế gamma bán dẫn
Hình 3.4
ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên
Phổ gamma của mẫu sol khí MT2 đo trên hệ phổ kế gamma bán dẫn
Hình 3.5
ORTEC thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên

Nguyễn Đức Hoan 4


Luận văn thạc sỹ khoa học

LỜI CẢM ƠN
Tác giả bày tỏ lời cảm ơn tới PGS.TS. Nguyễn Quang Miên – Viện Khảo cổ học đã
đóng góp rất nhiều ý kiến quý báu để tác giả hoàn thành tốt các nội dung của luận văn;
PGS.TS. Bùi Văn Loát – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện thuận
lợi để tác giả tiến hành đo và xử lí các kết quả hoạt độ phóng xạ trong các mẫu mà luận
văn đã tiến hành thực hiện; Cán bộ Viện hóa học môi trường quân sự - Bộ tư lệnh quân
sự đã giúp đỡ tác giả tiến hành thu thập, xử lý, tạo tiêu bản đo và tiến hành đo một số
mẫu. Các cán bộ giảng viên bộ môn vật lý hạt nhân – Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên cũng đã đóng góp nhiều ý kiến để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tác giả mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp, các
nhà nghiên cứu và bạn đọc để luận văn ngày càng hoàn thiện hơn và đóng góp được
vào các công tác nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực tác giả nghiên cứu.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 8 năm 2014
Tác giả

Nguyễn Đức Hoan 5


Luận văn thạc sỹ khoa học

MỞ ĐẦU
Trong hệ thống sự sống của quần thể sinh vật trên Trái Đất, không khí là nhân
tố quan trọng không thể thiếu. Nhưng ngày nay, không khí đang ô nhiễm trầm trọng,
những tác hại của ô nhiễm không khí đang ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe của toàn bộ
hệ sinh thái, trong đó có loài người chúng ta.

Công tác bảo vệ môi trường, bảo vệ nguồn không khí đã và đang được cấp bách
triển khai hơn bao giờ hết. Nước ta cũng đã và đang đẩy mạnh công tác chống ô nhiễm
và suy thoái môi trường. Mặc dù vậy, môi trường không khí ở nước ta vẫn đang tồn tại
dấu hiệu đáng lo ngại. Ngày nay, rất nhiều các hoạt động gây ô nhiễm diễn ra và thải
vào môi trường một lượng lớn bụi khí, trong đó có cả bụi phóng xạ.
Các công trình nghiên cứu đã chỉ ra [2,3,9] trong nước, không khí, thực vật,
động vật và cơ thể con người đều chứa các đồng vị phóng xạ. Khi nghiên cứu đánh giá
liều chiếu hàng năm đến con người, không khí đóng vai trò không hề nhỏ. Không khí
là một trong những điều kiện quyết định sự tồn tại của động thực vật trên trái đất trong
đó có con người vì vậy việc không khí có chứa các chất phóng xạ có sự ảnh hưởng vô
cùng lớn đến đời sống của con người. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên cũng như các
nguyên tố phóng xạ nhân tạo có trong không khí là nguyên nhân quan trọng gây ra
chiếu xạ trong cũng như chiếu xạ ngoài cho con người.
Theo các tài liệu về an toàn bức xạ hạt nhân thì liều chiếu tổng cộng hàng năm
do Rn222 và dòng con cháu của nó đóng góp cỡ 45 – 50%. Vì vậy Hoạt độ Radon trong
môi trường rất được quan tâm. Cùng với các đồng vị phóng xạ trong không khí Radon
và sản phẩm con cháu của nó là nguồn gốc chủ yếu gây ra bức xạ chiếu trong theo con
đường hô hấp, ăn uống.
Nguyên tố phóng xạ tự nhiên có rất sớm, có thể cùng tuổi với vũ trụ. Các chất
phóng xạ tự nhiên này gồm các hạt nhân trong các chuỗi uranium (U), thorium (Th)
kali (K) và các hạt nhân beli (Be) . Vì thế mà trong không khí cũng chứa một lượng
phóng xạ tự nhiên nhất định. Ngày này nhờ vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà
Nguyễn Đức Hoan 6


Luận văn thạc sỹ khoa học

đời sống của con người ngày càng được nâng cao nhưng kèm theo đó là sự ô nhiễm
môi trường ngày càng lớn, đặc biệt là sự ô nhiễm phóng xạ trong không khí.
Hiện nay ngày càng có nhiều nguồn phóng xạ thải ra không khí đặc biệt là các

nguồn phóng xạ nhân tạo. các hoạt động khai thác quặng hay sự phát triển của ngành
năng lượng hạt nhân mà nguy cơ ô nhiễm phóng xạ trở nên cấp thiết và nguy hiểm, đặc
biệt các sự cố hạt nhân xảy ra tại nhật bản đã khiến cho tất cả các nước phải quan tâm
hơn nữa đến ô nhiễm phóng xạ đặc biệt là ô nhiễm phóng xạ trong không khí.
Nghiên cứu các nhân phóng xạ có trong môi trường không khí không những thu
thập các số liệu để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người mà còn có
thể sử dụng chúng như những chất đánh dấu tự nhiên để nghiên cứu quá trình biến đổi
của môi trường. Do đặc điểm phổ bức xạ gamma của các đồng vị phóng xạ phát ra là
gián đoạn, có năng lượng hoàn toàn đặc trưng cho đồng vị phóng xạ đó. Đồng thời bức
xạ gamma có khả năng đâm xuyên lớn nên trong địa chất cũng như trong địa vật lý
môi trường khi nghiên cứu đánh giá các nguyên tố phóng xạ trong không khí thường
dùng phương pháp phổ gamma. Ngày nay với công nghệ chế tạo đetectơ ngày càng
phát triển và hoàn thiện các đetectơ bán dẫn siêu tinh khiết có độ phân giải năng lượng
cao, đã được chế tạo để giải quyết các bài toán nghiên cứu hạt nhân cũng như phân
tích hoạt độ phóng xạ của các mẫu môi trường, trong đó có mẫu không khí. Độ chính
xác của các phép đo hoạt độ phụ thuộc nhiều yếu tố như quá trình lấy mẫu và sử lý
mẫu, quá trình đo phổ gamma mẫu phân tích xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn
phần, đo mẫu chuẩn và xây dựng đường cong hiệu suất ghi. Để giảm sai số mỗi phép
đo phông cũng như đo mẫu cần phải tiến hành trong thời gian đủ lớn để giảm sai số
thông kê, mẫu chuẩn và mẫu phân tích có cấu hình và thành phần chất nền gần nhau.
Thông thường do mẫu môi trường có hoạt độ phóng xạ nhỏ nên để giảm sai số thống
kê khi xác định diện tích hấp thụ toàn phần thường ta phải tăng thời gian đo và tăng
khối lượng mẫu đo.

