Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Xây dựng quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K của mẫu môi trường đất trên hệ phổ kế Gamma Gmx 35p470

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Đống Thị Như Ý

XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ 238U, 232Th, 40K CỦA MẪU MÔI TRƯỜNG ĐẤT

TRÊN HỆ PHỔ KẾ GAMMA GMX-35P470

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Thành phố Hồ Chí Minh – 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Đống Thị Như Ý

XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ 238U, 232Th, 40K CỦA MẪU MÔI TRƯỜNG ĐẤT

TRÊN HỆ PHỔ KẾ GAMMA GMX-35P470

Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử

Mã số: 60 44 01 06

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRƯƠNG THỊ HỒNG LOAN

Thành phố Hồ Chí Minh – 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và Cô hướng dẫn. Các số

liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ

công trình nào khác.

Đống Thị Như Ý

Tác giả luận văn

LỜI CẢM ƠN

Cách đây hai năm, khi còn là cô sinh viên năm cuối, tôi còn nhớ như in cảm giác

vui mừng và đầy tự hào sau khi bảo vệ thành công luận văn tốt nghiệp đại học. Những

kỉ niệm trong ngày tốt nghiệp, những đóa hoa, lời chúc, ánh mắt, nụ cười đầy tình cảm

mà ba mẹ, những người yêu thương và bạn bè dành cho tôi sẽ theo tôi đến suốt cuộc

đời. Thời gian thấm thoát trôi, giờ đây, tôi lại bảo vệ luận văn tốt nghiệp thạc sĩ của

mình. Không còn cái thời chỉ ăn, chơi và học, bây giờ tôi lại phải đi dạy suốt tuần, đi

làm thêm buổi tối vì cuộc sống nên thời gian eo hẹp dần, tôi gặp rất nhiều khó khăn

trong quá trình đi học và làm luận văn cả về mặt tư duy, thời gian và tinh thần. Để có

thể hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ. Nay, tôi xin gửi lời

cảm ơn chân thành nhất từ tận đáy lòng đến:

 Toàn thể thầy cô khoa Vật lý trường Đại học Sư Phạm TPHCM. Thầy cô,

những người đưa đò cần mẫn đã truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tôi.

 Đặc biệt, Cô TS. Trương Thị Hồng Loan - người Cô hướng dẫn ý tưởng luận

văn, giải đáp thắc mắc của tôi và chỉnh sửa để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Em

xin chân thành cảm ơn Cô!

 Thầy ThS. Hoàng Đức Tâm đã tạo điều kiện cho tôi xay đất trong quá trình làm

luận văn.

 Xin cảm ơn ba mẹ đã hỗ trợ mọi mặt từ vật chất đến tinh thần cho tôi.

 Cuối cùng, tôi gửi lời cảm ơn đến các bạn trong nhóm gamma và đến bạn Vũ

Ngọc Ba đã nhiệt tình giúp đỡ. Dù có thế nào đi nữa thì bạn vẫn rất đặc biệt với tôi.

Chân thành cảm ơn.

Đống Thị Như Ý

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT .................................................. 6

1.1. Nguồn gốc phóng xạ môi trường ................................................................ 6

1.1.1. Đồng vị phóng xạ nhân tạo .................................................................. 6

1.1.2. Đồng vị phóng xạ tự nhiên .................................................................. 6

1.1.3. Phông bức xạ gamma ......................................................................... 10

1.2. Hoạt độ phóng xạ trong mẫu môi trường đất ........................................... 11

1.2.1. Sơ lược về đất .................................................................................... 11

1.2.2. Nguồn gốc của hoạt độ phóng xạ trong đất ....................................... 12

1.2.3. Mục đích của việc nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong đất ............... 13

1.3. Các đặc trưng hệ phổ kế ........................................................................... 14

1.3.1. Độ phân giải năng lượng ................................................................... 14

1.3.2. Hiệu suất ghi nhận của đầu dò ........................................................... 15

1.3.3. Những ảnh hưởng lên hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần ............. 18

1.3.4. Chuẩn năng lượng .............................................................................. 21

1.3.5. Giới hạn tới hạn LC (số đếm) ............................................................. 21

1.3.6. Giới hạn phát hiện LD (số đếm) ......................................................... 22

1.3.7. Giới hạn phát hiện hoạt độ MDA (Bq) .............................................. 24

1.3.8. Giới hạn phát hiện nồng độ MDC (Bq/ kg) [19] ............................... 25

1.3.9. Hiệu chỉnh phân rã ............................................................................. 25

1.3.10. Hiệu chỉnh tự hấp thụ....................................................................... 26

1.3.11. Hệ số hiệu chỉnh trùng phùng .......................................................... 26

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU MÔI TRƯỜNG ĐẤT .... 28

2.1. Nguyên tắc ................................................................................................ 28

2.2. Phương pháp lấy mẫu ............................................................................... 30

2.2.1. Khảo sát ban đầu ở một vùng đất ...................................................... 30

2.2.2. Các phương pháp lấy mẫu ................................................................. 30

2.3. Kế hoạch lấy mẫu ..................................................................................... 32

2.3.1. Lựa chọn khu vực và đơn vị lấy mẫu ................................................ 33

2.3.2. Phương pháp lấy mẫu theo xác suất .................................................. 33

2.3.3. Phương pháp lấy mẫu phi xác suất .................................................... 34

2.4. Quy trình lấy mẫu ..................................................................................... 34

2.5. Cách lấy mẫu đất ...................................................................................... 37

2.5.1. Lấy mẫu đất hình trụ .......................................................................... 37

2.5.2. Lấy mẫu đất theo khung vuông hoặc khung tròn .............................. 37

2.5.3. Lấy mẫu ở các tầng đất ...................................................................... 38

2.5.4. Lấy mẫu đất từ các mương rãnh ........................................................ 38

2.5.5. Lấy mẫu từ độ sâu của các lõi khoan ................................................. 39

2.6. Xác định hoạt độ phóng xạ trên mặt đất ................................................... 39

2.6.1. Xác định hoạt độ phóng xạ sử dụng dữ liệu trên mặt đất .................. 39

2.6.2. Xác định hoạt độ phóng xạ sử dụng dữ liệu ở tất cả các tầng đất ..... 40

2.7. Chuẩn bị mẫu ............................................................................................ 41

2.7.1. Phân loại và đóng gói mẫu ................................................................. 41

2.7.2. Vận chuyển và lưu trữ mẫu ................................................................ 41

2.7. 3. Xử lý mẫu ......................................................................................... 42

2.8. Sơ lược các bước phân tích hoạt độ phóng xạ .......................................... 43

2.8.1. Đóng gói mẫu cho các mục tiêu đo khác nhau. ................................. 43

2.8.2. Phông nền phòng thí nghiệm ............................................................. 44

2.9. Phân tích các đồng vị phóng xạ tự nhiên trong mẫu môi trường đất trên hệ

phổ kế gamma .......................................................................................... 44 2.9.1. Phát hiện 238U ..................................................................................... 44 2.9.2. Phát hiện 232Th ................................................................................... 45 2.9.3. Phát hiện 40K ...................................................................................... 45 2.9.4. Một số phương pháp xác định hàm lượng 238U, 40K, 232Th trong mẫu

môi trường đất .................................................................................... 45

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 48

3.1. Sơ lược về hệ phổ kế gamma GMX-35P470 ........................................... 48

3.1.1. DSP .................................................................................................... 49

3.1.2. Đầu dò GMX-35P470 [8] .................................................................. 49

3.1.3. Buồng chì giảm phông ....................................................................... 50

3.1.4. Thiết bị X- Cooler ............................................................................. 50

3.2. Hiệu chuẩn đầu dò GMX-35P470 ............................................................ 51

3.2.1. Bố trí thí nghiệm ................................................................................ 51

3.2.2. Chuẩn năng lượng .............................................................................. 52

3.2.3. Chuẩn độ rộng đỉnh phổ .................................................................... 54

3.2.4. Chuẩn hiệu suất ghi của detector đối với nguồn điểm ...................... 54

3.2.5. So sánh hiệu suất thực nghiệm và hiệu suất mô phỏng bằng phần

mềm Angle đối với nguồn điểm ......................................................... 57

3.2.6. Hiệu suất ghi nhận của đầu dò GMX-35P470 đối với nguồn

Marinelli ............................................................................................ 59

3.3. Quy trình phân tích hoạt độ cụ thể trên hệ phổ kế GMX-35P470 ........... 61

3.3.1. Quy trình phân tích mẫu đất .............................................................. 62 3.3.2. Kết quả phân tích hoạt độ của 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường

đất trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470 ........................................... 67

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 75

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 77

PHỤ LỤC ............................................................................................................ 79

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Bq Becquerel Phân rã/giây

TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh

ADC Analog-to-Digital Converter Bộ biến đổi tương tự - số

MCA Multi Channel Analyzer Máy phân tích đa kênh

FWHM Full Width Half Maximum Độ rộng nửa chiều cao đỉnh phổ

HPGe Hyper pure Germanium Germanium siêu tinh khiết

MDA Minimum Detectable Activity Giới hạn phát hiện hoạt độ

Detection Limit Giới hạn phát hiện LD

Critical Limit Giới hạn tới hạn LC

MDC Minium Detectable Concentration Giới hạn phát hiện nồng độ.

Thể dục thể thao. TDTT

Digital signal Processing Bộ xử lý tín hiệu kĩ thuật số. DSP

Phòng Thí Nghiệm PTN

Thí Nghiệm TN

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Nồng độ của các đồng vị phóng xạ tự nhiên trong đất .............................. 12

Bảng 3.1. Bảng các đồng vị chuẩn đã biết năng lượng gamma và số kênh .............. 58

Bảng 3.2. Hiệu suất ghi nhận của detector GMX-35P470 ở các vị trí khác nhau so với

nguồn. ....................................................................................................... 61

Bảng 3.3. So sánh hiệu suất thực nghiệm và mô phỏng nguồn điểm. ....................... 64

Bảng 3.4. Hiệu suất ghi nhận của đầu dò GMX-35P470 đối với nguồn chuẩn

dạng Marinelli ............................................................................................ 66

Bảng 3.5. Hiệu suất của đầu dò GMX-35P470 đối với mẫu chuẩn dạng Marinelli .. 67

Bảng 3.6. Giới hạn phát hiện MDA (Bq) và MDC (Bq/kg) trong mẫu BC-20 ......... 75

Bảng 3.7. Kết quả phân tích hoạt độ trong mẫu đất BC-20. ...................................... 76 Bảng 3.8. Kết quả phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu BC-20 ................... 77 Bảng 3.9. Bảng kết quả hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất (Bq/kg) trên

hệ phổ kế gamma GMX-35P470 ............................................................... 78

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Họ Uranium (4n+2) ................................................................................... 9

Hình 1.2. Họ actinium (4n+3) .................................................................................... 9

Hình 1.3. Họ Thorium (4n) ........................................................................................ 10

Hình 1.4. Các tầng đất ............................................................................................... 11

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình tạo mẫu để phân tích hoạt độ phóng xạ trong đất. ............ 31

Hình 2.2. Sơ đồ lựa chọn phương pháp lấy mẫu ....................................................... 35

Hình 2.3. Các khu vực lấy mẫu ................................................................................. 47

Hình 3.1. Sơ đồ hệ phổ kế gamma ............................................................................. 54

Hình 3.2. Thiết bị xử lý tín hiệu kĩ thuật số (DSP) (ORTEC) ................................... 54

Hình 3.3 Cấu trúc đầu dò GMX-35P470 ................................................................... 55

Hình 3.4. Thiết bị X-Cooler III của hệ phổ kế GMX-35P470. .................................. 56 Hình 3.5. Phổ phông môi trường và phổ thực nghiệm 54Mn ..................................... 57

Hình 3.6. Đồ thị đường chuẩn năng lượng theo số kênh ........................................... 59

Hình 3.7. Đồ thị đường chuẩn FWHM theo năng lượng ........................................... 60

Hình 3.8. Đồ thị đường cong hiệu suất chuẩn đối với nguồn điểm ........................... 62

Hình 3.9. Đồ thị so sánh hiệu suất ghi nhận của detector GMX-35P470 giữa

thực nghiệm và mô phỏng bằng Angle ...................................................... 65

Hình 3.10. Hiệu suất ghi nhận của đầu dò GMX-35P470 đối với nguồn chuẩn

dạng Marinelli ........................................................................................... 68

Hình 3.11. Sơ đồ lấy mẫu. ......................................................................................... 70

Hình 3.12. Bộ dụng cụ lấy đất ở các độ sâu khác nhau ............................................. 71

Hình 3.13. Phơi đất đến khi đất khô tại trường Đại học Khoa học Tự Nhiên

TPHCM, quận Thủ Đức .......................................................................... 72

Hình 3.14. Đóng mẫu đất ........................................................................................... 73

Hình 3.15. Kích thước hộp Marinelli tính theo cm.................................................... 73 Hình 3.16. Tiến hành đo phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trên hệ phổ kế

gamma GMX-35P470 ............................................................................. 74

Hình 3.17. Đồ thị hoạt độ của 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất ở các

độ sâu khác nhau tại 5 vị trí trong khuôn viên trường Đại học Khoa

học Tự nhiên TPHCM, cơ sở Linh Trung,Thủ Đức ................................ 79

MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài

Các đồng vị phóng xạ tồn tại khắp nơi trong môi trường xung quanh chúng ta gồm

đồng vị phóng xạ nhân tạo (chiếm 15% sự đóng góp vào phông phóng xạ) và đồng vị

phóng xạ tự nhiên. Các đồng vị phóng xạ tự nhiên được tìm thấy trong nước, không

khí, đất và cả trong cơ thể người. Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta đưa đồng vị

phóng xạ tự nhiên vào cơ thể thông qua việc hít thở, ăn uống và các đồng vị này tồn tại

khắp nơi trên Trái Đất ngay từ khi Trái Đất được hình thành. Sự tồn tại của các đồng

vị phóng xạ tự nhiên trong đất dẫn đến việc chiếu xạ trong và ngoài của con người.

Các nguyên tố phóng xạ tìm thấy trong tự nhiên được chia thành hai loại. Một loại

được hình thành từ bức xạ vũ trụ, loại còn lại là đồng vị phóng xạ nguyên thủy tồn tại

trong vỏ Trái Đất. Các đồng vị phóng xạ đóng góp chủ yếu vào phông phóng xạ

gamma và gây ra liều chiếu xạ ngoài ảnh hưởng nhiều nhất đến con người là 238U, 232Th và 40K. Việc đo lường hoạt độ của 238U, 232Th, 40K cho ta các số liệu cần

thiết để đánh giá ảnh hưởng của các đồng vị này đến môi trường sống ta quan tâm.

Nguy hiểm do bức xạ phát ra từ các đồng vị phóng xạ tự nhiên đã được chú trọng lần

đầu tiên trong chỉ thị hội đồng Châu Âu 96/29 EURATOM (European Council

Directive 96/29 EURATOM) [6], đưa ra tiêu chuẩn an toàn để bảo vệ sức khỏe của

công nhân và cộng đồng khỏi sự nguy hiểm của bức xạ ion hóa. Tuy nhiên vẫn còn

một số thiếu sót về an toàn bức xạ, cũng như ảnh hưởng của phông phóng xạ gamma

tác động ít nhiều đến sức khỏe con người. Xu hướng nghiên cứu hoạt độ của các đồng

vị phóng xạ trong mẫu môi trường đang được xúc tiến để bảo vệ chúng ta khỏi những

ảnh hưởng của bức xạ. Hoạt độ phóng xạ tự nhiên và liều chiếu ngoài do bức xạ

gamma gây ra phụ thuộc vào địa chất, các điều kiện địa lí và mức độ của chúng trong

đất khác nhau ở mỗi vùng khác nhau trên thế giới.Việc nghiên cứu về sự phân bố của

các đồng vị phóng xạ khác nhau trong đất và các yếu tố đưa các đồng vị xâm nhập từ

đất vào chuỗi thức ăn đến cơ thể người là rất quan trọng. Có rất nhiều công trình nghiên cứu phân tích hoạt độ đồng vị phóng xạ 238U, 232Th, 40K trong các mẫu môi

trường đất. Có thể liệt kê như: “Phân tích nguy hiểm bức xạ trong đất ở khu vực

Chittagong, Bangladesh” của trường đại học Chittagong [13], “Xác định hoạt độ

phóng xạ tự nhiên tại bang Qatar sử dụng hệ phổ kế gamma có độ phân giải năng

lượng cao” của tác giả Huda Abdulrahman Al-Sulaiti, trường Đại học Surrey [12],

giáo trình “Đo hoạt độ phóng xạ trong thực phẩm và môi trường” - Viện năng lượng

nguyên tử quốc tế Vienna, 1989 [14], “Hệ HPGe để đo hoạt độ phóng xạ trong đất và

vật liệu xây dựng” của Richard Hagenauer [15], “Sử dụng hệ gamma HPGe đo đồng

vị phóng xạ uranium trong đất” của nhóm tác giả Phòng Thí Nghiệm Vật lý Hạt nhân

– Đại học Ioannina, Greece [13], công trình “Áp dụng phương pháp FSA vào phân tích

phổ gamma thu được từ hệ phổ kế HPGe” của Katse Piet Maphoto [11] đã xác định hoạt độ của các đồng vị phóng xạ nguyên thủy 238U, 232Th và 40K trong các mẫu

cát, đất quặng bằng phương pháp toàn phổ và nhiều công trình khác nữa. Ngoài các

công trình nước ngoài, trong nước cũng có các đề tài nghiên cứu khoa học, cụ thể là đề

tài “Nghiên cứu khảo sát môi trường, hoạt độ đồng vị phóng xạ tự nhiên họ Uranium,

Thorium lưu vực sông Ba và sông Đồng Nai khu vực Tây Nguyên” của Nguyễn Trung Minh [3], “Phân tích hoạt độ phóng xạ các đồng vị 226Ra, 232Th, 40K trong mẫu đất đá”

- Phan Thị Minh Tâm [6]. Tham gia đóng góp vào các đề tài nghiên cứu trên nhằm

góp phần mang lại lợi ích thực tiễn trong việc đo hoạt độ phóng xạ trong môi trường

đất xung quanh chúng ta, Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt Nhân Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên vừa nhập về hệ phổ kế gamma GMX- 35P470 có thể đo hoạt độ phóng xạ của đồng vị 238U, 232Th, 40K trong đất. So với hệ phổ kế gamma đã có sẵn ở Bộ

môn Vật lý Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, hệ phổ kế GMX-35P470

có thể đo khá chính xác bức xạ gamma có năng lượng thấp từ 8 keV trở lên, trong khi

hệ đo HPGe GC2018 chỉ có thể đo tốt được bức xạ gamma nằm trong vùng năng

lượng 50 keV. Đây là hệ phổ kế hoàn toàn mới, trước khi đưa vào sử dụng cần đánh

giá các đặc trưng của hệ phổ kế, cũng như hiệu chuẩn năng lượng và hiệu suất ghi của

đầu dò. Để đáp ứng nhu cầu thực tế về phân tích dịch vụ một cách nhanh chóng và

thuận lợi cần xây dựng quy trình phân tích dựa trên điều kiện hiện có của phòng thí

nghiệm. Xuất phát từ yêu cầu đó bước đầu chúng tôi thực hiện luận văn “Xây dựng quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K của mẫu môi trường đất trên hệ phổ kế

gamma GMX-35P470”.

*Cơ sở khoa học: Các nhân phóng xạ trong vỏ Trái Đất gồm các họ phóng xạ uranium, thorium và các hạt nhân phóng xạ nhẹ khác như 40K, 87Rb… Năm 1896, nhà

bác học người Anh Becquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự nhiên, đó là uranium và con cháu của nó. Đến nay người ta biết ba họ phóng xạ tự nhiên là họ Thorium (232Th), uranium (238U) và actinium (235U). Uranium gồm 3 đồng vị khác nhau: 238U (99,3%), 235U (0,7%) và 234U ( 5.10-3 %). Trong đó, 238U và 234U thuộc cùng họ unranium, 235U là thành viên của họ actinium, 232Th là thành viên của họ Thorium.

Ba họ phóng xạ tự nhiên có đặc điểm chung là đồng vị phóng xạ sống lâu, với thời

gian bán rã được đo theo các đơn vị địa chất. Điều này dễ hiểu vì nếu xét thời gian từ

khi vũ trụ hình thành thì các đồng vị sống tương đối ngắn bị phân rã trong một vài tỉ

năm tồn tại của Trái Đất.

Ngoài các đồng vị phóng xạ trong ba họ thorium, uranium và actinium, trong tự

nhiên còn tồn tại một số đồng vị phóng xạ với số nguyên tử thấp. Một trong các đồng vị phóng xạ tự nhiên là 40K rất phổ biến trong môi trường (hàm lượng potassium trung

bình trong đất đá là 27 g/ kg và trong đại dương là khoảng 380 mg/ L), trong thực vật,

động vật và cơ thể con người (Hàm lượng potassium trung bình trong cơ thể người vào

khoảng 1,7 g/ kg).

Trong tất cả các loại đất đá thuộc vỏ Trái Đất đều chứa các nguyên tố phóng xạ tự nhiên 238U, 232Th, 40K và 87Rb với hàm lượng khác nhau. Bức xạ do 87Rb phát ra không

đóng góp vào phông phóng xạ chung trên mặt đất. Các nguyên tố phóng xạ trong đất đá và trong vật liệu xây dựng đều nằm trong 3 họ phóng xạ 238U, 232Th, 40K với 40K là

nguyên tố phóng xạ kèm theo bức xạ gamma có năng lượng 1,46 MeV. Các hạt nhân con cháu của 238U, 232Th phân rã alpha hoặc beta thường được tạo thành ở trạng thái

kích thích, chúng phát ra các bức xạ gamma đặc trưng để trở về trạng thái cơ bản.

Các bức xạ gamma, đặc biệt là các bức xạ có năng lượng cao, có hệ số suy giảm

trong đất đá rất nhỏ. Quãng chạy của các bức xạ gamma trong đất đá rất lớn. Khi được

sinh ra từ các lớp đất đá gần mặt đất, các bức xạ gamma có thể bay ra khỏi mặt đất tạo

thành phông phóng xạ gamma trên mặt đất. Ngoài ra phông bức xạ trên mặt đất còn do

bức xạ vũ trụ gây ra. Thành phần phông phóng xạ gamma do tia vũ trụ gây ra phụ

thuộc vào chiều cao so với mực nước biển. Thành phần này thường rất nhỏ so với các

bức xạ gamma do các nguyên tố phóng xạ dưới mặt đất và vật liệu xây dựng xung

quanh gây nên. Như vậy, khi nói đến phông phóng xạ có nghĩa là nó được tạo thành từ

các nguyên tố có trong đất.

*Cơ sở thực tiễn: Ngày nay, nhiều vụ thử nghiệm hạt nhân đang diễn ra hằng ngày

và bụi phóng xạ xâm nhập đến bề mặt Trái Đất từ khí quyển. Nguồn gốc của loại bụi

này là những vụ thử vũ khí hạt nhân. Bụi phóng xạ khi rơi xuống sẽ gây tác động có

hại, xâm nhập qua chuỗi thức ăn, bụi này từ lá cây, qua động vật rồi đến người. Lượng

bụi phóng xạ mà mặt đất thu nhận, phụ thuộc vào bản chất của đất, địa hình và loại

thảm thực vật. Nguyên nhân ô nhiễm phóng xạ trong đất là do chất thải phóng xạ từ

các nhà máy điện hay các trung tâm nghiên cứu khoa học và các đồng vị phóng xạ 238U, 232Th, 40K có sẵn trong lòng đất. Trong điều kiện môi trường thuận lợi, các

nguyên tố này phân rã và gây phóng xạ nồng độ cao, gây hại môi trường đất. Điều này

xảy ra ở những vùng mỏ phóng xạ, tập trung lượng phóng xạ cao. Mức độ phóng xạ

rất đa dạng phụ thuộc vào loại đất, sự hình thành của các chất phóng xạ và nồng độ

của chúng. Chất phóng xạ ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường đất, từ đó gây tác hại

đến sức khỏe con người.Việc nghiên cứu hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong đất

giúp chúng ta biết được đặc điểm của hoạt độ phóng xạ trong môi trường sống của

mình, theo dõi hằng ngày ảnh hưởng của phóng xạ đến khu vực xung quanh. Ngoài ra,

khi có tai nạn và thử nghiệm hạt nhân thì việc đo được hoạt độ phóng xạ của các đồng

vị trong đất cao, giúp chúng ta phát hiện được sự cố và lên kế hoạch, giám sát việc cải

tạo môi trường đất kịp thời. Hơn nữa, biết được hoạt độ phóng xạ trong đất giúp chúng

ta đưa ra quyết định tái sử dụng hoặc tái chế các vật liệu đất, rác.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th và 40K của mẫu môi trường đất.

1.3. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thực nghiệm

Thực hiện việc lấy mẫu đất, xử lý mẫu, chuẩn bị mẫu đo đạc theo tiêu chuẩn BS-

ISO-18589.

Khảo sát đặc trưng của hệ phổ kế sử dụng nguồn và mẫu chuẩn.

Đo hoạt độ các mẫu đất bằng hệ phổ kế gamma GMX-35P470.

Xử lý số liệu: Dùng phần mềm Genie -2000, Gamma Vision để xử lý phổ, tính

toán số liệu đo đạc và biểu diễn số liệu đo đạc bằng phần mềm Origin.

Phương pháp mô phỏng

Sử dụng phần mềm Angle để mô phỏng hiệu suất từ nguồn điểm đến nguồn thể

tích. Từ đó, suy ra được hoạt độ mẫu đất.

1.4. Nội dung nghiên cứu

Khảo sát các đặc trưng hệ phổ kế gamma GMX-35P470 trên thực tế tại phòng thí

nghiệm kĩ thuật hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM (Độ phân giải

năng lượng FWHM, hiệu suất, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất).

Bằng thực nghiệm, đo đạc mẫu đất chuẩn trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470 để

thiết lập được phương trình đường chuẩn năng lượng, đường cong hiệu suất chuẩn. Từ đó ta có thể xác định được hoạt độ của các đồng vị phóng xạ 238U, 232Th, 40K trong đất

khi đo một mẫu đất bất kì.

Nghiên cứu, xây dựng quy trình lấy mẫu, gói mẫu, làm mẫu, tạo mẫu phân tích

gần giống mẫu chuẩn để phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K.

Do mẫu đất được đóng vào hộp đựng mẫu có dạng hình trụ hoặc hộp có hình dạng

Marinelli nên sẽ có hiệu ứng tự hấp thụ và hiệu chỉnh tự trùng phùng xảy ra trong mẫu.

Các hiện ứng này được đánh giá và hiệu chỉnh bằng phần mềm Angle.

Xác định MDA, MDC của mẫu môi trường và phân tích hoạt độ một số mẫu đất sau khi xây dựng được quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi

trường đất trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT

1.1. Nguồn gốc phóng xạ môi trường

Nguồn phóng xạ môi trường được chia làm hai loại: Thứ nhất là nguồn phóng xạ

nhân tạo do con người chế tạo bằng cách chiếu các chất trong lò phản ứng hạt nhân hay

tạo ra bằng các máy gia tốc hoặc từ các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân. Thứ hai là nguồn

phóng xạ tự nhiên. Nguồn phóng xạ tự nhiên gồm hai nhóm: Nhóm các đồng vị phóng xạ

nguyên thủy (có từ khi tạo thành Trái Đất) và nhóm các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc

vũ trụ (được tia vũ trụ tạo ra).

