intTypePromotion=1

Luận văn tốt nghiệp Vật lí: Xác định nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai trên thị trường Việt Nam

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

0
309
lượt xem
25
download

Luận văn tốt nghiệp Vật lí: Xác định nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai trên thị trường Việt Nam

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu luận văn tốt nghiệp Vật lí: Xác định nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai trên thị trường Việt Nam là nhằm nâng cao hiểu biết về Vật lí hạt nhân, làm quen với Vật lý hạt nhân thực nghiệm và cách triển khai ứng dụng công nghệ hạt nhân trong thực tiễn; xác định nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai; sử dụng máy RAD7 để đo nồng độ radon của các mẫu nước cần khảo sát.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn tốt nghiệp Vật lí: Xác định nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai trên thị trường Việt Nam

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ TÂN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ RADON TRONG MỘT SỐ LOẠI NƯỚC ĐÓNG CHAI TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành Phố Hồ Chí Minh - 2013
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ TÂN Đề tài: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ RADON TRONG MỘT SỐ LOẠI NƯỚC ĐÓNG CHAI TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM Ngành: Vật Lý Học Mã số: 35105038 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S PHAN THỊ MINH TÂM Thành Phố Hồ Chí Minh - 2013
  3. i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm động viên, giúp đỡ tận tình của quý thầy cô, bạn bè và gia đình. Xin cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến: Cô Th.S Phan Thị Minh Tâm - người đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt em thực hiện luận văn, giúp em có những kiến thức về mặt chuyên môn cũng như kiến thức thực tế trong quá trình thực hiện khóa luận. Quý thầy, cô trong khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm TP.HCM đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập tại trường. Quý Thầy, cô phản biện và hội đồng chấm luận văn đã đọc và có những nhận xét quý giá về luận văn. Quý Thầy, cô trong Bộ môn Vật Lý Hạt nhân và Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM luôn tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất để em có thể thực hiện các nghiên cứu phục vụ cho luận văn. Bạn Trần Thị Bé Vững sinh viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện thí nghiệm. Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên và giúp đỡ em trong những lúc em gặp khó khăn. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013 NGUYỄN THỊ TÂN
  4. ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i MỤC LỤC ...................................................................................................................ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................... v DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ....................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu đề tài ................................................................................ 2 3. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 2 4. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................................... 3 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................... 3 7. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 3 TỔNG QUAN ............................................................................................................. 5 CHƯƠNG 1: ĐỒNG VỊ RADON - ẢNH HƯỞNG CỦA RADON TRONG NƯỚC ĐỐI VỚI CON NGƯỜI .............................................................................................. 7 1.1. Tìm hiểu về radon ............................................................................................ 7 1.1.1. Đặc điểm .................................................................................................... 7 1.1.2. Nguồn gốc .................................................................................................. 8 1.1.2.1. Cơ sở vật lý ......................................................................................... 8 1.1.2.2. Cơ sở địa chất .................................................................................... 10 1.2. Nước ngầm ..................................................................................................... 11 1.2.1. Nước ngầm thường được sử dụng làm nước uống đóng chai ................. 11 1.2.2. Sự hình thành nước ngầm ........................................................................ 12 1.2.3. Urani và radon trong nước ngầm ............................................................. 13 1.3. Ảnh hưởng của radon trong nước uống đối với sức khỏe con người ............ 15 1.3.1. Tương tác của bức xạ với tế bào .............................................................. 15