Nguyễn Đức Hoan 7


Luận văn thạc sỹ khoa học

Sol khí – một dạng bụi khí lơ lửng là một trong những chất gây ô nhiễm ảnh

hưởng rất lớn tới sức khỏe con người. Những hạt bụi có kích thước rất nhỏ dưới 10µm
và đặc biệt dưới 2,5µm xâm nhập trực tiếp qua hệ hô hấp.
Trong hướng nghiên cứu nhiễm bẩn phóng xạ môi trường, hướng nghiên cứu
hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ trong không khí cũng được quan
tâm thích đáng.
Đặc biệt ở Trung tâm Công nghệ Môi trường, Viện Hóa học Quân sự có trạm
nghiên cứu độ phóng xạ trong không khí nhằm phát hiện các sự cố hạt nhân. Các đối
tượng quan tâm là 131I, 137Cs, các sản phẩm của sự cố hạt nhân.
Về mặt lý thuyết, bản Luận văn có nhiệm vụ đánh giá phân tích tổng quan quá
trình gây ô nhiễm, trong đó có ô nhiễm phóng xạ trong không khí, tìm hiểu cơ cở vật
lý, phương pháp và kỹ thuật thực nghiệm xác định hoạt độ phóng xạ riêng của một số
đồng vị phóng xạ trong không khí, cụ thể là các đồng vị phóng xạ tự nhiên như U, Rn,
Th, K....và một vài nguyên tố như Be, Cs. Về thực nghiệm tiến hành xây dựng đường
cong hiệu suất ghi ứng với đỉnh hấp thụ toàn phần tương ứng với mẫu khí và tiến hành
phân tích hoạt độ phóng xạ riêng của một số mẫu không khí tại Hà Nội
Bản Luận văn với tên gọi “Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của một số
nguyên tố phóng xạ trong không khí tại Hà Nội năm 2013 ” dài 59 trang gồm 9 hình
vẽ, 16 bảng biểu và 16 tài liệu tham khảo.
Ngoài phần mở đầu và kết luận bản Luận văn chia thành ba chương:
CHƯƠNG 1. Tổng quan về ô nhiễm không khí.
CHƯƠNG 2. Thiết bị và phương pháp thực nghiệm
CHƯƠNG 3. Kết quả thực nghiệm, Thảo luận

Nguyễn Đức Hoan 8


Luận văn thạc sỹ khoa học

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ.
1.1. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Cùng với sự phát triển của kinh tế, khoa học kỹ thuật, tốc độ đô thị hóa ngày
càng nhanh kéo theo sự ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên cấp thiết và vượt quá
giới hạn của quá trình tự làm sạch trong tự nhiên.
Trong không khí lúc này xuất hiện chất lạ, tỏa mùi hoặc sự biến đổi quan trọng
trong thành phần không khí, có mặt của các chất độc hại trong không khí ảnh hưởng
cho sức khỏe của con người. Các chất ô nhiễm này có thể tồn tại ở dạng khí, dạng hơi
hoặc dạng sol khí và có mặt ở khắp mọi nơi.
Trong những thập kỷ gần đây, Hà Nội đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm
môi trường, trong đó có môi trường không khí. Đặc biệt là, tại các khu công nghiệp,
các trục đường giao thông lớn đều bị ô nhiễm với các cấp độ khác nhau. Đó cũng là hệ
quả của sự gia tăng dân số, gia tăng đột biến của các phương tiện giao thông (ôtô, xe
máy…), cũng như công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp phát triển quá nhanh, trong khi
cơ sở hạ tầng còn thấp. Theo các báo cáo hiện trạng môi trường hàng năm cho thấy:
Nồng độ của các chất ô nhiễm ở các khu công nghiệp, các trục đường giao thông hầu
như đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCCP) như bụi vượt quá từ 2 - 4 lần và các
chất ô nhiễm như CO2, CO, SO2, NOx,… cũng đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Do
đó việc đưa ra những định hướng nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí
trong giai đoạn hiện nay là cần thiết. Hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trường không
khí do bụi trên địa bàn thành phố Hà Nội đã được các nhà khoa học cảnh báo là đang ở
mức “báo động đỏ”. Kết quả quan trắc về nồng độ bụi lơ lửng trên địa bàn Hà Nội cho
thấy: Ở các quận nội thành đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 2 - 3 lần. Trong đó,
địa bàn quận Đống Đa, Long Biên có nồng độ bụi cao nhất 0,8 mg/m3, gấp 4 lần so
với TCCP, tiếp đến là địa bàn quận Tây Hồ, Hoàng Mai 0,78 mg/m3.... Ngoài ra, các
khu vực được coi là ô nhiễm trọng điểm bụi trên địa bàn Hà Nội được xác định gồm:
đường Nam Thăng Long, đường Nguyễn Tam Trinh, Đường 32 và hiện nay là các nút
Nguyễn Đức Hoan 9