1.1.1. Đồng vị phóng xạ nhân tạo

Phát minh của Frederic Joliot và Irene Curie tạo ra các đồng vị phóng xạ nhân tạo của

phốt-pho và ni-tơ năm 1934 đã mở ra kỉ nguyên của phóng xạ nhân tạo. Ngày nay con

người đã tạo được rất nhiều đồng vị phóng xạ. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có chu kì

bán rã khác nhau trong một dãy rất rộng, chúng có chu kì bán rã ngắn hơn nhiều so với

các đồng vị phóng xạ nguyên thủy. Việc gia tăng nhanh chóng các ứng dụng công nghệ

hạt nhân và sự tăng đột biến các vụ thử vũ khí hạt nhân trong thời chiến tranh lạnh đã

khiến cho thế giới lo ngại về sự quản lí các nguồn đồng vị phóng xạ mà nguồn phóng xạ

nhân tạo được quan tâm hàng đầu. Phóng xạ nhân tạo chiếm 15% sự đóng góp vào phông

phóng xạ, phóng xạ nhân tạo đóng góp vào lượng phóng xạ tự nhiên ít nhất, kế đến là các

hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ và chiếm phần lớn lượng phóng xạ là các hạt

nhân phóng xạ tự nhiên. Một số hạt nhân phóng xạ nhân tạo phổ biến trong tự nhiên là 3H,121I, 129T,137Cs, 90Sr, 99Tc, 239 Pu…[9],[10].

1.1.2. Đồng vị phóng xạ tự nhiên

Nguồn phóng xạ tự nhiên gồm các chất phóng xạ có nguồn gốc bên ngoài Trái Đất

như các tia vũ trụ và các chất phóng xạ có nguồn gốc từ Trái Đất.

1.1.2.1. Đồng vị phóng xạ tạo ra từ tia vũ trụ

Các đồng vị phóng xạ tự nhiên sinh ra do những nguyên nhân ngoài Trái Đất như do

tương tác của các tia vũ trụ có năng lượng cao với khí quyển, đó là các nguyên tố như 3H, 7Be, 10Be,14C… và một số nguyên tố sinh ra do sự bắt neutron hay có nguồn gốc

từ các thiên thạch trong vũ trụ đi vào Trái Đất. Cụ thể là khi đi vào khí quyển của Trái

Đất, tia vũ trụ sơ cấp (86% proton, 13% alpha, còn lại là các hạt có số khối A>4)

tương tác với các nguyên tử vật chất trong khí quyển tầng cao sinh ra tia vũ trụ thứ

cấp. Quá trình tương tác thường gồm hai giai đoạn. Các hạt sơ cấp bị hấp thụ và sinh

ra các hạt thứ cấp, sau đó các hạt thứ cấp ion hóa môi trường khí quyển. Tia vũ trụ thứ

cấp gồm các hạt hadron (pion, proton, neutron…), các hạt muon, electron và photon.

Ngoài các hạt sơ cấp và thứ cấp, tại lớp trên của khí quyển xảy ra các phản ứng hạt

nhân giữa các hạt hadron với các hạt nhân khí quyển, sinh ra các hạt nhân phóng xạ và

các hạt nhân bền [9].

1.1.2.2. Đồng vị phóng xạ trong vỏ Trái Đất

Các nhân phóng xạ trong vỏ Trái Đất gồm các họ phóng xạ uranium, thorium và các hạt nhân phóng xạ nhẹ khác như 40K, 87Rb… Năm 1896, nhà bác học người Anh

Becquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự nhiên, đó là uranium và con cháu của nó. Đến nay người ta biết ba họ phóng xạ tự nhiên là họ Thorium (232Th), uranium (238U) và actinium (235U).Uranium gồm 3 đồng vị khác nhau: 238U (99,3%), 235U (0,7%) và 234U ( 5.10-3%). Trong đó, 238U và 234U thuộc cùng họ unranium, 235U là thành viên đầu tiên sống dài của họ actinium.232Th là thành viên đầu tiên sống dài của họ

Thorium.

Ba họ phóng xạ tự nhiên có đặc điểm chung là thành viên thứ nhất là đồng vị

phóng xạ sống lâu, với thời gian bán rã được đo theo các đơn vị địa chất. Điều này dễ

hiểu vì nếu xét thời gian từ khi vũ trụ hình thành thì các đồng vị sống tương đối ngắn

bị phân rã trong một vài tỉ năm tồn tại của Trái Đất.

Đặc điểm chung thứ hai là mỗi họ đều có một thành viên dưới dạng chất khí

phóng xạ, chúng là các đồng vị khác nhau của nguyên tố radon.

Đặc điểm thứ ba của ba họ phóng xạ tự nhiên là sản phẩm cuối cùng trong mỗi họ

đều là chì (Pb).

Ngoài các đồng vị phóng xạ trong ba họ thorium, uranium và actinium, trong tự

bình trong đất đá là 27 g/kg và trong đại dương là khoảng 380 mg/L), trong thực vật,

động vật và cơ thể con người. Hàm lượng potassium trung bình trong cơ thể người vào

khoảng 1,7 g/kg [9].

Hình 1.1. Họ Uranium (4n+2) [12]

Hình 1.2. Họ actinium (4n+3) [12]

1.1. Hình 1.3. Họ Thorium (4n) [12]

1.1.3. Phông bức xạ gamma

Trong tất cả các loại đất đá thuộc vỏ Trái Đất đều chứa các nguyên tố phóng xạ tự nhiên 238U, 232Th, 40K và 87Rb với hàm lượng khác nhau.Trong đó 87Rb là hạt nhân

phân rã beta mềm thuần túy, có chu kì rất lớn. Hàm lượng của nó trong đất đá rất nhỏ. Vì vậy, 87Rb ít được quan tâm trong địa vật lý hạt nhân. Bức xạ do 87Rb phát ra không

đóng góp vào phông phóng xạ chung trên mặt đất.

Các nguyên tố phóng xạ trong đất đá và trong vật liệu xây dựng đều nằm trong ba họ phóng xạ 238U, 232Th, 40K, với 40K là nguyên tố phóng xạ kèm theo bức xạ gamma có năng lượng 1,46 MeV. Các hạt nhân con cháu của 238U, 232Th, 40K phân rã alpha

hoặc beta thường được tạo thành ở trạng thái kích thích, chúng phát ra các bức xạ

gamma đặc trưng để trở về trạng thái cơ bản.

Các bức xạ gamma, đặc biệt là các bức xạ có năng lượng cao, có hệ số suy giảm

trong đất đá rất nhỏ. Quãng chạy của các bức xạ gamma trong đất đá rất lớn. Khi được

sinh ra từ các lớp đất đá gần mặt đất, các bức xạ gamma có thể bay ra khỏi mặt đất tạo

thành phông phóng xạ gamma trên mặt đất. Ngoài ra phông bức xạ trên mặt đất còn

do bức xạ vũ trụ gây ra. Thành phần phông phóng xạ gamma do tia vũ trụ gây ra phụ

thuộc vào chiều cao so với mực nước biển. Thành phần này thường rất nhỏ so với các

bức xạ gamma do các nguyên tố phóng xạ dưới mặt đất và vật liệu xây dựng xung

quanh gây nên. Như vậy, khi nói đến phông phóng xạ có nghĩa là nó được tạo thành từ

các nguyên tố có trong đất [9].

1.2. Hoạt độ phóng xạ trong mẫu môi trường đất

Như đã trình bày ở 1.1.3, các nguyên tố phóng xạ trong đất đá và trong vật liệu xây dựng đều nằm trong ba họ phóng xạ 238U, 232Th, 40K và bức xạ gamma phát ra từ

các đồng vị phóng xạ tự nhiên này đóng góp chủ yếu vào phông bức xạ gamma trên

mặt đất gây ảnh hưởng ít nhiều đến sức khỏe con người. Vì vậy, việc nghiên cứu hoạt độ phóng xạ của 238U, 232Th, 40K trong mẫu mỗi trường đất là quan trọng.

Trong mục này trình bày các thuật ngữ liên quan đến đất, nguồn gốc của hoạt độ

phóng xạ trong đất và mục đích việc nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong đất.

1.2.1. Sơ lược về đất

Đất được định nghĩa là lớp trên cùng của

vỏ Trái Đất. Đất được hình thành bởi các chất

vô cơ, chất hữu cơ, nước, không khí và các sinh

vật sống. Trong thực tế, đất là lớp vật chất phức

tạp và không đồng nhất (đất ở mỗi nơi đều khác

nhau về loại đất, độ phì nhiêu… Đặc biệt là các

đồng vị phóng xạ tự nhiên trong đất). Đất là

nguồn tài nguyên không tái tạo và thực hiện

nhiều chức năng quan trọng như sản xuất thực

phẩm, lưu trữ, lọc và chuyển đổi nhiều chất bao

gồm nước, cacbon, nitơ. Đất là môi trường sống

của các loại sinh vật, đóng vai trò quan trọng

trong các hoạt động của con người.

Hình 1.4. Các tầng đất [16]

Thảm thực vật bao phủ được cấu tạo bởi các loại cây thân thảo khác nhau được

tìm thấy trong các đồng cỏ, vùng đất bỏ hoang.

Đất được chia thành nhiều tầng đất. Một tầng đất là một lớp địa chất song song

nhiều hoặc ít với bề mặt của đất, có các đặc tính vật lý khác với lớp đất bề mặt và các

tầng đất khác bên dưới. Mỗi loại đất thường có từ 3 đến 4 tầng đất. Người ta xác định

được các tầng đất khác nhau dựa trên các đặc điểm vật lý, màu sắc và kết cấu của mỗi

tầng đất. Tính chất của các tầng đất tạo nên đặc điểm riêng của một loại đất [16].

1.2.2. Nguồn gốc của hoạt độ phóng xạ trong đất

1.2.2.1. Hoạt độ phóng xạ tự nhiên

Như đã trình bày ở mục 1.1.3, các bức xạ gamma có thể thoát ra khỏi mặt đất tạo

thành phông phóng xạ gamma trên mặt đất. Nguyên nhân chủ yếu là do thành phần vô cơ của đất như các đồng vị phóng xạ tự nhiên chủ yếu trong đất là 40K và chuỗi phân rã phóng xạ của 238U và 232Th. Các loại đất khác nhau có hoạt độ phóng xạ khác nhau.

Bảng 1.1 cho thấy sự khác nhau về độ lớn nồng độ phóng xạ của các nguyên tố có

trong đất ở một số khu vực lớn trên thế giới.

Bảng 1.1. Nồng độ của các đồng vị phóng xạ tự nhiên trong đất [12]

Nồng độ phóng xạ (Bq.kg-1) 238U

232Th

40K

Khu vực /Quốc gia Trung Trung Trung Khoảng Khoảng Khoảng bình bình bình

4-140 35 4-130 370 100-700 35 Bắc Mỹ (USA)

_ _ _ 650 540-750 _ Nam Mỹ (Argentina)

Đông Á (Trung

2-690 41 1-360 440 9-1800 33 Quốc )

20-78 30 29-60 360 310-420 46 Tây Á (Armenia)

3-30 25 9-46 600 350-850 16 Bắc Âu (Lithuania)

8-120 26 3-60 350 40-800 37 Tây Âu (Ireland)

Đông Âu ( Liên đoàn

0-67 30 2-79 520 100-1400 19 Nga)

1-240 21 1-190 360 12-1570 25 Nam Âu (Hy Lạp)

1.2.2.2. Các nguồn phóng xạ khác trong đất

Ngoài các đồng vị phóng xạ tự nhiên, trong đất còn có các nguồn phóng xạ khác,

chủ yếu là do:

Bụi phóng xạ từ các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân hoặc tai nạn hạt nhân trong

quá khứ.

Sự rò rĩ phóng xạ từ các vụ thử nghiệm hạt nhân hay các ngành công nghiệp khai

thác khoáng sản,các ngành công nghiệp khác sử dụng các vật liệu làm giàu các nguyên

tố phóng xạ tự nhiên (ví dụ các nhà máy sản xuất phân bón hoặc đất hiếm), và các yếu

tố kinh tế khác trong đó có sử dụng đồng vị phóng xạ tự nhiên hoặc nhân tạo.

Việc sử dụng rộng rãi và quá mức các loại phân bón giàu chất hóa học cho mục

đích nông nghiệp.

Nói chung, ngoài các khu vực có hoạt độ phóng xạ cao, hoạt độ phóng xạ nhân tạo

có giá trị nhỏ hơn nhiều so với hoạt độ phóng xạ tự nhiên. Vì vậy, trước khi thực hiện

phép đo hoạt độ của một mẫu đất thì mục đích chính là phải nghiên cứu xác định cách

lấy và tạo mẫu đất, cũng như là các phương pháp phân tích hoạt độ [12].

1.2.3. Mục đích của việc nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong đất

Mục đích chính của việc phân tích hoạt độ phóng xạ trong đất là để đánh giá ảnh

hưởng của phông phóng xạ môi trường đối với con người thông qua việc chiếu xạ trực

tiếp hoặc gián tiếp. Bất cứ phương án nào được đề xuất để bảo vệ môi trường và con

người khỏi ảnh hưởng của bức xạ đều phải dựa trên kiến thức về nồng độ phóng xạ,

cũng như sự phân bố của các đồng vị phóng xạ trong đất. Người ta đo hoạt độ phóng

xạ với nhiều mục đích khác nhau.

1.2.3.1. Giám sát đặc điểm của hoạt độ phóng xạ trong môi trường

Theo dõi hoạt độ phóng xạ trong môi trường tại các địa điểm khác nhau giúp

chúng ta biết được các bức xạ trong khu vực đang xét có nguồn gốc tự nhiên hay do

các hoạt động sản xuất hằng ngày của con người.

Việc giám sát phải được diễn ra thường xuyên, định kì và có hệ thống đối với một

địa điểm đặc biệt, ví dụ như khu dân cư xung quanh nơi diễn ra thí nghiệm hạt nhân.

Các khu vực cần thiết có sự theo dõi hoạt độ phóng xạ là nơi khai thác và nghiền

Uranium, cơ sở làm giàu đồng vị, nhà máy điện hạt nhân, nhà máy tái chế, nhà chứa

chất thải hạt nhân cũng như là các phòng thí nghiệm hoặc y học hạt nhân. Việc giám

sát giúp xác định tác động của rò rĩ phóng xạ từ các thí nghiệm hạt nhân vào môi

trường. Ngoài ra, kiểm tra định kì giúp đảm bảo rằng các thí nghiệm vẫn còn phù hợp

với các yêu cầu pháp lý.

Đặc điểm của hoạt độ phóng xạ trong môi trường được thể hiện rất rõ ở các khu

vực đặc biệt – nơi diễn ra các thí nghiệm hạt nhân. So sánh các dữ liệu thu được từ

trước khi chuẩn bị các thí nghiệm hạt nhân và các dữ liệu sau khi diễn ra các thí

nghiệm hạt nhân trong điều kiện lấy mẫu giống hệt nhau.Từ đó, xác định được tác

động của phóng xạ đến môi trường.

Đo lường hoạt độ phóng xạ trong đất giúp phát hiện kịp thời các sự cố và tai nạn

hạt nhân, đồng thời còn biết được nơi nào có sự ô nhiễm phóng xạ đề kịp thời xử lí,

đưa ra các biện pháp bảo vệ người dân và việc sử dụng đất trong tương lai [13].

1.2.3.2. Lập kế hoạch giám sát và khắc phục hậu quả

Lập kế hoạch giám sát và khắc phục hậu quả tại những vùng đất hoặc khu vực đặc

biệt bị ô nhiễm do các hoạt động trong quá khứ liên quan đến phóng xạ. Những phép

đo này giúp biết được đặc điểm của sự ô nhiễm (ví dụ: hoạt độ phóng xạ còn tồn tại

trong đất).Từ đó, lựa chọn những biện pháp thích hợp để kiểm soát ảnh hưởng của sự

ô nhiễm đến con người.

Đo lường hoạt độ của các nguyên vật liệu, đất bị ô nhiễm nhẹ hoặc các đống đổ

nát để có thể đưa ra quyết định về việc tái sử dụng, tái chế hoặc xử lý như chất thải

không phóng xạ [13].

1.3. Các đặc trưng hệ phổ kế

Trên thực tế có nhiều phương pháp khác nhau để đo được hoạt độ phóng xạ trong

môi trường như phương pháp huỳnh quang tia X hoặc dùng các hệ phổ kế….Trong đó,

việc dùng hệ phổ kế gamma là phổ biến và có độ chính xác cao. Mỗi hệ phổ kế gamma

có các đặc trưng khác nhau. Mục 1.3 sẽ trình bày các đặc trưng quan trọng của một hệ

phổ kế gamma.

1.3.1. Độ phân giải năng lượng

Độ phân giải năng lượng của detector được định nghĩa là tỉ số giữa FWHM và vị

trí đỉnh hấp thụ toàn phần Ho, trong đó FWHM là bề rộng của phân bố tại tọa độ bằng

một nửa độ cao cực đại của đỉnh.

Độ rộng đỉnh thường được biểu diễn bằng (FWHM) là một hàm phụ thuộc vào

năng lượng. Độ rộng này phụ thuộc vào thăng giáng thống kê của quá trình tập hợp

điện tích và truyền tín hiệu từ đầu dò đến MCA. Việc chuẩn bề rộng đỉnh góp phần

nâng cao tính chính xác của việc tính diện tích đỉnh và xác định đỉnh chập.

Mối quan hệ giữa độ rộng FWHM và năng lượng E được biểu diễn:

FWHM= aE ½ + bE +c (1.1)

Trong đó a, b, c là các hằng số thực nghiệm có được từ việc làm khớp.

(1.2) Debertin và Helmer cũng đề nghị mối quan hệ như sau: FWHM= (a + bE) 1/2

Nếu các đỉnh có dạng phân bố đỉnh Gauss. Độ rộng đỉnh được xác định bằng:

(1.3) FWHM= 0,939. A/ (CT - C0)

TC là độ cao đỉnh và

oC là phông, FWHM là bề rộng

Trong đó A là diện tích đỉnh,

toàn phần ở một nửa chiều cao cực đại.

Quy trình chuẩn độ rộng đỉnh phổ tương tự như chuẩn năng lượng nên hai quy

trình này thường được tiến hành đồng thời. Các hệ số và hàm chuẩn này được lưu

trong máy tính có thể gọi lại để dùng cho các phép đo tiếp theo.

Trong chương trình Genie- 2000 độ rộng đỉnh được xác định bằng công thức như

(1.4) FWHM= a + bE ½

Độ phân giải tốt không những giúp nhận biết các đỉnh kề nhau mà còn giúp ghi

nhận được các nguồn yếu có năng lượng riêng biệt khi nó nằm chồng lên miền liên

tục. Các detector có hiệu suất bằng nhau sẽ có kết quả là các diện tích đỉnh bằng nhau,

nhưng những detector có độ phân giải năng lượng tốt sẽ tạo nên các đỉnh năng lượng

hẹp và cao, các đỉnh năng lượng này có thể nhô lên cao hơn so với vùng nhiễu thống

kê của miền liên tục [9].

1.3.2. Hiệu suất ghi nhận của đầu dò

1.3.2.1. Khái niệm về hiệu suất

Khi photon tới đầu dò, tương tác với vật liệu đầu dò xảy ra theo một trong các

hiệu ứng sau: hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton, tán xạ Thomson, hiệu ứng tạo

cặp. Trong đó hiệu ứng quang điện sẽ chuyển toàn bộ năng lượng toàn phần của

photon cho đầu dò còn các hiệu ứng khác chỉ chuyển một phần năng lượng của

photon cho đầu dò. Trong thực tế điều cần xác định là các đặc trưng của tia gamma

cũng như các đặc trưng của nguồn quan tâm. Các đặc trưng này có thể là năng

lượng tia gamma hay hoạt độ của nguồn, trong khi đó cái mà ta thu được chỉ là

các số đếm ghi nhận được từ đầu dò. Để có thể suy ngược từ các số đếm này ra hoạt

độ nguồn cần phải biết hiệu suất của đầu dò [7].

Người ta chia hiệu suất của đầu dò thành hai loại: hiệu suất tuyệt đối và hiệu suất

nội.

) được định nghĩa là tỉ số giữa số các xung ghi nhận Hiệu suất tuyệt đối ( absε

được và số các lượng tử bức xạ phát ra bởi nguồn. Hiệu suất này phụ thuộc không

chỉ vào tính chất của đầu dò mà còn phụ thuộc vào bố trí hình học (chủ yếu

là khoảng cách giữa nguồn và đầu dò).

) được định nghĩa là tỉ số giữa số các xung ghi nhận được và số Hiệu suất nội ( intε

các lượng tử bức xạ đến đầu dò. Đối với nguồn đẳng hướng, hai hiệu suất này liên hệ

với nhau một cách đơn giản như sau:

ε =ε int

abs

4π Ω

  

  

(1.5)

Với Ω là góc khối của đầu dò được nhìn từ vị trí của nguồn. Việc sử dụng hiệu

suất nội thích hợp hơn so với hiệu suất tuyệt đối bởi vì sự phụ thuộc hình học ít hơn.

Hiệu suất nội của đầu dò chỉ phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu đầu dò, năng lượng

bức xạ và độ dày vật lý của đầu dò theo chiều của bức xạ tới. Vẫn có sự phụ thuộc

yếu của hiệu suất nội vào khoảng cách giữa nguồn với đầu dò bởi vì quãng đường

trung bình của bức xạ tại đầu dò có thể bị thay đổi một ít so với khoảng cách này.

1.3.2.2. Hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần (FEPE)

Hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần ( Eε ) được định nghĩa là xác suất của một

photon phát ra từ nguồn mất mát toàn bộ năng lượng của nó trong thể tích

hoạt động của đầu dò. Trong phân bố độ cao xung vi phân, các hiện tượng

mất năng lượng toàn phần này được thể hiện bởi một đỉnh xuất hiện ở vị trí cuối của

phổ. Các hiện tượng mà chỉ mất một phần năng lượng của bức xạ tới sẽ xuất hiện

xa hơn về phía trái của phổ. Số các hiện tượng mất năng lượng toàn phần có thể được

thu bởi một tích phân đơn giản diện tích toàn phần dưới đỉnh.

Trong thực nghiệm hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần được xác định bởi:

ε = E

N/t s A.P E

(1.6)

Với Eε , N , A , EP ,t lần lượt là hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần, diện tích đỉnh,

hoạt độ tại thời điểm đo (Bq), xác suất phát gamma, thời gian đo (s).

Theo công thức truyền sai số tương đối ta có: (Sai số của thời gian đo t là nhỏ, nên

có thể bỏ qua).

Vậy sai số tương đối của hiệu suất ghi (1.6) là:

ε(E) ε(E)

σ N N

σ A A

  

  

  

  

P E P E

  

  

  

  

(1.7)

Với:

Nσ N

  

  

là sai số tương đối diên tích đỉnh.

σA A

  

  

là sai số tương đối hoạt độ nguồn.

EP P E

  

  

là sai số tương đối xác suất phát gamma.

1.3.2.3. Đường cong hiệu suất chuẩn

Do xác suất tương tác phụ thuộc vào năng lượng của photon tới nên hiệu suất đỉnh

và tỉ số đỉnh – toàn phần sẽ phụ thuộc theo năng lượng. Do đó khi hiệu chuẩn hiệu suất

cần khảo sát sự phụ thuộc theo năng lượng.

Sự đo đạc các hiệu suất chuẩn với các nguồn chuẩn đơn năng cung cấp cho chúng

ta một bộ các giá trị hiệu suất tại các năng lượng xác định. Bước tiếp theo là sử dụng

bộ các điểm này để xây dựng một đường cong chuẩn hay một hàm cho phép tính hiệu

suất ở bất kì năng lượng nào nằm trong khoảng năng lượng được tính toán. Ở đây,

dùng phần mềm Genie – 2000 để thiết lập đường cong hiệu suất chuẩn.

Trong chương trình Genie- 2000, thường sử dụng dạng đường cong hiệu suất kép

vì tồn tại hai đường cong – một cho vùng năng lượng thấp và một cho vùng năng

lnε =

a (lnE)

lượng cao.

(1.8)

∑

i=0

Với ai, E, ɛ lần lượt là hệ số có được từ việc làm khớp, năng lượng đỉnh, hiệu

suất đỉnh ở năng lượng E tương ứng.

1.3.3. Những ảnh hưởng lên hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần

1.3.3.1. Ảnh hưởng do khoảng cách của nguồn và đầu dò

Nói chung cường độ tia gamma phát ra từ một nguồn sẽ giảm theo khoảng cách

tương ứng với quy luật nghịch đảo bình phương. Điều này có thể áp dụng cho các

nguồn điểm và các đầu dò điểm.

Một vấn đề dễ nhận thấy nhất là không thể đo trực tiếp khoảng cách thực sự từ

nguồn đến bề mặt vùng hoạt động của đầu dò. Bởi vì sự hấp thụ toàn phần của các tia

gamma thường bao gồm cả tán xạ nhiều lần bên trong đầu dò, điểm tương ứng khoảng

cách zero phải ở đâu đó bên trong tinh thể đầu dò. Điểm này có thể được suy ra bằng

=kD+kd

thực nghiệm.

1 1/2 R

(1.9)

Với R là tốc độ đếm, k là hằng số, D là khoảng cách đã biết từ nguồn đến lớp vỏ

ngoài của đầu dò, d0 khoảng cách chưa biết từ điểm tương ứng khoảng cách zero bên

trong đầu dò đến lớp vỏ ngoài đầu dò.

Vậy nếu như hoạt độ của một nguồn được đo ở các khoảng cách D khác nhau và 1/R1/2 được vẽ theo khoảng cách, điểm giao với trục x sẽ là d0, R có thể là tốc độ đếm

toàn phần hay tốc độ đếm ở một đỉnh riêng biệt được xác định bằng diện tích đỉnh

trong phổ.

1.3.3.2. Ảnh hưởng của sự khác biệt hình học nguồn

Tại một khoảng cách từ nguồn đến đầu dò cố định, sự phân bố vật liệu phóng xạ

bên trong một thể tích khác với việc tập trung nó trong một nguồn điểm làm giảm

cường độ tia gamma đến đầu dò. Với một nguồn điểm việc tính toán góc khối tới đầu

dò giúp xác định cường độ tia gamma đến là dễ dàng. Đối với các nguồn có kích

thước, sự tính toán góc khối hiệu dụng là phức tạp vì mỗi điểm bên trong

nguồn đều có một ảnh hưởng khác nhau đối với đầu dò và do vậy sẽ đóng góp vào

cường độ tia gamma toàn phần với các mức độ khác nhau. Đối với một đĩa mỏng,

phương trình xấp xỉ đã được đưa ra và bảng của các hệ số đã được xuất bản mà có thể

được dùng để hiệu chỉnh độ phóng xạ của một nguồn phân bố đối với một nguồn điểm

tương đương (ví dụ Faires và Boswell (1981) và Debertin và Helmer (1988)). Đối với

nguồn có kích thước, các tích phân phức tạp hơn và không thể dẫn ra được một biểu

thức đơn giản để tính toán hệ số hiệu chỉnh hình học. Thực tế là hầu hết các phòng thí

nghiệm chỉ làm việc với một số nhỏ các hình học mẫu chuẩn và giả sử rằng cách đơn

giản nhất để thiết lập mối quan hệ của các mẫu có hình học khác nhau là bằng các

phương pháp xác định hệ số thông qua việc đo đạc thực sự. Đối với những hình học

không chuẩn, sự ước lượng của các hệ số hiệu chỉnh hình học sẽ phức tạp hơn. Việc

tính toán ngay cả với sự hỗ trợ của máy tính là rất khó khăn và việc so sánh với thực

nghiệm với các hình học khác nhau có thể khó thực hiện bởi việc không tìm thấy một

hình dạng thích hợp.

