Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu ứng dựng phương pháp phổ gamma tự nhiên đánh giá tính phóng xạ đất đá trên bề mặt tại miền trung nước Lào và phân tích mẫu địa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

SOMSAVATH LEUANGTAKOUN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ GAMMA TỰ NHIÊN ĐÁNH GIÁ TÍNH PHĨNG XẠ ĐẤT ĐÁ
TRÊN BỀ MẶT TẠI MIỀN TRUNG NƯỚC LÀO VÀ PHÂN TÍCH
MẪU ĐỊA CHẤT
.

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân
Mã số: 9440130.04

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Hà Nội-Năm 2019

1


Cơng trình được hồn thành tại: Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Bùi Văn Loát
TS. Phan Việt Cương

Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên
vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm 20...

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam;
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

2


MỞ ĐẦU
Các nguồn phơi nhiễm phóng xạ chủ yếu là các hạt nhân phóng xạ tự nhiên bao gồm
U, Th và 40K, có trong lớp vỏ Trái đất kể từ khi trái đất hình thành. Hầu hết sự tiếp xúc bên
ngồi của các hạt nhân phóng xạ này với cơ thể con người được gây ra bởi bức xạ gamma. Vì các
hạt nhân phóng xạ tự nhiên là tác nhân bên ngoài lớn nhất gây ra liều bức xạ đối với cơ thể con
người. Thơng tin về hoạt độ phóng xạ riêng của các hạt nhân phóng xạ tự nhiên trong đất là rất cần
thiết trong đánh giá về việc tích liều và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cho người dân. Trong 2
thập k gần đây đã có nhiều cơng trình cơng bố kết quả đánh giá tính chất phóng xạ và hệ số nguy
hiểm phóng xạ do đất ở trong một vùng ho c một t nh. T ng hợp các số liệu thu được từ nhiều
nhiều cơng trình của tác giả khác nhau có thể thu được bức tranh về phơng phóng xạ nói chung và
tính chất phóng xạ của đất nói riêng của một quốc gia và của quốc tế.
Tại Công h a Dân chủ nhân dân Lào số liệu về tính phóng xạ của đất c n rất ít, năm 2018
nhóm tác giả Sonexay và Lê Hồng Khiêm, mới đưa ra số liệu về hoạt độ phóng xạ riêng của 10 mẫu
đất tại khu vực huyện Thoulakhom, T nh Viêng Chăn của Lào được lấy để làm gạch. Chính vì vậy

nghiên cứu sinh đã chọn đề tài “N
n ứu ứn
n p
n p pp
mm t n n n
tn p n
t
tr n ề m t t m ền trun n ớ Lào làm đề tài Luận án của mình.
M t un
n ứu của luận n
- Tìm hiểu và phát triển phương pháp ph gamma xác đ nh tính chất phóng xạ trong mẫu đất
trên cả hệ ph kế gamma bán dẫn và ph kế gamma nhấp nháy NaI(Tl).
- Sử dụng các phương pháp đã nghiên cứu để phân tích đại trà hoạt độ phóng xạ riêng của các
đồng v phóng xạ tự nhiên có mẫu đất trên hệ ph kê gamma nhấp nháy NaI(Tl) và nâng cao độ chính
xác kết quả trên hệ ph kế gamma bán dẫn HPGe có độ phân giải cao.
- Đưa ra bộ số liệu ban đầu về hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất đất
tại 3 t nh miền trung Lào, từ đó đánh giá liều bức xạ đối với dân chúng, cảnh báo và đưa ra các kiến
ngh cần thiết nhằm đảm bảo an tồn về phương diện phóng xạ cho khu vực dân cư.
Tính mới và ý nghĩa của Luận án
Luận văn đã xây dựng được quy trình phân tích hoạt độ phóng xạ 40K 226Ra và 232Th trên ph
kế gamma nhấp nháp có độ chính xác cao, có thể tiến hành phân tích đại trà mẫu đất đã phù hợp với
ph ng thí nghiệm chưa có hệ ph kế gamma bán dẫn siêu tinh khiết.
Luận án đã kết hợp phương pháp đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi và xác hiệu suất ghi
tuyệt đối tại đ nh 1460,8 keV của 40K cho phép khắc phục sự sai khác giữa thành phần chất nền
giữa mẫu chuẩn và mẫu phân tích.
- Kết quả nghiên cứu chính của luận án là bộ số liệu thực nghiệm về hoạt độ phóng xạ riêng
của các đồng v phóng xạ 226Ra, 232Th và 40K mẫu đất được lấy tại t nh miền trung nước Lào. Đây là
bộ số liệu ban đầu về hoạt độ phóng xạ riêng được sử dụng để đánh giá tính chất phóng xạ đất trong
khu vực nghiên.
Luận n

t àn 4
n
Chương 1: Trình bày t ng quan về hiện tượng phóng xạ và tính chất phóng xạ của vỏ Trái đất.
Chương 2: Đối tượng nghiên cứu, phương pháp và thiết b thực nghiệm.
Chương 3: Phát triển phương pháp ph gamma nâng cao độ chính xác xác đ nh hoạt độ phóng
xạ của 40K, 226Ra và 232Th.
Chương 4: Kết quả thực nghiệm và thảo luận.
238

232

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HI N TƯỢNG PHĨNG XẠ VÀ TÍNH CHẤT
PHÓNG XẠ CỦA VỎ TRÁI ĐẤT
1.1. P n
t nh n và t n
tp n
củ
t
1.1.1. Phơng phóng xạ tự nhiên
Liều chiếu mà con người nhận được có nguồn gốc từ các đồng v phóng xạ có trong đất
đá, phóng xạ từ tia vũ trụ, từ y tế, từ thực phẩm và từ các nhân phóng xạ có trong cơ thể con người.
Trong đưa ra các nguồn bức xạ và đóng góp trung bình vào liều hiệu dụng hàng năm mà con người
nhận được (Hình 1.1).
Liều tương đương hàng năm mà con người nhận được: Cỡ 14% có nguồn gốc từ y tế, 1% có
nguồn gốc từ cơng nghiệp hạt nhân, c n lại 85% có nguồn gốc từ các nguồn phóng xạ tự nhiên.
Liều phóng xạ có nguồn gốc tự nhiên bao gồm: 14% từ bức xạ vũ trụ, 18% từ đất đá và vật liệu

xây dựng, 42% từ Radon, và 11% từ thực phẩm và đồ uống. Đóng góp của các thành phần bức xạ
vào liều chiếu xạ hàng năm gây ra cho con người phụ thuộc và v trí đ a lý vào hàm lượng các
nguyên tố phóng xạ có trong đất đá. Các bức xạ tự nhiên có nguồn gốc từ tia vũ trụ và từ các
nguyên tố phóng xạ ngun thủy có trong vỏ Trái Đất.