Luận văn thạc sỹ khoa học

giao thông đang thi công như ngã Tư Sở, ngã Tư Bách Khoa,... gây ra những ảnh
hưởng không nhỏ đối với người dân khi qua lại những khu vực này. Trong 10 năm
qua, bụi lơ lửng tại Hà Nội do công nghiệp và thủ công nghiệp gây ra chiếm tới 67%,
do đường phố bẩn chiếm khoảng 30% và còn lại là do các phương tiện giao thông thải
ra. Số liệu thống kê năm 1996 - 1997 thì ô nhiễm đã xảy ra trầm trọng ở khu công
nghiệp Thượng Đình: Cao su Sao Vàng, thuốc lá Thăng Long, Bóng đèn - Phích nước
Rạng Đông với đường kính khu vực ô nhiễm khoảng 1,7km và nồng độ lớn hơn tiêu
chuẩn cho phép 2 - 4 lần; Tại khu công nghiệp Minh Khai, Mai Động, Vĩnh Tuy với
đường kính ô nhiễm khoảng 2,5km, có nồng độ ô nhiễm cao hơn tiêu chuẩn cho phép
2 - 3 lần. Trong những năm gần đây nồng độ và bán kính ảnh hưởng của bụi ở khu vực
này đã có xu hướng giảm dần. Tổng hợp các nguồn gây ô nhiễm không khí ta có thể
phân thành 2 loại: Có nguồn gốc tự nhiên và nguồn gốc nhân tạo.
1.1.1. Các chất ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên
Núi lửa hoạt động phun ra một lượng nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu
sunfua, metan…Không khí chứa bụi lan tỏa đi rất xa để lại ô nhiễm trong môi trường
gây hậu quả nặng nề và lâu dài.
Các đám cháy rừng và đồng cỏ bởi các quá trình tự nhiên xảy ra lan truyền đi
những bụi khí, khói, các hidrocacbon không cháy, khí SO₂, CO…
Bão bụi gây nên gió mạnh và bão, nước biển bốc hơi cuốn bụi hay những bụi muối
lan truyền vào không khí.
Các quá trình phân hủy, thối rữa xác động, thực vật gây những phản ứng hóa học
hình thành khí sunfua, nitrit…
Trong lòng đất có một số khoáng sản mang tính phóng xạ. Khi các chất phóng xạ
này có mặt trong môi trường không khí với cường độ mạnh chúng gây nguy hiểm cho
con người.
Sự thâm nhập của các hạt vật chất nhỏ bé với kích thước thay đổi chỉ từ vài
centimet đến vài micromet của các nguyên tố : Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Cr, Fe, Co, Ni từ
các thiên thạch, đám mây cũng là một trong những nguyên nhân góp phần gây ô nhiễm
không khí.
Nguyễn Đức Hoan 10

Luận văn thạc sỹ khoa học

1.1.2. Các chất ô nhiễm có nguồn gốc nhân tạo
Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là từ các chất thải của
các hoạt động công nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, hoạt động của các phương
tiện giao thông, nguồn ô nhiễm do:
Quá trình đốt nhiên liệu thải ra rất nhiều khí độc đi qua các ống khói của các nhà
máy vào không khí.
Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát trên dây chuyền sản xuất sản phẩm và trên các đường
ống dẫn tải. Nguồn thải của quá trình sản xuất này cũng có thể được hút và thổi ra
ngoài bằng hệ thống thông gió.
Các ngành công nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm: Nhiệt điện, Vật
liệu xây dựng; Hoá chất và phân bón, Dệt và giấy, Luyện kim, Thực phẩm, Các xí
nghiệp cơ khí, Các nhà máy thuộc ngành công nghiệp nhẹ, Giao thông vận tải, bên
cạnh đó phải kể đến sinh hoạt của con người.
Có thể tóm tắt nguồn gốc và các chất ô nhiễm không khí trong bảng dưới đây
Bảng 1.1: Nguồn gốc của các chất gây ô nhiễm trong không khí
Nguồn gốc
Nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu hóa thạch

Các chất ô nhiễm

Công nghiệp hóa chất, dầu mỏ, chế biến than
Phương tiện giao thông, bột màu

As, Se, S, Ni, SO₂ và các
nguyên tố đất hiếm
Ni, Be, V, Hg, As, B

Br, Pb, Zn, V, Co, NOx

Đốt rác và sinh khối

Zn, Sb, Cd, Pb, K, BC

Sol khí từ biển

Na, Cl, Mg

Công nghiệp luyện kim

Ni, As, Cd, Se

Bụi đất

Fe, Al, Si, Mn, Ca, Mg, Sc

Sol khí thứ cấp

NO₂, VOCs, O₃, NH₄, SO₄

Công nghiệp hạt nhân

Cs¹³⁷, Cs¹³⁴, C¹⁴, H³, Sr⁹⁰…

Như vậy, một lượng lớn chất phóng xạ từ các bụi đất, từ công nghệ hạt nhân đã đi
vào không khí gây ra nhiễm bẩn phóng xạ trong không khí.

Nguyễn Đức Hoan 11

Luận văn thạc sỹ khoa học

Trong các đồng vị phóng xạ trong không khí thì các đồng vị phóng xạ radon được
tạo thành trong các dãy phóng xạ U 238, U235, Th232 có trong đất đá và vật liệu xây dựng.
Khi được tạo thành chúng có thể ở trạng thái tự do bay vào không khí gây ra tính
phóng xạ bụi không khí.
1.2. TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM CÓ TRONG KHÔNG KHÍ
Môi trường xung quanh có tác động rất lớn tới sức khỏe của con người. Hàng
ngày, một lượng lớn không khí đi vào cơ thể thông qua hoạt động hô hấp, tạo điều kiện
thuận lợi cho sự xâm nhập của các chất độc hại đi vào cơ thể người một cách trực tiếp
và nhanh chóng gây hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe và tính mạng con người.
1.2.1. Tác hại của các chất ô nhiễm có trong không khí
Tác hại của một số chất ô nhiễm thường gặp nhất trong môi trường không khí:
•
CO₂ : làm hạn chế trao đổi oxy của máu đi nuôi cơ thể.
•
SO₂ : gây tình trạng khó thở bởi hiện tượng viêm tấy thành khí quản, làm
tăng sức cản đối với lưu thông không khí.
•
H₂S : một loại khí không màu, dễ cháy và có mùi đặc biệt giống mùi
trứng ung làm chảy nước mắt, gây viêm mắt, dễ xuất tiết nước nhầy và gây viêm toàn
bộ tuyến hô hấp. Khi ở nồng độ cao H₂S còn có thể gây tê liệt cơ quan khứu giác.
•
Cl : làm khó thở, bỏng rát da, cay đỏ mắt và nhìn bị mờ.
•
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có thể gây ung thư, rối loạn hệ thần kinh
trung ương, ảnh hưởng xấu đến gan, thận và gây ra các dị tật bẩm sinh.
•