  5. iii 1.3.1.1. Tế bào ................................................................................................ 15 1.3.1.2. Các loại bức xạ ................................................................................. 16 1.3.1.3. Cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa lên con người .......................... 17 1.3.2. Ung thư do ảnh hưởng của radon trong nước uống ................................. 20 1.3.2.1. Ung thư .............................................................................................. 20 1.3.2.2. Ung thư dạ dày .................................................................................. 21 CHƯƠNG 2: MÁY ĐO KHÍ PHÓNG XẠ RAD7 ................................................... 23 2.1. Giới thiệu sơ lược về các máy đo radon hiện có ở Việt Nam ........................ 23 2.1.1. Phương pháp đo radon bằng máy RADON-82, RADON PГA-01 ......... 23 2.1.2. Phương pháp đo radon bằng máy RDA-200 ........................................... 24 2.1.3. Phương pháp detector vết alpha............................................................... 24 2.2. Giới thiệu máy đo RAD7- RAD H 2 O ............................................................ 25 2.2.1. Giới thiệu chung về máy RAD7 .............................................................. 25 2.2.2. Giới thiệu chung về thiết bị RAD-H 2 O ................................................... 26 2.3. Một số đặc điểm kỹ thuật của RAD7 ............................................................. 28 2.4. Nguyên lý làm việc của RAD7 ...................................................................... 29 2.5. Xử lý phổ năng lượng alpha của RAD7 ......................................................... 31 2.6. Các thao tác sử dụng máy RAD7 .................................................................. 32 2.6.1. Các phím sử dụng .................................................................................... 32 2.6.2. Danh sách các nhóm lệnh: ....................................................................... 33 2.6.3. Tóm tắt nội dung của ba nhóm trong RAD7 ........................................... 33 2.7. Tính năng ưu việt của máy RAD7 so với các loại máy khác ........................ 35 2.7.1. Khả năng xử lý sự nhiễm bẩn do phóng xạ ............................................. 35 2.7.2. Giá trị phông máy thấp ............................................................................ 35 2.7.3. Khả năng đo liên tục ................................................................................ 36 2.7.4. Có khả năng đo nồng độ khí phóng xạ trong nước.................................. 36 2.7.5. Có chương trình tự động tính toán kết quả đo ......................................... 36 2.7.6. Khả năng ứng dụng của máy RAD7 ........................................................ 36 2.7.7. Khả năng xác định riêng biệt nồng độ radon và thoron .......................... 36
  6. iv CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ................................................. 38 3.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 38 3.2. Quy trình xác định nồng độ radon bằng máy RAD7 ..................................... 41 3.2.1. Chuẩn bị máy và thiết bị .......................................................................... 41 3.2.2. Cài đặt, thiết lập các thông tin làm việc của máy .................................... 43 3.2.2.1. Cài đặt thời gian đo cho một chu kỳ đo (Setup Cycle) ..................... 44 3.2.2.2. Đặt số chu kỳ đo (Setup Recycle) ..................................................... 44 3.2.2.3. Đặt chế độ hoạt động của máy (Setup Mode) ................................... 44 3.2.2.4. Đặt chế độ đo thoron (Setup Thoron) ............................................... 44 3.2.2.5. Đặt chế độ làm việc cho máy bơm (Setup Pump)............................. 44 3.2.2.6. Đặt đơn vị sử dụng (Setup Units) ..................................................... 44 3.2.2.7. Xem và in các thông số đã cài đặt (Setup Review)........................... 45 3.2.3. Sấy máy trước khi đo ............................................................................... 