Hình 1.1: Các nguồn gây ra liều lượng hàng năm đối với con người
1.1.2 Đ

ểm p ân rã ủa 3 chuỗ p n
tron
t
40
87
Ngồi hai đồng v K, Rb, các ngun tố phóng xạ tự nhiên đều thuộc một trong ba dãy
phóng xạ 235U, dãy phóng xạ 238U ho c dãy phóng xạ 232Th. Cả 3 đồng v 232Th, 235U, 238U đều là
những đồng v phân rã phóng xạ alpha. Các sản phẩm con cháu của ba đồng v trên đều không bền,
khi được tạo thành chúng lại tiếp tục phân rã phóng xạ, tạo thành 3 dãy phóng xạ trong tự nhiên. Cả
ba dãy phóng xạ trên đều được kết thúc bởi các đồng v chì bền đó là 207Pb, 206Pb, 208Pb.
Cả ba dãy phóng xạ đều bắt đầu từ các hạt nhân phân rã có chu kỳ rất lớn so với chu kỳ bán
rã của các hạt nhân con cháu trong dãy. Tu i của các mẫu qu ng thực tế rất lớn, cỡ tu i của Trái
Đất, lớn hơn rất nhiều chu kỳ bán rã của các hạt nhân con, nên cả ba dãy phóng xạ cho đến nay đều
xảy ra hiện tượng cân bằng phóng xạ.
Cả 3 dãy phóng xạ 238U, 235U 232Th đều chứa 3 đồng v phóng xạ của radi. Đó là: 226Ra,
223
Ra và 224Ra. Cả 3 đồng v của radi đều phân rã tạo thành 3 đồng v phóng xạ của radon. Các đồng
v phóng xạ của rađon là: 222Rn, 219Rn và 220Rn. Khi các đồng v radon được tạo thành ở trạng thái
tự do nó có thể bay ra ngồi khỏi đất đá và di chuyển vào trong khí quyển. Đây là nguyên nhân gây
ra tính phóng xạ của khơng khí. Radon trong khơng khí xâm nhập vào cơ thể người bằng con đường
hít thở. Cỡ 42 % phơi nhiễm tự nhiên là do khí radon và các sản phẩm phân rã tương ứng của nó.
1.2. Các thơng số đánh giá tính phóng xạ của đất.

4


1.2.1. Hoạt độ Radium tương đương
Các loại đất đá khác nhau, hàm lượng các nguyên tố phóng xạ tự nhiên khác nhau. Để đánh
giá mức độ nguy hiểm và so sánh liều bức xạ do đất đá gây ra thường sử quy về hoạt độ radi tương
đương. Các số liệu thực nghiệm ch ra rằng nếu đất hoạt độ riêng 226Ra là 370 Bq kg, hoạt độ riêng
232
Th là 259 Bq kg và hoạt độ riêng của 40K là 4810 Bq kg 40K thì gây ra cùng một suất liều. Hoạt
độ radi tương đương được tính như sau:
Raeq =ARa + 1,43 ATh + 0,07 AK
(1.1)
226
232
40
trong đó ARa, ATh và AK là hoạt độ phóng xạ riêng của Ra , Th và K tương ứng, đơn v đo
hoạt độ Radi tương đương là Bq kg-1. Giới hạn trên của hoạt độ radi tương đương trong đất đá là
370 Bq.kg-1
1.2.2 u t i u i u d ng ng n m
Khi đánh giá tính chất phóng xạ do đất đá gây ra, suất liều hấp thụ bức xạ γ trong khơng khí
ở độ cao cách m t đất 1m được quan tâm. Suất liều hấp thụ do bức xạ phát ra từ các đồng 226Ra,
232
Th và 40 K trong đất gây ra ký hiệu Dair được tính theo cơng thức:
Dair = 0,461 ARa + 0,623 ATh + 0,0414 AK
(1.2)
226
232
40
trong đó: ARa, ATh và AK là hoạt độ phóng xạ riêng của Ra, Th và K đơn v đo là (Bq.kg-1),

c n Dair tính ra nGy.h-1.
Suất liều hiệu dụng chiếu ngồi hàng năm con người nhận được ký hiệu là AEDO, được tính
theo cơng thức sau:
AEDO = Dair×(nGyh-1)×8760(h.y-1)×0,2×0,7(SvGy-1)×10-6
(1.3)
trong đó Dair là suất liều hấp thụ trong khơng khí, 8760h là thời gian cho một năm, 0,7 (SvGy-1) là
hệ số chuyển đ i (Chuyển đ i liều lượng hấp thụ trong khơng khí đến con người) và 0,2 là hệ số
chuyển đ i bức xạ từ môi trường vào cơ thể con người, AEDO được tính ra mSv.
1.2.3. C ỉ số nguy iểm c iếu ngo i v c iếu trong.
Để đánh giá ảnh hưởng bức xạ tia gamma từ mẫu đất đá, người ta c n dùng ch số nguy
hiểm bức xạ chiếu ngoài. Ch số nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài Hex và chiếu trong Hin được tính
theo các cơng thức sau:
A
A
A
(1.4)
H ex  K  Ra  Th
4810 370
259
A
A
A
(1.5)
H ex  K  Ra  Th
4810 185
259
trong đó, ARa, ATh và AK lần lượt là hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng v 226Ra, 232Th và 40K.
Để đảm bảo an tồn bức xạ thì ch số nguy hiểm chiếu ngồi Hex và chiếu trong Hin phải nhỏ
hơn 1 tương đương với giới hạn Ra tương đương nhỏ hơn 370 Bq.kg-1 .
1.3. Tìn ìn n

n ứu về t n p n
ủ
t tr n t ế giớ và tron n ớc
1.3 1 Các ng iên cứu trên Thế giới
Do các đồng v phóng xạ trong dãy 235U khi phân rã alpha ho c beta phát ra bức xạ gamma
năng lượng thấp, hệ số phân nhánh khơng cao, nên suất liều do nó gây ra trên m t đất rất nhỏ có thể
bỏ qua so. Các nguồn phơi nhiễm phóng xạ chủ yếu là các hạt nhân phóng xạ tự nhiên bao
gồm 238U và 232Th và 40K, có trong lớp đất kể từ khi trái đất hình thành. Dãy 226Ra và sản phẩm con
cháu của nó gây ra t ng liều 98,5% do tồn dãy 238U gây ra. Thơng tin về hoạt độ phóng xạ riêng
của 226Ra và 232Th và 40K, trong đất là cần thiết cho việc đánh giá liều chiếu và nguy cơ đối với sức
khỏe con người.
Đa số các công trình đều cơng bố tính phóng xạ của mẫu đất tại một khu vực, một t nh, ho c một
vùng đ a chất nào đó. Một số nước đã t ng kết và đưa ra bức tranh về tính phóng xạ trên cả nước.

5


Trên cơ sở các cơng trình cơng, UNSCEAR 2000, đã đưa ra hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra, 232Th
và 40K (Bq kg) trong mẫu đất của một số nước Đông Nam Á và trên thế giới:

6


Bảng 1.1: Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra, 232Th và 40K trên thế giới.
226
232
40
N ớc
Ra(Bq/kg)
Th(Bq/kg)

K(Bq/kg)
Tà l ệu
Việt Nam
42
59
411,93
[8]
Thailand
68
51
213
[11]
Malaysia
66
82
310
[11]
Nhật bản
29
28
310
[11]
Trung Quốc
38,5
54,6
540
[11]
Philippin
14
14

212
[11]
Ân độ
29
64
400
[12]
1.3.2. Các ng iên cứu ở Vi t Nam v L o
Nhóm tác giả Ngơ Quang Huy, Phạm Duy Hiển trong đã t ng kết các kết quả nghiên cứu
đánh giá tính chất phóng xạ trong đất tại Việt Nam từ nhiều cơng trình được tiến hành tại các đơn v
thuộc Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam. T ng cộng 528 mẫu đất thu từ 63 T nh của Việt Nam.
Hoạt độ phóng xạ riêng của Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra, 232Th và 40K trong các mẫu đất được
xác đ nh bằng hệ ph kế gamma HPGe. Hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của các hạt nhân phóng
xạ trong đất: Đối với 226Ra là 42,77 18,15 Bq kg, đối với232Th là 59,84 19,81 Bq kg và đối với
40
K là 411,93 230 Bq kg. Liều hấp thụ ngồi trong khơng khí cách m t đất 1m trung bình là 71,72
24,72 nGy/h.
Các ng iên cứu tín c t p óng xạ đ t ở L o
Tính hình nghiên cứu về tính chất phóng xạ của đất nói riêng về phơng phóng xạ mơi trường
ở Lào là rất ít. Số liệu về tính phóng xạ trong mẫu đất tại Lào hầu như c n rất ít. Năm 2018 nhóm
tác giả Sonexay và Lê Hồng Khiêm mới đưa ra số liệu về hoạt độ phóng xạ riêng của 10 mẫu đất tại
khu vực huyện Thoulakhom, T nh Viêng Chăn của Lào được chọn để làm gạch xây dựng.