1.3.3.3. Ảnh hưởng của mật độ nguồn lên hiệu suất

Đối với nguồn có kích thước, cần để ý đến hiệu ứng tự hấp thụ gamma trong

chính bản thân vật liệu nguồn. Khi đó ảnh hưởng chất liệu nền (matrix) trong nguồn và

mật độ của nó cũng phải được hiệu chỉnh khi tính toán hiệu suất của hệ phổ kế. Để

hiệu chỉnh sự tự hấp thụ cho tốc độ đếm của đỉnh phổ gamma R chúng ta có thể sử

dụng phương trình đơn giản:

(1.10) R0=Rµt/ (1-e- µt)

Với t là bề dày của mẫu và µ là hệ số suy giảm tuyến tính ở năng lượng thích hợp

của vật liệu làm thành mẫu. Việc áp dụng phương trình (1.10) là đủ đơn giản khi mà

hệ số suy giảm được biết. Nếu matrix của mẫu không phải là một hợp chất đơn

giản, giá trị của µ hầu như không biết. Đối với nhiều loại matrix giá trị µ hiệu dụng có

thể được ước lượng từ những vật liệu tương tự. Nếu hợp chất của mẫu được thiết lập

hợp lí một phương pháp để ước lượng hệ số hấp thụ khối (µ/ρ) cho hợp chất từ các hệ

số hấp thụ khối của các thành phần (µ/ρ)I được trình bày theo cách dưới đây:

(1.11)

∑

μ ρ

  

  

Với fi là tỉ số của mỗi thành phần riêng biệt và ρ là mật độ tương ứng.

1.3.3.4. Ảnh hưởng của trùng phùng ngẫu nhiên

Trong quá trình xử lý xung tín hiệu của đầu dò, khi nguồn có hoạt độ cao thì sẽ có

hiện tương trùng phùng ngẫu nhiên xảy ra. Một xung được tính trong một tổng bất cứ

khi nào nó không đi trước hay theo sau một xung khác trong một khoảng thời gian cố

định. Khoảng thời gian τ này là thời gian phân giải của hệ điện tử. Sử dụng phân bố

2Rτ

Poisson thì xác suất của một trùng phùng ngẫu nhiên trong khoảng thời gian τ là:

TA =Ae

(1.12)

Với A là diện tích đỉnh được đo và AT là diện tích đỉnh thực, R là tốc độ đếm

trung bình, τ là thời gian.

Bởi vì trùng phùng là ngẫu nhiên nên sự hiệu chỉnh này là có thể áp dụng cho tất

cả các đỉnh trong phổ.

1.3.3.5. Hiệu chỉnh phân rã phóng xạ

Hoạt độ của các nguồn chuẩn phải được hiệu chỉnh phân rã về cùng một thời gian

ln2 T 1/2

  

R =R e

  

thông qua phương trình phân rã thông thường:

(1.13)

Cần thận trọng khi hiệu chỉnh phân rã đối với từng trường hợp riêng biệt. Để hiệu

-λΔt

)

chỉnh sự rã trong thời gian đo thì Rt phải được tính như sau:

R =R λΔt/(1-e M

(1.14)

Với λ là hằng số phân rã, Rt là hoạt độ ở thời điểm bắt đầu đo và RM là hoạt độ

được đo, ∆t là thời gian đo toàn phần, T ½ là chu kì bán rã của hạt nhân.

1.3.3.6. Ảnh hưởng trùng phùng tổng

Nguồn gốc của hiện tượng này là do kết quả của tổng của các tia gamma được

phát gần như đồng thời từ một hạt nhân. Nó là nguyên nhân tất yếu gây nên sai biệt đối

với phép đo hạt nhân phóng xạ có sơ đồ phân rã phức tạp với sự nối tầng của các tia

gamma. Không giống với trùng phùng ngẫu nhiên phụ thuộc vào tốc độ đếm, trùng

phùng tổng phụ thuộc vào hình học và đặc biệt khi nguồn được đặt ở vị trí rất gần đầu

dò. Với nguyên nhân này, các nguồn phát nhiều tia gamma không nên được sử dụng

cho việc chuẩn hiệu suất của hình học gần đầu dò.

1.3.4. Chuẩn năng lượng

Mục đích của việc chuẩn năng lượng là tìm ra mối quan hệ giữa năng lượng và số

kênh (Ch). Để chuẩn năng lượng, ta cần một phổ chuẩn đã biết sẵn năng lượng và số

kênh tương ứng của các nguyên tố có trong phổ.

Cụ thể, việc chuẩn năng lượng bao gồm những bước sau:

Đo phổ của một nguồn phóng xạ có năng lượng gamma phát ra đã được biết trước.

Sau đó xác định các đỉnh gamma có trong phổ.

Tiếp theo là cung cấp năng lượng tương ứng với các đỉnh đã xác định.

Từ đó thiết lập mối quan hệ giữa năng lượng gamma và số kênh theo hàm bậc nhất

hoặc bậc hai bằng các phần mềm xử lý phổ. Trong luận văn này sử dụng phần mềm

Genie-2000.

Hàm biểu diễn sự phụ thuộc năng lượng (keV) theo kênh thường có dạng:

E (keV) = A + B.ch (1.15)

Hoặc tốt hơn là dùng hàm bậc hai

E (keV)= A + B.ch + C.ch2 (1.16)

Trong đó A, B, C là các hệ số có được từ việc làm khớp

1.3.5. Giới hạn tới hạn LC (số đếm)

Tín hiệu cần đo từ nguồn phóng xạ thường nằm trên một nền phông ngẫu nhiên.

Một cách lý tưởng thì nền phông có thể xác định nhờ việc đo “mẫu trắng” trong cùng

khoảng thời gian đo như mẫu thật. Mẫu trắng là mẫu giống như mẫu thật nhưng không

có phóng xạ cần đo như trong mẫu thật. Gọi B là số đếm phông nền, còn số đếm tổng

của mẫu thật cần đo là C = N + B, với N là số đếm thuần của lượng phóng xạ cần khảo

sát, thì số đếm N = C - B. Trong trường hợp mẫu thật có hoạt độ phóng xạ rất thấp thì

số đếm tổng C của mẫu cần đo không lớn hơn hẳn số đếm phông B, tức là N gần bằng

0. Khi đó cần phải xác định giới hạn của hiệu số C-B bằng bao nhiêu với độ tin cậy

cho trước thì N được coi hay không được coi là số đếm phóng xạ. Giới hạn đó gọi là

giới hạn tới hạn LC. Giới hạn tới hạn LC có liên quan đến việc có khẳng định được

rằng mẫu khảo sát thực sự có phóng xạ sau khi hoàn thành phép đo hay không. Quyết

định đó có thể phạm phải hai sai lầm, sai lầm loại 1 khi nói mẫu khảo sát là có phóng

xạ trong khi thực tế không đo được lượng phóng xạ đó. Sai lầm loại hai khi nói rằng

mẫu khảo sát không có phóng xạ trong khi trong thực tế đo được có lượng phóng xạ

đó [9],[10].

Giả sử:

Số đếm phông nền trong khu vực đỉnh quan tâm có giá trị trung bình B và độ lệch

chuẩn: Bσ = B (1.17)

Cσ = C (1.18)

Số đếm tổng C có độ lệch chuẩn là:

Nσ = B+C (1.19)

Số đếm phóng xạ của đỉnh quan tâm là N, độ lệch chuẩn là:

2 (−1) +

2 (1) =

(Vì N=C-B, mà theo công thức truyền sai số có:

2 = σ σ Β

2 Ν

2 σ Β

2 Β

2 σ C

2 + ⇒ = Β + σ σ σ Ν C

∂Ν ∂Β

∂Ν ∂ C

  

  

  

  

)

Giới hạn tới hạn LC được tính theo công thức:

L = k δ α o

B.(1+ n/2m)

(1.20)

oδ

αk là hệ số được chọn để cung cấp độ tin cậy cho trước

là độ lệch chuẩn khi N=0. (1.21) với

B là số đếm phông nền trong khu vực đỉnh quan tâm

N là số đếm của đỉnh quan tâm

n là số kênh trong khu vực đỉnh quan tâm

m là số kênh của phông nền về mỗi bên của đỉnh

αk =1,645 (độ tin cậy 1-α=95%).

Nếu xác suất α=5% thì

Từ (1.20), suy ra:

L = 1,645δ o

(1.22)

Khi tổng số kênh được sử dụng ước tính phông nền bằng bề rộng của đỉnh cần

CL = 2,33 B

(1.23) quan tâm (n=2m):

1.3.6. Giới hạn phát hiện LD (số đếm)

LC mới chỉ cho ranh giới giữa số đếm N thuộc nền phông hay thuộc hiệu ứng

phóng xạ. Do đó, cần đưa vào đại lượng LD, gọi là giới hạn phát hiện, là giới hạn dưới

mà với một độ tin cậy cho trước, các giá trị số đếm thuần của mẫu khảo sát phải lớn

hơn LD mới được coi là số đếm thuần phóng xạ. Nếu chỉ sử dụng LC thì trong trường

hợp số đếm thực do mẫu gây ra có giá trị trung bình bằng với LC thì sai lầm loại 2 lên

đến 50%. Để hạn chế sai lầm này, ta đưa vào đại lượng LD >LC [9],[10].

Tính LD theo công thức:

L = L + k δ C

β D

(1.24)

βk là hệ số được chọn cung cấp độ tin cậy cho trước

Với

Dδ là độ lệch chuẩn khi N = C – B.

C là số đếm tổng của đỉnh quan tâm.

Khi số đếm phóng xạ từ mẫu bằng với giới hạn phát hiện LD (N=LD), lúc đó sai số

của N là Nσ bằng với sai số của LD là Dδ

Ta có:

(1.25) DL = C - B

Dδ = B + C

(1.26) Suy ra:

(1.27) Ta có: C = LD + B

Trong khi đó n=2m, ta lại có :

oδ = 2B

(1.28)

2 δ = L + B + B = L + 2B D

Từ (1.25), (1.26), (1.27) có:

2 2 δ = L + δ D D o

Suy ra: (1.29)

k = k =1,645 β

Nếu α = β = 5% thì

Khi đó:

L = k δ +k L +δ α

α o

2 o

(1.30)

Sắp xếp lại (1.30) bằng cách bình phương 2 vế của (1.30), ta có:

2 L = k δ + 2k δ L + δ + k (L + δ ) D o

2 2 α o

2 α o

2 D

2 α

2 o

L -2k δ -k L = 2k δ L +δ

2 2 α o

2 α D

2 α o

2 D

2 o

2 2 2 2 [L (L -k )-2k δ ] = 4k δ (L +δ ) α o o

4 2 α o

2 α

2 2 2 2 2 L (L -k ) = 4L k δ α D α o

2 D

2 2 2 2 (L -k ) = 4k δ α α o

L -k = 2k δ α o

2 α

Suy ra: L = k + 2k δ D α o

2 α

L = k + 2k δ = 1,645 +2.1,645. 2B

α o

2 α

Vậy, sau khi sắp xếp lại (1.30) ta có

Suy ra

DL = 2,71+ 4,65 B

(1.31)

DL = 2,71 + 4,65 B

Vậy khi n= 2m, thì:

1.3.7. Giới hạn phát hiện hoạt độ MDA (Bq)

Đối với giới hạn tới hạn LC và giới hạn phát hiện LD ta chỉ sử dụng số đếm còn

trong giới hạn phát hiện hoạt độ MDA, chúng ta sẽ tính đối với hoạt độ phóng xạ. Đó

là hoạt độ thấp nhất mà hệ đo còn có thể đo được với một mức độ tin cậy cho trước.

MDA(Bq) =

MDA được tính theo công thức:

CL εI t

γ m

C =

(1.32)

m λt

λt 1-e

Trong đó: là thừa số hiệu chỉnh khi khoảng thời gian đo tm không thể bỏ

qua so với thời gian bán rã T1/2 = 0,693/λ

LD là giới hạn phát hiện (số đếm)

ε là hiệu suất ghi của detector với bức xạ gamma có năng lượng xác định.

γI là xác suất phát gamma

tm là thời gian đo (giây)

Khi tm << T1/2 thì C = 1. Lúc đó, công thức giới hạn phát hiện hoạt độ MDA có

dạng

MDA(Bq) =

L D εI t

γ m

(1.33)

Độ bất định của MDA phụ thuộc độ bất định của các đại lượng trong công thức

(1.33) [9],[10].

1.3.8. Giới hạn phát hiện nồng độ MDC (Bq/ kg) [19]

Giới hạn phát hiện nồng độ MDC chính là giới hạn phát hiện hoạt độ MDA nhưng

được tính theo đơn vị của nồng độ. Giới hạn phát hiện nồng độ MDC và giới hạn phát

hiện hoạt độ MDA có thể thay thế cho nhau. Sự khác nhau giữa chúng là chỉ do sự

MDC =

chuyển đổi đơn vị.

MDA m

L D mεI t

  

  

γ m

   

   

(1.34)

Với LD là giới hạn phát hiện (số đếm)

ε là hiệu suất ghi của detector với bức xạ gamma có năng lượng xác định

γI là xác suất phát gamma

tm là thời gian đo (giây)

m là khối lượng mẫu (kg)

Độ bất định của MDC phụ thuộc độ bất định của các đại lượng ở (1.34). Trong

thực tế, độ bất định của khối lượng mẫu m và của thời gian đo tm rất nhỏ nên có thể bỏ

qua.

Theo công thức truyền sai số, ta tính được công thức sai số tương đối cho MDC:

σ MDC MDC

L L

σ ε ε

  

  

   

   

   

   

(1.35)

Từ (1.34), ta thấy để tính giá trị MDC, ta phải tính được hiệu suất ghi nhận ɛ của

detector đối với bức xạ gamma đo được (hiệu suất ghi của detector đã được trình bày ở

mục 1.3.2.2 chương 1). Trong thực nghiệm, chúng ta chỉ xác định được một số giá trị

hiệu suất tại một số đỉnh năng lượng khảo sát. Để xác định hiệu suất tại những giá trị

khác thì phải nội suy, ngoại suy từ những giá trị hiệu suất đã có. Vì vậy, ta cần xây

dựng đường cong hiệu suất chuẩn từ các nguồn chuẩn.

1.3.9. Hiệu chỉnh phân rã

Phụ thuộc vào chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ cần phân tích, hoạt độ trên mỗi

đơn vị khối lượng nên hiệu chỉnh bởi thừa số df , λ là hằng số phân rã, tg là thời gian đo

df được tính bởi

mẫu. Đưa vào yếu tố phân rã phóng xạ trong suốt thời gian đo thì

λt

công thức:

-1 f =e d

g -λt

1-e

  

  

(1.36)

1.3.10. Hiệu chỉnh tự hấp thụ

Phép đo hoạt độ phóng xạ trong đất bởi hệ phổ kế gamma có liên quan đến nguồn

hiệu chỉnh mà matrix nguồn khác với matrix của mẫu đo. Trong trường hợp này, ta

nên đưa vào kết quả một thừa số hiệu chỉnh. Năng lượng càng thấp thì thừa số hiệu

chỉnh càng lớn.

Nhiều kĩ thuật khác nhau được sử dụng để xác định thừa số hiệu chỉnh này:

Đo hiệu suất suy giảm bức xạ gamma trong mẫu với năng lượng cho trước.

Tính toán đối với cấu tạo hóa học và mật độ mẫu.

att,E

được tính Đối với thùng chứa mẫu hình trụ, thừa số hiệu chỉnh sự suy giảm

-μ (E).X

theo công thức sau:

att,E

-μ (E).X

μ (E).(1-e μ (E).(1-e

) )

(1.37)

là hệ Với X là quãng chạy trung bình của bức xạ gamma trong thùng chứa, μ (E)

số suy giảm tuyến tính.

Hệ số suy giảm tuyến tính μ(E) phụ thuộc vào năng lượng photon, mật độ ρ và

cấu tạo hóa học của mẫu và diễn tả sự suy giảm theo cấp số nhân của mật độ chùm tia

μ(E)=

ω μ (E) ρ

gamma theo khoảng cách và có thể tính theo công thức sau:

i m,i

(1.38)

∑

  

  

Hệ số suy giảm tuyến tính μ(E) cũng có thể được tính bằng cách lấy hiệu suất suy

giảm khối nhân với mật độ.

1.3.11. Hệ số hiệu chỉnh trùng phùng

Trong khi thực hiện các phép đo có thể xảy ra sự mất mát số đếm do hiệu ứng

trùng phùng tổng, đặc biệt đối với các detector có hiệu suất ghi nhận cao.

Các thừa số này đóng vai trò quan trọng khi đo nguồn điểm hoặc nguồn đĩa mỏng

đặt gần bề mặt detector, có các thừa số hiệu chỉnh cụ thể cho mỗi đồng vị phóng xạ,

detector, hình học nguồn và khoảng cách từ mẫu đến detector.

Hầu hết tất cả các phương pháp lý thuyết dùng để tính toán đều liên quan đến các

phần mềm mô phỏng Monte-Carlo (Geant, EGSnrc,MCNP, Penelope…..) dùng để

tính toán các trường hợp phức tạp, không tính được bằng thực nghiệm.

Khi tính toán thực nghiệm có thể sử dụng các dữ liệu đặc biệt từ lý thuyết nhưng

cần nhiều điều kiện về đầu dò và điều kiện đo.

Mối quan hệ giữa giá trị của số đếm thực N theo lý thuyết và giá trị của số đếm

thực trên thực nghiệm N là thừa số hiệu chỉnh tổng của chùm tia gamma ở năng lượng

E. Thừa số này được áp dụng trong phép phân tích phổ đo mẫu.

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU MÔI

TRƯỜNG ĐẤT

Chương 1 trình bày về nguồn gốc phóng xạ môi trường. Trong đó, các đồng vị phóng xạ tự nhiên 238U, 232Th, 40K là thành phần chính đóng góp vào phông phóng xạ

gamma gây ảnh hưởng ít nhiều đến sức khỏe con người. Các đồng vị này tồn tại chủ

yếu trong môi trường đất. Việc nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong đất mang đến nhiều

lợi ích thực tiễn bảo vệ sức khỏe con người như biết được đặc điểm hoạt độ phóng xạ

trong môi trường sống xung quanh mình, phát hiện các sự cố hạt nhân kịp thời hay về

lợi ích kinh tế, đưa ra quyết định tái sử dụng, tái chế đất và các vật liệu khác một cách

hợp lý. Để phân tích hoạt độ phóng xạ,việc đầu tiên là cần tìm hiểu và đưa ra quy trình

phân tích mẫu môi trường đất một cách chính xác. Chương 2 trình bày cụ thể quá trình

phân tích mẫu môi trường đất. Đây là khâu đặc biệt quan trọng quyết định tính chính

xác của kết quả nghiên cứu.

2.1. Nguyên tắc

Quy trình phân tích hoạt độ phóng xạ trong đất phải tuân theo các bước sau:

Quá trình lập kế hoạch : Tùy thuộc vào mục tiêu của việc phân tích hoạt độ trong

đất mà có các cách lấy mẫu khác nhau. Dù là mục tiêu nào đi nữa thì việc lấy mẫu

cũng cần được lựa chọn cẩn thận vì nếu mắc phải sai lầm trong công đoạn này sẽ dẫn

đến hậu quả là rất tốn kém và phép đo không chính xác. Cách lấy mẫu phải đảm bảo

rằng hoạt độ phóng xạ của mẫu đặc trưng cho sự phân bố các đồng vị phóng xạ trong

đất của khu vực đang xét. Kết quả khảo sát ban đầu của vùng đất cần phân tích cũng

ảnh hưởng đến việc lựa chọn cách tạo mẫu. Sau khi lựa chọn cách lấy mẫu, công việc

tiếp theo là lên kế hoạch lấy mẫu. Cuối cùng là tiến hành lấy mẫu (thu thập mẫu).

Công đoạn thu thập mẫu phải phù hợp với kế hoạch lấy mẫu đã lập. Nếu lấy mẫu ở lớp

đất trên cùng thì có thể lấy một mẫu đơn hoặc nhiều mẫu nhỏ có độ dày xác định từ

các đơn vị mẫu đã được chọn. Nếu lấy mẫu theo chiều dọc của các tầng đất khác nhau

thì lấy mẫu sâu theo chiều dọc, ngay dưới bề mặt có đánh dấu điểm lấy mẫu. Độ dày

vào độ sâu trong khi lấy mẫu.

của các mẫu đơn hoặc nhiều mẫu nhỏ ở các tầng đất khác nhau thì khác nhau, phụ thuộc

Quá trình lấy mẫu : Việc thu thập mẫu phải phù hợp với quá trình lập kế hoạch. Điều

này sẽ dẫn đến quyết định tạo mẫu đơn hoặc mẫu tổng hợp. Trong quá trình lấy mẫu nên

loại bỏ các thành phần thô. Sau khi lấy mẫu, tạo mẫu thì các mẫu đất này sẽ được phân

loại, đóng gói và vận chuyển đến phòng thí nghiệm [11],[13].

Quá trình thí nghiệm : Ngay khi vận chuyển đến phòng thí nghiệm, các mẫu đã tạo

được xem như là các mẫu thí nghiệm. Các mẫu này dùng để lưu trữ hoặc dùng trong các

phép phân tích. Trước khi phân tích đặc điểm hoạt độ phóng xạ, tất cả các mẫu thí nghiệm

phải được xử lý (sấy khô, nghiền nhỏ, rây thành bột mịn) để tạo thành mẫu thử sao cho

các đặc tính lý- hóa của mẫu là không đổi đối với tất cả các phép phân tích hoạt độ. Cuối

cùng là tiến hành phân tích hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong mẫu.

Một mẫu đơn

hoặc “n” mẫu

Trộn “n” mẫu

nhỏ.

ẫ

nhỏ thành mẫu

o ạ t h n ì r t á u Q

tổng hợp.

Tạo mẫu Loại bỏ thành phần thô Đóng gói, phân loại và cho PTN có kích thước lớn hơn vận chuyển

2cm.

Kết thúc quá trình

Mẫu dùng lưu

thu thập mẫu và bắt

trữ hoặc sử Tạo mẫu TN

đầu quá trình PTN

dụng trong TN

Mẫu thử dùng Mẫu thử phân tích hoạt dùng lưu Khâu chuẩn bị: Sấy khô, nghiền nhỏ và rây mẫu. độ trữ N T P h n ì r t á u Q Mẫu thử cho Mẫu thử dùng

Mẫu thử dùng trong

Mẫu thử cho phép Pu, Am, Cm. trong hệ đo

phép đo α,β alpha và

đo Sr-90. Hóa phóng xạ. gamma.

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình tạo mẫu để phân tích hoạt độ phóng xạ trong đất

2.2. Phương pháp lấy mẫu

Việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu và những

kết quả khảo sát ban đầu về đặc điểm hoạt độ phóng xạ của vùng đất đang xét.

Có 2 phương pháp lấy mẫu là: Phương pháp lấy mẫu theo xác suất và phương

pháp lấy mẫu phi xác suất, phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu và thông tin về sự phân

bố hoạt độ phóng xạ của vùng đất đã khảo sát.

Phương pháp lấy mẫu theo xác suất: Áp dụng khi lấy mẫu đất ở các vùng đất

thông thường. Phương pháp này dựa trên việc lựa chọn các đơn vị lấy mẫu (Không có

sự ưu tiên nào).

Phương pháp lấy mẫu phi xác suất: Áp dụng đối với vùng đất nghi ngờ bị ô nhiễm

phóng xạ. Phương pháp này dựa trên sự bắt buộc ưu tiên để lựa chọn các đơn vị lấy

mẫu trong một khu vực cụ thể dưới sự khảo sát đặc biệt do các mức độ ô nhiễm đất.

2.2.1. Khảo sát ban đầu ở một vùng đất

Giai đoạn khảo sát một vùng đất ngay từ ban đầu giúp cho việc xác định phương

pháp lấy mẫu, ví dụ như:

Phân tích các dữ liệu lịch sử, tham khảo các nghiên cứu trước đây… giúp phát

hiện các nguồn đồng vị phóng xạ còn tiềm ẩn trong vùng đất cần khảo sát.

Thu thập thông tin về đặc điểm địa chất, thủy văn, thổ nhưỡng, đặc điểm khí hậu,

từ đó biết được đặc điểm phát triển theo không gian, thời gian của phóng xạ ở một khu

vực.

Khảo sát vùng đất để xác định địa hình, đặc điểm của thảm thực vật và các đặc thù

khác của vùng đất mà có thể ảnh hưởng đến việc lấy mẫu.

Đối với đất nông nghiệp, thu thập thông tin từ những người nông dân về tính chất

và độ sâu của vùng đất, lượng phân bón hóa học và phụ gia khác có thể dẫn đến hoạt

độ phóng xạ trong đất quá mức cho phép [12].

2.2.2. Các phương pháp lấy mẫu

Việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu và những

kết quả khảo sát ban đầu về đặc điểm hoạt độ phóng xạ của vùng đất đang xét. Ví dụ,

mục tiêu là bảo vệ loài người và môi trường thì có liên quan đến xã hội và những khó

khăn về kinh tế. Chiến lược lấy mẫu được lựa chọn phải đảm bảo rằng hoạt độ phóng

xạ trong mẫu đặc trưng cho sự phân bố các đồng vị phóng xạ trong đất tại khu vực

khảo sát.

Trước khi lựa chọn phương pháp lấy mẫu thì phải lựa chọn đơn vị lấy mẫu trong

một khu vực đặc biệt (ví dụ khu vực có mức độ ô nhiễm phóng xạ cao).

Luận văn này sẽ trình bày về “đơn vị lấy mẫu” chi tiết hơn ở mục 2.3.1.

Việc lựa chọn phương pháp (chiến lược) lấy mẫu phải tuân theo các bước sau đây:

Phân tích các dữ liệu lịch sử, tham khảo các nghiên cứu trước đây… giúp phát

hiện các nguồn đồng vị phóng xạ còn tiềm ẩn trong vùng đất cần khảo sát.

Khảo sát vùng đất xung quanh khu vực lấy mẫu.

Khảo sát vùng đất: Sử dụng máy dò cầm tay di động để biết được sự phân bố hoạt

độ phóng xạ của vùng đất nghiên cứu.

Việc lựa chọn chiến lược lấy mẫu xác định mật độ mẫu, sự phân bố theo thời gian,

không gian của các đơn vị lấy mẫu và thời gian lấy mẫu có đưa vào các yếu tố sau:

Sự phân bố tiềm tàng của các đồng vị phóng xạ: Đồng nhất hay không đồng nhất.

Đặc điểm của môi trường.

Khối lượng đất tối thiểu cần thiết để tiến hành thí nghiệm.

Số lượng thí nghiệm cần thực hiện tối đa cho việc nghiên cứu.

Trong rất nhiều trường hợp có thể phát hiện đất bị ô nhiễm, vì vậy xác định một

chiến lược lấy mẫu cho những vùng đất đặc biệt này là rất cần thiết. Một điều lưu ý là

ta phải lựa chọn các điểm lấy mẫu thích hợp mà sự phân bố đồng vị phóng xạ đã biết

trước, đồng thời những điểm này phải ở những vị trí thuận lợi cho việc giám sát hằng

ngày. Điều này cho phép khẳng định chính xác hơn về số lượng và vị trí điểm lấy mẫu.

Xác suất lựa chọn ngẫu nhiên một chiến lược lấy mẫu chỉ đúng khi sự phân bố

hoạt độ phóng xạ trong đất là đồng nhất. Đối với một vùng đất có các nguồn điểm

không đồng nhất thì chiến lược lấy mẫu phụ thuộc vào đặc điểm phân bố của các

nguồn điểm không đồng nhất trong các vùng đất lấy mẫu khác nhau.