45 3.2.4. Vận hành RAD7 trong quá trình đo......................................................... 46 3.2.5. Thu nhận kết quả từ RAD7 ...................................................................... 47 3.3. Tính toán và xử lý số liệu thực nghiệm .......................................................... 49 3.3.1. Tính toán riêng biệt nồng độ radon và thoron ......................................... 49 3.3.2. Liều hiệu dụng hằng năm cho toàn thân .................................................. 50 3.3.1. Liều hiệu dụng hàng năm tác dụng lên dạ dày ........................................ 51 3.3.1. Sai số ........................................................................................................ 51 3.4. Tiêu chuẩn đánh giá ....................................................................................... 51 3.5. Kết quả thực nghiệm ...................................................................................... 52 3.5.1. Nồng độ trung bình và sai số của radon .................................................. 52 3.2.1. Liều hiệu dụng hàng năm đối với toàn thân và dạ dày ............................ 55 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 59 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................. 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 61 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 64
  7. v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADN Acid Deoxyribo Nucleic EC European Commission: Uỷ ban Châu Âu IAEA International Atomic Energy Agency: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế ICRP International Commission on Radiological Protection: Uỷ ban an toàn phóng xạ Quốc tế LCD Liquid Crystal Display: Chế độ hiển thị bằng tinh thể lỏng RAD7 Radon Detector - 7 RAD-200 Radon Detector - 200 UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation: Uỷ ban khoa học Liên Hiệp Quốc về những ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử Wat-250 Water - 250ml WHO World Health Organization: Tổ chức Y tế thế giới
  8. vi DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Chuỗi phân rã từ Rn222 tới Pb210 ................................................................. 9 Hình 1.2. Chuỗi phân rã từ Rn220 tới Pb208 .............................................................. 10 Hình 1.3. Quá trình khuếch tán radon trong đất ...................................................... 14 Hình 1.4. Cấu tạo của tế bào..................................................................................... 15 Hình 1.5. Bức xạ ion hóa và kích thích trực tiếp các phân tử phân tử sinh học ...... 17 Hình 1.6. Bức xạ ion hóa và kích thích gián tiếp các phân tử sinh học ................... 18 Hình 1.7. Tóm tắt quá trình xảy ra sau khi bức xạ vào cơ thể ................................. 20 Hình 1.8. Tóm tắt quá trình gây ung thư .................................................................. 21 Hình 1.9. Ung thư dạ dày ........................................................................................ 22 Hình 2.1. Các bộ phận chính của máy RAD7 ......................................................... 25 Hình 2.2. Thiết bị RAD-H 2 O ................................................................................... 27 Hình 2.3. Khối ba đầu............................................................................................... 28 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy RAD7, RAD-H 2 O ........................... 30 Hình 3.1. Các loại nước đóng chai được sử dụng trong luận văn ............................ 40 Hình 3.2. Cách rót nước từ nước đóng chai sang cốc có dung dịch 250 ml ............ 41 Hình 3.3. Khối ba đầu............................................................................................... 42 Hình 3.4. Máy sấy .................................................................................................... 43 Hình 3.5. Chất hút ẩm đạt yêu cầu ........................................................................... 43 Hình 3.6. Máy in hồng ngoại .................................................................................... 43 Hình 3.7. Sấy máy bằng quy trình khép kín với ống hút ẩm loại lớn ...................... 46 Hình 3.8. Lắp đặt thiết bị khi đo và quá trình sục khí .............................................. 47 Hình 3.9. Cách đặt máy in hồng ngoại ..................................................................... 48 Hình 3.10. Báo cáo ngắn sau mỗi chu kỳ đo ............................................................ 48 Hình 3.11. Dữ liệu tổng hợp sau mỗi lần đo ............................................................ 49 Hình 3.12. Biểu đồ so sánh nồng độ radon trong các mẫu nước đóng chai ............. 54 Hình 3.13. Biểu đồ so sánh liều hiệu dụng cho toàn thân trong các mẫu nước đóng chai ............................................................................................................................ 57