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THỰC NGHI M
2.1. C

ệ ph kế gamma
c sử d ng trong Luận n
Hoạt độ các đồng v phóng xạ được xác đ nh trên cơ sở đo cường độ của các tia gamma.
Hiện này việc đo ph gamma chủ yếu sử dụng các hệ ph kế nhiều kênh với các detector bán dẫn và

detector nhấp nháy. Luận án đã tiến hành phân tích 210 mẫu trên các hệ ph kế gamma bán dẫn tại
Trung tâm Vật lý hạt nhân, tại Viện học Phóng xạ và U bướu Quân đội, Viện Khoa học và K
thuật hạt nhân, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam và Hệ ph kế gamma nhấp nháy tại Bộ môn
Vật lý hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội.
Chất lượng của một hệ ph kế được đánh giá bởi các thông số như sau: Hiệu suất ghi, độ
phân giải năng lượng(FWHM), dải năng lượng có thể ghi nhận, t số đ nh trên phơng.
Trên hình 2.1 là sơ đồ khối của hệ ph kế gamma nhấp nháy NaI(Tl) tại Bộ mơn Vật lý hạt
nhân và hình 2.2. là hệ ph kế gamma bán dẫn HPGe tại Viện học Phóng xạ và U bướu Quân
đội.
Hệ ph kế gamma nhấp nháy được đ t tại Bộ môn Vật lý hạt nhân, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, ĐHQGHN. Hệ ph kế gồm tinh thể nhấp nháy NaI(Tl) kích thước 2 × 2 inch và ống
nhân quang điện, do hãng ORTEC sản xuất model 276. Với thông số k thuật khi thực nghiệm như
sau: Điện áp 900 V, hệ số khuếch đại 2,5.

7


Hìn 2 1: H p ổ kế gamma n p n áy tại Bộ môn Vật ý ạt n ân
Trong Luận án đã sử dụng các hệ ph kế gamma bán dẫn tại (A:Viện Y học phóng xạ và U bướu
quân đội Cục quân ; B:Trung tâm Vật lý hạt nhân Viện Vật lý; C:Viện Khoa học và k thuật hạt
nhân Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam; D:Trung tâm Mơi trường và Hóa học Qn sự vàViện
Khoa học ). Bảng 2.1 đưa ra một số thông số cơ bản của các ph kế trên.

Hìn 2 2: H p ổ kế gamma HPGe CANBERRA
B ng 2 1: ột số t ông số đ c trưng c a các detector s d ng trong Luận án
C
tr n
A
B
C

D
Model, số Seri
GC1518,
GEM20P4-70,
GMX40P4-76
model
11037715
50-TP12830A
50-TN32592A
GC1518
Hiệu suất ghi tại đ nh 1,332
MeV của 60Co
15%
20%
40%
15%
Độ phân giải năng lượng ở
đ nh 1,332 MeV của 60Co
1,8 keV
1,80 keV
2,0 keV
1,8 keV
T số Đ nh/Compton ở đ nh
1,332 MeV
44:1
52:1
59:1
44:1
Hằng số thời gian
4 µs

6 µs
6 µs
4 µs
Thế làm việc
3500 V
3800V
4800 V
3500V
Bề dày vỏ detector
1 mm
1mm
1 mm
1 mm
2.2. P
n p p l y mẫu và ử lý mẫu
2.2.1. Khu vực v đối tượng ng iên cứu
Đối tượng nghiên cứu trong bản Luận án là mẫu đất ở khu vực miền trung nước Cộng h a
Dân chủ Nhân dân Lào. Về đ a lý, khu vực miền trung Lào gồm 3 t nh:T nh Borlikhamxay có 6
huyện, T nh Khammuan có 9 huyện và t nh Savannakhet có 15 huyện. Phía Bắc giáp Thủ đơ Viêng

8


Chăn, t nhViêng Chăn, và t nh Xiêng khoang. Phía tây giáp Thái Lan với đường biên giới dài 470
km. Phía nam giáp t nh Salavan và phía đơng giáp Việt Nam với đường biên giới dài 466 km. Từ
phía bắc đi xuống, khu vực Trung Lào lần lượt giáp với các t nh: Hà Tĩnh, Nghệ An, Quảng Bình,
Quảng tr , Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng. Khu vực Trung Lào có nguồn tài ngun phong phú về lâm,
nơng nghiệp, khống sản và thu điện.Trong đó t nh Khammuan và t nh Bolikhamxay có mỏ vàng.
Khu vực miền Trung nước Lào, là khu vực đơng dân có kinh tế phát triển nhất so với các t nh khác
trong cả nước. Về thời tiết: Khí hậu khu vực Trung Lào chia làm hai mùa rõ rệt đó là mùa khơ và

mùa mưa. Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng 6 năm sau và mùa mưa bắt đầu từ
tháng 6 đến tháng 11 mỗi năm.
2 2 2 Các v trí y m u
Các điểm lấy mẫu mẫu được chọn ở khu vực đông dân, khu nông nghiệp, khu du l ch và
trường học. Mẫu được lấy tại khu vực đất không b xáo trộn, cách xa cây cối, t a nhà, đường ho c
các cơng trình khác để tránh tác động của vật liệu lạ. Luận án tiến hành lấy mẫu tại 202 v trí. Mẫu
được lấy vào các tháng mùa khô các năm 2016, 2017, 2018 và 2019. Phân bố các điểm lấy mẫu
được đưa ra trên hình 2.1. Trong số 202 điểm lấy mẫu có một số điểm được lấy từ 2 đến 3 mẫu, đó
là các điểm có d thường. T ng số mẫu phân tích 210 mẫu. Hình 2.3 đưa ra bản đồ v trí lấy mẫu.
Mỗi điểm mẫu đất được lấy ở 5 v trí trên hình vng cạnh 60 cm (4 đ nh và tại giao điểm 2 đường
chéo). Mẫu được lấy ở độ sâu từ 5 đến 30 cm. Mẫu được nghiền sơ bộ, trộn và dàn đều theo hình
vng, bề dày 1 đến 2 cm. Chia mẫu thành 4 phần bằng 2 đường chéo, lấy 2 phần đối diện để tiếp
tục rút gọn mẫu. Phần đất thu được lại tiến hành thực hiện theo quy tắc trộn đều và chia thành 4
phần như trên, cho đến khi mẫu c n lại cỡ từ 1 kg đến 2 kg. Phần mẫu c n lại được đóng gói bằng
túi ni- lơng, được ghi đầy đủ v trí tọa độ và thời gian lấy mẫu.