Các kim loại nặng, độc ( Pb, Hg, Cd, As…) dù chỉ một lượng rất nhỏ
cũng đủ gây hại đối với trẻ em, chì ảnh hưởng đến sức khỏe của bào thai, làm tê liệt
các chức năng của hệ thần kinh, giảm trí nhớ. Với một lượng đủ lớn có thể gây ra tử
vong.
Bụi gây ra nhiều tác hại đối với sức khỏe con người, gây tổn thương da, mắt, hệ
tiêu hóa, gây các bệnh về phổi:
•
Bệnh bụi silic phổi: bụi silic có đặc tính gây nhiễm độc tế bào, làm giảm
nghiêm trọng sự trao đổi khí của các tế bào trong lá phổi.
•
Bệnh bụi amiang phổi: gây sơ hóa lá phổi và làm tổn thương trầm trọng
hệ thống hô hấp, ngoài ra nó còn có khả năng gây ung thư phổi.
•
Bệnh bụi sắt, bụi thiếc: làm mờ phim chụp X – quang phổi.
Nguyễn Đức Hoan 12


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngoài ra, ngày nay một số hiện tượng toàn cầu được tất cả các nước trên thế giới đặc
biệt chú ý: Hiệu ứng nhà kính, sự suy giảm ozon, mưa axit. Những hiện tượng ấy đang
gây những hậu quả vô cùng lớn.
1.2.2. Tác hại của các chất phóng xạ có trong không khí
Trong thế giới chúng ta luôn tồn tại các bức xạ tự nhiên. Poloni và Radi mang tính
phóng xạ có trong xương của chúng ta. Các cơ bắp của con người chứa Cacbon và
Potassi phóng xạ. Chúng ta cũng bị chiếu xạ từ vũ trụ và bị ảnh hưởng của các bức xạ
trong tự nhiên và các chất mà ta ăn uống hàng ngày đặc biệt là các chất phóng xạ trong
không khí như sol khí và các nguyên tố phóng xạ khác được hít vào trực tiếp trong
phổi trong quá trình hô hấp hàng ngày của con người và các động thực vật khác.
Các đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã lớn (Cs 137, Cs134, C14, H3, Sr90…) do tồn

tại lâu trong không khí, lan truyền đi rất xa, lắng đọng xuống đất, là thành phần đóng
góp chủ yếu vào mật độ rơi lắng phóng xạ toàn cầu và liều chiếu xạ trong cơ thể.
Cho đến năm 1934 các chất phóng xạ nhân tạo đầu tiên được tạo ra. Từ đó nhiều
chất phóng xạ được sử dụng trong khoa học, công nghiệp, bảo vệ môi trường, y học và
trong một số lĩnh vực thương mại….Mặc dù bức xạ có nhiều lợi ích nhưng nhiều
người vẫn lo ngại về bức xạ và ảnh hưởng của nó.
Các hệ sinh vật có thể bị hủy hoại nghiêm trọng khi chiếu những lượng quá mức
của bất kỳ một loại bức xạ nào. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của đồng vị phóng xạ đến
môi trường xung quanh, chúng ta đặc biệt quan tâm đến mức độ ảnh hưởng của chúng
đến sức khỏe của con người chúng ta.
Các ảnh hưởng có thể quan sát được của bức xạ được chia làm 3 loại: cấp tính,
kinh niên và di truyền. Trong đó ảnh hưởng cấp tính là những ảnh hưởng xảy ra sau
khi chiếu một liều bức xạ quá lớn và không thể nào nghi ngờ được là chúng không
phải do bức xạ gây nên. Ảnh hưởng kinh niên xảy ra trong những thời gian dài sau khi
chiếu những liều bức xạ thấp và bao gồm những sự việc như rút ngắn tuổi thọ trung
bình….Ảnh hưởng di truyền là những ảnh hưởng đối với quá trình sinh sản và xuất
hiện những đột biến trong các thế hệ di truyền. các ảnh hưởng thuộc loại này có thể
xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, cho nên khi có sự cố xảy ra chúng ta chưa
chắc chắn được rằng đó là do ảnh hưởng của bức xạ. Tuy vậy chúng ta có thể kiểm
Nguyễn Đức Hoan 13


Luận văn thạc sỹ khoa học

nghiệm bằng cách: Nếu sự cố này tăng khi ta chiếu với liều lượng tăng vào các cơ
quan sinh sản.
Các kết quả được cho ở các bảng sau:
Bảng 1.2: Mức độ ảnh hưởng của liều chiếu khác nhau vào các khu vực khác
nhau.
Liều lượng (Rad)

500 - 10000

Khu vực chịu tác động
Khu vực có u

Ảnh hưởng gây ra
Bệnh u

3000

Khu vực địa phương

Ung loét do bức xạ

1000

Mắt

Bệnh mắt có mộng

Liều chiếu toàn phần
200

Khu vực chịu tác động
Khu vực địa phương

Ảnh hưởng gây ra
Gây ra bệnh ung thư

50

Các tuyến sinh sản

Tốc độ đột biến gấp 2 lần

500 - 800

Các tuyến sinh sản

Không sinh đẻ được

50

Toàn bộ cơ thể

Đổi máu thuận nghịch

200

Toàn bộ cơ thể

Buồn nôn

400

Toàn bộ cơ thể

Chết 50% số trường hơp

Trong những năm 1970 ở Hungaria, người ta đã đo lượng phóng xạ của các

nguyên tố sinh ra tự nhiên cũng như nhân tạo đã xâm nhập vào cơ thể con người các số
liệu cụ thể được trình bày ở bảng sau:
Bảng 1.3: Hoạt độ phóng xạ của các đồng vị phóng xạ trong các bộ phận của cơ
thể con người.