Khi mục đích nghiên cứu là khảo sát phóng xạ xảy ra gần đây trên bề mặt đất

chẳng hạn như chu trình của bụi phóng xạ, rò rĩ phóng xạ hoặc tai nạn hạt nhân thì lấy

mẫu là lớp đất trên cùng.

Khi mục tiêu là nghiên cứu một vùng đất bị ô nhiễm thì cần khảo sát sự phân bố

của các đồng vị phóng xạ dọc theo độ sâu của đất. Mẫu được lấy từ các độ sâu khác

nhau. Các mẫu đất có thể có cùng độ dày hoặc ở mỗi tầng đất khác nhau sẽ lấy một

mẫu đại điện [11]. Hình 2.2. trình bày sơ đồ lựa chọn phương pháp lấy mẫu.

Hình 2.2. Sơ đồ lựa chọn phương pháp lấy mẫu

2.3. Kế hoạch lấy mẫu

Kế hoạch lấy mẫu đòi hỏi sự chính xác, phụ thuộc vào phương pháp lấy mẫu đã

chọn. Kế hoạch cũng xác định nguồn nhân lực cần thiết cho việc lấy mẫu. Tùy từng

trường hợp cụ thể mà có kế hoạch lấy mẫu khác nhau. Kế hoạch phải cung cấp đầy đủ

thông tin cần thiết về vùng đất (nơi lấy mẫu), đơn vị lấy mẫu, vị trí điểm lấy mẫu, loại

mẫu (mẫu đất đơn hay mẫu đất tổng hợp), lấy mẫu theo chiều dọc hay ở các tầng đất

khác nhau.

2.3.1. Lựa chọn khu vực và đơn vị lấy mẫu

Sau khi đã chọn được một phương pháp lấy mẫu, thì khu vực và đơn vị lấy mẫu

được xác định dựa trên các khảo sát ban đầu. Vùng đất cần khảo sát được chia thành

nhiều khu vực. Một khu vực được chia thành nhiều ô. Mỗi ô là một đơn vị lấy

mẫu.Trong một vài trường hợp, ranh giới bao quanh khu vực lấy mẫu cũng như các

đơn vị lấy mẫu được giữ cố định, ví dụ như trong một khu vực thí nghiệm hạt nhân

mới. Đối với nơi xảy ra tai nạn hạt nhân thì kích thước của khu vực lấy mẫu và các

đơn vị lấy mẫu có thể xác định được bởi các đặc điểm của môi trường (hướng và

cường độ của gió, địa hình…) tại thời điểm xảy ra tại nạn, cũng như sự thay đồi nguồn

phóng xạ (đồng vị phóng xạ, hoạt độ…..).

Đối với phương pháp lấy mẫu theo xác suất, các đơn vị lấy mẫu có thể được lựa

chọn một cách hệ thống hoặc ngẫu nhiên.

Đối với tất cả phương pháp (chiến lược) lấy mẫu đều có thể được chọn ngẫu nhiên

hoặc có hệ thống.

Ở cùng một vùng đất, do sự phân bố không đồng đều của các đồng vị phóng xạ,

nên có thể kết hợp các phương pháp lấy mẫu khác nhau cho các vị trí khác nhau [13].

2.3.2. Phương pháp lấy mẫu theo xác suất

Đối với phương pháp lấy mẫu theo xác suất, khu vực lấy mẫu được chia thành

nhiều ô nhỏ (giống như một mạng lưới bao phủ vùng đất). Một ô nhỏ là một đơn vị lấy

mẫu. Mạng lưới có diện tích từ vài mét vuông đến vài ki-lô-mét vuông, phụ thuộc vào

vùng đất đã khảo sát.

Nếu dựa trên các khảo sát ban đầu mà lập được bản đồ phóng xạ thì mạng lưới của

vùng đất khảo sát tương ứng với mạng lưới của vùng đất dùng lập bản đồ. Mạng lưới

trên bản đồ phóng xạ càng chi tiết ở các khu vực bị nghi ngờ có xảy ra ô nhiễm phóng

xạ và thưa dần ở các khu vực không bị ô nhiễm.

Như đã đề cập, đối với phương pháp lấy mẫu theo xác suất, các đơn vị lấy mẫu có

thể được chọn hệ thống hoặc ngẫu nhiên.

Chọn mẫu theo hệ thống (systematic sampling): Với cách chọn mẫu này thì tâm

của các ô đơn vị lấy mẫu được giữ cố định. Số lượng tối đa các ô lấy mẫu dựa trên các

đặc tính không đồng nhất của môi trường và sự phức tạp địa hình của vùng đất cần

khảo sát.

Chọn mẫu ngẫu nhiên (Random sampling): Các đơn vị lấy mẫu có liên quan với

nhau và số các ô lấy mẫu được chọn ngẫu nhiên.

Khi mục tiêu nghiên cứu là khảo sát ảnh hưởng của một nguồn phóng xạ đến môi

trường thì nên xét sự đóng góp của nó vào phông phóng xạ môi trường. Phông phóng

xạ được xác định trong một khu vực không bị ô nhiễm phóng xạ và được xem như là

khu vực chuẩn.

2.3.3. Phương pháp lấy mẫu phi xác suất

Phương pháp lấy mẫu phi xác suất được chia làm 2 phương pháp:

Phương pháp có hệ thống: Áp dụng nếu biết được sự phân bố của các đồng vị

phóng xạ trong đất.

Phương pháp ngẫu nhiên: Áp dụng nếu không biết được sự phân bố theo không

gian của hoạt độ phóng xạ trong đất.

Đối với phương pháp lấy mẫu phi xác suất, khu vực lấy mẫu được phân chia dựa

trên mục tiêu nghiên cứu và đặc tính, địa hình vùng đất.

Từ kết quả khảo sát sơ bộ ban đầu của vùng đất mà ta lựa chọn các đơn vị lấy mẫu

phù hợp. Từ đó, có thể lập được kế hoạch lấy mẫu.

Đối với khu vực thí nghiệm hạt nhân, đơn vị lấy mẫu được chọn là điểm có nồng

độ phóng xạ cao nhất của vùng đất.

Khi hoạt độ phóng xạ trong đất và các thành phần khác của môi trường (Không

khí, nước, các nguyên tố trong chuỗi thức ăn) được phát hiện đồng thời thì việc lựa

chọn đơn vị lấy mẫu phải tính đến các yếu tố trên [12].

2.4. Quy trình lấy mẫu

Quy trình lấy mẫu đã được xác định trong kế hoạch lấy mẫu và phụ thuộc vào mục

tiêu nghiên cứu. Việc thu thập và chuẩn bị mẫu thì hoàn toàn độc lập với phương pháp

lấy mẫu đã lựa chọn. Mục này trình bày các quy trình lấy mẫu khác nhau cho các mục

tiêu nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong đất khác nhau. Cụ thể là lựa chọn độ sâu lấy

mẫu phù hợp với mục tiêu nghiên cứu.

a/ Mục tiêu khảo sát đặc điểm hoạt độ phóng xạ của môi trường

Đối với vùng đất chưa khai phá, độ sâu lấy mẫu đất được xác định bằng một trong

hai phương pháp sau:

Phương pháp đồng nhất: Độ sâu lấy mẫu độc lập với đặc điểm của khu đất. Ví dụ,

để biết được đặc điểm hoạt độ phóng xạ trong đất, ta cần đào sâu từ lớp đất bề mặt

xuống 20cm hoặc để dự đoán hoạt độ phóng xạ trong tương lai thì có thể lấy hai mẫu

đất từ lớp đất bề mặt, một mẫu lấy ở độ sâu 5 cm, mẫu thứ hai lấy ở độ sâu 20cm.

Phương pháp không đồng nhất: Phương pháp này phụ thuộc vào đặc điểm tự

nhiên, trong đó, độ sâu lớp đất lấy mẫu được xác định bởi độ sâu của lớp đất gốc và

thổ nhưỡng của vùng đất khảo sát.

Đối với vùng đất đã khai phá và được con người sử dụng (ví dụ: Làm nông) thì độ

sâu lấy mẫu tuân theo hai phương pháp khác nhau:

Phương pháp đồng nhất: Độ sâu lấy mẫu phụ thuộc vào cụ thể vào đặc điểm nông

nghiệp của vùng đất địa phương. Ví dụ, từ lớp đất bề mặt có thể lấy sâu xuống 20cm

hoặc sâu hơn nữa tùy thuộc vào độ sâu lớp đất đã cày.

Phương pháp không đồng nhất: Độ sâu lấy mẫu phụ thuộc vào đặc điểm thực tế

của đất. Nếu cần lấy mẫu ở toàn bộ các lớp đất thì lớp đất trên cùng nên lấy đến độ sâu

của tầng đất đã sử dụng. Độ sâu lấy mẫu ở các tầng đất thấp hơn phụ thuộc vào đặc

tính thổ nhưỡng của đất. Ở mỗi tầng đất, lấy một mẫu đất đại diện.

b/ Mục tiêu giám sát thường xuyên tác động của hoạt độ phóng xạ đến môi

trường sống xung quanh và khu vực thí nghiệm hạt nhân

Việc lấy mẫu ở vùng đất chưa khai phá thì phải tuân theo phương pháp đồng nhất

như đã trình bày ở mục 2.4.1.1. Ở thời điểm ban đầu, ta lấy mẫu đất có độ sâu bao

nhiêu để khảo sát hoạt độ phóng xạ môi trường thì khi mục tiêu là dự đoán hoạt độ

phóng xạ của vùng đất trong tương lai, ta sẽ lấy mẫu ở độ sâu bằng mẫu ban đầu.

Nếu các đặc điểm lý - hóa của đất trong khu vực lấy mẫu là đồng nhất và nếu hoạt

độ của các đồng vị phóng xạ tiềm tàng trong đất không tăng theo thời gian thì việc lấy

mẫu chỉ giới hạn ở một điểm lấy mẫu (sampling point).Ta sử dụng các dụng cụ cần

thiết để lấy mẫu đất nhỏ, khoảng 1 kg đất khô cho mỗi điểm lấy mẫu.

c/ Mục tiêu phát hiện kịp thời sự cố và tai nạn hạt nhân

Khi một khu vực có dấu hiệu của sự ô nhiễm phóng xạ do các tai nạn hoặc thí

nghiệm hạt nhân thì việc tiến hành lấy mẫu ở lớp đất bề mặt để phân tích hoạt độ, đo

lường mức độ ô nhiễm ở các khu vực nghi ngờ, từ đó đưa ra các biện pháp bảo vệ kịp

thời là rất cần thiết.

Trong nhiều trường hợp, để đánh giá hoạt độ phóng xạ trong vùng đất mới bị ô

nhiễm gần đây, nên lấy mẫu từ lớp đất bề mặt sâu xuống tối đa là 5 cm. Trường hợp sự

ô nhiễm đã xảy ra từ lâu, thì việc lấy mẫu nên xem xét sự phân rã của các đồng vị

phóng xạ trong đất. Lấy mẫu theo các độ sâu khác nhau cho đến độ sâu tối đa phụ

thuộc vào đặc tính của đất cũng như là các đặc điểm lý, hóa của các đồng vị phóng xạ

trong đất .

d/ Mục tiêu lập kế hoạch giám sát và khắc phục hậu quả

Đối với vùng đất đã qua sử dụng, khai phá, để lập kế hoạch giám sát và khắc phục

hậu quả thì ta cần lấy các mẫu đất theo cả chiều ngang và chiều dọc trên toàn bộ khu

vực khảo sát. Từ đó, xác định được đặc điểm của đất ở mọi mức độ. Đối với vùng đất

nông nghiệp, độ sâu lấy mẫu ít nhất phải bằng độ sâu phần đất đã cày hoặc độ sâu của

lớp đất gốc.

Thông thường, xét hai trường hợp đất bị ô nhiễm phóng xạ:

Trường hợp 1: Đã biết rõ nguyên nhân gây ô nhiễm đất

Đối với trường hợp này, ta tiến hành lập kế hoạch khắc phục hậu quả bằng cách

lấy mẫu đất, khảo sát đặc điểm của mẫu như đã trình bày ở đoạn đầu tiên.

Trường hợp 2: Chưa biết rõ nguyên nhân gây ô nhiễm đất

Đối với trường hợp này, cần thu thập thông tin về các hoạt động có liên quan đến

phóng xạ của vùng đất từ quá khứ (tính chất và độ sâu của vùng đất, lượng phân bón

hóa học và phụ gia khác có thể dẫn đến hoạt độ phóng xạ trong đất quá mức cho phép

hoặc nơi này đã diễn ra các thí nghiệm hạt nhân…), đồng thời tiến hành các bước cần

thiết để khảo sát nhanh tình trạng vùng đất.

Bước đầu tiên là đo suất liều gamma. Nếu suất liều gamma bình thường thì tiếp

tục tiến hành phép đo với detector phù hợp. Những bước khảo sát nhanh như vậy, cùng

với các nghiên cứu trước đây về vùng đất giúp xác định nguyên nhân gây ô nhiễm đất.

Từ đó có các biện pháp khắc phục thích hợp.

Nếu vẫn chưa xác định được nguyên nhân gây ô nhiễm đất, tiếp tục các phép đo

chi tiết hơn. Kế hoạch khảo sát đã được trình bày ở đoạn đầu tiên. Xét các đơn vị lấy

mẫu, ta cần lấy nhiều mẫu ít nhất ở 5 độ sâu khác nhau. Lấy mẫu ở lớp đất bề mặt độ

sâu tối đa là 5cm. Các lớp đất bên dưới có độ dày không quá 10cm đối với đất nông

nghiệp và 50cm đối với các vùng đất khác. Hơn nữa, khi lấy mẫu không nên trộn lẫn

các mẫu ở các tầng đất riêng biệt lại với nhau [11].

e/ Mục tiêu ngừng hoạt động các thí nghiệm hạt nhân và tái sử dụng đất.

Việc cải tạo đất và chấm dứt các hoạt động hạt nhân có thể dẫn đến việc tạo ra

nhiều rác thải, vật liệu phóng xạ. Các vật liệu này có thể tái sử dụng, tái chế hoặc xử lý

như rác.

Khi đất ô nhiễm và rác thải có ở khắp khu vực, cần lấy mẫu theo chiều ngang và

chiều dọc trên khắp vùng đất đó để biết đặc điểm hoạt độ phóng xạ trên vùng đất đó.

2.5. Cách lấy mẫu đất

Ta đã đề cập đến việc lấy mẫu đất ở bề mặt và các tầng đất. Mục này trình bày chi

tiết về cách lấy mẫu ở các địa điểm, vị trí khác nhau trong đất. Đầu tiên sẽ trình bày về

cách lấy mẫu đất ở bề mặt. Khi xem xét một đơn vị lấy mẫu, nên nhổ bỏ thực vật trên

bề mặt đất và lưu lại nếu cần thiết.

2.5.1. Lấy mẫu đất hình trụ

Đưa lõi lấy mẫu hình trụ vào trong đất ở độ sâu 5cm hoặc sâu hơn so với bề mặt

đất, phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu. Sau đó, lấy lõi hình trụ ra, phần đất trong lõi

bao gồm các bộ phận của cây và rễ cây. Các mẫu đất này được giữ ở nơi thích hợp.

Công việc này thực hiện lặp đi lặp lại tại mỗi điểm lấy mẫu ở mỗi đơn vị lấy mẫu và

các mẫu nhỏ được trộn lại để tạo mẫu tổng hợp.

2.5.2. Lấy mẫu đất theo khung vuông hoặc khung tròn

Đối với các loại đất khô, đất xốp thì mẫu đất được lấy bằng cách sử dụng một

khung hình vuông, cạnh 20 cm, sâu 5 cm hoặc một khung tròn đường kính 10 cm, sâu

5 cm. Nhấn khung vào trong bề mặt đất. Đất trong khung được lấy ra bằng một chiếc

đào đất nhỏ đến độ sâu 5 cm và được giữ ở nơi thích hợp. Công việc này cũng thực

hiện lặp đi lặp lại tại mỗi điểm lấy mẫu ở mỗi đơn vị lấy mẫu và các mẫu nhỏ được

trộn lại để tạo mẫu tổng hợp [9].

2.5.3. Lấy mẫu ở các tầng đất

Việc lấy mẫu này giúp xác định mức độ ô nhiễm ở các độ sâu khác nhau và giá trị

của nồng độ phóng xạ. Độ sâu lấy mẫu phụ thuộc vào đặc điểm thổ nhưỡng của đất và

mục tiêu nghiên cứu.

Đối với các loại đất có tính kết dính và dễ dàng thẩm thấu, mẫu đất được lấy bằng

cách sử dụng các dụng cụ thích hợp, có vỏ bên trong có thể lấy đất đến độ sâu thẩm

thấu. Đối với các loại đất khác, mẫu được lấy từ mương, rãnh xuống đến độ sâu

khoảng 2 m hoặc từ các lõi khoan xuống đến sâu vài mét.

Ngoài những trường hợp thật sự cần thiết, tránh lấy mẫu từ các loại đất có tính

không đồng nhất cao (ví dụ: đất sét, mương thoát nước…).

Đối với các loại đất có tính thấm nước cao (ví dụ: cát) thì các đồng vị phóng xạ

phân bố ở độ sâu sâu hơn các loại đất khác, việc lấy mẫu tiếp tục thực hiện ở tầng đất

nơi không còn phát hiện được các đồng vị phóng xạ nữa [13].

2.5.4. Lấy mẫu đất từ các mương rãnh

Cần các thiết bị cần thiết để lấy mẫu đất từ mương rãnh và có tiết diện cắt ngang

(rộng từ 0,5m đến 1m, dài từ 2m đến 4 m) đủ lớn để quan sát tất cả các tầng đất. Độ

lớn của mương phụ thuộc vào dụng cụ đào mương và độ sâu trung bình của mương là

2m.

Thành dọc hai bên mương được đào bằng cách sử dụng dao để tìm thấy các tầng

đất. Các mẫu đất nhỏ có khối lượng tối thiểu là 1kg được lấy từ mỗi tầng đất hai bên

thành mương, tránh trộn lẫn đất từ các tầng đất lại với nhau. Số lượng các mẫu nhỏ lấy

ở mỗi tầng đất phụ thuộc độ lớn của đơn vị lấy mẫu và khối lượng yêu cầu của mẫu

thử.

Cẩn có biện pháp bảo vệ đặc biệt để chống xói mòn mương trong suốt quá trình

lấy mẫu. Các mẫu đất nhỏ từ cùng một tầng đất được đựng trong một thùng chứa sạch

hoặc bao nhựa. Các mẫu này được trộn với nhau bằng các dụng cụ thích hợp để tạo

thành mẫu tổng hợp. Trong quá trình này, việc loại bỏ các cục đất bị vỡ vụn hoặc các

mẫu đất thô lớn hơn 2 cm hoặc giữ riêng ra phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu [13].

2.5.5. Lấy mẫu từ độ sâu của các lõi khoan

Đầu tiên, lấy 1kg đất khô ở bề mặt đất và độ sâu tối thiểu là 5 cm bằng các thiết bị

phù hợp.

Tiếp theo, lấy các mẫu đất đến độ sâu của các lõi khoan bằng thiết bị thích hợp.

Sau đó lấy lõi khoan ra. Hướng của lõi khoan (đầu lõi – cuối lõi) và độ sâu lấy mẫu

phải tương ứng nhau.

Khi sử dụng phương pháp đồng nhất, các lõi được cắt ra ít nhất 5 phần bắt đầu từ

lớp đất bề mặt, tránh trộn các lớp đất với nhau.

Khi lấy mẫu ở các tầng đất khác nhau, lõi khoan được cắt bắt đầu từ bề mặt đất và

trải đều xuống đường giới hạn của tầng đất dọc theo lõi khoan.

Số lượng các mảnh cắt của lõi khoan cũng như số lượng các mẫu nhỏ mỗi tầng đất

phụ thuộc đường kính lõi, độ lớn của đơn vị lấy mẫu và khối lượng yêu cầu của mẫu

thử [12].

2.6. Xác định hoạt độ phóng xạ trên mặt đất

Nếu mục tiêu của việc lấy mẫu là đo hoạt độ phóng xạ trên đất, ví dụ bụi phóng xạ

từ các vụ thử hạt nhân hoặc từ các thí nghiệm hạt nhân xảy ra trong quá khứ, thì mẫu

ie và

phải được lấy từ độ sâu 5 cm đến ít nhất là 20 cm hoặc 30 cm. Gọi bề dày mẫu là

iS .Ta có hai cách để xác định hoạt độ phóng xạ trên bề mặt đất

diện tích bề mặt mẫu là

là xác định dựa trên dữ liệu hoạt độ phóng xạ trên mặt đất và xác định dựa trên dữ liệu

hoạt độ phóng xạ ở các tầng đất.

2.6.1. Xác định hoạt độ phóng xạ sử dụng dữ liệu trên mặt đất

Như đã trình bày ở mục 2.3.1, một vùng đất được chia thành nhiều khu vực, một

khu vực được chia thành nhiều ô nhỏ. Các ô nhỏ như một mạng lưới phủ lấy khu vực

lấy mẫu. Một ô nhỏ được gọi là đơn vị lấy mẫu. Ở đây, từ một ô lưới sẽ lấy năm mẫu

nhỏ từ tâm và bốn góc của ô để tạo thành mẫu tổng hợp. Diện tích mỗi mảnh nhỏ đã

biết, ví dụ sử dụng khung vuông cạnh 20 cm, sâu tối đa 5 cm để lấy mẫu. Gọi S là tổng

iS là diện tích mỗi mẫu nhỏ. Mối liên hệ giữa S và

iS được xác lập bởi công thức:

S∑ (2.1)

diện tích bề mặt của năm mẫu nhỏ,

Năm mẫu nhỏ lấy từ cùng một ô lưới được chứa trong thùng chứa sạch hoặc túi

nhựa. Các mẫu nhỏ được trộn với nhau để tạo thành mẫu tổng hợp nhờ dụng cụ thích

hợp. Trong quá trình này, những cục đất bị vỡ vụn hoặc các mẫu thô lớn hơn 2 cm đều

bị loại bỏ. Gọi mss là khối lượng mẫu hoàn chỉnh (mẫu sau khi loại bỏ các phần tử

thô), mts là khối lượng mẫu thử, a là hoạt độ tính trên một đơn vị khối lượng thì hoạt

độ phóng xạ trên mặt đất As được tính bằng công thức:

A =a. S

m ts S

(2.2)

Thông thường, chia mẫu thử làm 4 phần để tạo thành mẫu đất khô khối lượng 1kg.

Như vậy, mẫu thử đặc trưng cho tỉ số khối lượng m’ss/mss và hoạt độ phóng xạ trên

mặt đất As được tính bằng công thức:

A =a. S

m m ts ss S m' ss

(2.3)

2.6.2. Xác định hoạt độ phóng xạ sử dụng dữ liệu ở tất cả các tầng đất

Việc này đòi hỏi phải lấy mẫu trên toàn khu vực để xác định mức độ ô nhiễm

phóng xạ trên bề mặt và ở các độ sâu. Mẫu trên bề mặt đất được lấy ở độ sâu tối đa là

5 cm. Các tầng đất dưới, mẫu được lấy ở độ sâu 10cm hoặc ở độ sâu khác nhau đối với

các tầng đất khác nhau cho đến khi không còn dấu hiệu của các đồng vị phóng xạ.

Hoạt độ phóng xạ As được xác định bởi hoạt độ trên mỗi đơn vị khối lượng aj, với

j là số các tầng đất, bởi công thức:

A = S

a . j

(2.4)

∑

ts,j S

Thông thường, chia mẫu thử làm 4 phần để tạo thành mẫu đất khô khối lượng 1kg.

Như vậy, mẫu thử đặc trưng cho tỉ số khối lượng m’ss/mss và hoạt độ phóng xạ trên

ss,j

mặt đất As được tính bằng công thức:

A = S

a . j

(2.5)

∑

m m ts,j S m'

ss,j

2.7. Chuẩn bị mẫu

Các mẫu nhỏ lấy từ một ô đơn vị lấy mẫu được đựng trong thùng chứa sạch hoặc

túi nhựa, sau đó trộn các mẫu này với nhau để tạo thành mẫu tổng hợp. Trong khi thực

hiện, các cục đất vỡ vụn hoặc những phần tử thô lớn hơn 2 cm bị loại bỏ đề tạo thành

mẫu hoàn chỉnh.

Kế đến, chia mẫu hoàn chỉnh làm bốn để tạo mẫu đất khô có khối lượng 1 kg. Tất

cả mẫu này được vận chuyển đến phòng thí nghiệm. Lưu ý, các mẫu lấy từ các tầng

đất khác nhau không được trộn lẫn vào nhau [12].

2.7.1. Phân loại và đóng gói mẫu

Mẫu được đựng trong thùng chứa, đảm bảo thùng sạch, không phản ứng với đất và

che chắn cẩn thận. Nhãn phân biệt các mẫu nên được dán ngoài thùng chứa.

Nhãn dán ngoài thùng chứa để phân biệt các mẫu cần có đầy đủ thông tin sau:

Mã phân biệt mẫu, khu vực lấy mẫu và đơn vị lấy mẫu.

Ngày lấy mẫu.

Các thông tin thêm: độ sâu lấy mẫu, bề dày mẫu.

2.7.2. Vận chuyển và lưu trữ mẫu

Các mẫu được đóng gói cùng với thông tin mẫu được vận chuyển đến phòng thí

nghiệm để phân tích.

Điều kiện vận chuyển, lưu trữ mẫu đảm bảo nghiêm ngặt, không chứa vật liệu ô

nhiễm phóng xạ. Nhiệt độ khi vận chuyển và lưu trữ mẫu nên được báo cáo chi tiết.

Lưu trữ mẫu ở nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng 4oC và giữ trong tối khi cần thiết. Nếu

thời gian từ khi lấy mẫu đến khi tạo mẫu vượt quá nhiều ngày, mẫu nên được cất giữ ở nhiệt độ đông lạnh -18oC, hoặc sấy khô ở nhiệt độ tối đa là 40oC và bảo quản trong túi

kín gió.

Nên giới hạn thời gian từ khi lấy mẫu đến khi tiến hành phân tích hoạt độ, đặc biệt

khi nghiên cứu các đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã ngắn.

Đưa ra các biện pháp đề phòng đặc biệt khi khảo sát các hợp chất hữu cơ, dễ bay

hơi hoặc các đồng vị phóng xạ dễ hòa tan (iodine, tritium, chlorine…) để tránh thất

thoát trong quá trình lưu trữ mẫu.

Một điều lưu ý là khi lưu trữ các mẫu đất trong thùng chứa thì thùng chứa phải

đảm bảo đủ các điều kiện sau:

- Làm bằng vật liệu hấp thụ bức xạ gamma kém.

- Thể tích thùng chứa phải phù hợp với hình dáng detector để đạt hiệu suất đo lớn

nhất.

- Kín nước và không phản ứng với các thành phần của đất.

- Miệng thùng rộng, kín gió.

- Khó vỡ [12].

2.7. 3. Xử lý mẫu

Các bước xử lý mẫu gồm: Sấy khô, nghiền nhỏ, rây thành bột mịn.

Việc xử lý mẫu cụ thể tuân theo các bước sau:

- Cân khối lượng của mẫu thử.

- Trải mẫu thành một lớp mỏng từ 1 cm đến 2 cm lên mặt phẳng, nhẵn và nhẹ

nhàng mở mẫu ra bằng các dụng cụ thích hợp.

-Loại bỏ cây còn vướng lại trong mẫu đất (cỏ, rễ…) - Sấy khô mẫu ở nhiệt độ thấp hơn 40oC từ 24h – 48h phụ thuộc độ ẩm mẫu.

- Làm vỡ vụn những hòn đất dính với nhau bằng dụng cụ thích hợp.