Hình 2.3: Bản đồ lấy mẫu đất của 3 tỉnh miền Trung nước CHDCND Lào
2.2.3.X ý m u tạ tiêu b n đo
Ban đầu loại bỏ rễ cây và đá sỏi ra khỏi mẫu. Phơi khô ở nhiệt độ ph ng trong v ng 1 đến 2
ngày tùy thuộc từng loại đất. Tiếp tục nghiền nhỏ sơ bộ mẫu và tiếp tục loại bỏ rễ cây và mảnh đá
sỏi lần cuối. Dàn đều mẫu rồi cho mẫu vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ 1100 C trong v ng từ 6h đến
24h, nhằm loại hoàn toàn nước và các chất hữu cơ trong mẫu đất.
- Nghiền mẫu bằng máy nghiền vật liệu có lưới sàng 0,2 mmm. Sau đó cân và chuyển mẫu
vào hộp đựng mẫu. Để đảm bảo hình học đo các mẫu đất và mẫu chuẩn giống nhau, các mẫu đất

9


đựa đựng trong các hộp hình trụ, làm bằng plastic có chiều cao 30 mm và đường kính trong 75 mm
đồng nhất như nhau. Để đảm bảo bề dày khối mẫu phân tích và mẫu chuẩn như nhau, khối lượng

mẫu chuẩn và mẫu phân tích được chọn 180 gam. Với các loại đất nh , cần phải đầm nén để mẫu
phân tích đạt 180 gam. Tuy nhiên với hộp đựng mẫu đã chọn, đối với các mẫu pha cát, ho c lẫn cát
nhiều mật độ riêng lớn khi chưa đầm nén khối lượng mẫu có thể lên tới 230 gam. Mẫu được nhốt ít
nhất 30 ngày để thiết lập trạng thái cân bằng xạ phóng xạ giữa các đồng v Bi214 và Pb214 với đồng
v Ra226. Khi dãy 226Ra cân bằng, thì dãy 232Th cũng cân bằng.
2.3. X
ịn o t ộ p n
r n ủ
n vị p n
t op
n p pp
mm
2 3 1 ác đ n oạt độ p óng xạ riêng c a các đồng v p óng xạ b ng p ổ kế gamma bán d n
Hoạt độ phóng xạ riêng của đồng v phóng xạ quan tâm được tính theo cơng thức sau:
n
Ao 
(2.1)
 I m
trong đó: A0 là hoạt độ phóng xạ riêng của đồng v đang xét (Bq kg); n là tốc độ đếm tại đ nh hấp
thụ tồn phần đã trừ phơng, ε là hiệu suất ghi tuyệt đối tại đ nh thấp thụ toàn phần, m là khối lượng
mẫu đo đơn v (kg), I  là xác suất phát gamma có năng lượng tương ứng.
Hoạt độ đồng v 40K được xác đ nh dựa vào vạch 1460,8 keV (10,66%) do chính 40K phát
ra. Hoạt độ của 226Ra được xác đ nh dựa vào vạch 295,22 keV (18,414%); 351,93 keV (35,6%) của
214
Pb và vạch 609,31 keV(44,6%); 1120,29 (14,7%); 1764,49 keV (15,1%) của 214Bi phát ra. Hoạt
độ của 232Th được xác đ nh dựa và bức xạ gamma năng lượng 338,32 keV (11,27%); 911,2 keV
(25,8%) của 228Ac và vạch 583,19 keV (30,4%) của 208Tl.
2.3.2. Xây dựng đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối
Luận án đã sử dụng các mẫu chuẩn IAEA RGU 1, RGK1 để xây dựng đường cong hiệu
suất ghi. Các mẫu chuẩn được đựng trong hình trụ bằng plastic có đường kính trong 75 mm và

chiều cao 30 mm. Khối lượng của mẫu chuẩn 180 gam. Để giảm sai số thống kê khi xây dựng
đường cong hiệu suất ghi ph gamma của 2 mẫu chuẩn được đo trong thời gian đủ lớn để sai số của
các đ nh được chọn để phân tích có sai số thống kê < 1%. Trên hình 2.4 là dạng ph gamma của
mẫu chuẩn được đo trên hệ ph kế gamma bán dẫn HPGe được đo trong thời gian 24 giờ tại Viện
học Phóng xạ và U Bướu Qn đơi.

Hìn 2 4: Dạng p ổ c a m u c uẩn IAEA RGU-1 đo trong 24 giờ
trên p ổ kế HPGe

10


Hình 2.5 là đồ đường hiệu suất ghi tuyệt đối tại đ nh hấp thụ toàn phần bức xạ gamma đ c
trưng của hệ ph kế gamma bán dẫn HPGe tại Viện học Phóng xạ và U Bướu Qn đơi ( hệ số
khớp R2= 0,99991).

Hình 2.5. Đường cong hiệu suất ghi của hệ phổ
Hiệu suất ghi của hệ ph kế gamma bán dẫn tại Viện học phóng xạ và Ung bướu Qn
đội được sử dụng trong luận văn có dạng:
2

3

ỉ Eử
ổ Eử
E
ữ
ữ
ln e = 9,19 - 5,163ln( ) + 6,97.ỗỗỗln ữ
- 0,125.ỗỗỗln ữ

+
ữ
ữ
ữ
ữ
Eo
ố Eo ứ
ố Eo ứ
ổ E
+ 0, 0091ỗỗỗln
ố E

4

5

ử
ổ Eử
ữ
ỗỗln ữ
ữ
ữ
0,
0003
ữ
ữ
ữ
ữ
ốỗ E o ứ
oứ

(2.2)

trong ú l hiu suất ghi, E là năng lượng đ nh gamma (keV) cịn Eo = 1 keV.
Để kiểm tra độ chính xác của đường cong hiệu suất ghi đã tiến hành phân tích kiểm tra mẫu
đất chuẩn IAEA 375 do IAEA cung cấp và mẫu chuẩn thứ cấp TN 1. Trong bảng 2.2 đưa ra kết quả
xác đ nh hoạt độ riêng của các đồng v phóng xạ có trong 2 mẫu trên.
Bảng 2.2. Kết quả xác đ nh hoạt độ phóng xạ riêng của mẫu chuẩn TN1, IAEA 375
Ho t ộ p n
r n (Bq/k )
Ho t ộ p n
r n (Bq/k )
T Luận n
k uyến o
r
T n mẫu
238
232
40
238
232
40
U
Th
K
U
Th
K
TN1
327,1 7,8 224,2 6,2 1002 36

331,12 2,9 219,38 2,2 985 29
IAEA375
19,6 2,3
19,8 2,1 416,2 20,9
20 2
20,5 2,7 424 15
137
137
IAEA 375
Cs : 2874 198
Cs: 2895,8 187,4
Từ bảng số liệu nhận thấy sự sai lệch giữa kết quả Luận án thu được so với giá tr khuyến
cáo không vượt quá 1 lần độ lệch chuẩn. Với đường cong hiệu suất ghi được trên Hình 2.5 và cơng
thức (2.2) Luận án đã tiến hành phân tích 99 mẫu đất lấy tại 3 t nh miền trung Lào.
CHƯƠNG 3
NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG PHÓNG XẠ RIÊNG
TRÊN H PHỔ KẾ GAMMA NHẤP NHÁY VÀ BÁN DẪN
3.1. P
n p p m trận
ịn o t ộ 40K, 226Ra, 232T tron mẫu n ệ p
mm
n p n y N I(Tl)
Bằng bộ 3 mẫu chuẩn IAEA RGK 1, RGU1 và RGTh 1 đã tiến hành xây dựng phương trình xác
đ nh hoạt độ phóng xạ của 40K, 226Ra và 232Th trên hệ ph kế gamma nhấp nháy theo phương pháp
ma trận. Trong phương pháp ma trận hoạt độ phóng xạ của các đồng v khơng được xác đ nh trực

11


tiếp từ tốc độ đếm tại đ nh hấp thụ toàn phần mà được xác đ nh dựa vào tốc độ đếm tại 3 vùng năng

lượng đ c trưng cho 3 đồng v . Mẫu chuẩn và mẫu phân tích đều có khối lượng 180 gam.