Các đồng vị phóng xạ
Tự nhiên
3
H
14
C
40
K

Nguyễn Đức Hoan 14

Phổi
-

Hoạt độ phóng xạ Bq/Kg
Mô mềm
Xương
của cơ thể
-

-

Toàn cơ
thể
0.2 – 0.9

40
60


Luận văn thạc sỹ khoa học

87

Rb
Dãy U - 234U
230
Th
226
Ra
210
Pb – 210Po
Dãy 232Th
228
Ra – 224Ra
Nhân tạo các vụ nổ
hạt nhân
3
H
90
Sr
137
Cs
238

0.02

0.02
-

0.15
0.2
0.3
3.0
0.2
0.09

0.007
0.002
0.005
0.200
0.002
0.004

8.5
-

-

8-16
-

-

2-3
0.8-1.6

Từ kết quả của bảng 2 chúng ta thấy ở trong phổi của con người các chất phóng xạ
rất ít cư trú nhưng trên thực tế thì các chất phóng xạ như Radon, Toron lại cư trú ở
phổi nhiều nhất. Ở Hungaria người ta đã khảo sát và nhận được các kết quả trình bày ở
bảng sau:
Bảng 1.4: Liều lượng phóng xạ vào phổi tính trung bình trong 1 năm từ các
nguồn chiếu xạ khác nhau.

Nguồn chiếu xạ

Hoạt độ phóng xạ
cân bằng Bq/m3

Liều lượng phóng xạ
vào phổi tính trung bình
trong 1 năm (μGy/năm)

222

Rn và các nguyên tố con cháu
của nó:
Trong môi trường tự do

8

Trong môi trường Xây dựng
Vật liệu xây dựng

20

340

Nước
220
Rn và các nguyên tố con cháu
của nó:
Trong môi trường tự do

0.004 - 40

0.07 - 700

0.04

1

0.4

45

Trong môi trường Xây dựng
Vật liệu xây dựng

Nguyễn Đức Hoan 15


Luận văn thạc sỹ khoa học

Dựa vào các tính chất tác dụng của bức xạ hạt nhân, người ta phân biệt hai loại
chiếu trong và chiếu ngoài. Chiếu trong xảy ra khi chất phóng xạ đi vào cơ quan bên
trong của cơ thể theo không khí thức ăn, đồ uống, hút thuốc…và có thể đi qua da khi

người bị xây xát. Tác dụng của bức xạ lên cơ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sự nguy
hiểm tăng theo sự tăng hoạt độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ đi vào cơ thể và chu
kỳ bán rã của nó. Khi chiếu trong bằng các liều lượng lớn có thể xảy ra các bênh ở các
cơ quan bên trong của cơ thể và có thể thường xảy ra một cách có tính chu kỳ và có
nhiều giai đoạn.
Đối với sự chiếu chung toàn thân thì liều chiếu cực đại cho phép, ký hiệu là MPD
(Maximum Permissible Dose) được xác định bằng công thức sau:
MPD = (N-18).5 rem
Trong đó: N là tuổi của người bị chiếu.
Tuy nhiên, một người không được nhận nhiều hơn 3 rem trong 13 tuần hoặc 12
rem trong 12 tháng. Bảng dưới đây giới thiệu các giá trị MPD đối với các cơ quan
khác nhau cho hai loại A và C.
Bảng 1.5: Liều cực đại cho phép đối với một số cơ quan trong cơ thể người
Nhân viên làm việc với nguồn
Phóng xạ (Loại A)

Nhân dân nói
chung (Loại C)

Rem/năm

Rem/13 tuần

Rem/năm

Tủy, Xương

5

3

0.5

Da, xương, tuyến giáp

30

15

3

Tay, cẳng tay, chân

75

38

7.5

Các bộ phận khác

15

8

1.5

An toàn phóng xạ ở Việt Nam: Theo pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ sô
50L/CTN của nhà nước ban hành ngày 3-7-1996 và có hiệu lực ngày 1-7-1997 thì liều
giới hạn tối đa đối với các nhân viên làm việc trực tiếp với bức xạ là 20mSv, đối với

nhân dân nói chung là 1mSv.

Nguyễn Đức Hoan 16


Luận văn thạc sỹ khoa học

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM.
Quá trình nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm bụi hô hấp vô cùng quan trọng.
Những năm đầu của thập kỷ 80 con người mới phần nào đánh giá được tầm quan
trọng của việc nghiên cứu mức độ ô nhiễm bụi không khí, đặc biệt là bụi hô hấp.
Đến nay, đây là đề tài được nhiều nhà khoa học quan tâm và đánh giá cao. Mọi
người tập trung nghiên cứu các vấn đề:
-

Các tính chất vật lý, hóa học, quang học của bụi hô hấp.
Các nguồn phát, thành phần nguyên tố, hợp chất và ion đối với từng loại

nguồn.
-

Các quá trình đưa đến sự hình thành, vận chuyển, biến hóa trong khí

quyển, đặc biệt là quá trình chuyển pha khí – sol khí – mây mưa.
Tác động các yếu tố thời tiết, khí tượng.
Lan truyền ô nhiễm tầm xa, lan truyền bụi hô hấp trên qui mô vùng và
qui mô toàn cầu.
Các kỹ thuật quan trắc và phân tích thành phần hóa học bằng vệ tinh
Tác hại tới sức khỏe.