  9. vii Hình 3.14. Biểu đồ so sánh liều hiệu dụng cho dạ dày trong các mẫu nước đóng chai ............................................................................................................................ 58
  10. viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Tóm tắt nội dung của ba nhóm lệnh: Test, Data, Setup ........................... 33 Bảng 3.1. Tên và nơi sản xuất của các đối tượng nghiên cứu .................................. 38 Bảng 3.2. Bảng tóm tắt các giao thức ....................................................................... 45 Bảng 3.3. Nồng độ trung bình và sai số của radon ................................................... 52 Bảng 3.4. Liều hiệu dụng hàng năm đối với toàn thân, dạ dày và sai số ................. 55
  11. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngay từ khi hình thành, Trái đất đã chứa nhiều phóng xạ. Các chất phóng xạ tồn tại trong tự nhiên, có trên mặt đất, có trong thực phẩm. Con người vẫn thường phải chịu sự chiếu xạ của bức xạ tự nhiên từ Trái đất, cũng như từ bên ngoài Trái đất. Bức xạ mà chúng ta nhận được từ bên ngoài Trái đất được gọi là các tia vũ trụ hay bức xạ vũ trụ. Chúng ta còn có thể bị chiếu bởi các bức xạ nhân tạo: tia X, các bức xạ được sử dụng để chuẩn đoán bệnh và điều trị bệnh ung thư. Chúng ta vẫn thường bị chiếu bức xạ ion hóa theo hai cách: - Bị chiếu bức xạ từ bên ngoài bởi các nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên. - Bị chiếu bức xạ ion hóa từ bên trong cơ thể, do các nguyên tố phóng xạ được hấp thụ vào cơ thể qua thức ăn, nước uống và qua không khí thở. Hàng năm, trung bình mỗi người nhận một liều bức xạ từ các nguồn phóng xạ tự nhiên khoảng 2 mSv. Theo các nghiên cứu của Ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ ICRP (International Commission on Radiological Protection), mức liều này có thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong số 1.000.000 người. Ủy ban khoa học Liên Hiệp Quốc về những ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) năm 2000 đã thống kê và cho thấy đóng góp của radon vào liều chiếu bức xạ cho con người gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới 50% [5]. Chính vì thế, radon có thể được xem như là một nguồn phóng xạ tự nhiên có ảnh hưởng lớn nhất đến sức khỏe của con người. Nước là khởi nguồn của sự sống trên Trái đất, đồng thời cũng là nguồn để duy trì sự sống tiếp tục tồn tại nơi đây. Sinh vật không có nước sẽ không thể sống nổi và con người nếu thiếu nước cũng sẽ không tồn tại. Nước dưới đất là một trong những nguồn tự nhiên có chứa nhiều phóng xạ như: urani, thori, radi và các chuỗi phóng xạ của radi. Radon là con cháu của urani và radi. Việc uống nước có chứa radon quá mức cho phép có thể dẫn đến tỷ lệ ung thư cao cho các cơ quan trong cơ thể, đặc biệt là dạ dày [21].
  12. 2 Nước uống đóng chai trên thị trường Việt Nam đa số có nguồn gốc từ nước ngầm, vì vậy việc xác định nồng độ radon trong nước uống đóng chai là rất cần thiết. Với ý nghĩa thực tiễn trên, tôi đã chọn đề tài “Xác định nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai trên thị trường Việt Nam” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Đại học của mình. Luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận gồm các chương: Chương 1: Đồng vị radon - ảnh hưởng của radon trong nước đối với con người Chương 2: Máy đo khí phóng xạ RAD7 Chương 3: Thực nghiệm và thảo luận 2. Mục đích nghiên cứu đề tài - Góp phần nâng cao hiểu biết về Vật lý hạt nhân, làm quen với Vật lý hạt nhân thực nghiệm và cách triển khai ứng dụng công nghệ hạt nhân trong thực tiễn. - Xác định nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai. Sử dụng máy RAD7 để đo nồng độ radon của các mẫu nước cần khảo sát. Dùng số liệu đo được để tính liều hiệu dụng tác dụng lên toàn thân và dạ dày, qua đó đánh giá mức độ an toàn của các mẫu nước đóng chai so với tiêu chuẩn an toàn đã được đề ra. 3. Đối tượng nghiên cứu Lý thuyết - Lý thuyết về radon: sự hình thành radon trong nước ngầm, ảnh hưởng của radon đối với sức khỏe con người. - Làm quen với Vật lý hạt nhân thực nghiệm. Thực nghiệm - Nước đóng chai trên thị trường Việt Nam. - Thiết bị đo radon RAD7.