Hình 3.1: Vùng ph năng lượng đ c trưng cho 40K, 226Ra, 232Th
B ng 3 1: V ng c a sổ n ng ượng đ c trưng c o40K, 226Ra, 232Th
Đ n vị
40
K
226
Ra
232
Th

Năn l n (k V)
1460,82
1764
2614

Cử số năn l n (k V)
1361-1588
1629-1904
2489- 2792

Phương trình xác định hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th có dạng:
A10  (5844,5  n1  6917, 7  n2  1299,9  n3 )

(3.1a)

A20  (2307,1  n2  2365, 2  n3 )

(3.1b)

A30  (3116, 4  n3  38,11  n2 )

(3.1c)

trong đó: n1,n2,n3 là tốc độ đếm trong vùng năng lượng đ c trưng cho 40K, 226Ra và 232Th tương
ứng; A10,A20, A30 là hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu.
Để kiểm tra độ chính xác của phương trình và độ lập lại của kết quả đo xác đ nh hoạt độ
phóng xạ riêng Luận án đã tiến hành đo l p lại nhiều lần mẫu chuẩn thứ cấp TN1. Các phép đo mẫu
chuẩn thứ cấp TN1 được tiến hành xen giữa các phép đo mẫu đất phân tích. Thời gian mỗi phép đo
20 000 s. Cũng như mẫu phân tích, trước khi đo mẫu chuẩn thứ cấp đều sử dụng nguồn phóng xạ
137
Cs để chuẩn nhanh lại năng lượng. Trên Hình 3.2 là kết quả xác đ nh hoạt độ phóng xạ riêng của
40
K, 226Ra và 232Th. Kết quả của mỗi phép đo không lệch quá giá tr khuyến cáo 2 lần độ lệch
chuẩn, 2σ). Đồng thời Luận án đã kiểm tra đối chứng với Viện Khoa học K thuật hạt nhân, Trung
tâm Vật lý hạt nhân Viện Vật lý. Các kết quả của Luận án sai lệch so với kết quả phân tích ở các
đơn v trên không quá 1 lần độ lệch chuẩn.

12


Hình 3.2: ết quả đo hoạt độ 40K, 226 a và 232Th trong mẫu TN1
3.2. P t tr ển p
n p p uẩn nội hiệu su t
nân
o ộ n
3 2 1 Đường cong chuẩn nội hi u su t ghi
Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi được sử dụng có hiệu quả trong các bài toán xác đ nh
tu i và độ giàu nhiên liệu hạt nhân. Điều kiện để áp dụng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi là

trong 2 đồng v phải có 1 đồng v (gọi là đồng v 2) phát ra bức xạ gamma đa năng và đồng v 1
phát bức xạ gamma có năng lượng nằm trong dải năng lượng của các bức xạ gamma do đồng v 2
phát ra. T số hoạt độ của đồng v (1) và đồng v (2) được tính theo công thức sau:
A1 n1 / I1 n1 / I1


(3.2)
A2 n2 / I 2
f ( E1 )
trong đó trong đó: hàm f(E) là hàm chuẩn nội hiệu suất ghi, hay đường cong hiệu suất ghi tương
đối, được xây dựng dựa vào các vạch gamma của đồng v thứ 2, c n f(E1) là giá tr của hàm chuẩn
nội hiệu suất ghi tại giá tr năng lượng E1 của bức xạ đ c trưng do đồng v 1 phát ra.
Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi ch phụ thuộc vào năng lượng. Hàm chuẩn nội hiệu suất
ghi ch được xây dựng trên các vạch năng lượng gamma được phát ra từ một đồng v gọi là đồng v
2.
K thuật ph gamma kết hợp với phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi cho phép xác đ nh t
số hoạt độ của hai đồng v phóng xạ nằm trong cùng một mẫu. Đây là phương pháp khơng phá mẫu,
áp dụng cho hình học bất kỳ, không cần mẫu chuẩn. Trong đã đưa ra các kết quả thực nghiệm xác
đ nh t số hoạt độ 214Pb/214Bi và 238U/214Bi có trong nguồn chuẩn US1 với ba cấu hình đo hết sức
khác nhau: G1: Bề m t nguồn đ t song song với bề m t detector; G2: Bề m t của nguồn đ t vng
góc với bề m t detector; G3: Nguồn được bọc chì dày 1,5 mm và đ t song song với bề m t detector.

13


Hìn 3 3: Đường cong c uẩn nội i u su t g i dựa trên các đỉn gamma c a 214Bi với ba c u ìn
k ác n au
Điều này có nghĩa hệ số tự hấp thụ của bức xạ gamma trong mẫu và trong vật liệu trên
đường đi từ mẫu đến detector trong cấu G3 hết sức khác với hệ số tự hấp thụ đối với cấu hình G1 và
G2, nhưng t số hoạt độ như nhau.

Bảng 3.3: Các kết quả xác đ nh t só hoạt độ 214Pb/214Bi và 238U/214Bi với ba cấu hình khác
nhau bằng phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi [3]
Tỉ số ho t ộ
G1
G2
G3
214
214
Pb/ Bi
1,02 0,02
0,99 0,03
1,02 0,03
238 214
U/ Bi
0,99 0,02
1,02 0,03
0,99 0,03
Luận án đã lợi dụng tính chất này để nâng cao độ chính xác của kết quả xác đ nh hoạt độ
phóng xạ riêng của 226Ra, 232Th và 40K và trạng thái cân bằng giữa 238U và 226Ra trong mẫu đất và
mẫu đ a chất.
Luận án đã áp dụng ưu điểm của phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi để xác đ nh hoạt độ
226
của Ra, 232Th và 40K. Sử dụng các 295,22 keV; 351,93 keV; 609,31 keV; 768,35 keV; 934,061
keV; 1120,29 keV; 1238,11 keV; 1764,49 keV của đồng v 214Pb và 214Bi xây dựng đường cong
chuẩn nội hiệu suất ghi. Hoạt độ của 40K được xác đ nh dựa vào vạch gamma 1460,8 keV. Theo
công thức (3.2), t số hoạt độ giữa 40K và 226Ra được xác đ nh theo cơng thức sau:
AK 40
n /I
 1460 1460
ARa 226

f (1460,8)

(3.3)

trong đó n1460 và I1460 là tốc độ đếm tại đ nh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma đ c trưng của 40K
năng lượng 1460,8 keV và hệ số phân nhánh của nó và f(1460,8) là giá tr của hiệu suất ghi tương
đối tại năng lượng 1460,8 keV.
Hoạt độ của 232Th được xác đ nh dựa vào vạch gamma năng lượng 583,19 keV của đồng v
208
Tl và 911,20 keV của đồng v 228Ac. T số hoạt độ giữa 232Th và 226Ra được xác đ nh theo các
công thức (3.17) và (3.17b) sau:
ATh 232
n /I
 583 583
(3.4a)
ARa 226
f (583,19)
ATh 232
n /I
 911 911
ARa 226
f (911, 20)

(3.4b)

trong đó: n583, I583, n911, I911 là tốc độ đếm tại đ nh hấp thụ toàn phần và hệ số phân nhánh của bức
xạ gamma năng lượng 583,19 keV và 911,20 keV tương ứng;