Sol khí thay đổi khí hậu trên Trái đất.
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí trên Thế Giới
Ô nhiễm bụi khí được nghiên cứu nhiều năm ở tất cả các nước đặc biệt là ở các
nước phát triển ngày một mạnh mẽ. Các nghiên cứu ở Mỹ có qui mô lớn nhất.
Những dự án toàn cầu như ACE, các công trình nghiên cứu của hệ thống EPA
USA thu hút sự đóng góp các nhà khoa học trên thế giới.
Từ năm 1998, dưới sự tài trợ của IAEA, các nước trong khu vực Châu Á đã hợp
tác nghiên cứu bụi hô hấp tại các thành phố lớn sử dụng các kỹ thuật hạt nhân phân
tích thành phần nguyên tố.
Một số nước quy mô như Mỹ, Nhật Bản, Úc… đưa ra các tiêu chuẩn về bụi hô hấp
để bảo vệ sức khỏe và sinh hoạt cộng đồng. Các nước còn sử dụng cả kỹ thuật thăm dò

Nguyễn Đức Hoan 17


Luận văn thạc sỹ khoa học

lidar ( rada phát sáng dùng tia laze), viễn thám và tổ chức các cuộc thám hiểm bằng
máy bay, tàu thủy…
Trên thế giới, tổ chức quốc tế UNSCEAR đã tập hợp số liệu từ nhiều nước và
nhiều vùng khác nhau, với khoảng 23 nước, chiếm một nửa số dân trên hành tinh, và
đưa ra con số về phông phóng xạ trung bình toàn cầu là 2,4 mSv/năm. Theo đó, mỗi
người, trong một năm, nhận một liều hiệu dụng từ các loại bức xạ tự nhiên khoảng 2,4
mSv/năm. Ở đây, liều chiếu ngoài khoảng 1,1 mSv/năm (45%) và liều chiếu trong
khoảng 1,3 mSv/năm (55%).
Nhiều nước trên thế giới có phông phóng xạ cao hơn mức trung bình nói trên.
Chẳng hạn, trong các nước Châu Âu và Châu Úc, môi trường phóng xạ trong lành nhất
là hai nước Anh (UK) và Úc (Australia) với phông phóng xạ (hay liều hiệu dụng trung
bình) khoảng 1,6 mSv/năm. Nhưng, ở Phần lan (Finland) lại có phông phóng xạ rất
cao; gần 8 mSv/năm, kế đến là Pháp (France) và Tây ban nha (Spain) với gần 5

mSv/năm.
Thế nhưng, có những vùng, dân chúng sống trong một môi trường bức xạ tự
nhiên rất cao, như ở Ramsar (Iran), Kerala (Ấn độ), Guarpapi (Braxin) và Yangjang
(Trung Quốc). Một số ngôi nhà ở Ramsar người dân nhận liều bức xạ vào cỡ 132
mSv/năm, cao hơn mức trung bình thế giới khoảng 50 – 70 lần.
Tất cả các chương trình nghiên cứu vẫn đang tiếp tục thực hiện và ngày càng có
qui mô rộng hơn.
1.3.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí ở Việt Nam
Ở nước ta việc nghiên cứu đánh giá hoạt độ phóng xạ đã và đang được tiến
hành ở nhiều vùng nhiều khu vực và được sự quan tâm chú trọng của nhà nước cũng
như của nhiều nhà khoa học nhờ đó cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu và đạt một
số kết quả nhất định:

Nguyễn Đức Hoan 18


Luận văn thạc sỹ khoa học

Một số số liệu đo trên các vùng dân cư ở thành phố, thị xã, ven đường quốc lộ,
đồng bằng và trung du đều chứng tỏ môi trường (hay còn gọi là phông) phóng xạ tự
nhiên nằm trong khoảng 2 – 2,5 mSv/n, nói chung không vượt quá phông trung bình
của thế giới. Còn ở những vùng mỏ phóng xạ và đất hiếm (Tây Bắc), graphit (vùng
Quảng Nam) hay sa khoáng (dọc bờ biển Trung bộ) …, hàm lượng các nguyên tố
phóng xạ trong đất đá cao hơn, và phông phóng xạ cũng cao hơn mức trung bình
khoảng 1,5 – 2 lần. Có những khu vực, giữa thân các mỏ quặng, phông phóng xạ cao
hơn nhiều lần, liều hiệu dụng nằm trong khoảng 10 – 30 mSv/n.
Tuy nhiên việc nghiên cứu phóng xạ trong không khí còn khá mới và ít có các
công trình nghiên cứu đặc biệt là sự ô nhiễm phóng xạ và hoạt độ phóng xạ riêng tại
các khu vực cụ thể.
 Nghiên cứu ô nhiễm bụi khí ở Đà Lạt và thành phố Hồ Chí Minh

Từ năm 1992, Viện Nghiên cứu Hạt nhân ở Đà Lạt đã quan trắc và nghiên cứu
một cách có hệ thống bụi khí tổng ở Thành phố Hồ Chí Minh. Các kết quả được báo
cáo đều đặn hàng năm cho Sở Khoa học và Công nghệ Môi trường Thành phố.
Tháng 8/1996, Viện nghiên cứu hạt nhận ở Đà Lạt chuyển sang nghiên cứu bụi hô
hấp nhờ có thiết bị do chương trình hợp tác vùng cung cấp ( SFU ). Trạm quan trắc tại
thành phố Trương Định và Thủ Đức được thiết lập đã tiến hành nhận dạng các nguồn
phát ô nhiễm dựa trên thành phần nguyên tố của bụi hô hấp.
Một nhóm tác giả Nhật hợp tác với nhóm nghiên cứu ở Đại học Quốc gia Thành
phố Hồ Chí Minh đang nghiên cứu khí ( SO₂, NOx…) và bụi lơ lửng tổng cộng.
 Ô nhiễm bụi khí ở Hà Nội
Từ năm 1998 bụi hô hấp được nghiên cứu bài bản và toàn diện hơn, hàm lượng
bụi được quan trắc hàng ngày cùng với các thông số khí tượng như vận tốc gió trung
bình, lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, tần suất nghịch nhiệt và các số liệu khí tượng…

Nguyễn Đức Hoan 19


Luận văn thạc sỹ khoa học

Quá trình nghiên cứu đã khảo sát rất nhiều địa bàn ở các điểm trong thành phố và
các tỉnh thành trên miền Bắc. Từ tháng 9/1999 đến nay, hàm lượng bụi được quan trắc
theo tần suất 2 ngày đêm trong một tuần. Số lượng mẫu thu góp cho đến nay đã lên tới
vài nghìn mẫu.
Từ năm 2001 đến nay hai trạm quan trắc với 3 thiết bị thu góp mẫu đang hoạt
động liên tục 2 ngày đêm trong một tuần.