- Rây mẫu thành bột mịn.

đến khi đạt được khối lượng không đổi. Khi đo - Sấy bột ở nhiệt độ (105 10)o C

. các đồng vị phóng xạ dễ bay hơi thì nên sấy khô mẫu ở nhiệt độ tối đa là (40 5)o C

Bột mịn được tạo ra như trên được dùng làm mẫu thử.

Dưới đây là hình ảnh về vùng đất lấy mẫu, được chia thành ba khu vực lấy mẫu.

Chú thích:

1: Khu vực không lấy mẫu bao quanh vùng đất.

2: Khu vực không lấy mẫu (diện tích quá nhỏ).

3: Đơn vị lấy mẫu

4: Mẫu

5: Các điểm không lấy mẫu.

6: Mẫu tổng hợp từ n mẫu nhỏ.

7: Trộn và loại bỏ các phần tử thô

8: Mẫu hoàn chỉnh

9: Xử lý mẫu.

10: Mẫu thử.

A,B,C là khu vực lấy mẫu.

Hình 2.3. Các khu vực lấy mẫu [12]

2.8. Sơ lược các bước phân tích hoạt độ phóng xạ

Sau khi lựa chọn phương pháp lấy mẫu, lập kế hoạch lấy mẫu, tiến hành lấy mẫu,

chuẩn bị, xử lý và tạo mẫu, ta tiến hành phân tích hoạt độ của các đồng vị phóng xạ 40K, 232Th, 238U phát gamma trong đất. Để phân tích hoạt độ của các đồng vị này

cần sử dụng hệ phổ kế gamma. Luận văn này sử dụng hệ phổ kế gamma GMX-35P470

sẽ trình bày cụ thể hơn ở chương 3.

Mục này trình bày sơ lược về các bước tiến hành phân tích hoạt độ của đồng vị

phóng xạ trong mẫu môi trường đất bằng hệ phổ kế gamma.

2.8.1. Đóng gói mẫu cho các mục tiêu đo khác nhau.

Lựa chọn thùng chứa phù hợp với thể tích của mẫu giúp tiết kiệm vật liệu. Để

giảm hiệu ứng tự hấp thụ, chiều cao mẫu nên thấp tối đa.

Đánh dấu trên thùng chứa và đặt mẫu đầy đến nơi đánh dấu và gói mẫu để tránh

thất thoát do thể tích.

Chú ý đến khối lượng mẫu vì khối lượng mẫu ảnh hưởng đến kết quả phân tích

hoạt độ và hiệu chỉnh sự tự hấp thụ trong mẫu.

Khi cần thiết, nên cho thêm vật liệu vào mẫu cho đến điểm đánh dấu và điều chỉnh

khối lượng mẫu tương ứng.

Khi đo đồng vị phóng xạ tự nhiên dễ bay hơi, nên bịt kín, che chắn thùng chứa cẩn

thận.

Trong quá trình đưa mẫu vào thùng chứa, đất có thể bám trên mặt ngoài thùng, vì

vậy cần lau thùng thật sạch để tránh ô nhiễm phóng xạ [12].

2.8.2. Phông nền phòng thí nghiệm

Khi các đồng vị phóng xạ tìm thấy trong đất giống các đồng vị phóng xạ có trong

vật liệu xây dựng thì đầu dò (detector) và mẫu phải được che chắn đầy đủ, cẩn thận đề

tránh ảnh hưởng của phông phóng xạ tự nhiên.Thông thường, đầu dò được che chắn

bằng một buồng chì dày 10 cm để giảm phông phóng xạ.

Bức xạ từ các đồng vị phóng xạ tự nhiên tồn tại khắp mọi nơi và hoạt độ phóng xạ

lớn trong nền đất, tường, trần nhà, không khí trong phòng thí nghiệm và hiện diện cả

trong vật liệu tạo detector và buồng chì.

Tiến hành cải tiến buồng chì để giảm phông phóng xạ xuống thấp,từ đó,mới dễ

dàng phát hiện đỉnh của các đồng vị cần phân tích và phép đo được chính xác hơn.

Công việc tiếp theo là chuẩn năng lượng, chuẩn hiệu suất. Phần này đã được đề

cập ở mục 1.3.2.3 và 1.3.4. Chương 3 sẽ trình bày cụ thể về chuẩn năng lượng và xây

dựng đường cong hiệu suất chuẩn cho riêng hệ phổ kế gamma GMX-35P470. Cuối

cùng là hiệu chỉnh các kết quả đo [13].

2.9. Phân tích các đồng vị phóng xạ tự nhiên trong mẫu môi trường đất

trên hệ phổ kế gamma

Ta đã biết khi nói đến phông phóng xạ có nghĩa là nó được tạo thành từ các nguyên tố có trong đất, các nguyên tố đó chủ yếu là 40K, và chuỗi phân rã phóng xạ của 238U, 232Th. Mục này trình bày cách phát hiện các đồng vị phóng xạ này có trong

đất bằng cách sử dụng hệ phổ kế gamma.

2.9.1. Phát hiện 238U

238U với chu kì bán rã là 4,468.109 năm là đồng vị mẹ trong chuỗi phân rã phóng xạ uranium/radium. Ta không thể đo trực tiếp hoạt độ 238U bằng hệ phổ kế gamma mà thông qua các sản phẩm phân rã của nó, 234Th và 234mPa. Thông thường, ta sử dụng 234Th phát gamma năng lượng 63,28 keV. Mặc dù vậy, ở năng lượng thấp, sự

không đồng nhất về matrix giữa mẫu chuẩn và mẫu thử có thể ảnh hưởng đến kết quả

đo do sự tự hấp thụ trong mẫu khác nhau. Ngoài ra, còn có thể sử dụng gamma năng lượng 63,81 keV do 232Th phát ra, với xác suất phát là 0,263%. Sử dụng 2 đỉnh năng

lượng 92,37 keV và 92,79 keV của 234Th với xác suất phát là 4,81% (2,42%+2,39%) thì không có khả năng phát hiện ra 238U.

Đồng vị 234mPa phát gamma năng lượng 1001,03 keV và 766,37 keV thì thích hợp để tính toán hoạt độ 238U vì năng lượng cao, mặc dù xác suất phát gamma nhỏ và phải

xem xét hiệu ứng trùng phùng tổng. Khi đo gamma năng lượng 1001,03 keV, ta cần

232Th với chu kì bán rã là 1,41.1010năm là đồng vị mẹ trong chuỗi phân rã phóng xạ thorium. 232Th phát ra gamma có năng lượng 63,81 keV với xác suất phát thấp 0,263%., đỉnh này chồng lên đỉnh năng lượng 63,28 keV của 234Th có xác suất phát cao hơn 4,1%, vì vậy 232Th không thể phát hiện trực tiếp bởi hệ đo gamma trong mẫu môi trường đất. Chúng ta phát hiện ra 232Th thông qua các sản phẩm phân rã của nó là 228Ac, 212Pb và 208 Tl và các sản phẩm này phải cân bằng thế kỉ với 232Th.

biết xác suất phát của nó là 0,839%. 2.9.2. Phát hiện 232Th

Giả thiết này không phải lúc nào cũng đúng trong các mẫu đất vì có sự hiện diện của 228Ra với chu kì bán rã là 5,7 năm trong chuỗi phân rã giữa 232Th và 228Ac ( chu kì bán rã là 6,3 giờ). 228 Ra có thể gây ra mất cân bằng phóng xạ do khả năng hòa tan của

nó [12].

2.9.3. Phát hiện 40K

40K là đồng vị có trong hỗn hợp kali tự nhiên (39K, 40K, 41K), có độ phổ biến là 0,0119% và chu kì bán rã là 1,29.109 năm. 40K được phát hiện bởi hệ đo gamma bằng

cách sử dụng tia gamma có năng lượng 1460,83 keV. [12]

2.9.4. Một số phương pháp xác định hàm lượng 238U, 40K, 232Th trong mẫu môi

trường đất

Hai phương pháp sau được sử dựng để xác định hàm lượng uranium, thorium,

kalium trong các mẫu:

- Phương pháp tương đối:

Hoạt độ riêng của đồng vị phóng xạ được xác định thông qua sự so sánh giữa mẫu cần

phân tích và mẫu chuẩn. Ở phương pháp này, mẫu đo và mẫu chuẩn phải được đo

trong cùng một điều kiện. Khi đó, hoạt độ riêng của đồng vị trong mẫu đo được xác

định bởi:

A = 2

A t m N 1 1 1 1 t m N 2 2

(2.6)

Với: A2,A1 là hoạt độ riêng của mẫu đo và mẫu chuẩn tại thời điểm đo (Bq/kg).

N2,N1 là tổng số đếm tại đỉnh năng lượng của mẫu đo và mẫu chuẩn.

t1: Thời gian đo mẫu chuẩn (s)

t2: Thời gian đo mẫu đo (s)

m2,m1: Khối lượng của mẫu đo và mẫu chuẩn.

Phương pháp này khử được phần lớn các sai số hệ thống gây ra do quá trình chuẩn

bị mẫu và do detector. Còn lại sai số chủ yếu do bản chất thống kê của quá trình phân

rã, do hàm lượng của mẫu chuẩn và do sử dụng các số liệu hạt nhân.

Mẫu chuẩn có thể tự chế tạo hoặc đơn giản là dùng các mẫu chuẩn do các nhà sản

xuất cung cấp. Mẫu chuẩn và mẫu đo càng tương đồng về mật độ và thành phần hóa

học thì càng làm giảm sai số. Do đó phương pháp này gặp phải khó khăn khi phân tích

đồng thời nhiều nguyên tố. Trong trường hợp đó, để sử dụng được phương pháp này ta

phải chế tạo nhiều mẫu chuẩn khác nhau nên tốn kém hơn phương pháp tuyệt đối.

Sai số tương đối của hoạt độ được xác định như sau:

A 2 A 2

A 1 2 A 1

N 2 2 N 2

m 1 2 m 1

N 1 2 N 1

m 2 2 m 2

(2.7)

Trong đó σA2, σA1, σN2, σN1, σm2, σm1 là độ lệch chuẩn của các đại lượng A2, A1,

N2, N1, m2, m1 trong công thức (2.6) [8].

- Phương pháp tuyệt đối:

Phương pháp này không cần mẫu chuẩn hàm: Hàm lượng các đồng vị cần quan

tâm được xác định trực tiếp qua các số liệu ghi được trên phổ (như diện tích đỉnh phổ)

và các thông số của hệ phổ kế (như hiệu suất ghi...) ta thường quan tâm tới phương

pháp xác định hàm lượng uranium, thorium, kalium bằng phương pháp tuyệt đối.

Trong phương pháp tuyệt đối, phổ bức xạ gamma của mẫu nghiên cứu được khảo

sát; các dính phổ năng lượng đặc trưng được xác định chính xác cả về vị trí và diện

tích. Thông qua các thông tin có được trên đỉnh phổ đặc trưng, người ta xác định được

hoạt độ của đồng vị phát bức xạ.

N ε.P .t.m E

(2.8)

Trong đó:

A là hoạt độ của đồng vị phát bức xạ đặc trưng, EP là xác suất phát gamma, ε là

hiệu suất ghi nhận bức xạ của hệ phổ kế, m là khối lượng mẫu đo,t là thời gian đo, N là

diện tích đỉnh phổ.

Từ công thức (2.6), ta suy ra được công thức tính sai số hoạt độ:

A 2

N 2

σ A

σ N

σ m 2 m

σ t

σ ε

P E 2 P E

(2.9)

Chúng ta nhận thấy, diện tích đỉnh phổ S được xác định trên phổ bức xạ ghi nhận

được, suất lượng bức xạ PE có thể tìm thấy trong các bảng tra cứu, khối lượng mẫu

đo m được xác định trước khi đo, thời gian đo t được xác định trong khi đo. Còn một

đại lượng cần xác định đó là hiệu suất ghi tuyệt đối của hệ phổ kế. Hiệu suất ghi xác

định bằng cách chuẩn bị mẫu phân tích có dạng hình học như mẫu chuẩn. Đo mẫu và

thay năng lượng E đo được vào đường cong hiệu suất chuẩn đã xây dựng (mục 1.3.2.3)

sẽ tính được hiệu suất ghi nhận của detector đối với bức xạ đặc trưng phát từ các đồng vị phóng xạ trong mẫu đất. Từ đó dễ dàng tính được hoạt độ của 238U, 232Th, 40K trong

mẫu môi trường đất [8].

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 2 đã trình bày cụ thể về quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong

mẫu môi trường đất. Sau khi chuẩn bị xong mẫu đất, để phân tích hoạt độ của các

đồng vị phóng xạ trong đất, ta sử dụng hệ phổ kế gamma. Mỗi hệ phổ kế gamma có

các đặc trưng riêng về độ phân giải năng lượng, hiệu suất ghi nhận của detector. Tham

gia vào các công trình khoa học trên thế giới về phân tích hoạt độ trong đất, Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên đã đầu tư hệ phổ kế gamma GMX-35P470. Chương 3 này

trình bày từng công việc cụ thể quy trình phân tích hoạt độ mẫu môi trường đất trên hệ

phổ kế gamma GMX-35P470. Sau này, khi có phân tích hoạt độ một mẫu đất bất kì

trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470 thì chỉ việc áp dụng các bước trong quy trình

phân tích hoạt độ như đã trình bày trong luận văn này.

3.1. Sơ lược về hệ phổ kế gamma GMX-35P470

Luận văn này thực hiện việc khảo sát phổ đã được đo bằng hệ phổ kế gamma

phông thấp GMX-35P470 tại Phòng Thí nghiệm Kĩ thuật Hạt nhân trường Đại học

Khoa học Tự nhiên TPHCM. Một hệ phổ kế thông thường gồm đầu dò Germanium

siêu tinh khiết được cung cấp điện áp một chiều nhờ nguồn nuôi cao thế. Đầu dò và

nguồn phóng xạ được đặt trong buồng chì giảm phông mua của hãng Ortec. Đầu dò

ghi nhận bức xạ và ở lối ra của detector xuất hiện tín hiệu điện yếu. Tín hiệu này được

khuếch đại nhờ bộ tiền khuếch đại tiếp sau. Bộ tiền khuếch đại có tác dụng dung hòa

tổng trở giữa lối ra của detector và lối vào của bộ khuếch đại. Bộ khuếch đại phục vụ

cho hai mục đích cơ bản: khuếch đại tín hiệu từ tiền khuếch đại và hình thành xung để

có dạng thuận tiện cho xử lý tiếp theo. Kế đến, là bộ ADC (Bộ biến đổi tương tự thành

số) đo biên độ cực đại của một xung tương tự và biến đổi giá trị đó thành mã số và

cuối cùng là máy phân tích đa kênh MCA [8]. Hình 3.1 là sơ đồ hệ phổ kế gamma.

Bộ biến

Tiền

DETECTOR

đổi tương

MCA

khuếch đai

đại

tự thành

49 Khuếch

Nguồn

cao thế

Hình 3.1. Sơ đồ hệ phổ kế gamma [11]

3.1.1. DSP

Đặc biệt, trong hệ phổ kế gamma

GMX-35P470 đang sử dụng có sự tích

hợp bộ khuếch đại và tiền khuếch đại

vào một bộ phận có tên gọi là “Bộ xử lý

tín hiệu kĩ thuật số” (DSP). Chức năng

tạo rõ hình dạng xung được thực hiện

bằng kĩ thuật số. Bộ lọc DSP và quá

trình xử lý các tín hiệu sử dụng các tính

toán kĩ thuật số tốc độ cao chứ không

phải thực hiện các thao tác theo tín hiệu

điện áp biến thiên theo thời gian như

trong bộ khuếch đại thông thường.

Hình 3.2. Thiết bị xử lý tín hiệu kĩ thuật số (DSP) (ORTEC)

3.1.2. Đầu dò GMX-35P470 [8]

Phần chính của đầu dò GMX-35P470 là khối tinh thể Ge siêu tinh khiết (độ tạp chất 1010 nguyên tử/cm3) có đường kính ngoài 55,8 mm, chiều cao 78,1 mm. Bên

trong tinh thể có một hốc hình trụ đường kính 8,6 mm, độ sâu của hốc là 69,6 mm.

Mặt ngoài tinh thể là lớp tiếp xúc boron được cấy ion có bề dày 0,3 µm. Mặt trong hốc

tinh thể là lớp tiếp xúc Lithium được khuếch tán có bề dày 700 µm.Mặt trên cùng của

tinh thể có phủ lớp vật liệu làm bằng mylar được kim loại hóa với bề dày 0,03 mm.

Đầu dò với cửa sổ Be là 0,5 mm. Hiệu suất tương đối 35% và độ phân giải <1,9 keV

với năng lượng 1332,5 keV của nguồn Co-60.

6 9 , 6 m m

8,6 mm

Hình 3.3. Cấu trúc đầu dò GMX-35P470

3.1.3. Buồng chì giảm phông

Đầu dò GMX-35P470 được đặt trong buồng chì 10 cm đề giảm phông từ môi

trường, như ta biết chì có Z cao chính điều này đã giúp hấp thụ tia gamma trong môi

trường và giảm phông.

Tuy nhiên tương tác của tia gamma với chì cũng tạo ra tia X có năng lượng 75-85

keV. Để hạn chế điều này người ta đã lót bên trong buông chì lớp đồng và thiếc có bề

dày tương ứng 1,5 mm và 1 mm và bên ngoài lớp chì có 1 lớp thép dày 0,95 cm.

3.1.4. Thiết bị X- Cooler

Thông thường, một đầu dò Germanium siêu tinh khiết cần được làm lạnh bằng Ni-

tơ lỏng. Điều này khá tốn kém và tốn nhiều nhân công, đồng thời còn có thể gây nguy

hiểm trong quá trình vận chuyển. Vì vậy, để tiết kiệm nhân công, chi phí và giảm thiểu

các rủi ro hơn so với phương pháp truyền thống dùng ni- tơ lỏng làm lạnh đầu dò, thiết

bị làm lạnh X- Cooler đã ra đời. Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân trường Đại học

Khoa học Tự nhiên TP.HCM đã nhập về thiết bị làm lạnh X-Cooler III là thế hệ thứ 3

của dòng sản phẩm X-Cooler. Với thiết kế mới, có thể duy trì độ lạnh liên tục và phù

hợp với nhiều đầu làm lạnh, X-Cooler III có thể thay thế tất cả các thiết bị X-Cooler ở

thế hệ trước. Ngoài ra, X-Cooler III còn giảm tiếng ồn (< 60dB ở khoảng cách 1 m),

giảm hao phí điện năng (< 400Watt khi vận hành).

X-Cooler III đã trở thành thiết bị làm lạnh đầu dò thay thế cho việc dùng Ni-tơ

lỏng và thiết bị này được dùng phổ biến trong các phòng thí nghiệm trên thế giới.

Hình 3.4. Thiết bị X-Cooler III của hệ phổ kế GMX-35P470.

Mục 3.1 đã trình bày chi tiết về cấu tạo hệ phổ kế gamma GMX-35P470 và tìm hiểu

hệ đo cũng là bước đầu tiên của quy trình phân tích hoạt độ. Bước tiếp theo là khảo sát

các đặc trưng của hệ phổ kế gamma GMX-35P470. Mục 3.2 sẽ trình bày các đặc trưng

của hệ phổ kế này về chuẩn năng lượng, độ phân giải năng lượng và hiệu suất ghi nhận

với các mẫu chuẩn có hình học khác nhau.

3.2. Hiệu chuẩn đầu dò GMX-35P470

3.2.1. Bố trí thí nghiệm

Trong quá trình đo thực nghiệm nguồn điểm ở các vị trí khác nhau, nguồn được

đặt trên giá nhựa trong buồng chì để giảm phông. Phông được đo trong 1 ngày để xác

định ảnh hưởng của số đếm phông.

-Nguồn được đo trong khoảng thời gian khác nhau. -Sử dụng bộ 6 nguồn chuẩn 57Co, 60Co,22Na, 137Cs, 54Mn, 109Cd, 65Zn, 133Ba hoạt

độ 1µCi với sai số 3% của hãng Eckert & Ziegler

-Thời gian ổn định máy 15 phút

-Điều chỉnh cao thế -4 KV

Hình 3.5. Phổ phông môi trường và phổ thực nghiệm Mn-54

Sau khi thu nhận được phổ gamma của các nguồn chuẩn ta tiến hành trừ phông

trực tiếp bằng phần mềm xử lý Gamma Vision. Sau đó ta đánh dấu vùng quan tâm và

lấy diện tích tổng toàn phần.

3.2.2. Chuẩn năng lượng

Để chuẩn năng lượng, ta cần có bộ nguồn chuẩn (nguồn điểm) đã biết chính xác

năng lượng gamma của các đồng vị có trong nguồn. Ở đây, sử dụng các nguồn 57Co, 60Co,22Na, 137Cs, 54Mn, 109Cd, 65Zn, 133Ba đều được sản xuất vào ngày

15/5/2013. Hoạt độ nguồn là 1µCi. Đo phổ của các nguồn chuẩn này. Xác định vị trí

đỉnh (số kênh) ứng với năng lượng E. Kết quả cho trong bảng 3.1.

Bảng 3.1. Số liệu năng lượng gamma theo số kênh.

Năng lượng E (keV)

Số kênh

14,413

Nguồn

122,4

698

136,5

780

57Co

60Co

1173,228

6709

1332,5

7620

1274,537

7289

22Na

661,657

3782

137Cs

834,838

4772

54Mn

88,0336

502

109Cd

65Zn

1115,539

6378

53,1622

304

133Ba

80,49

463

276,32

1579

302,71

1730

Bằng phần mềm Origin 6.0, và từ bảng số liệu 3.1, vẽ được đồ thị đường chuẩn

1400

1200

1000

800

năng lượng theo số kênh:

g n ợ ư

600

l g n ă n

400

200

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

số kênh

Hình 3.6. Đồ thị đường chuẩn năng lượng (keV) theo số kênh

(3.1) Làm khớp đường thẳng trong hình 3.6 dưới dạng: E(keV) = a +b.Ch +C.Ch2

Với a, b và c là các hằng số. Ch là số kênh.

Từ bảng 3.1, sử dụng chương trình xử lí phổ Genie- 2000, thiết lập được phương

trình đường chuẩn năng lượng có dạng:

(3.2) E(keV)=0,14370 + 0,17500.Ch - 3,396.10-8 Ch2

3.2.3. Chuẩn độ rộng đỉnh phổ

Sử dụng chương trình Genie-2000 xây dựng được phương trình chuẩn độ rộng

đỉnh phổ có dạng:

(3.3) FWHM (keV) = 0,9987 + 0,02996.E ½

Từ đó, vẽ được đồ thị đường chuẩn FWHM theo năng lượng bằng phần mềm vẽ

đồ thị Origin 6.0:

Hình 3.7. Đồ thị đường chuẩn FWHM theo năng lượng

3.2.4. Chuẩn hiệu suất ghi của detector đối với nguồn điểm

Luận văn khảo sát hiệu suất ghi nhận của detector ở các khoảng cách 10 cm, 15

cm, 20 cm, 25 cm từ nguồn đến detector. Ở mỗi khoảng cách khác nhau thì hiệu suất

ghi nhận bức xạ của đầu dò GMX-35P470 là khác nhau. Vì thế, mục này đưa ra 4

phương trình đường cong hiệu suất chuẩn và đồ thị so sánh hiệu suất ghi nhận của đầu

dò GMX-35P470 ứng với 4 khoảng cách khác nhau từ nguồn đến đầu dò. Lần lượt

khảo sát phổ gamma mà detector ghi nhận ở khoảng cách 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25

cm so với nguồn. Xử lý phổ bằng chương trình Gamma Vision sẽ được diện tích đỉnh

phổ, tính toán hiệu suất ghi nhận và sai số hiệu suất theo công thức (3.4) và (3.5). Từ

đó, lập được bảng 3.2.

ε = E

N/t s A.P E

(3.4)

, A , EP ,t lần lượt là hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần, diện tích Với Eε , Ns,En

đỉnh, hoạt độ tại thời điểm đo (Bq), xác suất phát gamma, thời gian đo (s).

Sai số tương đối của hiệu suất ghi (1.6) là:

ε(E) ε(E)

σ N N

σ A A

  

  

  

  

P E P E

  

  

  

  

(3.5)

σA A

Nσ N

  

  

  

  

là sai số tương đối diên tích đỉnh, là sai số tương đối hoạt độ Với:

EP P E

  

  

là sai số tương đối xác suất phát gamma. nguồn,

Bảng 3.2. Hiệu suất ghi nhận của detector GMX-35P470 ở các vị trí khác nhau so với

nguồn.

Vị trí

Năng lượng

(keV)

25cm

20cm

15cm

10cm

8,03

0,00006(0)

0,00009(0)

0,00015(0)

0,00027(0)

14,41

0,00093(3)

0,00141(4)

0,00231(7)

0,00450(14)

32,19

0,00217(7)

0,00328(10)

0,00538(16)

0,01016(31)

53,16

0,00227(8)

0,00335(11)

0,00536(18)

0,01069(35)

80,49

0,00216(6)

0,00326(10)

0,00548(17)

0,01074(35)

88,03

0,00219(7)

0,00332(10)

0,00554(15)

0,01068(32)

122,06

0,00210(6)

0,00310(9)

0,00509(15)

0,00980(29)

136,50

0,00203(6)

0,00299(9)

0,00489(10)

0,00944(28)

276,32

0,00135(4)

0,00196(6)

0,00321(9)

0,00601(18)

302,71

0,00125(4)

0,00183(6)

0,00297(8)

0,00556(18)

355, 78

0,00110(3)

0,00162(5)

0,00262(7)

0,00492(17)

383,57

0,00104(3)

0,00153(5)

0,00247(5)

0,00470(15)

661,66

0,00068(2)

0,00099(3)

0,00159(4)

0,00294(14)

834,84

0,00058(2)

0,00084(3)

0,00130(3)

0,00244(9)

1115,54

0,00046(1)

0,00067(2)

0,00107(3)

0,00187(6)

1173,23

0,00045(1)

0,00066(2)

0,00105(3)

0,00191(6)

1274,54

0,00043(3)

0,00062(3)

0,00099(4)

0,00181(7)

1332,50

0,00041(4)

0,00060(2)

0,00095(3)

0,00173(6)

Từ số liệu bảng 3.2, dùng phần mềm Origin 6.0, vẽ được bốn đường cong hiệu

suất chuẩn ứng với bốn khoảng cách khác nhau giữa nguồn và detector trên cùng một

đồ thị.

Hình 3.8. Đồ thị đường cong hiệu suất chuẩn đối với nguồn điểm ở khoảng cách thay đổi

Từ kết quả ở bảng 3.2 và hình 3.8, ta thấy hiệu suất ghi nhận của detector phụ thuộc

vào khoảng cách từ nguồn đến detector. Khoảng cách giữa nguồn và detector càng xa

thì hiệu suất ghi nhận của detector càng thấp và ngược lại.

Hiệu suất của detector tăng dần ở vùng năng lượng từ 8 keV đến 35 keV. Trong

vùng hiệu suất từ 35 keV đến 122 keV thì hiệu suất tăng chậm.Và từ năng lượng 122

keV trở lên hiệu suất giảm dần theo năng lượng.