14

f(593) và f(911) là giá tr của đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi tại năng lượng 583,19
keV và 911,20 keV tương ứng.
Các t số hoạt độ của 226Ra với hoạt độ 232Th và 40K được xác đ nh trực tiếp trên từng mẫu
phân tích. Các t số này khơng phụ thuộc vào hình học đo mẫu và thành phần chất nền trong mẫu.
Bằng thực nghiệm nếu xác đ nh được hiệu suất tại đ nh 1460,8 keV sẽ biết được hoạt độ của 40K, từ
đó suy ra hoạt độ phóng xạ của các đồng v 226Ra và 232Th trong mẫu phân tích.
3.2.2.2. ác đ n oạt độ p óng c a 40K
Để xác đ nh hoạt độ Hoạt độ phóng xạ của 40K được xác đ nh dựa vào công thức (2.1). Do
bức xạ gamma đ c trưng của 40K có năng lượng 1460,8 keV lớn, với bề dày mẫu không quá lớn, hệ
số tự hấp thụ trong mẫu thay đ i rất ít khi chất nền thay đ i. Điều này có nghĩa hoạt độ phóng xạ
của 40K được xác đ nh với độ chính xác cao, khơng cần sự hiệu ch nh thay đ i chất nền. Phương
pháp kết hợp giữa đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi và hiệu suất ghi tuyệt đối tại đ nh 1460,8
keV của 40K nâng cao độ chính xác kết quả phân tích. Trong Luận án các mẫu chuẩn và mẫu đất
phân tích đều được chứa đầy trong hộp đựng mẫu hồn tồn như nhau. Hầu hết các mẫu mẫu phân
tích có khối lượng 180 gam, tuy nhiên có một số mẫu có mật độ khối lớn, ch ng hạn mẫu cát ho c
đất pha cát, ho c mẫu cát có những mẫu khối lượng lên tới 220 gam. Từ các chất nền SiO 2, TiO2,
MgO, CaCO3 và muối KCl Luận án đã tạo ra mẫu chuẩn thứ cấp TN 2. Luận án đã tạo ra 7 mẫu
chuẩn TN 2 đựng trên cùng loại hộp có khối lượng từ 130 gam đến 230 gam. Tiến hành đo ph
gamma của 7 mẫu chuẩn TN2 có khối lượng khác nhau, trong thời gian 24h sai số thống kê tại đ nh
1460,82 keV < 1 %. Trên Hình 3.3 là đồ th mơ tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi tại đ nh hấp thụ
toàn phần của bức xạ gamma 1460, 8 keV của 40K.

Hình 3.4: Đồ thị mơ tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh
năng lượng 1460,8 keV vào khối lượng mẫu đo.
Sự phụ thuộc của hiệu suất ghi tại đ nh hấp thụ toàn phần vào khối lượng mẫu đo được mô
tả bằng công thức sau:
lnε=-3,345+5,662(ln(m))+4,694(ln(m))2+0,936(ln(m)3)+0,936(ln(m)4)-0,164(ln(m))5 với hệ số
khớp hàm là R2 : 0,99924
(3.9)

trong đó ε là hiệu suất ghi, m là khối lượng (kg).
Với mỗi phân tích có khối lượng m xác đ nh từ phương trình xác đ nh hiệu suất ghi tại đ nh
1460,8 keV, từ đó xác đ nh được hoạt độ riêng 40K, từ các t số xác đ nh theo công thức (3.3) suy ra
hoạt độ của 226Ra, và từ các công thức (3.4 a) và (3.4b) suy ra hoạt độ riêng 232Th của.
Bảng 3.4 Phân tích thử nghiệm mẫu chuẩn thứ cấp TN1 theo đường cong chuẩn nội hiệu suất
ghi

15


40

Luận án
Khuyến cáo
Sai lệch (%)

226

K(Bq/kg)
981,3 29,1
985,01 52,60
0,4

Ra(Bq/kg)
334,2 12,5
331,12 27,80
1

232

Th(Bq/kg)
216,21 8,6
219,38 19,14
1,4

Kết quả thu được ch sai lệch so với giá tr khuyến cáo 1,4%. Với bức xạ gamma năng
lượng 1460 keV khi đi trong môi trường hiện tượng tán xạ Compton chiếm ưu thế, trong đất đá các
nguyên tố có t số Z/A xấp x 0,5 dẫn tới hệ số suy giảm khối hầu không phụ thuộc vào nguyên tử
số. Két quả hệ số suy giảm khối trong mẫu đất hầu như không đ i khi thành phần chất nền của mẫu
phân tích sai khác so với mẫu chuẩn. Kết quả, phương pháp xác đ nh hoạt độ phóng xạ riêng của
40
K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất theo phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi kết hợp với hiệu suất
ghi tuyệt đối tại đ nh năng lượng 1460,8 keV khắc phục được sự thay đ i chất nền giữa mẫu chuẩn
và mẫu phân tích.
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Ho t ộ p n
r n ủ 40K, 226R và 232Th
Luận án đã tiến hành xác đ nh hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong đất tại
202 đ a điểm được lấy tại 3 t nh miền Trung nước Lào. Kết qua rđược công bố trên các cơng trình.
Trong bảng 4.1 đưa ra hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của của 40K, 226Ra và 232Th trong đất tại 3
t nh trung Lào và một số t nh nam Thái Lan và các t nh ở Việt Nam giáp với 3 t nh miền trung Lào.
Bảng 4.1. Hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K, 226 a và 232Th trong đất tại 3 tỉnh miền
trung Lào và các tỉnh của Thái Lan và Việt Nam giáp 3 tỉnh miền trung Lào
Đ tn ớ

40

K (Bqkg-1)

226

Ra(Bqkg-1)

232

Th (Bqkg-1)

Luận án

336,29 16,37

32,32 4,06

44,24 3,87

Hà Tĩnh, Việt Nam

488

44,96

63,16

Nghệ An, VN

437

55,40

74,76

Quãng Bình

318,98

39,28

48,84

Quảng tr

236

30

37

Thừa Thiên, Huế

309

57

48

Đã Nẵng

366

51

58

Phia nam Thailan

344(5-1422)

29(2-122)

44(6-170)

Thế giới

400

35

30

4.1.1 Ho t ộ p n
r n ủa 40K
Hình 4.1 là bản đồ phân bố hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40 K trong đất của huyện
trong t ng số 30 huyện thuộc 3 t nh miền trung Lào.
Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K trong đất đá thuộc 3 t nh miền trung Lào, biến thiên trong
khoảng từ 13,66 2,11 ( Bq kg) đến 998,46 16,25 (Bq kg). Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K nhỏ
nhất bằng 13,66 2,11 (Bq kg) được tìm thấy mẫu số S135 thuộc huyện Kaison của T nh
Savannakhet. Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K lớn nhất là 998,82 16,25 (Bq kg) được tìm thấy mẫu
S61 thuộc Huyện Khamkuet T nh Bolikhamxay nằm trong khu vực mỏ vàng.

16


Hình 4.1: Bản đồ hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K trong đất tại 30 huyện

Hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K trong đất của 3 t nh trung Lào bằng 336,29 16,37
Bq/kg. Giá tr này xấp x với hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K trong đất của t nh Quảng
Bình (318,98 Bq kg), với tương đương với hoạt độ riêng trung bình của 40K trong đất thuộc 2 t nh
Huế và Đà Nẵng Việt Nam bằng 337,5 Bq kg cũng tương đương với với hoạt độ riêng trung bình
của 40K trong đất thuộc các t nh phái Nam Thái Lan bằng 344 Bq kg đều giáp 3 t nh miền trung
Lào.
4.1.2 Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra
Trên hình 4.2 là hoạt độ phóng xạ riêng trung của 30 K của từng huyện trong t ng số 30
huyện thuộc 3 t nh miền trung Lào.
Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra biến thiên trong khoảng từ 5,96 0,56 đến 90,8 12,8 (Bq kg).
Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra nhỏ nhất là 5,96 0,56 (Bq kg) được tìm thấy mẫu số S122 thuộc
Huyện Xaybuathong của T nh Khammaune. Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra lớn nhất là
90,8 12,8 (Bq kg) được tìm thấy mẫu S13 Huyện Bolikhan, thuộc t nh Bolikhamxay. Giá tr hoạt
độ phóng xạ riêng trung bình của 226Ra trong đất ở 3 t nh miền trung Lào là 32,32 4,04 (Bq kg),
nhỏ hơn giá tr trung bình trên thế giới là 35 (Bq kg). Giá tr hoạt độ riêng trung bình trong đất tại 3
t nh trung Lào xấp x hoạt độ riêng trung bình của 226Ra trong đất tại t nh Quảng Tr (30 Bq/kg), và
các t nh phía nam Thái Lan (29 Bq kg) . Trong 3 t nh, T nh Bolikhamxay là t nh có hoạt độ riêng
trung bình của 226Ra trong đất lớn nhất bằng 44,12
2,4 Bq kg, xấp x với hoạt độ riêng trung
226
bình của Ra trong đất t nh Hà Tĩnh(44,96Bq kg).