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Tính từ thời điểm 1/08/2008, khi được mở rộng bao gồm toàn bộ tỉnh Hà Tây (cũ),
một phần các tỉnh Hòa Bình và Vĩnh Phúc thì Thủ đô Hà Nội trở thành một thủ đô

rộng lớn với môi trường đa dạng và phức tạp.Thủ đô Hà Nội có vị trí từ 20°53' đến
21°23' độ vĩ Bắc và 105°44' đến 106°02' độ kinh Đông, trong vùng tam giác châu thổ
sông Hồng, đất đai mầu mỡ, trù phú được che chắn ở phía Bắc - Đông Bắc bởi dải núi
Tam Đảo và ở phía Tây - Tây Nam bởi dãy núi Ba Vì - Tản Viên. Kết quả tổng điều
tra dân số ngày 1/4/2009 cho thấy, dân số Hà Nội là 6.448.837 người sinh sống trên
diện tích 3.328,89km2 bao gồm 10 quận, 1 thị xã và 18 huyện ngoại thành. Thủ đô Hà
Nội là một trong những địa phương nhận được đầu tư trực tiếp từ nước ngoài nhiều
nhất, với 1.681,2 triệu USD và 290 dự án. Thủ đô cũng là địa điểm của 1.600 văn
phòng đại diện nước ngoài, 14 KCN cùng 1,6 vạn cơ sở sản xuất công nghiệp. Công
nghiệp và xây dựng đóng góp đến 41,8% vào cơ cấu của nền kinh tế Hà Nội và chỉ
đóng góp khoảng 5% trong mức tăng GDP chung của toàn Thủ đô. Tổng giá trị sản
xuất ngành công nghiệp trong năm 2009 đạt trên 90.600 tỷ đồng, trong đó, công
nghiệp nhà nước chiếm 23,3%, công nghiệp ngoài nhà nước chiếm 32,4% và khu vực

Nguyễn Đức Hoan 20


Luận văn thạc sỹ khoa học

có vốn đầu tư nước ngoài chiếm đến 44,3%. Chính vì vậy Thủ đô Hà Nội đã và đang
giữ vai trò và vị trí vô cùng quan trọng trong hệ thống chính trị xã hội và kinh tế ở Việt
Nam. Cùng với sự phát triển đó là sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ
ngày càng tiên tiến với các thiết bị hiện đại là môi trường thuận lợi cho việc học tập và
nghiên cứu.
Sự phát triển của kinh tế, chính trị, xã hội và khoa học kỹ thuật của Thủ đô Hà Nội
cũng tạo nên những điểm đáng lo ngại về tình hình phức tạp của môi trường đặc biệt là
môi trường không khí đòi hỏi có những nghiên cứu tổng quan cũng như hết sức chi tiết
về môi trường nói chung và môi trường không khí nói riêng đặc biệt là sự ô nhiễm môi
trường và ô nhiễm phóng xạ trong môi trường không khí.
2.2. XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ GAMMA

2.2.1. Dịch chuyển gamma_Hệ số phân nhánh.
 Dịch chuyển gamma
Phân rã alpha hoặc beta thường tạo ra một hạt nhân con ở trạng thái kích thích và
hạt nhân con này sẽ khử kích thích bằng cách bức xạ các tia gamma. Điều này dẫn tới
việc các hạt nhân có thể bức xạ một hoặc nhiều tia gamma, đặc trưng cho sự chênh
lệch năng lượng giữa các trạng thái nội tại của hạt nhân.
Ví dụ: khi hạt nhân phóng xạ tự nhiên

226

Ra bị phân rã alpha sẽ tạo thành

222

Rn.

Quá trình này thường kèm theo phân rã gamma với năng lượng khoảng 186,21 keV.
 Hiện tượng biến hóa nội
Có một quá trình khử trạng thái kích thích khác có thể cạnh tranh với phân rã
gamma được gọi là hiện tượng biến hóa nội. Trong quá trình này, năng lượng chênh
lệch không bức xạ ra dưới dạng photon mà sẽ xảy ra tương tác trường đa cực điện từ
với các electron quỹ đạo và tách một trong các electron này ra khỏi nguyên tử. Năng
lượng truyền cho electron phải lớn hơn năng lượng liên kết thì quá trình này mới xảy
ra. Phổ biến hóa nội là phổ lệch, đây chính là sự khác biệt với phân rã β - mà trong đó
Nguyễn Đức Hoan 21


Lun vn thc s khoa hc

cỏc electron bc x c to ra trong chớnh quỏ trỡnh phõn ró. Xỏc sut xy ra quỏ trỡnh

ny c t ra bi h s bin húa ni trong cụng thc sau

ic =

Iic
I

(2.1)

Trong ú ic l h s bin hoỏn ni, Iic l cng kh kớch thớch bng cỏch bc
x electron chuyn húa, I l cng kh kớch thớch bng cỏch bc x tia gamma.
H s phõn nhỏnh
H s phõn nhỏnh ký hiu I l xỏc sut phỏt ra bc x gamma c trng cú nng
lng E trong mi phõn ró ca ht nhõn m. Thng h s phõn nhỏnh ca gamma cú
nng lng c trng E c tớnh theo cụng thc:
Số tia bức xạ gamma có năng l ợng E đ ợc phát ra
I =
100 phân rã của hạt nhân mẹ

(2.2)

Bng 2.1: Nng lng v h s phõn nhỏnh ca mt s vch gamma c
trng ca mt s nguyờn t dựng trong khúa lun
Nguyờn t

Nng lng (KeV)

H s phõn nhỏnh (%)

