NGHIÊN cứu xây DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ xác ĐỊNH RIÊNG BIỆT RADON, THORON TRÊN máy PHỔ ANPHA RAD7 NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ điều TRA địa CHẤT và NGHIÊN cứu môi TRƯỜNG

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CỤC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN VIỆT NAM
LIÊN ĐOÀN ĐỊA CHẤT XẠ HIẾM
---------------------------------------

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
XÁC ĐỊNH RIÊNG BIỆT RADON, THORON
TRÊN MÁY PHỔ ANPHA RAD7 NHẰM NÂNG CAO
HIỆU QUẢ ĐIỀU TRA ĐỊA CHẤT VÀ NGHIÊN CỨU
MÔI TRƯỜNG

Cơ quan chủ trì:
Chủ nhiệm đề án:

Liên đoàn địa chất Xạ Hiếm
ThS. Vũ Văn Bích

5919
28/6/2006
Hà Nội, 2005


MỤC LỤC
Các văn bản, Quyết định, nhận xét
Mở đầu
Chương 1.
1.1
1.2

1.3
1.4
1.5
Chương 2.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Chương 3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Chương 4.
4.1
4.2
Chương 5.
5.1
5.2
5.3

Cơ sở của phương pháp phổ anpha xác định riêng biệt
radon và thoron
Hiện tượng phóng xạ
Dãy phân rã phóng xạ tự nhiên
Năng lượng tia phóng xạ và phổ năng lượng
Vai trò của khí radon và thoron trong điều tra địa chất và môi
trường

Phổ năng lượng của tia anpha do Rn, Tn và con cháu phát ra
Máy đo khí phóng xạ RAD7 và một số máy khác cùng loại
Giới thiệu sơ lược về các phương pháp và máy đo khí phóng
xạ hiện có ở Viêt Nam
Giới thiệu máy RAD7
Tính năng ưu việt của máy RAD7 so với các loại máy khác
Khả năng ứng dụng của máy RAD7
Khả năng xác định riêng biệt nồng độ radon v à thoron
Kết quả khảo sát thực nghiệm trên mô hình địa chất
Mô hình tìm kiếm quặng đất hiếm ở vùng Đông Pao
Tìm kiếm sa khoáng ven biển Miền Trung
Mô hình tìm kiếm quặng urani
Đánh giá khả năng phát hiện đứt gãy và đới phá hủy
Khảo sát môi trường
Xây dựng quy trình xác định riêng biệt radon và thoron
trên máy RAD7
Cơ sở thực tiễn xây dựng quy trình
Nội dung của quy trình
Tổ chức thi công và chi phí
Tổ chức thi công
Khối lượng thực hiện
Chi phí
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Các phụ lục kèm theo báo cáo

Trang
4
25
26

26
27
30
30
32
34
34
38
45
46
47
48
48
53
53
58
65
72
72
72
74
74
74
75
80
82
83

Danh sách các file kèm theo báo cáo

83

Danh mục tài liệu giao nộp tại Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm

84

2


3


4


5


6


7


8


9

10


11


12


13


14


15


16


17


18


19

20



22



MỞ ĐẦU
Việt Nam có tiềm năng lớn về các mỏ quặng phóng xạ và các loại khoáng
sản có ích đi kèm. Sau nhiều năm nghiên cứu và khảo sát, phần lớn các mỏ nằm lộ
thiên hoặc gần mặt đất đã được phát hiện. Vấn đề nghiên cứu và áp dụng các
phương pháp mới kết hợp với các phương pháp khảo sát truyền thống để tìm kiếm
các thân quặng nằm sâu dưới đất là một yêu cầu cấp thiết đối với công tác tìm kiếm
thăm dò quặng phóng xạ. Tuy nhiên, các phương tiện máy móc đo khí phóng xạ đã
cũ, lạc hậu, độ nhạy kém, hiệu quả phát hiện không cao.
Cho đến nay, việc xác định nồng độ khí phóng xạ radon và thoron có độ
chính xác cao ngày càng có hiệu quả trong tìm kiếm và phát hiện các thân quặng
phóng xạ - đất hiếm nằm dưới lớp đất phủ và khả năng phát hiện các đới nứt nẻ, đứt
gẫy địa chất… Đồng thời, khí radon và thoron là đối tượng gây ảnh hưởng lớn đến
sức khoẻ của con người nên chúng cũng có vai trò quan trọng đối với việc khảo sát,
đánh giá môi trường.
Thực hiện quyết định số 1456/QĐ-BTNMT của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và
Môi trường, ngày 22 tháng 10 năm 2004 về việc giao bổ sung kế hoạch và dự toán
ngân sách Nhà nước năm 2004, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm đáp ứng yêu
cầu đổi mới công nghệ trong công tác tìm kiếm, thăm dò quặng phóng xạ, nhất là
tìm kiếm quặng dưới sâu, nâng cao chất lượng nghiên cứu, đánh giá môi trường
phóng xạ, đồng thời bổ sung vào tổ hợp các phương pháp tìm kiếm quặng phóng xạ
một phương pháp có hiệu quả, “Phương pháp phổ alpha khí phóng xạ”.
Nhiệm vụ của đề tài là: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của phương pháp, đánh