17

Hình 4.2: Bản đồ hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 226Ra trong đất ở 30 huyện thuộc 3 t nh
trung Lào
4.1.3. Ho t ộ p n x r n ủa 232Th
Trên hình 4.3 là bản đồ hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 232Th trong đất của 3 t nh
miền trung Lào. Hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th biến thiên trong khoảng từ 3,80 0,93 Bq/kg
đến 90,8 12,8 (Bq kg). Hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th nhỏ nhất là 3,80 0,93 Bq kg được tìm
thấy mẫu số S146 thuộc huyện Xaypoothong của T nh Savannakhet. Hoạt độ phóng xạ riêng của 232h
lớn nhất là 113,8 2,9 (Bq kg) được tìm thấy mẫu S194 ở huyện Vilabuly, thuộc t nh Savannakhet.

Hìn 4 3: B n đồ oạt độ p óng xạ riêng trung bìn c a 232Th trong đ t tại 30 huy n thuộc 3 tỉnh
trung L o
Giá tr trung bình hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th trong đất ở 3 t nh miền trung Lào là 44,24
3,84 (Bq kg), xấp x hoạt độ riêng trung bình của 232Th trong đất ở các t nh phía nam Thái Lan (44
Bq kg) và nằm giữa 2 giá tr hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 232Th trong đất tại Quảng Tr
(37 Bq kg) và Huế (48 Bq kg). Cũng như các t nh của Việt Nam và nam Thái Lan, hoạt độ riêng
trung bình của 232Th trong đất ở 3 t nh Trung Lào đều lớn hơn so với giá tr trung bình trên thế giới
bằng 30 Bq/kg

18


4.2. Ho t ộ R
t n
n và
ệ số p n
nguy hiểm
4.2.1 Hoạt độ p óng xạ Rari tương đương
Hình 4.4 là hoạt độ phóng xạ của Rari tương đương trung bình trong đất tại 30 huyện thuộc 3
t nh miền trung Lào. Hoạt độ phóng xạ radi tương đương biến thiên trong khoảng từ 17,45 2,86
Bq/kg đến 299,87 35,51 Bq kg.

Hìn 4 4: B n đồ oạt độ p óng xạ Radi tương đương trung bìn tại 30 uy n t uộc 3 tỉn mi n
trung L o
Hoạt độ radi tương đương nhỏ nhất là 17,45 2,86 được tìm thấy ở mẫu S 146 thuộc huyện
Xaypoothong của t nh Savannakhet. Hoạt độ radi tương đương lớn nhất là 299,87 35,51 Bq kg
được tìm thấy ở mẫu S202 thuộc huyện Nong t nh Savanakhet giáp khu vực mỏ vàng và mỏ đồng.
Hoạt độ radi tương đương trung bình trong đất ở 3 t nh trung Lào là 121,48 18,58 Bq kg
Giá tr hoạt độ radi tương đương trung bình trong đất tại 3 t nh miền trung Lào xấp x với
giá tr hoạt độ radi tương đương trung bình trong đất tại các t nh miền nam Thái Lan bằng 126
Bq kg và nằm giữa giá tr hoạt độ radi tương đương trong đất của Quảng tr 100,46 Bq kg và Quảng
Bình 133,68 Bq/kg và nhỏ hơn giới hạn cho phép là 370 Bq/kg.
4.2.2 Su t li u h p th trong k ơng k í trên b m t đ t cao 1 m
Hình 4.5 Suất liều hấp thụ trong khơng khí cách m t đất 1 m có giá tr từ 8,14 nGy h đến
139,77 nGy h, Suất liều hấp thụ trong khơng khí nhỏ nhất là 8,14 nGy h được tìm thấy mẫu S 146
thuộc huyện Xaypoothong của t nh Savannakhet. Suất liều hấp thụ trong khơng khí lớn nhất là
139,77 8,98 nGy h thuộc Huyện Nong T nh Savannakhet.

19


Hìn 4 5 B n đồ p ân bố su t i u p t trung bìn trên m t đ t
tại 30 uy n t uộc 3 tỉn mi n trung L o
Giá tr trung bình của suất liều hấp thụ trong khơng khí do đất gây ra tại 3 t nh miền trung Lào
bằng 56,42 4,93 nGy h, xấp x với liều hấp thụ trong khơng khí tại các t nh miền nam Thái Lan là
58 nGy h và giá tr trung bình trong đất tại Quảng Tr và Huế của Việt Nam, giá tr này gần bằng
giá tr trung bình trên thế giới là 59 nGy h.
4.2.3 Li u hi u d ng chiếu ngo i ng n m
Hình 4.6 là bản đồ phân bố liều hiệu dụng ngoài hàng năm của 30 huyện thuộc 3 t nh miền
trung Lào. Liều hiệu dụng ngồi hàng năm có giá tr từ 0,01 mSv năm đến 0,17 mSv năm. Giá tr
nhỏ nhất là 0,01 mSv năm được tìm thấy mẫu S146 thuộc Huyện Xaypoothong của t nh

Savannakhet,giá tr lớn nhất là 0,17 mSv năm được tìm thấy mẫu S202 thuộc Huyện Nong T nh
Savannakhet. Liều hiệu dụng ngoài hàng năm trung bình là 0,06 mSv năm, giá tr này xấp x giá tr
trung bình trên thế giới là 0,07 mSv năm.

Hình 4.6. Liều hiệu dụng chiếu ngồi hàng năm tại 3 t nh miền trung Lào
4.2.4 Các c ỉ số nguy hiểm chiếu ngo i v c iếu trong

20


Hình 4. : Bản đồ chỉ số nguy hi m chiếu ngồi trung bình tại 30 huyện
Tất cả 202 điểm khảo sát đều có ch số nguy hiểm chiếu < 1 là giá tr giới hạn cho phép.
Ch số nguy hiểm chiếu ngồi trung bình có giá tr từ 0,047 đến 0,81, giá tr trung bình là
0,32 0,02. Giá tr này xấp x ch số nguy hiểm chiếu ngoài do đất đá ở các t nh phía nam Thailan
gây ra là 0,34 và nằm giữa giá tr ch số nguy hiểm chiếu trong do đất ở Quảng Tr 0,27 và Quảng
Bình 0,36 gây ra.
Trên hình 4.8 là bản đồ ch số nguy hiểm chiếu trong trung bình do mẫu đất tại 30 huyện
gây ra.

Hình 4.8. Bản đồ ch số nguy hiểm chiếu trong tại 30 huyện thuộc 3 t nh miền trung Lào
Trong t ng số 202 mẫu ch có mẫu S202 thuộc huyện Nong t nh Savannakhet có ch số nguy hiểm
chiếu trong bằng 1,01 xấp x giới hạn cho phép, c n lại tất cả các mẫu đều có ch số nguy hiểm nhỏ
hơn giới hạn cho phép. Ch số nguy hiểm chiếu trong biến đ i từ 0,07 đến 1,01, giá tr trung bình
0,41 nhỏ hơn giới hạn cho phép bằng một.