  13. 3 4. Phạm vi nghiên cứu Việc xác định nồng độ radon trong nước uống đóng chai đòi hỏi nhiều về thời gian, kinh phí, thiết bị và nhân lực nên đề tài này chỉ tập trung vào một số loại nước đóng chai có đặc điểm như sau: - Đa số có nguồn gốc từ nước ngầm. - Được sử dụng phổ biến trên thị trường Việt Nam. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu khí phóng xạ radon và những ảnh hưởng của nó đến sức khỏe con người; tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. - Tìm hiểu cách sử dụng và quy trình đo đối với phương pháp đo bằng máy RAD7. - Thu thập các loại nước đóng chai thường được sử dụng trên thị trường Việt Nam. - Tiến hành đo đạc bằng máy RAD7. - Thu thập, lưu trữ, xử lí dữ liệu và biểu diễn kết quả. - Phân tích, đánh giá kết quả. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Xây dựng được một bộ số liệu về nồng độ phóng xạ radon của một số loại nước đóng chai. - Từ kết quả đo đạc được, có thể đưa ra những đánh giá những loại nước nào có nồng độ cao, làm nền tảng phục vụ cho việc đánh giá rủi ro sức khỏe cho con người. 7. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết: Tra cứu tài liệu trên sách báo, bài báo khoa học, giáo trình và mạng Internet...có liên quan đến đề tài để làm cơ sở lý thuyết và định hướng cho công việc thực nghiệm. Phương pháp thực nghiệm: - Tìm hiểu cách sử dụng máy RAD7. - Đo đạc nồng độ radon trong các mẫu nước bằng máy RAD7.
  14. 4 - Xử lý số liệu. - Phân tích kết quả, nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận về mức độ an toàn của các mẫu nước đóng chai. - Thiết bị sử dụng: hệ máy RAD7 và phần mềm xử lý số liệu Excel.
  15. 5 TỔNG QUAN Khí radon phân tán trong môi trường bằng hai phương thức chủ yếu là lưu thông và khuếch tán. Phóng xạ radon thoát ra từ các đứt gẫy, khe nứt, đá, đất, vật liệu xây dựng (gốm sét, gạch xỉ than là vật liệu chứa nhiều radon) và nước ngầm (từ các giếng khoan sâu). Nhiều phóng xạ như urani, thori, radi và các chuỗi phóng xạ của radi có rất nhiều trong đất đá, mà nước ngầm chảy qua các vùng đất, đá này nên sự thẩm thấu của radon vào nước là điều không thể tránh khỏi. Vì vậy, việc nghiên cứu và đo nồng độ radon trong nước đã được quan tâm. Ở các nước trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu về nồng độ radon có trong nước. Chẳng hạn: - Nghiên cứu nồng độ radon trong nước uống có nguồn gốc từ các nhà máy nước ở miền Nam Thụy Điển [15]. - Đo nồng độ radon trong nước ngầm tại lưu vực sông Varahi và Markandeya, bang Karnataka, Ấn Độ (nồng độ radon trong 16 mẫu nước ngầm tại lưu vực sông Varahi: từ 0,2 đến 10,1 Bq/l và tại lưu vực sông Markandeya: từ 2,21 đến 27,3 Bq/l) [20]. - Đánh giá hoạt động của các nhân phóng xạ Rn222, Ra226, Th232, K40 trong nước uống vùng Bangladesh (nồng độ Rn222 trong nước uống từ 2,04 đến 9,39 Bq/l) [10]. - Nghiên cứu nồng độ radon trong nước uống từ ba thành phố chính của tỉnh Thiểm Tây, Trung Quốc [23]. - Nghiên cứu radon trong nước uống ở NoviSad [18]. - Đo phóng xạ tự nhiên trong nước máy ở khu vực phía đông Biển Đen của Thổ Nhĩ Kỳ (nồng độ radon trong một số mẫu nước máy từ 5,31 đến 18,46 Bq/l) [19]. - Đo nồng độ radon trong nước ngầm bằng cách sử dụng RAD7 và đánh giá liều trung bình hàng năm ở vùng ven NITJ, Punjab, Ấn Độ [12].