137

Cs

661,65 KeV

85,1%

214

Pb

351,92 KeV

35,1%

212

Pb

238,63 KeV

43,3%

214

Bi

609,312 KeV

44,6%

40

K

1461 KeV

11%

7

Be

477,61 KeV

10,52%

208

Tl

583,19KeV

30,4%

235

U

185,71KeV

57,2%

2.2.2. Xỏc nh hot phúng x theo phng phỏp ph gamma
Hot phúng x
Nguyn c Hoan 22


Luận văn thạc sỹ khoa học

Độ phóng xạ của không khí phụ thuộc vào hoạt độ phóng xạ riêng của Rađi,
Radon, Beli, Urani, Thori, Kali và Cesi…. Vì vậy để đánh giá mức độ an toàn phóng
xạ của không khí cần phải xác định hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ
trên. Thông thường hoạt độ phóng xạ được xác định theo phương pháp phổ gamma.
Cơ sở của phương pháp như sau:
Mỗi đồng vị phân rã phóng xạ hoặc α hoặc β có thể kèm theo phát một số bức xạ
gamma đặc trưng có năng lượng hoàn toàn đặc trưng cho nguyên tố đó. Số tia gamma
có năng lượng xác định phát ra từ mẫu trong một đơn vị thời gian tỷ lệ với hoạt độ
phóng xạ của nguyên tố [7]. Số bức xạ gamma đặc trưng có năng lượng E γ phát ra từ
mẫu trong một đơn vị thời gian được xác định theo công thức :
nγ = Iγ H
(2.3)
Trong đó: H là hoạt độ phóng xạ có trong mẫu.
Iγ là cường độ tia gamma (hệ số phân nhánh) có năng lượng Eγ
Với tia gamma có năng lượng xác định, Iγ biết, xác định số tia gamma năng lượng
Eγ phát ra từ mẫu trong một đơn vị thời gian sẽ biết hoạt độ phóng xạ H của đồng vị có
trong mẫu. Để xác định nγ dựa vào diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma
đặc trưng.
Gọi n0 là tốc độ đếm tại đỉnh hấp thụ toàn phần đã trừ phông trong một đơn vị thời
gian, ε là hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch gamma đặc trưng,

ta có:
n0 = ε nγ
(2.4)
Thực nghiệm đo phổ gamma của mẫu cần phân tích trong thời gian t, sử dụng
chương trình phân tích phổ mẫu phân tích và mẫu phông. Xác định được diện tích đỉnh
hấp thụ toàn phần đã trừ phông trong thời gian t là s.
Tốc độ đếm đã trừ phông là n0 được xác định theo công thức:
s
n0 =
t
Từ công thức (2.4) và công thức (2.5), ta có:

H=

Nguyễn Đức Hoan 23

n0
εI γ

(2.5)

(2.6)


Luận văn thạc sỹ khoa học

Từ công thức (2.6) nhận thấy với mỗi vạch gamma có năng lượng E γ xác định, Iγ
đã biết, nếu biết hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phần và thực nghiệm, xác
định được n0 ta sẽ tính được hoạt độ H của đồng vị có trong mẫu.
Hiệu suất ghi tại đỉnh hấp thụ toàn phần được xác định dựa vào đường cong

hiệu suất ghi. Hệ số phân nhánh sẽ được tra cứu trong các bảng số liệu hạt nhân. Trong
bảng 2.2 đưa ra các đặc trưng năng lượng và hệ số phân nhánh của bức xạ gamma đặc
trưng của các đồng vị phóng xạ trong tự nhiên [9].
Bảng 2.2: Các đỉnh gamma có cường độ mạnh nhất do các đồng vị phóng xạ tự
nhiên phát ra.
Đồng
vị
7

Be

40

K

Chu kỳ bán rã

Năng lượng
gamma
(keV)

Cường độ
tương đối
(%)

Ghi chú

53,22 ngày

477,60

10,44

Can nhiễu từ 228Ac

4,563 ×1011 ngày

1460,82

10,66

Chuỗi phân rã của 235U

235

U

2,571× 1011 ngày

227

Th

18,718 ngày

185,72

57,2

Can nhiễu do 223Ra, 226Ra

và 230Th là 44,8%. Cần
phải nhiệu chính chồng
chập đỉnh

143,76

10,96

Cần hiệu chính chồng
chập đỉnh của 230Th

163,33

5,08

205,31

5,01

235,96

12,6

256,23

6,8

Can nhiễu rất nhiều.
Không nên sử dụng đỉnh
này.

223

Ra

11,43 ngày

259,46

13,7

Can nhiễu từ 228Ac

219

Rn

3,96 giây

271,23

10,8

Can nhiễu từ 228Ac và

Nguyễn Đức Hoan 24


Luận văn thạc sỹ khoa học

223

Ra

401,81

6,4

Chuỗi phân rã của 238U
238

234

Th

234

226

U

Pa

1, 632 × 1012 ngày

24,10 ngày

1,17 phút

Ra

214

Pb

214

Bi

49,55

0,0697

63,28

4,8

92,37

2,81

92,79

2,77

Nguyễn Đức Hoan 25

Nên dùng thêm với các
đỉnh khác
Can nhiễu rất mạnh từ

Ac. Can nhiễu từ tia-X

228

1001,03

1,021

Không bị can nhiễu. Ảnh
hưởng của trùng phùng
tổng.

766,37

0,391

Can nhiễu từ 214Pb và
211
Pb.

258,19

0,075

Can nhiễu rất mạnh từ
214
Pb.

186,21

3,555

Can nhiễu do 235Ra và
230
Th là 57,1%. Cần phải
nhiệu chính chồng chập
đỉnh

351,93

35,60

295,22

18,414

Can nhiễu một chút từ
212
Bi

242,00

7,258

Can nhiễu từ 224Ra và ảnh
hưởng của đỉnh 238,63
keV của 212Pb

609,31

45,49

Hiệu chính TPT

1764,49

15,31

1120,29

14,91

26,8 phút

19,9 phút

Can nhiễu rất mạnh từ
Th. Không nên dùng.

227

Hiệu chính TPT (trùng
phùng tổng)