21


KẾT LUẬN
Luận án đã hoàn thành được mục tiêu và nội dung đề ra. Các kết quả chính của Luận án

được tóm tắt như sau:
1. Đã t ng quan t ng tính chất phóng xạ tự nhiên trong đất và t ng quan về tình hình nghiên
cứu tính phóng xạ trong mẫu đất trên thế giới và trong nước. Tính chất phóng xạ của đất chủ yếu
do các hạt nhân phóng xạ ngun thủy gây ra. Tính chất phóng xạ của mẫu đất được đánh giá thông
qua việc đo hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra,232Th và 40K trong mẫu đất bằng phuơng pháp ph
gamma với detector bán dẫn ho c detector nhấp nháy. Từ hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra,232Th và
40
K đánh giá được hoạt độ radi tương đương, liều hấp thụ trong khơng khí trên bề m t đất cao 1 m
(Dair), liều hiệu dụng hàng năm bên ngoài (AEDO), ch số nguy hiểm chiều trong và ch số nguy
hiểm chiêu ngoài(Hin và Hex).
2. Đã tiến hành nghiên cứu xây dựng quy trình, phương pháp xác đ nh hoạt độ phóng xạ
riêng của 226Ra,232Th và 40K trên hệ ph kế gamma nhấp nháy. Bằng bộ mẫu chuẩn RGU 1, RGTh 1
và RGK 1 đã xây dựng dựa phương trình xác đ nh hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra,232Th và 40K.
Để khắc phục hiện tượng trôi kênh, trước mỗi phép đo đều sử dụng nguồn 137Cs để chuẩn lại năng
lượng. Để giảm sai số thống kê và hiện tượng trơi kênh, mỗi mẫu phân tích được đo từ 2 đến 3 lần,
thời gian mỗi phép đo không vượt quá 6 h.
3. Đã nghiên cứu xây dựng và phát triển phương pháp xác đ nh hoạt độ riêng 226Ra,232Th và
40
Ktrên hệ ph kế gamma bán dẫn HPGe với độ chính xác cao:
3.1. Các mẫu phân tích và mẫu chuẩn có hình dạng kích thước như nhau,khối lượng mẫu
bằng nhau, hình học đo giống nhau cho phép bỏ qua sự sai khác giữa hệ số tự hấp thụ trong mẫu,
sai lệch về hình học đo giữa mẫu phân tích và mẫu chuẩn
3.2. Với việc sử dụng đường cong hiệu suất ghi tương đối kết hợp với việc xác đ nh sự hiệu
suất ghi tuyệt đối tại đ nh 1460,8 2 keV của 40K ứng với từng khối lượng mẫu, cho phép giảm sai số
sai số do sự do sự thay đ i thành phần chất nền và mật độ mẫu phân tích.
3.3. Đã tiến hành xây dựng phương pháp và tiến hành đánh giá trạng thái cân bằng phóng xạ
226
giữa Ra và 238U trong mẫu đất, mẫu đ a chất không cần mẫu chuẩn. Kết quả ch ra rằng với độ tin
cậy 95 %, 10 mẫu đất được lấy ở 3 t nh miền Trung Lào 226Ra và 238U ở trạng thái cân bằng. Với
các mẫu đ a chất kết quả phân tích phù hợp với giá tr khuyến cáo và kết quả phân tích hóa.

4. Đã tiến hành phân tích 210 mẫu đất được lấy tại 202 điểm tại 30 huyện thuộc 3 t nh miền
trung nước Cộng h a Nhân dân Dân chủ Lào. Tiến hành xác đ nh hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra,
232
Th và 40K theo phương pháp ph gamma trên detector bán dẫn HPGe và detector nhấp nháy
NaI(Tl). Kết quả thu được:
Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra biến thiên trong khoảng từ 5,96 0,56 đến 90,8 12,8
(Bq kg).Giá tr trung bình của hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra là32,8 4,1 (Bq kg), nhỏ hơn giá tr
trung bình trên thế giới là 35 (Bq kg).
Hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th trong mẫu đất biến thiêntrong khoảng từ 3,83 1,12 đến
113,80 13,26 (Bq kg). Giá tr trung bình của hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th là 43,74 3,87
(Bq kg) cao hơn giá tr trung bình được khuyền cáo trên thể giới 30 (Bq/kg).
Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K biến thiên trong khoảng từ 13,66 2,11 đến 998,46 16,25
(Bq kg). Giá tr trung bình của hoạt độ phóng xạ riêng của 40K là 325,76 16,49 (Bq kg) nhỏ hơn
giá tr trung bình của 40K trong mẫu đất trên thể giới 400 (Bq/kg).
5. Đánh giá tính chất phóng xạ và hệ số nguy hiểm phóng xạ do
Từ hoạt độ phóng xạ riêng 226Ra,232Th và 40K trong mẫu đất đã đánh giá tính chất phóng xạ
trong mơi trường miền trung nước CHDCND Lào, tính liều hoạt độ radi tương đương(Raeq), liều
hấp thụ trong khơng khí trên bề m t đất cao 1 m (Dair), liều hiệu dụng hàng năm bên ngoài (AEDO),

22


ch số nguy hiểm chiều trong và ch số nguy hiểm chiếu ngoài(Hin và Hex).Các giá tr thu được đều
nhỏ hơn giá tr cho phép của UNSCEAR năm 2000 (Ủy ban Khoa học Liên hiệp Quốc tế về tác
động bức xạ Ngun tử) đã thống kê tính phóng xạ của một số nước.
6. Đã tiến hành vẽ bản đồ phóng xạ gồm Bản đồ hoạt độ radi tương đương, Bản đồ để đánh
giá ch số nguy hiểm chiếu và Bản đồ để đánh giá ch số nguy hiểm chiếu trong do phóng xạ từ đất
tại 3 t nh miền trung nước Lào gây ra. Cả 3 Bản đồ đều thấy xuất hiện 2 khu vực ứng với màu đỏ,
tương ứng với các huyện có mỏ Vàng, các huyện miền núi của 3 t nh. Tuy nhiên ngay cả các vùng
đó các ch số nguy hiểm chiếu trong, chiếu ngoài và hoạt độ Radi tương đương đều nhỏ hơn ngưỡng

cho phép.
Một số k ến n ị và ớn n
n ứu sắp tớ
(1). Triển khai phương pháp kết hợp đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi và hiệu suất ghi
tuyệt đối tại đ nh 1460,8 keV để xác đ nh hoạt độ phóng xạ riêng các đồng v phóng xạ trong các
mẫu mơi trường nói chung trong mẫu đất đá nói riêng với độ chính xác cao.
(2). Ngồi mẫu đất tiến hành đo hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng v phóng xạ tự nhiên
và nhân tạo trong mẫu thực vật tại 3 t nh miền trung Lào.

23


DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN
[1]. Bui Van Loat, Somsavath Leuangtakoun, Khong Nam Khang (2017), “Intrinsic Efficiency
Calibration for Uranium Isotopic Analysis in Soil Samples”, VNU Journal of Science:
Mathematics – Physics 33(1 ), 50-54
[2]. S.leuangtakoun, Bui Van Loat et al,(2017), “Natural Radioactivity and External Dose
Assessment of Surface Soils in Bolikhamxay Province, Laos”, VNU Journal of Science:
Mathematics – Physics 33(4), tr 10-16
[3]. S.Leuangtakoun, Bui Van Loat et al, (2018), “Determination of Natural Radioactivity in Soil
Samples around Gold Mining Area in Khamkeut District, Bolikhamxay Province, Laos Using
Gamma Ray Spectrometer with NaI (Tl) detector”, VNU Journal of Science: Mathematics –
Physics 34(3 ), tr 11-21
[4]. S.Leuangtakoun, Bui Van Loat et al, (2019), “Assessment of Natural Radioactivity and
Associated Radiation Hazards in Soils samples from Khammuan Province Laos”, VNU Journal
of Science: Mathematics – Physics 35(2), tr 1-11
[5] Bui Van Loat, Somsavath Leuangtakoun, Hoai-Nam Tran, “Natural radioactivity and
radiological hazards in soil samples in Savannakhet province, Laos”, publication in JRNC
( />
24