  16. 6 Ở Việt Nam cũng đã có một số công trình về ứng dụng máy RAD7 để đo nồng độ radon như là: - Xác định nồng độ radon trong một số mẫu nước đóng chai trên thị trường Việt Nam [7]. - Khảo sát nồng độ radon trong một số nguồn nước suối tự nhiên [9]. Tuy nhiên, bộ số liệu về nồng độ radon trong nước một số mẫu nước đóng chai còn hạn chế. Vì vậy, tác giả thực hiện nghiên cứu này với mong muốn tăng thêm tính phong phú và bổ sung thêm dữ liệu vào bộ số liệu về nồng độ radon trong một số loại nước đóng chai trên thị trường Việt Nam. Luận văn được thực hiện tại phòng thí nghiệm Vật lý hạt nhân, trường Đại học Sư phạm TP.HCM.
  17. 7 CHƯƠNG 1: ĐỒNG VỊ RADON – ẢNH HƯỞNG CỦA RADON TRONG NƯỚC ĐỐI VỚI CON NGƯỜI 1.1. Tìm hiểu về radon 1.1.1. Đặc điểm Radon là nguyên tố phóng xạ thứ năm được phát hiện vào năm 1900 bởi Friedrich Ernst Dorn, sau urani, thori, radi và poloni. Radon có kí hiệu Rn là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm VIII A, chu kì 6, có số thứ tự là 86 và thuộc nhóm khí trơ trong bảng tuần hoàn. Radon có khối lượng riêng 9,73 kg/m3 tức nặng hơn không khí khoảng 8 lần (ở 00C 1atm, không khí có khối lượng riêng là 1,293 kg/m3) và là một trong những khí nặng nhất ở nhiệt độ phòng. Radon không màu, không mùi nên chỉ có thể phát hiện bằng các detector ghi các tia phóng xạ do radon phát ra. Radon có 36 đồng vị với số khối từ 193 đến 228, với ba đồng vị phổ biến là radon (Rn - radon 222), thoron (Tn - radon 220) và actinon (An - radon 219), trong đó Rn222 là đồng vị bền nhất với thời gian sống 3,82 ngày. Trong nghiên cứu địa chất và môi trường, do chu kì bán rã của hai đồng vị Rn219 và Rn220 rất ngắn nên chúng ít được quan tâm; còn đồng vị Rn222 được đặc biệt quan tâm bởi tính phóng xạ và thời gian sống của nó đủ có thể thoát vào môi trường không khí và gây nguy hiểm cho sức khỏe con người [5]. Radon là khí trơ nên trong đất đá, radon không liên kết với các nguyên tử vật chất chủ của nó, vì vậy radon có thể thoát ra từ lòng đất đi vào môi trường không khí dễ dàng. Khi được tạo thành, radon và các sản phẩm con cháu của nó ở trạng thái tích điện, ngay lập tức kết hợp với các bụi khí trở thành các sol khí phóng xạ. Các khí phóng xạ radon chuyển động như một chất khí thông thường, tuân theo các định luật khuếch tán chất khí. Như vậy, khí phóng xạ có mặt ở khắp nơi. Khi nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong nước và trong không khí, ta thường quan tâm đến Rn222. Nồng độ radon trong nước thường được tính bằng đơn vị Bq/m3, Bq/l hay pCi/l.