Từ bảng 3.2 và phần mềm Genie-2000, lập được bốn phương trình đường cong

hiệu suất chuẩn tương ứng với 4 vị trí đo khác nhau:

ln(ε)=-55,03+50,87ln(E)-20,76(lnE) +4,274(lnE) -0,4405(lnE) +0,01795(lnE) (3.6)

- Phương trình đường cong hiệu suất chuẩn ở vị trí 10 cm giữa nguồn và detector:

ln(ε)=-72,91+71,74ln(E)-30,21(lnE) +6,302(lnE) -0,6495(lnE) +0,02629(lnE) (3.7)

-Phương trình đường cong hiệu suất chuẩn ở vị trí 15 cm giữa nguồn và detector:

ln(ε)=-56,33+51,14ln(E)-20,91(lnE) +4,306(lnE) -0,4434(lnE) +0,01805(lnE) (3.8)

-Phương trình đường cong hiệu suất chuẩn ở vị trí 20 cm giữa nguồn và detector:

ln(ε)=-73,27+69,71ln(E)-28,61(lnE) +5.812(lnE) -0,5843(lnE) +0,02312(lnE) (3.9)

-Phương trình đường cong hiệu suất chuẩn ở vị trí 25 cm giữa nguồn và detector:

3.2.5. So sánh hiệu suất thực nghiệm và hiệu suất mô phỏng bằng phần mềm

Angle đối với nguồn điểm

Để đánh giá độ tin cậy của chương trình Angle chúng tôi đã tiến hành lấy hiệu

suất thực nghiệm của nguồn ở vị trí 25cm ngoại suy các vị trí của nguồn ở vị trí 20 cm,

15 cm, 10 cm vì đối với hệ đo GMX-35P470, vị trí 25 cm là vị trí ít xảy sự trùng

phùng và hiệu suất ghi nhận của detector ở vị trí này là khá tốt. Bảng 3.3.so sánh hiệu

suất thực nghiệm và mô phỏng bằng phần mềm Angle.

Bảng 3.3. So sánh hiệu suất thực nghiệm và mô phỏng bằng phần mềm Angle.

Vị trí

25cm

20cm

15cm

10cm

Năng lượng (keV)

Mô phỏng

8,03

Thực nghiệm 0,00006 (0)

Mô phỏng 0,00006 (2)

Thực nghiệm 0,00009 (0)

Thực nghiệm 0,00015 (0)

Thực nghiệm 0,00027 (0)

14,41

0,00093 (3)

0,00097 (5)

0,00141 (4)

0,00231 (7)

0,00450 (14)

32,19

53,16

80,49

88,03

0,00217 (7) 0,00227 (8) 0,00216 (6) 0,00219 (7)

0,00223 (6) 0,00219 (4) 0,00216 (5) 0,00216 (6)

0,00328 (10) 0,00335 (11) 0,00326 (10) 0,00332 (10)

0,00538 (16) 0,00536 (18) 0,00548 (17) 0,00554 (15)

0,01016 (31) 0,01069 (35) 0,01074 (35) 0,01068 (32)

Mô phỏng 0,00009 (1) 0,00145 (3) 0,00335 (8) 0,00329 (10) 0,00324 (9) 0,00323 (8)

Mô phỏng 0,00015 (2) 0,00236 (5) 0,00549 (14) 0,00539 (17) 0,00531 (17) 0,00530 (13)

0,00030 (1) 0,00441 (13) 0,01057 (12) 0,01041 (33) 0,01025 (33) 0,01024 (30)

122,06

136,50

276,32

302,71

355,78

383,57

661,66

834,84

1115,54

1173,23

1274,54

1332,50

0,00509 (15) 0,00489 (10) 0,00321 (9) 0,00297 (8) 0,00262 (7) 0,00247 (5) 0,00159 (4) 0,00130 (3) 0,00107 (3) 0,00105 (3) 0,00099 (4) 0,00095 (3)

0,00980 (29) 0,00944 (28) 0,00601 (18) 0,00556 (18) 0,00492 (17) 0,00470 (15) 0,00294 (14) 0,00244 (9) 0,00187 (6) 0,00191 (6) 0,00181 (7) 0,00173 (6)

0,00210 (6) 0,00203 (6) 0,00135 (4) 0,00125 (4) 0,00110 (3) 0,00104 (3) 0,00068 (2) 0,00058 (2) 0,00046 (1) 0,00045 (1) 0,00043 (3) 0,00041 (4)

0,00210 (7) 0,00203 (6) 0,00134 (5) 0,00125 (5) 0,0011 (1) 0,00104 (3) 0,00068 (3) 0,00057 (3) 0,00047 (3) 0,00045 (3) 0,00043 (3) 0,00041 (3)

0,00310 (9) 0,00299 (9) 0,00196 (6) 0,00183 (6) 0,00162 (5) 0,00153 (5) 0,00099 (3) 0,00084 (3) 0,00067 (2) 0,00066 (2) 0,00062 (3) 0,00060 (2)

0,00315 (8) 0,00304 (7) 0,00200 (5) 0,00186 (4) 0,00164 (4) 0,00154 (5) 0,00100 (3) 0,00084 (3) 0,00069 (2) 0,00066 (2) 0,00063 (3) 0,00061 (2)

0,00515 (15) 0,00496 (8) 0,00323 (7) 0,00301 (8) 0,00264 (7) 0,00248 (4) 0,00160 (4) 0,00135 (3) 0,00110 (3) 0,00106 (3) 0,00100 (4) 0,00096 (3)

0,00992 (27) 0,00953 (27) 0,00609 (16) 0,00565 (17) 0,00495 (16) 0,00465 (13) 0,00298 (14) 0,00249 (8) 0,00202 (5) 0,00194 (6) 0,00183 (8) 0,00177 (5) Những số trong dấu “( )” là sai số hiệu suất. Ví dụ: 0,00093(3) có nghĩa là

0,00093±0,00003.

Hình 3.9. Đồ thị so sánh hiệu suất ghi nhận của detector GMX-35P470 giữa thực

nghiệm và mô phỏng bằng Angle

Từ bảng 3.3 và hình 3.9, ta thấy thực nghiệm và mô phỏng trùng nhau, độ sai biệt

rất nhỏ dưới 4% có thể dễ dàng thấy rằng phần mềm Angle có thể ngoại suy khá tốt

đối với nguồn điểm.

3.2.6. Hiệu suất ghi nhận của đầu dò GMX-35P470 đối với nguồn Marinelli

Chúng tôi sử dụng ba mẫu chuẩn RGK1, RGTh1, RGU1 đựng trong hộp Marinelli

để tính hiệu suất, ba mẫu này đều được đóng ở độ cao 8,8cm. Bằng phần mềm xử lý

phổ Gamma Vision cho kết quả diện tích đỉnh tương ứng với năng lượng của đồng vị phóng xạ 40K và các đồng vị có trong chuỗi phân rã của 232Th, 238U. Sau đó, sử dụng

công thức tính hiệu suất ghi và sai số hiệu suất ghi của đầu dò theo công thức (3.4) và

(3.5) sẽ lập được bảng 3.5.

Sau đây là thông tin về ba mẫu chuẩn đựng trong hộp Marinelli.

Tên mẫu

Xác suất phát

Sai số (%)

Sai số (Số đếm)

Bảng 3.4. Thông tin về các mẫu chuẫn đựng trong hộp Marinelli.

RGK1

Đồng vị phóng xạ 40K

228Ac

RGTh1

208Tl

212Pb 212Bi 234Th

214Bi

RGU1

214Pb

Năng lượng (keV) 1460,82 209,25 338,00 794,80 911,07 583,14 860,47 238,63 1620,60 63,30 609,32 1120,28 1377,65 1847,44 2204,12 241,92 295,22 351,99

Diện tích đỉnh (Số đếm) 478528 717,79 310099 837,27 574756 2069,12 93717 374,87 573062 802,29 839317 1007,18 357,73 99369 3453582 2417,51 167,84 17667 739,67 205465 1014,57 922334 459,37 176680 264,51 48983 190,1 21359 232,21 40036 793,88 396940 1117,91 859931 1179,7 1310776

10,55 3,97 11,4 4,31 26,2 30,6 4,464 43,6 1,51 3,75 45,49 14,91 3,968 2,025 4,892 7,268 18,414 35,6 0,11 0,13 0,11 0,14 0,8 0,3 0,1 0,5 0,03 0,08 0,19 0,03 0,011 0,012 0,016 0,022 0,036 0,07

Từ diện tích đỉnh phổ thu được trong bảng 3.4, tính toán hiệu suất và sai số theo

công thức (3.4), (3.5). Kết quả được trình bày trong bảng 3.5. Đây chính là hiệu suất

đỉnh của đầu dò GMX- 35P470 đối với mẫu đất dạng Marinelli đang khảo sát.

Bảng 3.5. Hiệu suất của đầu dò GMX-35P470 đối với mẫu chuẩn dạng Marinelli.

Năng lượng (keV) Hiệu suất Sai số

0,05240 0,00118 63,30

0,05358 0,00230 209,25

0,05434 0,00163 238,63

0,05223 0,00037 241,92

0,04466 0,00029 295,22

0,03458 0,00102 338,00

0,03521 0,00023 351,99

0,02585 0,00157 462,79

0,01881 0,00055 583,14

0,01939 0,00014 609,32

0,01652 0,00019 665,45

0,01492 0,00064 794,80

0,01527 0,00055 860,47

0,01500 0,00062 911,07

0,01256 0,00012 934,05

0,01133 0,00008 1120,28

0,01125 0,00009 1238,11

0,01181 0,00010 1377,65

0,01136 0,00035 1460,82

0,00803 0,00028 1620,60

0,01121 0,00041 1729,60

0,00940 0,00007 1764,51

0,01009 0,00012 1847,44

0,00783 0,00007 2204,12

0.06

0.05

0.04

0.03

t ấ u s u ệ i H

0.02

0.01

500

2000

2500

1000 1500 Năng lượng (keV)

Từ bảng 3.5, vẽ được đường cong hiệu suất chuẩn đối với mẫu dạng Marinelli.

Hình 3.10. Hiệu suất ghi nhận của đầu dò GMX-35P470 đối với

mẫu chuẩn dạng Marinelli

Từ bảng hiệu suất này có thể tính toán được hoạt độ của đồng vị quan tâm thông

qua các đỉnh năng lượng đặc trưng của nó khi biết tốc độ đếm đỉnh tại năng lượng

tương ứng theo công thức (2.8).

Sau khi khảo sát các đặc trưng cơ bản của hệ phổ kế gamma, việc tiếp theo là lấy

và tạo mẫu đất. Mục 3.3 sẽ trình bày các bước cụ thể để phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất ở các độ sâu khác nhau tại năm vị trí

khảo sát trong khuôn viên trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM, cơ sở Linh

Trung, Thủ Đức.

3.3. Quy trình phân tích hoạt độ cụ thể trên hệ phổ kế GMX-35P470

Mục này sẽ trình bày cụ thể về các bước lên kế hoạch, tạo mẫu và phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất cho riêng hệ phổ kế gamma GMX-

35P470. Luận văn tiến hành phân tích hoạt độ trong đất trong khu vực khuôn viên

trường Đại học Khoa học Tự Nhiên TPHCM quận Thủ Đức. Khảo sát 2 vùng đất:

Vùng đất hoang sơ (cánh đồng, nhà thi đấu thể dục thể thao) và vùng đất trồng cây (bãi

cỏ, vườn cọ, vườn cây).

3.3.1. Quy trình phân tích mẫu đất

Bước 0: Lập kế hoạch

Chúng tôi tiến hành nghiên cứu các vùng đất hoang sơ ít bị khai phá trong khu vực

khuôn viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM, cơ sở Linh Trung, Thủ Đức.

Chúng tôi chia thành 5 vị trí lấy mẫu xung quanh khuôn viên trường. Mỗi vị trí tiến

hành khảo sát và nghiên cứu theo độ sâu khác nhau để xem ảnh hưởng của sự phơi

lắng phóng xạ trên bề mặt và phóng xạ ở các tầng đất khác nhau.

Kế hoạch lấy mẫu đòi hỏi sự chính xác, phụ thuộc vào phương pháp lấy mẫu đã

chọn. Kế hoạch cũng xác định nguồn nhân lực cần thiết cho việc lấy mẫu. Tùy từng

trường hợp cụ thể mà có kế hoạch lấy mẫu khác nhau. Kế hoạch phải cung cấp đầy đủ

thông tin cần thiết về vùng đất (nơi lấy mẫu), đơn vị lấy mẫu, vị trí điểm lấy mẫu, loại

mẫu (mẫu đất đơn hay mẫu đất tổng hợp), lấy mẫu theo chiều dọc hay ở các tầng đất

khác nhau.

Bước 1: Khảo sát vùng đất cần phân tích hoạt độ

1/ Nhà thi đấu thể dục thể thao: Đây là khu đất hoang sơ, nhiều cỏ, không có nhà

cửa xung quanh và chưa qua khai phá. Chủ yếu là đất sét.

Kinh độ: 106,7966 Vĩ độ: 10,8768 Độ cao: 42,2000

2/ Cánh đồng cỏ hoang sơ: Đây là khu đất hoang sơ gần hồ đá, mọc nhiều cỏ cao. Đất

màu xám đỏ, cứng.

Kinh độ: 106,7955 Vĩ độ: 10,8771 Độ cao: 29,2999

3/ Bãi cỏ: Vùng đất đã qua khai phá, gần bãi giữ xe trong khuôn viên trường, hiện nay

trồng nhiều cỏ xanh và cây lớn. Đất mềm, nâu.

Kinh độ: 106,79783 Vĩ độ: 10,87369 Độ cao: 54,40000

4/ Vườn cây: Vùng đất đã qua khai phá. Hiện nay trồng nhiều cây cao làm chỗ cho

sinh viên học. Đất mềm, màu nâu đen.

Kinh độ: 106,79640 Vĩ độ: 10,8740 Độ cao: 28,7000

5/ Vườn cọ: Khu đất sau dãy F, trồng nhiều cọ, gần cáp ngầm. Đất cát dẻo, mềm, ẩm,

màu vàng nhạt.

Kinh độ: 106,7982 Vĩ độ: 10,8766 Độ cao: 57,2999

Bước 2: Lựa chọn phương pháp lấy mẫu

Lựa chọn phương pháp lấy mẫu dựa vào mục tiêu thí nghiệm. Mục tiêu cụ thể

trong luận văn này là khảo sát hoạt độ phóng xạ trong môi trường. Sự phân bố hoạt độ

phóng xạ trong môi trường là không đồng nhất theo 3 chiều, vì vậy chọn phương pháp

lấy mẫu là phương pháp xác suất (có hệ thống) kết hợp với lấy mẫu ở các tầng đất (Có

thể tham khảo các phương pháp này ở mục 2.3.2 chương 2).

Bước 3: Xây dựng kế hoạch lấy mẫu (phụ thuộc vào phương pháp lấy mẫu đã

chọn)

Đầu tiên là phân chia khu vực và đơn vị lấy mẫu

Đơn vị lấy mẫu là lớp đất còn hoang sơ, chưa qua khai phá và hoạt động của con người. Diện tích một đơn vị lấy mẫu là 8m2. Cứ một ô đơn vị lấy mẫu thì lấy đất ở 5 vị

trí, mỗi vị trí cách ô trung tâm 2m. Ứng với mỗi vị trí sẽ lấy đất ở 4 độ sâu khác nhau:

Lớp đất bề mặt cách mặt đất 5cm và các tầng đất ở độ sâu 15 cm, 20 cm,30 cm. Ô số 3

là vị trí trung tâm.

Hình 3.11. Sơ đồ lấy mẫu

Bước 4: Lấy mẫu (Thu thập mẫu)

Đầu tiên, lựa chọn độ sâu lấy mẫu phù hợp với mục tiêu nghiên cứu

Do đây là vùng đất hoang sơ, chưa khai phá và mục tiêu là khảo sát hoạt độ phóng

xạ trong môi trường nên lựa chọn phương pháp không đồng nhất và như đã đề cập,

luận văn khảo sát đất ở 4 độ sâu khác nhau: bề mặt cách mặt đất 5 cm, tầng đất ở độ

sâu 15 cm, 20 cm, 30 cm. Công việc kế tiếp là tiến hành lấy mẫu đất bằng các dụng cụ

thích hợp.

Hình 3.12. Bộ dụng cụ lấy đất ở các độ sâu khác nhau

Bước 5: Chuẩn bị mẫu

Các mẫu nhỏ lấy từ một ô đơn vị lấy mẫu được đựng trong thùng chứa sạch hoặc

túi nhựa, sau đó trộn các mẫu này với nhau để tạo thành mẫu tổng hợp. Lấy các mẫu

đất nhỏ ở 5 vị trí trên một đơn vị lấy, sau đó trộn các mẫu đất nhỏ thành mẫu đất tổng

hợp, tránh không để các mẫu đất ở các độ sâu khác nhau trộn lẫn vào nhau.

Bước 6: Phân loại và đóng gói mẫu

Mẫu được đựng trong bao nhựa sạch và có dán nhãn phân biệt ngoài bao nhựa.

Tên mẫu: ............................. Khối lượng:…………….Ngày lấy mẫu:………….

Người lấy mẫu: ..................... Độ sâu lấy mẫu: ............ Địa điểm lấy mẫu: .........

Bước 7: Vận chuyển và lưu trữ mẫu

Các mẫu được đóng gói cùng với thông tin mẫu được vận chuyển đến phòng thí

nghiệm để phân tích.

Bước 8: Xử lý mẫu

- Phơi đất trong 24 giờ, đến khi đất khô đến một khối lượng không đổi.

- Làm vỡ vụn những hòn đất dính với nhau bằng dụng cụ thích hợp.

- Loại bỏ rễ cây, củ

- Rây mẫu thành bột mịn có kích cỡ nhỏ hơn 0,2mm Bột mịn đó là mẫu thử.

Hình 3.13. Phơi đất đến khi đất khô tại trường Đại học Khoa học Tự Nhiên TPHCM,

quận Thủ Đức

Bước 9: Đóng gói mẫu cho các mục tiêu đo khác nhau

- Làm sạch hộp Marinelli bằng nước cồn sau

đó cho mẫu vào đóng ở độ cao 8,8cm tính từ đáy.

Dùng băng keo dán dính chặt nắp để đạt cân bằng thế kỉ giữa 238U và 226Ra.

- Trong quá trình đưa mẫu vào thùng chứa, đất có

thể bám trên mặt ngoài thùng, vì vậy cần lau

thùng thật sạch để tránh ô nhiễm phóng xạ.

Hình 3.14. Đóng mẫu đất

0,15cm

Chiều 12,3c 1,75c

cao mẫu

6,8cm

7,8c

11,9cm

Hình 3.15. Kích thước hộp Marinelli tính theo cm

Bước 10: Tiến hành đo phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong đất

trên hệ phổ kế gamma GMX-

35P470 đã chuẩn năng lượng, độ

rộng đỉnh phổ và hiệu suất ghi

nhận của đầu dò.

Hình 3.16. Tiến hành đo phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trên hệ phổ kế gamma

GMX-35P470

3.3.2. Kết quả phân tích hoạt độ của 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất

trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470

Sau khi tìm hiểu về các đặc trưng của hệ phổ kế gamma GMX-35P470 và tạo mẫu

đất đựng trong hộp Marinelli, ta tiến hành đo phổ gamma và phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong các mẫu môi trường đất đã tạo. Khi quá trình đo đạc trên hệ

phổ kế gamma GMX-35P470 đã xong, thu được các phổ gamma ứng với các mẫu đất

đã tạo. Trong luận văn này, sử dụng phần mềm Gamma Vision để phân tích phổ sẽ thu

được kết quả về diện tích đỉnh của các đồng vị phóng xạ có trong mẫu đất. Việc tiếp theo là tính toán hoạt độ của đồng vị 40K và các đồng vị phóng xạ trong đất thuộc chuỗi phân rã của 238U, 232Th. Ở đây, phân tích 19 mẫu đất ở 5 vị trí khảo sát, mỗi vị

trí lấy đất ở 4 độ sâu khác nhau.

Trong phần này, luận văn trình bày chi tiết cách tính hoạt độ 238U, 232Th, 40K của

một mẫu môi trường đất là BC-20. Mẫu này lấy ở bãi cỏ gần bãi giữ xe Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên TPHCM, thông tin mẫu đã trình bày ở mục 3.3.1. Mẫu lấy ở

độ sâu 20 cm so với mặt đất. Tương tự, 18 mẫu còn lại cũng được phân tích như mẫu

BC-20 và có thể tham khảo các bảng kết quả ở phần phụ lục từ bảng phụ lục 2 đến

bảng phụ lục 19. Để tính hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong mẫu đất, luận văn sử

dụng phương pháp tương đối. Công thức tính hoạt độ và sai số hoạt độ của phương

pháp này đã trình bày ở công thức (2.6), (2.7) chương 2. Hiệu suất (phương pháp

tương đối) đối với hình học dạng Marinelli đã được tính ở bảng 3.5.

Đầu tiên, phải tính đến giới hạn phát hiện hoạt độ MDA (Bq) và giới hạn phát hiện

nồng độ MDC (Bq/kg) của các đồng vị phóng xạ trong mẫu đất BC-20. Công thức tính

MDA (Bq) và MDC (Bq/kg) được trình bày ở mục 1.3.7 và 1.3.8 chương 1.

Bảng 3.6. Giới hạn phát hiện MDA (Bq) và MDC (Bq/kg) đối với mẫu BC-20.

Năng Xác Số Đồng MDA Sai số MDC Sai số lượng suất đếm vị (Bq) (Bq) (Bq/kg) (Bq/kg) (keV) phát phông

1460,82 0,11 721 1,34 0,05 1,4 0,05

40K

209,25 0,04 10027 2,71 0,03 2,82 0,03

338,00 0,11 3699 0,87 0,01 0,91 0,01

228Ac

794,80 0,04 829 2,65 0,09 2,76 0,09

911,07 0,26 851 0,41 0,01 0,43 0,01

583,14 0,31 2904 0,5 0,01 0,52 0,01

208Tl

860,47 0,04 676 2,34 0,08 2,44 0,08

0,22 0,02 238,63 0,44 8350 0,21 0,02 BC-20

1620,60 0,02 215 5,11 0,46 5,32 0,48

0,04 10464 2,64 0,03 2,75 0,03

212Pb 212Bi 234Th

63,30

609,32 0,45 1411 0,24 0,01 0,25 0,01

934,05 0,03 573 3,5 0,14 3,65 0,15

1377,65 0,04 351 2,2 0,12 2,29 0,12

214Bi

1847,44 0,02 214 4,06 0,27 4,23 0,29

2204,12 0,05 220 2,12 0,15 2,21 0,15

241,92 0,07 24286 2,3 0,01 2,4 0,01

295,22 0,18 4352 0,45 0,01 0,47 0,01

214Pb

351,99 0,36 3538 0,26 0,04 0,27 0,04

Như vậy, luận văn đã trình bày cách tính và kết quả tính hoạt độ MDA, MDC của

mẫu BC- 20. Các mẫu còn lại làm tương tự và kết quả được đăng ở bảng phụ lục 20.

Bảng 3.7 trình bày kết quả phân tích hoạt độ đối với mẫu đất BC-20.

Bảng 3.7. Kết quả phân tích hoạt độ đối với mẫu đất BC-20.

Đồng vị Năng Diện Sai số Hoạt độ Đồng vị MDC Sai số lượng tích đỉnh hoạt độ phân (Bq/kg) phóng xạ (Bq/kg) (keV) (số đếm) (Bq/kg)

1460,82 1899 57,73 19,1 0,58 1,4

40K

tích 40K

209,25 6210 162,08 35,2 0,92 2,82

338 12084 140,17 36,95 0,43 0,91

228Ac

794,8 1929 59,8 36,18 1,12 2,76

911,07 12001 138,01 36,81 0,42 0,43

232Th

583,14 17184 233,7 35,98 0,49 0,52

208Tl

860,47 2077 58,57 36,74 1,04 2,44

238,63 67947 428,07 34,58 0,22 0,22

1620,6 536 31,09 53,32 3,09 5,32

63,3 10464 250,09 64,21 1,53 2,75

238U

212Pb 212Bi 234Th

609,32 15735 136,89 21,51 0,19 0,25

1120,28 3023 64,69 21,57 0,46 3,65

1377,65 834 39,2 21,47 1,01 2,29

214Bi

1847,44 416 29,04 24,55 1,71 4,23

226Ra

2204,12 789 35,03 24,85 1,1 2,21

241,92 9238 240,19 29,34 0,76 2,4

295,22 13814 150,57 20,25 0,22 0,47

214Pb

351,99 22689 172,44 21,82 0,17 0,27

Từ bảng 3.7, nhận thấy hoạt độ của 40K và hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong chuỗi 238U, 232Th đều cao hơn giới hạn phát hiện nồng độ MDC tương ứng. Vậy các

kết quả hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong mẫu BC-20 được chấp nhận.

Sau khi tính toán hoạt độ của các đồng vị phóng xạ có trong đất, tiến hành tính hoạt độ của 238U, 232Th và 40K bằng cách ứng với mỗi đồng vị phóng xạ, lấy trung bình

cộng hoạt độ từ các năng lượng khác nhau. Vậy ta được hoạt độ của 238U, 232Th, 40K

trong mẫu BC-20 như sau: Bảng 3.8. Kết quả phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu BC-20

Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Năng lượng (keV) Hoạt độ trung bình (Bq/kg) Sai số trung bình (Bq/kg)

19,12 0,58

40K

228Ac

35,55 0,16

232Th

208Tl

1460,82 209,25 338 794,8 911,07 583,14 860,47 238,63

1620,6

63,79 1,52

212Pb 212Bi 234Th

238U

214Bi

21,54 0,1

226Ra

214Pb

63,3 609,32 1120,28 1377,65 1847,44 2204,12 241,92 295,22 351,99

Sau khi tính toán sẽ có được hoạt độ trung bình của 238U, 232Th, 40K trong tất cả 19

mẫu đất ở 5 vị trí khác nhau trong khuôn viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên sẽ

cho kết quả bảng 3.9 như sau:

Bảng 3.9. Bảng kết quả hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất (Bq/kg)

trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470.

Độ sâu Vị trí Đồng vị Bề mặt 15cm 20 cm 30 cm

Sai số Sai số Sai số Sai số

Hoạt độ (Bq/kg) 19,02 1,01 Hoạt độ Bq/kg) 29,48 Hoạt độ (Bq/kg) 19,12 1,13 Hoạt độ (Bq/kg) 18,18 0,99 0,58

21,41 0,19 28,02 0,13 35,55 32,84 0,19 0,16

Bãi cỏ (BC) 0 0 0 0 63,79 55,07 2,58 1,52

17,86 23,01 0,19 0,65 19,95 31,67 0,12 0,66 21,54 27,63 20,73 23,61 0,17 0,62 0,10 0,65

38,29 0,13 31,24 0,11 34,93 33,87 0,11 0,04

Vườn cọ (Vco) 66,57 1,83 49,52 0 0 41,86 1,54 1,44

27,09 49,42 0,12 1,05 18,30 29,92 0,09 0,66 19,65 18,66 19,97 17,66 0,10 0,57 0,10 0,53

31,95 0,15 28,83 0,10 31,00 30,25 0,12 0,11

47,5 1,96 39,30 2,27 53,78 41,79 1,52 1,47 Vườn cây (VC)

21,33 23,76 0,14 0,6 19,65 25,17 0,10 0,61 21,96 22,77 19,28 23,52 0,1 0,75 0,1 1,27

33,16 0,11 36,27 0,12 33,47 32,59 0,16 0,25

48,45 1,51 58,96 1,54 0 0 44,56 2,00 Nhà TDTT (TDTT)

20,28 109,37 0,10 1,29 21,37 106,14 0,10 1,64 19,9 90,45 19,00 0,13 0,21 1,58

47,35 0,15 52,63 0,19 51,72 0,18

52,33 1,83 46,53 2,29 57,14 2,18 Cánh đồng (CD)

40K 232Th 238U 226Ra 40K 232Th 238U 226Ra 40K 232Th 238U 226Ra 40K 232Th 238U 226Ra 40K 232Th 238U 226Ra

22,28 0,11 22,17 0,14 22,57 0,13

Từ bảng kết quả 3.9, vẽ được đồ thị hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong đất:

Hình 3.17. Đồ thị hoạt độ của 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất ở các độ sâu

khác nhau tại 5 vị trí trong khuôn viên trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM, cơ

sở Linh Trung,Thủ Đức

Từ bảng 3.9 và đồ thị hình 3.17 ta thấy rằng: Ở khu vực Bãi cỏ, hoạt độ 40K thay đổi trong khoảng từ 20- 30 Bq/kg theo độ sâu

và đạt cực đại tại độ sâu 15 cm, có thể giải thích là do khu vực bãi cỏ đã lâu không có sự can thiệp của con người bón phân nên có sự phơi lắng phóng xạ của 40K xuống độ sâu 15 cm. Hoạt độ 232Th tăng dần theo độ sâu từ 21,41 Bq/kg đến 32,84 Bq/kg. Hoạt độ 238U giảm theo độ sâu từ 63,8 Bq/kg ở 20cm và đạt giá trị 55,07Bq/kg ở độ sâu 30 cm. Hoạt độ 226Ra phân bố ngẫu nhiên có giá trị từ 17,86 Bq/kg đến 21,54 Bq/kg.