giá khả năng của thiết bị đối với nhiệm vụ đặt ra. Nghiên cứu lựa chọn mô hình thử
nghiệm phù hợp với các nhiệm vụ địa chất: tìm kiếm quặng phóng xạ, phát hiện cấu
trúc địa chất và nghiên cứu môi trường, đồng thời tiến hành đo đạc thực nghiệm
trên các mô hình đó. Tổng hợp, phân tích và xây dựng quy trình công nghệ xác định
riêng biệt nồng độ radon, thoron bằng máy RAD7 (Radon Detector) nhằm nâng cao
hiệu quả điều tra địa chất và nghiên cứu môi trường, phục vụ kịp thời các công tác
địa chất, công tác nghiên cứu khoa học...
Tập thể tác giả thực hiện đề tài gồm các cán bộ kỹ thuật của Liên đoàn
Địa chất Xạ Hiếm, có sự kết hợp với các chuyên gia địa vật lý, chủ nhiệm đề tàithạc sỹ địa vật lý Vũ Văn Bích. Trong suốt thời gian nghiên cứu chúng tôi đã
nhận được sự giúp đỡ và chỉ đạo của các cán bộ thuộc Vụ Khoa học - Công
nghệ, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam,
Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm, Bộ môn Địa vật lý (trường Đại học Mỏ - Địa chất
Hà Nội) và các đồng nghiệp. Nhân dịp này chúng tôi chân thành cảm ơn sự giúp
đỡ và quan tâm đó.

25


CHƯƠNG 1
CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHỔ ANPHA XÁC ĐỊNH
RIÊNG BIỆT RADON VÀ THORON
1.1 Hiện tượng phóng xạ
Phóng xạ là hiện tượng các hạt nhân nguyên tử tự động phát ra các bức xạ
(còn gọi là tia phóng xạ) và biến đổi thành hạt nhân khác. Sự biến đổi đó gọi là
phân rã phóng xạ (gọi tắt là phân rã). Hiện tượng phóng xạ không phụ thuộc vào
môi trường bên ngoài: Nhiệt độ, áp suất...
Trong tự nhiên, có 3 loại tia phóng xạ chính:
- Tia anpha: thực chất tia anpha là hạt nhân của nguyên tử hêli 24He (khối
lượng bằng 4 đơn vị, mang hai điện tích dương p). Vận tốc hạt anpha cao nhất lúc
phát ra khoảng 107m/s. Do có khối lượng lớn nên hạt anpha có năng lượng lớn và

trong quá trình xuyên qua vật chất, nó có thể ion hóa rất mạnh các hạt nhân của
nguyên tố khác và do vậy mất năng lượng nhanh chóng. Tia anpha chỉ đi được
khoảng 3÷10cm trong không khí bình thường.
- Tia bêta: thực chất tia bêta là hạt điện tử (electron âm) là chủ yếu và một
phần rất nhỏ là hạt pôzitron (gọi là electron có điện tích dương hoặc bêta cộng).
Vận tốc hạt bêta rất cao, xấp xỉ vận tốc ánh sáng, tuy nhiên mức độ ion hóa không
mạnh lắm và quãng đường đi được trong không khí không lớn, khoảng trên 1m.
- Tia gamma: là các sóng điện từ, có bước sóng rất ngắn, thực chất là các hạt
photon có năng lượng cao. Tia gamma không mang điện, không có khối lượng và
khả năng đâm xuyên rất lớn, đến hàng trăm mét trong không khí hoặc vài chục cm
đất đá. Dưới đây là một số đặc tính vật lý của các tia phóng xạ (bảng 1.1)
Bảng 1.1. Đặc tính vật lý của các tia phóng xạ
Đặc điểm
Tia anpha
Tia bêta
Tia gamma
Điện tích (e)
+2
-1 (+1 rất ít)
Không có
Khối lượng
4
Rất nhỏ
Không có
(đ.v.C)
Dưới 107m/s
Xấp xỉ tốc độ
Tốc độ
(phụ thuộc vào
Tốc độ ánh sáng

ánh sáng
năng lượng)
Hàng trăm mét trong
Khả năng
3-10 cm
Khoảng 1m
không khí.
đâm xuyên
trong không khí
trong không khí
Vài chục cm đất đá.
Khả năng
Rất mạnh
Trung bình
Yếu
ion hóa
Các thông số đặc trưng cho quá trình phóng xạ:
26