  18. 8 1.1.2. Nguồn gốc 1.1.2.1. Cơ sở vật lý Phông phóng xạ trên Trái đất gồm các nhân phóng xạ tồn tại cả trước và sau khi Trái đất được hình thành. Năm 1896, nhà bác học người Pháp Becquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự nhiên, đó là urani và con cháu của nó. Đến nay, người ta biết các chất phóng xạ trên Trái đất gồm các nguyên tố urani, thori và con cháu của chúng cùng một số nguyên tố phóng xạ khác. Urani, thori và con cháu của chúng tạo nên ba họ phóng xạ cơ bản là họ thori (Th232), urani (U238) và actini (U235). Tất cả các thành viên của các họ này, trừ thành viên cuối cùng đều là các đồng vị phóng xạ [4]. Như vậy, dãy phân rã phóng xạ bao gồm một dãy các nguyên tố phóng xạ, là sản phẩm phân rã từ một nguyên tố phóng xạ ban đầu đến nguyên tố bền vững cuối cùng. Trong tự nhiên, có ba dãy phân rã phóng xạ ứng với các nguyên tố phóng xạ nói trên.  Dãy phân rã phóng xạ urani Urani gồm ba đồng vị khác nhau: U238 chiếm khoảng 99,3% urani thiên nhiên, U235 chiếm khoảng 0,7% và U234 chiếm khoảng 5.10-3%. Nguyên tố U238 và U234 thuộc cùng một họ, gọi là họ urani. Hạt nhân U238, qua 14 lần dịch chuyển, trở thành đồng vị chì bền vững Pb206. Rn222 là sản phẩm tự nhiên trong chuỗi phân rã của U238, chu kì bán rã 3,82 ngày. Nguyên tố U238 khá phổ biến trong tự nhiên, về mặt độ giàu nó đứng hàng thứ 38 trong số các nguyên tố có mặt trên Trái đất. Khi phân rã, Rn222 lần lượt tạo nên các hạt nhân Po218, Pb214, Bi214, Po214, Pb210, Pb206 (bền vững). Rn222 phát ra tia alpha có năng lượng 5,49 MeV; Po218 phát ra hạt alpha có năng lượng 6,00 MeV; Po214 phát ra tia alpha có năng lượng 7,69MeV [1].
  19. 9 Hình 1.1. Chuỗi phân rã từ Rn222 tới Pb210  Dãy phân rã phóng xạ thori Nguyên tố Th232 là thành viên đầu tiên của họ thori. Th232 qua 10 lần dịch chuyển trở thành đồng vị chì bền vững Pb208. Rn220 là sản phẩm trong chuỗi phân rã của Th232 và thường được gọi là thoron (Tn), có chu kì bán rã 54,5 giây. Nguyên tố Tn và con cháu của nó sẽ phát ra các tia alpha có mức năng lượng lần lượt (theo thời gian) là 6,29 MeV; 6,78 MeV; 6,05 MeV và 8,78 MeV. Trong đó, đáng chú ý là Bi212 có hai khả năng phân rã: 66% phân rã là beta, tạo nên Po212, từ đó phát ra hạt alpha có năng lượng 8,78 MeV. Phần còn lại (34%) phân rã alpha, tạo nên Tl208, phát ra alpha có năng lượng 6,05 MeV.
  20. 10 Hình 1.2. Chuỗi phân rã từ Rn220 tới Pb208  Dãy phóng xạ actini Nguyên tố U235 là thành viên đầu của họ actini. Hạt nhân U235 trải qua 11 lần phân rã phóng xạ để cuối cùng trở thành đồng vị chì bền vững Pb207. Nguyên tố Rn219 là sản phẩm tự nhiên trong một mắt xích trong chuỗi phân rã của U235, có thời gian sống 5,7 giây, chu kì bán rã 3,96 giây, thường được gọi là actinon (An). Lượng nhân phóng xạ U235 chỉ chiếm 0,72% tổng lượng urani có trong tự nhiên nên có rất ít trong môi trường đất. Có lẽ, ta không bao giờ gặp actinon trong không khí do sự khan hiếm và chu kì bán rã ngắn của nó, vì vậy actinon ít có tác dụng thực tế. Đứng về phương diện an toàn bức xạ, sự chiếu ngoài của radon và con cháu của nó lên người không tác hại bằng sự chiếu trong cơ thể khi con người hít thở bụi có các nhân phóng xạ bám vào vì chúng là các nhân phát hạt alpha. Với những tính chất như vậy, luận văn chỉ nghiên cứu ảnh hưởng Rn222 và Rn220. Trong luận văn này khi nói đến radon tức là: Rn222 và Rn220. 1.1.2.2. Cơ sở địa chất Các nguyên tố phóng xạ phân bố ở khắp nơi trong đất, nước và không khí… với hàm lượng thấp. Tuy nhiên, ở một số nơi, chúng có thể tập trung tạo thành các mỏ phóng xạ với trữ lượng khá lớn. Đó chính là những nguồn chủ yếu sản sinh ra khí phóng xạ radon.
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2