Ở khu vực Vườn cọ, hoạt độ 40K phân bố ngẫu nhiên theo độ sâu, giá trị từ 23,01

Bq/kg ở bề mặt và cũng đạt cực đại là 31,67 Bq/kg ở độ sâu 15 cm, điều này cũng chứng tỏ có sự phơi lắng phóng xạ của 40K. 232Th phân bố ngẫu nhiên theo độ sâu từ

31,24 Bq/kg (độ sâu 15 cm) đến 38,29 Bq/kg ở bề mặt đất. 226Ra cũng phân bố ngẫu

nhiên, hoạt độ thấp nhất là 18,30 Bq/kg đến 27,09 Bq/kg. 238U giảm dần theo độ sâu

từ 66,57 Bq/kg ở bề mặt đến 41,86 Bq/kg ở độ sâu 30 cm.

Ở khu vực Vườn cây, hoạt độ 40K giảm theo độ sâu, thấp nhất là 17,67 Bq/kg ở độ

sâu 30 cm và cao nhất là ở bề mặt đất 49,42 Bq/kg. Điều này cho thấy có sự phù hợp với thực tế do sự đóng góp của 40K trong phân bón cây trồng ở khu đất này. Hoạt độ 232Th phân bố ngẫu nhiên từ 28,83 Bq/kg ở độ sâu 15 cm đến 31,95 Bq/kg ở bề mặt đất. 238U cũng phân bố ngẫu nhiên theo độ sâu, đạt giá trị cực tiểu ở độ sâu 15 cm, cực

đại ở độ sâu 20 cm và 226Ra cũng phân bố ngẫu nhiên có giá trị từ 19,28 Bq/kg đến

21,96 Bq/kg.

Tại vùng đất gần Nhà TDTT, 40K phân bố ngẫu nhiên, có hoạt độ từ 22,77 Bq/kg ở 20 cm đến 25,17 Bq/kg 15 cm. Hoạt độ 232Th cũng phân bố ngẫu nhiên từ 32,59 Bq/kg đến 36,27 Bq/kg. Hoạt độ 238U phân bố ngẫu nhiên đạt giá trị cực tiểu ở độ sâu 30 cm và giá trị cực đại ở bề mặt đất. 226Ra cũng phân bố ngẫu nhiên từ 19,00

Bq/kg đến 21,37 Bq/kg. Điều này đúng với thực tế, do đây là vùng đất hoang sơ chưa

qua khai phá và không có sự can thiệp của con người nên các đồng vị phóng xạ trong

đất phân bố ngẫu nhiên.

Ở khu vực Cánh đồng, hoạt độ 40K khá cao có hoạt độ giảm dần theo độ sâu, thấp nhất là 90,45 Bq/kg ở 20 cm và cao nhất là 109,37 Bq/kg ở bề mặt đất. 232Th có

hoạt độ tăng theo độ sâu nhưng không nhiều từ 47,35 Bq/kg đến 52,63 Bq/kg. Hoạt độ 238U phân bố ngẫu nhiên từ 46,53 Bq/kg ở 15 cm đến 57,14 Bq/kg ở 20 cm. 226Ra

có giá trị tương đương nhau ở các độ sâu khác nhau từ 22,17 Bq/kg đến 22,57 Bq/kg. Thật vậy, khu vực này có nhiều đá nham thạch nên tất cả hoạt độ 40K, 232Th, 238U đều

cao hơn rất nhiều so với tất cả vị trí khác.

Tóm lại, có thể thấy rằng hoạt độ 40K, 232Th, 238U trong các mẫu môi trường đất

gần giống nhau ở các vị trí bãi cỏ, vườn cọ, vườn cây, nhà TDTT do ít tác động của

con người. Tuy nhiên vùng đất ở Cánh đồng có sự chênh lệch hoạt độ do kiến trúc

khác nhau giữa các tầng đất, các vị trí vì hoạt độ phóng xạ tự nhiên và liều chiếu ngoài

do bức xạ gamma gây ra phụ thuộc vào địa chất, các điều kiện địa lí và mức độ của

chúng trong đất khác nhau ở mỗi vùng, mỗi khu vực khác nhau.

KẾT LUẬN

Với mục tiêu “Xây dựng quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K của mẫu

môi trường đất trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470”, luận văn đã thành công bước đầu trong việc đưa ra quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi

trường đất trên hệ phổ kế GMX-35P470 phù hợp với các điều kiện hiện có của Phòng

Thí nghiệm Kĩ thuật Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM, Thủ Đức

dựa trên tiêu chuẩn BS-ISO-18589 và áp dụng quy trình đã xây dựng ở trên để thực

hiện việc lấy 19 mẫu đất xung quanh khuôn viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,

cơ sở Linh Trung Thủ Đức. Sau đó, xử lý mẫu, chuẩn bị mẫu đo, chuẩn hóa năng

lượng và hiệu suất cho hệ phổ kế GMX-35P470. Từ đó tính toán hoạt độ 238U, 232Th, 40K cho các mẫu đất này, kết quả đo thực nghiệm khá phù hợp với điều

kiện thực tế ở các khu vực đã khảo sát.

KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Luận văn thành công trong việc khảo sát đặc trưng và xây dựng quy trình để đánh giá hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môi trường đất trên hệ phổ kế gamma GMX-35P470. Và đã áp dụng phân tích thành công hoạt độ 238U,232Th, 40K của mẫu

môi trường đất ở các độ sâu khác nhau trong khuôn viên trường Đại học Khoa học Tự

Nhiên, quận Thủ Đức, TPHCM.

Tuy nhiên do thời gian hạn chế trong luận văn này chưa đề cập đến việc tìm ra

được hình học mẫu tối ưu dạng trụ hay Marinelli để detector đạt hiệu suất ghi nhận cao nhất. Bên cạnh đó, thời gian nhốt mẫu còn ít, chưa đạt cân bằng thế kỉ giữa 238U và 226Ra nên hoạt độ của 226Ra thấp hơn nhiều so với hoạt độ 238U.

Trong thời gian thực hiện, do phần mềm Angle có vấn đề về bản quyền nên cũng

chưa thực hiện được quy trình hiệu chuẩn tự hấp thụ và trùng phùng. Hiện tượng tự

hấp thụ xảy ra khi dùng mẫu thể tích và hiện tượng trùng phùng xảy ra nhiều khi đặt

mẫu đo sát đầu dò.

Tất cả những hạn chế trên sẽ là hướng nghiên cứu tiếp theo của nhóm nghiên cứu

trên hệ thiết bị này.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi

bức xạ ion hóa, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, TPHCM.

2. Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật.

3. Nguyễn Trung Minh (2014), Nghiên cứu khảo sát môi trường, hoạt độ đồng vị

phóng xạ tự nhiên họ Uranium, Thorium lưu vực sông Ba và sông Đồng Nai

khu vực Tây Nguyên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

4. Huỳnh Trúc Phương, Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo (2009), Các phương pháp

phân tích hạt nhân nguyên tử, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, TPHCM.

5. Trần Thiện Thanh (2007), Hiệu chỉnh trùng phùng tổng trên hệ phổ kế gamma sử

dụng chương trình MCNP, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên, TPHCM.

6. Nguyễn Thị Cẩm Thu (2010), Khảo sát phông nền và tối ưu hóa hiệu suất cho hệ

phổ kế gamma HPGe trong phép đo mẫu môi trường, Luận văn Thạc sĩ Vật lý,

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, TPHCM.

7. Lê Thị Hồng Yến (2011), Giảm khí Radon trong hệ che chắn để tăng giới hạn phát

hiện của hệ phổ kế gamma, Luận Văn Thạc sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên, TPHCM.

8. Đống Thị Như Ý (2012), Nghiên cứu cải tiến buồng chì cho phân tích đồng vị

phóng xạ tại vùng năng lượng nhỏ hơn 100keV bằng phương pháp thực

nghiệm, Luận văn Tốt nghiệp Đại học, Trường Đại học Sư Phạm, TPHCM.

Tiếng Anh

9. Huda AbdulrahmanbAl-Sulaiti (2005), Determination of Natural Radioactivity

Levels in the State of Qatar Using High-Resolution Gamma-ray Spectrometry,

A thesis submitted for the Degree of Doctor of Philosophy, University of

Surrey, UK, 37-39, 99-100.

10. BS ISO18589-1:2005, Measurement ofradioactivity in the environment — Soil, a

guidebook of Bristish Standard, 1-90.

11. QMR Nizam1, SC Nath, SI Bhuian, SM Shauddin, M Kamal, Ruhul A Khan, H

Ali (2013), Radiological Risk Analysis of Soil inside the Ship Breaking Area,

Chittagong, Bangladesh, Journal of Nuclear and Particle Physics, University of

Chitttagong, Bangladesh, 1-3.

12. International Atomic Energy Agency (1989), Measurement of radionuclides in

food and the environment, a guidebook of IAEA, 5, 10, 36-37.

13. C.A. Papachristodoulou , P.A. Assimakopoulos, N.E. Patronis, K.G. Ioannides

(2003),Use of HPGe γ-ray spectrometry to assess theisotopic compositiion of ∗

uranium in soils, Journal of Environmental Radioactivity, University of

Ioannina, Greece, 4-6.

Trang web

14. http://en.wikipedia.org/wiki/Soil_horizon

PHỤ LỤC

Bảng phụ lục 1. Tên mẫu đất và vị trí lấy mẫu tương ứng.

Vị trí và độ sâu lấy mẫu

Tên mẫu BC-BM

BC-15

Bãi cỏ gần bãi giữ xe trong khuôn viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM, cơ sở Linh Trung, Thủ Đức. BC-30

TDTT-BM

TDTT-15

TDTT-20

Khu đất xung quanh nhà thi đấu thể dục thể thao trong khuôn viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM, cơ sở Linh Trung, Thủ Đức. TDTT-30

CD-BM

CD-15 Cánh đồng cỏ hoang sơ gần hồ đá, nhiều cỏ mọc cao.

CD-20

VC-BM

VC-15

Vườn cây, nơi sinh viên ngồi học. VC-20

VC-30

Vco-BM

Vco-15

Vườn cọ sau dãy nhà F, trồng nhiều cọ. Vco-20

Vco-30 Độ sâu lấy mẫu Lấy ở bề mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 15 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 30 cm từ mặt đất. Lấy ở bề mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 15 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 20 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 30 cm từ mặt đất. Lấy ở bề mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 15 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 20 cm từ mặt đất. Lấy ở bề mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 15 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 20 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 30 cm từ mặt đất. Lấy ở bề mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 15 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 20 cm từ mặt đất. Lấy mẫu ở độ sâu 30 cm từ mặt đất.

Bảng phụ lục 2. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu BC-BM .

(Bq/kg)

Hoạt độ trung bình Hoạt độ (Bq/kg) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Đồng vị phóng xạ Sai số diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) Đồng vị phân tích

1460,8 Diện tích đỉnh (số đếm) 443 19,02 1,01 23,57 19,01 1,01

40K

228Ac

21,41 0,19

232Th

208Tl

59,8 54,68 23,59 51,92 61,5 23,13 106,43 23,55 24,27 19,52 23,67 22,25 22,79 20,63 1,45 0,71 1,89 0,68 0,55 1,75 0,23

13,46 37,78 5,71

63,3 0 0 0 0 0 0

238U

974 209,25 1860 338 794,8 244 911,07 1809 583,14 2490 302 860,47 212Pb 238,63 9503 212Bi 1620,6 89 234Th

214Bi

17,86 0,19

226Ra

214Pb

609,32 2913 405 1120,3 186 1377,7 80 1847,4 2204,1 192 241,92 1875 295,22 2745 351,99 4584 56,51 31,1 18,06 13,18 14,36 85,13 63,68 74,72 16,99 12,33 20,43 20,15 25,8 25,41 17,17 18,81 0,33 0,95 1,98 3,32 1,93 1,15 0,4 0,31

Bảng phụ lục 3. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu BC- 15.

Hoạt độ (Bq/kg) Diện tích đỉnh Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Sai số diện tích đỉnh (số đếm) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Hoạt độ trung bình (Bq/kg)

29,48 Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) 1,13

40K

228Ac

28,02 0,13

232Th

208Tl

1460,8 209,25 338 794,8 911,07 583,14 860,47 238,63 1620,6 1848 3257 6422 905 5904 8887 1075 33784 235 48,79 112,69 99,54 44,07 96,24 101,31 41,39 202,7 20,96 29,41 29,21 31,08 26,86 28,65 29,45 30,09 27,21 37 0,78 1,01 0,48 1,31 0,47 0,34 1,16 0,16 3,3

0 0

238U

212Pb 212Bi 234Th

214Bi

19,95 0,12

226Ra

214Pb

63,3 609,32 1120,3 1377,7 1847,4 2204,1 241,92 295,22 351,99 0 8751 1618 518 294 530 5201 8344 13602 0 100,64 50,64 28,7 21,32 27,03 159,15 113,48 130,58 0 18,93 18,27 21,1 27,46 26,41 26,14 19,36 20,7 0 0,22 0,57 1,17 1,99 1,35 0,8 0,26 0,2

Bảng phụ lục 4. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu BC- 30.

Năng lượng (keV) Hoạt độ (Bq/kg) Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm)

18,18 0,99

40K

228Ac

32,84 0,19

232Th

208Tl

1460,8 596 209,25 2002 3979 338 794,8 587 911,07 3620 583,14 5167 624 860,47

18,17 34,4 36,89 33,37 33,66 32,8 33,46 32,18 0,99 1,49 0,71 1,92 0,74 0,49 1,7 0,24

168 50,67 5,35

55,07 2,58

238U

214Bi

20,73 0,17

226Ra

214Pb

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 32,42 86,49 76,4 33,69 80 76,99 31,64 212Pb 238,63 20861 158,54 212Bi 1620,6 17,72 234Th 2977 63,3 609,32 4898 802 1120,3 275 1377,7 135 1847,4 2204,1 268 241,92 2962 295,22 4410 351,99 7411 139,03 73,96 37,53 21,81 17,58 19,46 122,92 81,59 96,34 55,38 20,3 17,35 21,46 24,16 25,58 28,52 19,6 21,61 2,59 0,31 0,81 1,7 3,15 1,86 1,18 0,36 0,28

Bảng phụ lục 5. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu CD-BM.

Năng lượng (keV) Hoạt độ (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) Hoạt độ trung bình (Bq) Sai số diện tích đỉnh (số đếm)

109,4 1,29

40K

228Ac

47,35 0,15

232Th

208Tl

1,29 1,07 0,53 2,5 0,53 0,63 1,31 0,18

1620,6 64,52 581 3,74

52,33 1,83

238U

9726 114,77 109,19 1460,8 48,89 7728 169,24 209,25 53,63 15712 153,98 338 49,93 794,8 2385 119,49 48,91 911,07 14286 155,72 46,48 583,14 19882 268,41 45,65 66,35 2312 860,47 212Pb 238,63 81755 318,84 46,44 212Bi 33,7 234Th

214Bi

22,28 0,11

226Ra

214Pb

7593 265,76 63,3 609,32 14180 131,87 1512 1120,3 75 42,71 764 1377,7 28,11 301 1847,4 2204,1 38,4 639 9479 251,19 241,92 295,22 13367 144,36 351,99 21895 170,78 52,01 21,64 12,04 21,95 19,83 22,46 33,61 21,88 23,51 1,82 0,2 0,6 1,23 1,85 1,35 0,89 0,24 0,18

Bảng phụ lục 6. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu CD-15.

Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) Sai số diện tích đỉnh (số đếm)

106,14 1,64

40K

228Ac

52,63 0,19

232Th

208Tl

57,75

1,65 1,32 0,64 3,03 0,65 0,57 1,63 0,23

30,64 4,88

46,53 2,29

238U

214Bi

22,17 0,14

226Ra

214Pb

1460,8 6644 102,32 106,91 41,8 209,25 4609 145,64 10563 130,98 51,68 338 794,8 2168 101,03 65,05 911,07 11099 133,19 54,47 583,14 15677 169,31 52,53 50,6 860,47 1788 212Pb 238,63 64782 278,56 52,75 212Bi 1620,6 87,71 551 234Th 4682 232,23 45,97 63,3 22,5 609,32 10290 113,19 22,57 56,15 1120,3 1977 21,04 36,49 511 1377,7 22 25,65 233 1847,4 2204,1 21,21 31,11 421 241,92 7351 218,32 37,36 295,22 8735 125,78 20,49 351,99 14436 144,36 22,22 2,28 0,25 0,64 1,5 2,42 1,57 1,11 0,3 0,22

Bảng phụ lục 7. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu CD-20.

Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm)

90,45 Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) 1,58

40K

228Ac

51,72 0,18

232Th

208Tl

60,03

1,59 1,28 0,61 2,58 0,69 0,44 1,6 0,22

1620,6 56,79 8,51

57,14 2,18

238U

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 105,08 91,46 6039 1460,8 150,47 52,85 6192 209,25 50,96 132,8 11067 338 794,8 49,31 91,32 1746 54,7 911,07 11843 150,41 583,14 17493 139,94 55,16 49,81 860,47 1870 212Pb 238,63 66071 284,11 50,64 212Bi 97,68 652 234Th

214Bi

22,57 0,13

226Ra

214Pb

6173 63,3 609,32 11240 2110 1120,3 518 1377,7 308 1847,4 496 2204,1 7052 241,92 295,22 9551 351,99 15500 2,18 0,24 0,64 1,45 2,26 1,54 1,05 0,29 0,21

236,43 57,04 23,14 116,9 22,67 59,5 20,08 37,35 27,38 25,44 32,49 23,52 220,02 33,73 130,85 21,09 145,7 22,45

Bảng phụ lục 8. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu TDTT-BM.

Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg)

23,76 0,6

40K

228Ac

33,16 0,11

232Th

208Tl

23,78 34,3 33,55 33,78 33,73 35,22 33,08 32,49 0,6 0,86 0,41 1,57 0,38 0,29 0,99 0,14

478 47,55 3,02

48,45 1,51

238U

214Bi

20,28 0,1

226Ra

214Pb

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 2365 60,07 1460,8 6051 152,49 209,25 10971 132,75 338 794,8 83,75 1801 911,07 10997 124,27 583,14 16818 139,59 56,1 1870 860,47 212Pb 238,63 63834 280,87 212Bi 1620,6 30,4 234Th 7816 244,64 63,3 609,32 14856 129,25 62,39 2773 1120,3 38,21 775 1377,7 27,24 403 1847,4 766 2204,1 36,92 8745 206,38 241,92 295,22 13517 150,04 351,99 20812 164,41 47,96 20,31 19,79 19,95 23,79 24,12 27,78 19,82 20,02 1,5 0,18 0,45 0,98 1,61 1,16 0,66 0,22 0,16

Bảng phụ lục 9. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu TDTT-15.

Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm)

25,17 Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) 0,61

40K

228Ac

36,27 0,12

232Th

208Tl

25,2 36,68 37,49 37,79 37,3 38,19 39,79 35,42 0,61 0,89 0,42 1,76 0,46 0,3 1,71 0,15

574 55,37 3,02

58,69 1,54

238U

214Bi

21,37 0,1

226Ra

214Pb

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 1460,8 2584 62,79 209,25 6673 162,82 338 12644 142,88 794,8 2078 96,83 153 911,07 12541 583,14 18809 148,59 99,53 2320 860,47 212Pb 238,63 71776 294,28 212Bi 1620,6 31,34 234Th 9826 258,42 63,3 609,32 16093 136,79 64,62 3034 1120,3 41,3 928 1377,7 29,13 373 1847,4 714 2204,1 37,49 9816 246,38 241,92 295,22 14973 155,72 351,99 22565 173,75 58,47 21,33 20,99 23,16 21,35 21,8 30,23 21,29 21,05 1,54 0,18 0,45 1,03 1,67 1,14 0,76 0,22 0,16

Bảng phụ lục 10. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu TDTT-20.

Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm)

22,77 Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) 1,27

40K

228Ac

33,47 0,25

232Th

208Tl

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 2751 71,64 62,59 28,46 61,79 64,03 27,07

1,27 1,86 0,88 2,45 0,87 0,62 2,2 0,31

1620,6

0 0

238U

22,77 1460,8 493 34,72 209,25 1334 37,25 2652 338 34,28 794,8 398 35,82 911,07 2543 35,19 583,14 3659 35,01 431 860,47 212Pb 238,63 13787 130,98 32,22 212Bi 234Th

214Bi

19,9 0,21

226Ra

57,36 29,31 17,99 13,74 16,6

214Pb

63,3 19,15 609,32 3051 19,56 597 1120,3 22,81 193 1377,7 24,13 89 1847,4 2204,1 26,03 180 241,92 1785 100,67 26,04 17,89 295,22 2657 21,15 351,99 4787 0,36 0,96 2,13 3,73 2,4 1,47 0,46 0,34

68,02 77,55

Bảng phụ lục 11. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu TDTT-30.

Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) Sai số diện tích đỉnh (số đếm)

1311 41,82 23,55 0,75 23,52 0,75

40K

3336 111,09 33,77 1,12

228Ac

6620 1010 99,3 41,51 36,16 33,83 0,54 1,39

6245 91,18 34,21 0,5

0,16

232Th

8916 136,41 33,35 0,51

208Tl

1073 42,06 33,9 1,33

34848 205,6 31,68 0,19

212Pb

288 20,13 51,17 3,58

212Bi

4024 181,48 44,1 1,99 44,56 2

238U

234Th

7423 93,53 18,12 0,23

1465 45,85 18,67 0,58

423 28,13 19,45 1,29

214Bi

198 20,3 20,87 2,14

19 0,13

226Ra

447 26,28 25,14 1,48

4492 152,73 25,48 0,87

6890 104,73 18,04 0,27

214Pb

11544 121,21 19,83 0,21 1460, 8 209,2 5 338 794,8 911,0 7 583,1 4 860,4 7 238,6 3 1620, 6 63,3 609,3 2 1120, 3 1377, 7 1847, 4 2204, 1 241,9 2 295,2 2 351,9 9

Bảng phụ lục 12. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VC-BM.

Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg)

49,42 1,05

40K

228Ac

31,95 0,15

232Th

208Tl

1460,8 209,25 338 794,8 911,07 583,14 860,47

49,58 31,62 34,68 31,89 32,77 33,1 31,42 31,3 1,05 1,14 0,55 1,54 0,54 0,38 1,33 0,18

394 70,83 6,54

47,5 1,96

238U

214Bi

21,33 0,14

226Ra

214Pb

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 2728 57,56 3087 111,13 99,16 6276 941 45,36 97,55 5912 8746 100,58 41,48 983 212Pb 238,63 34030 197,37 212Bi 1620,6 36,37 234Th 4365 178,53 63,3 98,48 8490 609,32 49,86 1583 1120,3 29,39 499 1377,7 20,13 268 1847,4 496 26,39 2204,1 5599 153,97 241,92 295,22 6207 116,69 351,99 13372 128,37 48,4 20,97 20,41 23,21 28,59 28,22 32,14 16,44 23,24 1,98 0,24 0,64 1,37 2,15 1,5 0,88 0,31 0,22

Bảng phụ lục 13. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VC-15.

Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg)

29,92 0,66

40K

228Ac

2919 4830 9374 1523 9097 28,83 0,1

232Th

208Tl

1496

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 1460,8 64,22 29,98 209,25 141,04 27,96 338 125,61 29,28 794,8 54,52 29,17 104,62 28,49 911,07 583,14 14024 129,02 29,99 27,02 860,47 28,6 0,66 0,82 0,39 1,04 0,33 0,28 0,95 0,13

1620,6 390 39,62 2,77

6208 239,63 39,3 2,27 52,81 212Pb 238,63 55033 258,66 212Bi 27,26 234Th

238U

214Bi

19,65 0,1

226Ra

214Pb

38,9 63,3 609,32 13850 126,04 19,33 20,35 1120,3 62 2793 20,4 1377,7 38,26 776 22,61 1847,4 27,38 375 34,07 2204,1 20,71 644 214,86 27,66 8526 241,92 295,22 13009 19,48 145,7 351,99 19772 160,15 19,42 1,5 0,18 0,45 1,01 1,65 1,1 0,7 0,22 0,16

Bảng phụ lục 14. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VC-20.

Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg)

18,66 0,53

40K

228Ac

31 0,11

232Th

208Tl

18,66 31,55 34 30,44 32,33 32,45 32,43 30,2 0,53 0,83 0,4 1,04 0,48 0,28 0,95 0,13

528 50,43 2,89

53,78 1,47

238U

214Bi

21,96 0,1

226Ra

214Pb

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 1933 54,7 1460,8 5798 151,91 209,25 11582 135,51 338 794,8 57,83 1691 911,07 10982 164,73 137,2 583,14 16141 55,77 1910 860,47 212Pb 238,63 61820 272,01 212Bi 1620,6 30,25 234Th 252 9197 63,3 609,32 16040 136,34 65,33 3156 1120,3 39,45 907 1377,7 28,55 459 1847,4 33,89 2204,1 841 209,1 241,92 10053 295,22 14528 151,09 351,99 24808 176,14 54,18 21,05 21,62 22,41 26,01 25,42 30,65 20,45 22,91 1,48 0,18 0,45 0,97 1,62 1,02 0,64 0,21 0,16

Bảng phụ lục 15. kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VC-30.

Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Đồng vị phón g xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm)

17,66 0,57

40K

228Ac

30,25 0,12

232Th

208Tl

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 56,34 148,83 129,75 61,26 140,25 197,64 57 265,74 17,67 31,93 33,14 20,3 32,2 31,68 25,34 29,71 0,57 0,85 0,4 1,16 0,43 0,42 1,02 0,14

29,23 37,3 2,94

41,79 1,52

238U

214Bi

19,28 0,1

226Ra

214Pb

42,06 17,82 17,05 17,58 21,29 21,8 27,45 18,6 20,61 1,53 0,18 0,46 1,03 1,72 1,1 0,68 0,21 0,16 1739 1460,8 5574 209,25 10723 338 794,8 1071 911,07 10389 583,14 14973 1418 860,47 212Pb 238,63 57770 212Bi 1620,6 371 234Th 6783 63,3 609,32 12899 2365 1120,3 676 1377,7 357 1847,4 685 2204,1 8552 241,92 295,22 12553 351,99 21204

246,22 132,86 64,09 39,61 28,77 34,59 211,23 141,85 165,39

Bảng phụ lục 16. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VCo-BM.

Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm)

23,01 Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) 0,65

40K

228Ac

38,29 0,13

232Th

208Tl

137,2 55,77

0,65 1,02 0,49 1,29 0,6 0,34 1,17 0,16

1620,6 30,25 3,57

252 9197 66,57 1,83

238U

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 54,7 23,04 1933 1460,8 151,91 38,95 5798 209,25 11582 135,51 41,98 338 794,8 37,59 57,83 1691 911,07 10982 164,73 39,92 40,06 583,14 16141 40,04 1910 860,47 212Pb 238,63 61820 272,01 37,29 212Bi 62,26 528 234Th

214Bi

27,09 0,12

226Ra

3156 907 459 841

65,33 39,45 28,55 33,89 209,1

214Pb

66,88 63,3 609,32 16040 136,34 25,99 26,69 1120,3 27,67 1377,7 32,11 1847,4 31,39 2204,1 37,84 241,92 10053 295,22 14528 151,09 25,24 351,99 24808 176,14 28,28 1,83 0,22 0,55 1,2 2 1,27 0,79 0,26 0,2

Bảng phụ lục 17. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VCo-15.

Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Sai số hoạt độ (Bq/kg) Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Sai số diện tích đỉnh (số đếm) Đồng vị phón g xạ Đồng vị phân tích Diện tích đỉnh (số đếm) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg)

3221 66,67 31,73 0,66 31,67 0,66

40K

5574 151,06 30,95 0,84 1460, 8 209,2 5

131,88 32,65 0,4 338

228Ac

56,58 31,03 1,04

126,33 31,9 0,38

31,24 0,11

232Th

170,37 31,49 0,35 1089 9 1689 1061 6 1534 9

208Tl

57,12 32,56 0,99 1879

272,57 30,88 0,14

212Pb

6194 7

488 29,52 47,56 2,88

212Bi

240,26 49,29 1,44 49,52 1,44

238U

234Th

123,79 17,82 0,17 8200 1331 1

60,17 18,78 0,42 2686

735 37,41 18,53 0,94

214Bi

307 26,56 17,75 1,54

18,3 0,09

226Ra

725 32,7 22,36 1,01

8678 199,59 27 0,62

144,84 18,09 0,21

214Pb

159,51 18,11 0,15 794,8 911,0 7 583,1 4 860,4 7 238,6 3 1620, 6 63,3 609,3 2 1120, 3 1377, 7 1847, 4 2204, 1 241,9 2 295,2 2 351,9 9 1259 5 1921 8

Bảng phụ lục 18. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VCo-20.

27,63 0,65

40K

2579 5798

228Ac

34,93 0,04

232Th

208Tl

27,67 35,05 36,92 34,57 33,16 35,57 35,09 33,21 0,65 0,04 0,43 1,14 0,35 0,3 1 0,15

644 68,34 6,08

0 0

238U

19,65 0,1

226Ra

214Pb

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 60,61 1460,8 5,8 209,25 11319 132,43 338 794,8 57,2 1728 911,07 10136 108,46 583,14 15923 135,35 53,2 1860 860,47 212Pb 238,63 61170 275,27 212Bi 1620,6 57,32 234Th 63,3 124,1 609,32 12794 214Bi 1120,3 59,7 2665 1377,7 38,81 660 1847,4 25,5 322 2204,1 601 30,95 7909 200,89 241,92 295,22 12268 141,08 351,99 19709 159,64 18,65 20,28 18,12 20,27 20,19 26,79 19,18 20,22 0,18 0,45 1,07 1,61 1,04 0,68 0,22 0,16

Bảng phụ lục 19. Kết quả phân tích hoạt độ của mẫu VCo-30.

Hoạt độ (Bq/kg) Năng lượng (keV) Hoạt độ Trung bình (Bq/kg) Đồng vị phóng xạ Đồng vị phân tích Sai số hoạt độ (Bq/kg) Sai số hoạt độ trung bình (Bq/kg) Diện tích đỉnh (số đếm)

23,61 0,62

40K

228Ac

33,87 0,11

232Th

208Tl

23,6 37,68 35,59 38,13 33,41 35,4 25,42 33,39 0,62 0,86 0,41 1,64 0,35 0,3 1,06 0,14

503 50,57 2,91

41,86 1,54

238U

214Bi

19,97 0,1

226Ra

214Pb

Sai số diện tích đỉnh (số đếm) 1460,8 2322 60,6 209,25 6579 150,66 11517 338 133,6 794,8 2012 86,31 113,2 911,07 10781 583,14 16728 142,19 59,44 1422 860,47 212Pb 238,63 64929 279,19 212Bi 1620,6 28,92 234Th 6724 248,79 63,3 609,32 14263 128,37 60,92 2732 1120,3 38,53 780 1377,7 27,14 331 1847,4 699 2204,1 36 9339 228,81 241,92 295,22 13132 143,14 351,99 20558 162,41 41,69 19,7 19,7 20,29 19,74 22,24 29,97 19,46 19,98 1,54 0,18 0,44 1 1,62 1,15 0,73 0,21 0,16

Bảng phụ lục 20. Kết quả MDA, MDC của các đồng vị trong mẫu đất.

Năng Xác

Đồng vị suất lượng Số đếm MDA Sai số MDC Sai số

(keV) phát phông (Bq) (Bq) (Bq/kg) (Bq/kg)

BC-BM

1460,82 0,0114 57 1,46 0,19 1,62 0,21 40K

209,25 0,0536 1006 3,27 0,1 3,63 0,11

338,00 0,0346 568 1,33 0,06 1,48 0,06

228Ac

794,80 0,0149 155 4,36 0,35 4,84 0,39

911,07 0,015 93 0,56 0,06 0,62 0,06

583,14 0,0188 212 0,57 0,04 0,63 0,04

208Tl

860,47 0,0153 117 3,6 0,33 4 0,37

238,63 0,0543 883 0,28 0,01 0,31 0,01

1620,60 0,008 46 13,08 1,93 14,53 2,14

212Pb 212Bi

63,30 0,0524

234Th

609,32 0,0194 135 0,3 0,03 0,33 0,03

934,05 0,0126 71 4,98 0,59 5,53 0,66

1377,65 0,0118 69 4,09 0,49 4,54 0,55 214Bi 1847,44 0,0101 47 7,84 1,14 8,71 1,27

2204,12 0,0078 7 1,82 0,69 2,02 0,76

241,92 0,0522 2688 2,97 0,06 3,3 0,06

658 295,22 0,0447 0,69 0,03 0,77 0,03

214Pb

516 351,99 0,0352 0,4 0,02 0,44 0,02

BC-15

1460,82 0,0114 267 1,14 0,07 1,25 0,08 40K

209,25 0,0536 2893 2,06 0,04 2,26 0,04

338,00 0,0346 1767 0,87 0,02 0,96 0,02

228Ac

794,80 0,0149 517 2,93 0,13 3,22 0,14

911,07 0,015 416 0,43 0,02 0,47 0,02

583,14 0,0188 730 0,39 0,01 0,43 0,02

208Tl

860,47 0,0153 321 2,19 0,12 2,41 0,13

238,63 0,0543 3803 0,21 0 0,23 0

1620,60 0,008 103 7,15 0,7 7,86 0,77

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 0

234Th

609,32 0,0194 0,24 0,01 0,26 649 0,01

934,05 0,0126 3,45 0,21 3,79 258 0,24

1377,65 0,0118 2,23 0,18 2,45 152 0,2 214Bi 1847,44 0,0101 3,74 0,42 4,11 79 0,46

2204,12 0,0078 2,24 0,22 2,46 101 0,24

241,92 0,0522 10064 2,15 0,02 2,36 0,02

295,22 0,0447 2259 0,47 0,01 0,52 0,01

214Pb

351,99 0,0352 1716 0,27 0,01 0,3 0,01

BC-30

1460,82 0,0114 227 2,11 0,14 2,22 0,15 40K

209,25 0,0536 1888 3,34 0,08 3,52 0,08

1,28 0,04 1,35 936 338,00 0,0346 0,04

228Ac

4,3 0,26 4,53 274 794,80 0,0149 0,27

0,75 0,04 0,79 312 911,07 0,015 0,04

0,58 0,03 0,61 400 583,14 0,0188 0,03

208Tl

3,39 0,25 3,57 188 860,47 0,0153 0,26

0,33 0,01 0,35 238,63 0,0543 2287 0,01

1,42 12,8 1620,60 0,008 73 12,16 1,5

212Pb 212Bi

7,48 0,08 7,87 63,30 0,0524 8184 0,09

234Th

0,33 0,02 0,35 303 609,32 0,0194 0,02

5,15 0,44 5,42 140 934,05 0,0126 0,46

3,65 0,37 3,84 100 1377,65 0,0118 0,38 214Bi 7,79 0,84 8,2 86 1847,44 0,0101 0,88

3,4 0,45 3,58 56 2204,12 0,0078 0,48

100

241,92 0,0522 6078 3,34 0,04 3,52 0,05

295,22 0,0447 1125 0,67 0,02 0,71 0,02

214Pb

351,99 0,0352 902 0,39 0,01 0,41 0,01

CD-BM

1460,82 0,0114 1708 1,88 0,05 2,19 0,05 40K

209,25 0,0536 10461 2,6 0,03 3,02 0,03

338,00 0,0346 3966 0,87 0,01 1,01 0,02

228Ac

794,80 0,0149 1517 3,31 0,08 3,85 0,1

911,07 0,015 1150 0,47 0,01 0,55 0,02

583,14 0,0188 2754 0,5 0,01 0,58 0,01

208Tl

860,47 0,0153 1038 2,59 0,08 3,01 0,09

238,63 0,0543 8771 0,21 0 0,24 0

1620,60 0,008 277 7,65 0,46 8,9 0,53

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 31494 4,88 0,03 5,67 0,03

234Th

609,32 0,0194 1604 0,25 0,01 0,29 0,01

934,05 0,0126 759 3,89 0,14 4,52 0,16

1377,65 0,0118 530 2,71 0,12 3,15 0,14 214Bi 1847,44 0,0101 246 4,29 0,27 4,99 0,32

2204,12 0,0078 418 2,96 0,14 3,44 0,17

241,92 0,0522 26866 2,33 0,01 2,71 0,02

3650 295,22 0,0447 0,4 0,01 0,47 0,01

214Pb

3616 351,99 0,0352 0,26 0 0,3 0

CD-15

1460,82 0,0114 1920 2,99 0,07 3,32 0,08 40K

209,25 0,0536 8279 3,48 0,04 3,87 0,04

338,00 0,0346 3250 1,18 0,02 1,31 0,02

228Ac

794,80 0,0149 766 3,55 0,13 3,94 0,14

911,07 0,015 960 0,65 0,02 0,72 0,02

583,14 0,0188 1972 0,63 0,01 0,7 0,02

208Tl

101

860,47 0,0153 769 3,35 0,12 3,72 0,13

238,63 0,0543 5926 0,26 0 0,29 0

1620,60 0,008 195 9,69 0,69 10,77 0,77

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 7547 3,59 0,04 3,99 0,05

234Th

609,32 0,0194 1236 0,33 0,01 0,37 0,01

934,05 0,0126 626 5,31 0,21 5,9 0,24

1377,65 0,0118 410 3,59 0,18 3,99 0,2 214Bi 1847,44 0,0101 212 5,99 0,41 6,66 0,46

2204,12 0,0078 273 3,61 0,22 4,01 0,24

241,92 0,0522 20188 3,03 0,02 3,37 0,02

295,22 0,0447 3564 0,59 0,01 0,66 0,01

214Pb

351,99 0,0352 3102 0,36 0,01 0,4 0,01

CD-20

2508 1460,82 0,0114 3,21 0,06 3,57 0,07 40K

8185 209,25 0,0536 3,25 0,04 3,61 0,04

3218 338,00 0,0346 1,1 0,02 1,22 0,02

228Ac

880 794,80 0,0149 3,58 0,12 3,98 0,13

800 911,07 0,015 0,56 0,02 0,62 0,02

583,14 0,0188 1041 0,43 0,01 0,48 0,01

208Tl

860,47 0,0153 863 3,34 0,11 3,71 0,13

238,63 0,0543 7210 0,27 0 0,3 0

0,65 1620,60 0,008 242 10,12 11,24 0,72

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 24834 6,12 0,04 6,8 0,04

234Th

609,32 0,0194 1178 0,3 0,01 0,33 0,01

934,05 0,0126 639 5,04 0,2 5,6 0,22

1377,65 0,0118 439 3,49 0,17 3,88 0,19 214Bi 1847,44 0,0101 170 5,07 0,39 5,63 0,43

2204,12 0,0078 279 3,43 0,21 3,81 0,23

241,92 0,0522 20757 2,9 0,02 3,22 0,02

214Pb

102

295,22 0,0447 3731 0,57 0,01 0,63 0,01

351,99 0,0352 2959 0,33 0,01 0,37 0,01

TDTT-BM

1460,82 0,0114 620 1,14 0,05 1,19 0,05 40K

209,25 0,0536 8637 2,37 0,03 2,47 0,03

338,00 0,0346 3318 0,79 0,01 0,82 0,01

228Ac

794,80 0,0149 1087 2,81 0,09 2,93 0,09

911,07 0,015 600 0,34 0,01 0,35 0,01

583,14 0,0188 1383 0,35 0,01 0,36 0,01

208Tl

860,47 0,0153 644 2,05 0,08 2,14 0,08

238,63 0,0543 7208 0,19 0 0,2 0

1620,60 0,008 223 6,89 0,46 7,18 0,48

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 26009 4,43 0,03 4,61 0,03

234Th

609,32 0,0194 913 0,19 0,01 0,2 0,01

934,05 0,0126 496 3,16 0,14 3,29 0,15

1377,65 0,0118 342 2,19 0,12 2,28 0,12 214Bi 1847,44 0,0101 169 3,58 0,28 3,73 0,29

2204,12 0,0078 298 2,51 0,15 2,61 0,15

241,92 0,0522 16920 1,85 0,01 1,93 0,01

4403 295,22 0,0447 0,44 0,01 0,46 0,01

214Pb

3109 351,99 0,0352 0,24 0 0,25 0

TDTT-15

686 1460,82 0,0114 1,2 0,05 1,21 0,05 40K

4887 209,25 0,0536 1,78 0,03 1,8 0,03

3797 338,00 0,0346 0,85 0,01 0,86 0,01

228Ac

1122 794,80 0,0149 2,85 0,09 2,88 0,09

909 911,07 0,015 0,42 0,01 0,42 0,01

583,14 0,0188 1529 0,37 0,01 0,37 0,01

208Tl

860,47 0,0153 819 2,31 0,08 2,33 0,08

103

238,63 0,0543 8285 0,21 0 0,21 0

1620,60 0,008 203 6,59 0,46 6,66 0,47

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 28501 4,64 0,03 4,69 0,03

234Th

609,32 0,0194 1306 0,22 0,01 0,22 0,01

934,05 0,0126 603 3,47 0,14 3,51 0,14

1377,65 0,0118 389 2,33 0,12 2,35 0,12 214Bi 1847,44 0,0101 238 4,22 0,27 4,26 0,28

2204,12 0,0078 344 2,69 0,15 2,72 0,15

241,92 0,0522 25484 2,27 0,01 2,29 0,01

295,22 0,0447 4699 0,45 0,01 0,45 0,01

214Pb

351,99 0,0352 3648 0,26 0 0,26 0

TDTT-20

1460,82 0,0114 133 2,24 0,19 2,6 0,23 40K

209,25 0,0536 1898 4,6 0,11 5,35 0,12

638 338,00 0,0346 1,45 0,06 1,69 0,07

228Ac

206 794,80 0,0149 5,14 0,36 5,98 0,42

169 911,07 0,015 0,77 0,06 0,9 0,07

230 583,14 0,0188 0,61 0,04 0,71 0,05

208Tl

151 860,47 0,0153 4,18 0,34 4,86 0,4

238,63 0,0543 1624 0,38 0,01 0,44 0,01

1620,60 0,008

212Pb 212Bi

63,30 0,0524

234Th

609,32 0,0194 123 0,29 0,03 0,34 0,03

934,05 0,0126 98 5,96 0,6 6,93 0,7

1377,65 0,0118 65 4,09 0,51 4,76 0,59 214Bi 1847,44 0,0101 50 8,3 1,17 9,65 1,36

2204,12 0,0078 47 4,3 0,63 5 0,73

241,92 0,0522 4170 3,8 0,06 4,42 0,07

214Pb

0,03 1 295,22 0,0447 990 0,86 0,03

104

351,99 0,0352 602 0,44 0,02 0,51 0,02

TDTT-30

1460,82 0,0114 221 1,11 0,07 1,29 0,09 40K

209,25 0,0536 4501 2,74 0,04 3,19 0,05

338,00 0,0346 1603 0,89 0,02 1,03 0,03

228Ac

794,80 0,0149 354 2,6 0,14 3,02 0,16

911,07 0,015 300 0,39 0,02 0,45 0,03

583,14 0,0188 1173 0,52 0,02 0,6 0,02

208Tl

860,47 0,0153 347 2,43 0,13 2,83 0,15

238,63 0,0543 3747 0,22 0 0,26 0

1620,60 0,008 59 5,87 0,76 6,83 0,89

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 14441 5,29 0,04 6,15 0,05

234Th

609,32 0,0194 658 0,26 0,01 0,3 0,01

934,05 0,0126 317 4,06 0,23 4,72 0,27

1377,65 0,0118 184 2,6 0,19 3,02 0,22 214Bi 1847,44 0,0101 107 4,61 0,45 5,36 0,52

2204,12 0,0078 121 2,61 0,24 3,03 0,28

241,92 0,0522 9435 2,22 0,02 2,58 0,03

2039 295,22 0,0447 0,48 0,01 0,56 0,01

214Pb

1511 351,99 0,0352 0,27 0,01 0,31 0,01

VC-BM

1460,82 0,0114 288 1,11 0,07 1,48 0,09 40K

209,25 0,0536 4621 2,45 0,04 3,27 0,05

338,00 0,0346 1787 0,83 0,02 1,11 0,03

228Ac

794,80 0,0149 558 2,86 0,12 3,81 0,16

911,07 0,015 414 0,4 0,02 0,53 0,03

583,14 0,0188 652 0,34 0,01 0,45 0,02

208Tl

860,47 0,0153 370 2,21 0,11 2,95 0,15

238,63 0,0543 2724 0,17 0 0,23 0

212Pb

105

1620,60 0,008 87 6,21 0,67 8,28 0,89

212Bi

63,30 0,0524 13722 4,55 0,04 6,07 0,05

234Th

609,32 0,0194 593 0,21 0,01 0,28 0,01

934,05 0,0126 272 3,33 0,2 4,44 0,27

1377,65 0,0118 181 2,28 0,17 3,04 0,23 214Bi 1847,44 0,0101 69 3,31 0,4 4,41 0,53

2204,12 0,0078 100 2,1 0,21 2,8 0,28

241,92 0,0522 9039 1,91 0,02 2,55 0,03

295,22 0,0447 3700 0,57 0,01 0,76 0,01

214Pb

351,99 0,0352 1637 0,25 0,01 0,33 0,01

VC-15

1460,82 0,0114 606 1,13 0,05 1,2 0,05 40K

209,25 0,0536 5670 1,92 0,03 2,04 0,03

338,00 0,0346 3191 0,78 0,01 0,83 0,01

228Ac

794,80 0,0149 729 2,31 0,09 2,46 0,09

911,07 0,015 941 0,43 0,01 0,46 0,01

583,14 0,0188 1298 0,34 0,01 0,36 0,01

208Tl

860,47 0,0153 645 2,05 0,08 2,18 0,09

238,63 0,0543 5803 0,17 0 0,18 0

1620,60 0,008 177 6,17 0,46 6,56 0,49

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 25568 4,4 0,03 4,68 0,03

234Th

609,32 0,0194 1095 0,21 0,01 0,22 0,01

934,05 0,0126 443 2,99 0,14 3,18 0,15

1377,65 0,0118 344 2,2 0,12 2,34 0,13 214Bi 1847,44 0,0101 186 3,75 0,27 3,99 0,29

2204,12 0,0078 259 2,34 0,15 2,49 0,15

241,92 0,0522 18786 1,95 0,01 2,07 0,02

295,22 0,0447 4085 0,42 0,01 0,45 0,01

214Pb

351,99 0,0352 3015 0,24 0 0,26 0

106

VC-20

1460,82 0,0114 528 1,06 0,05 1,06 0,05 40K

209,25 0,0536 8645 2,37 0,03 2,37 0,03

338,00 0,0346 3348 0,8 0,01 0,8 0,01

228Ac

794,80 0,0149 828 2,46 0,09 2,46 0,09

911,07 0,015 648 0,36 0,01 0,36 0,01

583,14 0,0188 1233 0,33 0,01 0,33 0,01

208Tl

860,47 0,0153 596 1,97 0,08 1,97 0,08

238,63 0,0543 6129 0,18 0 0,18 0

1620,60 0,008 193 6,43 0,46 6,43 0,46

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 27156 4,53 0,03 4,53 0,03

234Th

609,32 0,0194 1178 0,21 0,01 0,21 0,01

934,05 0,0126 534 3,27 0,14 3,27 0,14

1377,65 0,0118 324 2,14 0,12 2,14 0,12 214Bi 1847,44 0,0101 177 3,66 0,28 3,66 0,28

2204,12 0,0078 153 1,82 0,15 1,82 0,15

241,92 0,0522 16891 1,85 0,01 1,85 0,01

4068 295,22 0,0447 0,42 0,01 0,42 0,01

214Pb

3209 351,99 0,0352 0,25 0 0,25 0

VC-30

1460,82 0,0114 712 1,22 0,05 1,28 0,05 40K

209,25 0,0536 8257 2,31 0,03 2,43 0,03

338,00 0,0346 3059 0,76 0,01 0,8 0,01

228Ac

794,80 0,0149 1338 3,11 0,09 3,27 0,09

911,07 0,015 969 0,43 0,01 0,45 0,01

583,14 0,0188 2638 0,49 0,01 0,52 0,01

208Tl

860,47 0,0153 913 2,43 0,08 2,56 0,08

238,63 0,0543 6908 0,19 0 0,2 0

1620,60 0,008 242 7,17 0,46 7,55 0,49

212Pb 212Bi

107

63,30 0,0524 26942 4,51 0,03 4,75 0,03

234Th

609,32 0,0194 2387 0,3 0,01 0,32 0,01

934,05 0,0126 568 3,37 0,14 3,55 0,15

1377,65 0,0118 446 2,49 0,12 2,62 0,12 214Bi 1847,44 0,0101 234 4,18 0,27 4,4 0,29

2204,12 0,0078 255 2,33 0,15 2,45 0,15

241,92 0,0522 18038 1,91 0,01 2,01 0,01

295,22 0,0447 3697 0,4 0,01 0,42 0,01

214Pb

351,99 0,0352 3021 0,24 0 0,25 0

Vco-BM

528 1460,82 0,0114 1,06 0,05 1,31 0,06 40K

8645 209,25 0,0536 2,37 0,03 2,93 0,03

3348 338,00 0,0346 0,8 0,01 0,99 0,02

228Ac

828 794,80 0,0149 2,46 0,09 3,04 0,11

648 911,07 0,015 0,36 0,01 0,44 0,02

583,14 0,0188 1233 0,33 0,01 0,41 0,01

208Tl

860,47 0,0153 596 1,97 0,08 2,43 0,1

238,63 0,0543 6129 0,18 0 0,22 0

1620,60 0,008 193 6,43 0,46 7,94 0,57

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 27156 4,53 0,03 5,59 0,03

234Th

609,32 0,0194 1178 0,21 0,01 0,26 0,01

534 934,05 0,0126 3,27 0,14 4,04 0,17

324 1377,65 0,0118 2,14 0,12 2,64 0,15 214Bi 177 1847,44 0,0101 3,66 0,28 4,52 0,34

153 2204,12 0,0078 1,82 0,15 2,25 0,18

241,92 0,0522 16891 1,85 0,01 2,28 0,02

4068 295,22 0,0447 0,42 0,01 0,52 0,01

214Pb

3209 351,99 0,0352 0,25 0 0,31 0,01

Vco-15

108

1460,82 0,0114 611 1,14 0,05 1,16 0,05

40K

209,25 0,0536 8608 2,36 0,03 2,41 0,03

338,00 0,0346 3194 0,78 0,01 0,8 0,01

228Ac

794,80 0,0149 754 2,35 0,09 2,4 0,09

911,07 0,015 839 0,4 0,01 0,41 0,01

583,14 0,0188 2180 0,44 0,01 0,45 0,01

208Tl

860,47 0,0153 690 2,12 0,08 2,16 0,08

238,63 0,0543 5752 0,17 0 0,17 0

1620,60 0,008 192 6,41 0,46 6,54 0,47

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 24859 4,33 0,03 4,42 0,03

234Th

946 609,32 0,0194 0,19 0,01 0,19 0,01

484 934,05 0,0126 3,12 0,14 3,18 0,14

331 1377,65 0,0118 2,16 0,12 2,2 0,12 214Bi 199 1847,44 0,0101 3,87 0,27 3,95 0,28

172 2204,12 0,0078 1,93 0,15 1,97 0,15

1,78 0,01 1,82 241,92 0,0522 15529 0,01

4248 0,43 0,01 0,44 295,22 0,0447 0,01

214Pb

3071 0,24 0 0,24 351,99 0,0352 0

Vco-20

542 1460,82 0,0114 1,07 0,05 1,19 0,05 40K

7779 209,25 0,0536 2,25 0,03 2,5 0,03

3138 338,00 0,0346 0,77 0,01 0,86 0,02

228Ac

772 794,80 0,0149 2,37 0,09 2,63 0,09

805 911,07 0,015 0,4 0,01 0,44 0,02

583,14 0,0188 1251 0,34 0,01 0,38 0,01

208Tl

860,47 0,0153 490 1,79 0,08 1,99 0,09

238,63 0,0543 6603 0,19 0 0,21 0

1620,60 0,008 220 6,85 0,46 7,61 0,51

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 0

234Th

109

609,32 0,0194 1282 0,22 0,01 0,24 0,01

934,05 0,0126 813 4,02 0,14 4,47 0,16

1377,65 0,0118 421 2,42 0,12 2,69 0,13 214Bi 1847,44 0,0101 165 3,54 0,28 3,93 0,31

2204,12 0,0078 178 1,96 0,15 2,18 0,16

241,92 0,0522 16289 1,82 0,01 2,02 0,02

295,22 0,0447 3748 0,4 0,01 0,44 0,01

214Pb

351,99 0,0352 2807 0,23 0 0,26 0

Vco-30

1460,82 0,0114 668 1,19 0,05 1,25 0,05 40K

209,25 0,0536 8091 2,29 0,03 2,41 0,03

338,00 0,0346 3121 0,77 0,01 0,81 0,01

228Ac

794,80 0,0149 836 2,47 0,09 2,6 0,09

911,07 0,015 1016 0,44 0,01 0,46 0,01

583,14 0,0188 1685 0,39 0,01 0,41 0,01

208Tl

860,47 0,0153 1055 2,61 0,08 2,75 0,08

238,63 0,0543 5689 0,17 0 0,18 0

1620,60 0,008 167 6 0,46 6,32 0,49

212Pb 212Bi

63,30 0,0524 27508 4,56 0,03 4,8 0,03

234Th

609,32 0,0194 1122 0,21 0,01 0,22 0,01

934,05 0,0126 558 3,34 0,14 3,52 0,15

1377,65 0,0118 353 2,23 0,12 2,35 0,13 214Bi 1847,44 0,0101 203 3,91 0,27 4,12 0,29

2204,12 0,0078 297 2,5 0,15 2,63 0,15

241,92 0,0522 21459 2,09 0,01 2,2 0,02

295,22 0,0447 3661 0,4 0,01 0,42 0,01

214Pb

351,99 0,0352 2857 0,23 0 0,24 0