Tải bản đầy đủ

Xác định nồng độ radon trong không khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ - VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ĐỀ TÀI:

XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ RADON TRONG
KHÔNG KHÍ BẰNG HỆ THIẾT BỊ RAD7

SVTH: HOÀNG VĂN BẮC
CBHD: TS. LÊ CÔNG HẢO
CBPB: TS. TRỊNH HOA LĂNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2014


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình học và viết khóa luận này, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của rất nhiều người.Với lòng kính trọng và
biết ơn sâu sắc, tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:
Bậc sinh thành, những người đã luôn bên cạnh tôi, động viên và giúp đỡ trong
những lúc tôi gặp khó khăn.
Tiến sĩ Lê Công Hảo, người Thầy kính mến, đã đưa ra phương pháp nghiên
cứu và đóng góp ý kiến, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp.
Tiến sĩ Trịnh Hoa Lăng người đã nhận xét và góp ý và cho tôi nhiều định hướng
phát triển trong quá trình thực hiện đề tài.
Cử nhân Huỳnh Nguyễn Phong Thu – phòng thí nghiệm hạt nhân đã dành rất
nhiều thời gian giúp đỡ và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa
luận tốt nghiệp.
Quý Thầy Cô trong Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Trường Đại học Khoa Học Tự
Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, đã tận tình truyền đạt kiến thức trong bốn năm học
tập và luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất để tôi thực hiện các thí
nghiệm phục vụ cho khóa luận.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong hội đồng chấm khóa luận đã dành
thời gian đọc và cho tôi những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh khóa luận này.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014
HOÀNG VĂN BẮC


i

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC ..................................................................................................................i
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................iv
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1
TỔNG QUAN ...........................................................................................................3
CHƯƠNG 1: KHÍ PHÓNG XẠ RADON ..............................................................5
1.1. Khí phóng xạ radon ................................................................................. 5
1.1.1. Đặc điểm ......................................................................................... 5
1.1.2. Nguồn gốc ....................................................................................... 5
1.1.2.1. Cơ sở vật lý .................................................................................. 5
1.1.2.2. Cơ sở địa chất .............................................................................. 8
1.2. Radon với sức khỏe con người ................................................................ 9


1.3. Nguy cơ mắc bệnh ung thư phổi ........................................................... 10
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÁY RAD7 ...............................................................13
2.1. Giới thiệu sơ lược về các máy đo radon hiện có ở Việt Nam ............... 13
2.1.1. Phương pháp đo radon bằng máy RADON – 82 .......................... 13
2.1.2. Phương pháp đo radon bằng máy RDA – 200 .............................. 13
2.1.3. Phương pháp detector vết alpha .................................................... 14
2.2. Giới thiệu chung về máy RAD7 ............................................................ 14
2.3. Nguyên lý làm việc của RAD7 ............................................................. 16
2.4. Phổ năng lượng alpha của RAD7 .......................................................... 18


ii

2.5. Các thao tác sử dụng máy RAD7 .......................................................... 19
2.5.1. Các phím sử dụng ......................................................................... 19
2.5.2. Danh sách các nhóm lệnh ............................................................. 19
2.6. Tính năng ưu việt của máy RAD7 so với các loại máy khác ................ 20
2.6.1. Khả năng xử lý sự nhiễm bẩn do phóng xạ .................................. 20
2.6.2. Giá trị phông máy thấp ................................................................. 20
2.6.3. Khả năng đo liên tục ..................................................................... 21
2.6.4. Khả năng đo nồng độ khí phóng xạ trong nước ........................... 21
2.6.5. Chương trình tự động tính toán kết quả đo ................................... 21
2.6.6. Khả năng ứng dụng của máy RAD7 ............................................. 21
2.6.7. Khả năng xác định riêng biệt nồng độ radon và thoron ................ 21
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ...............................................23
3.1. Khu vực tiến hành thí nghiệm ............................................................... 23
3.2. Yêu cầu đối với các điểm đo ................................................................ 24
3.3. Cài đặt, thiết lập các thông số làm việc của máy (Setup) ..................... 24
3.3.1. Đặt giao thức (setup protocol) ...................................................... 24
3.3.2. Cài đặt chế độ hoạt động của máy (setup mode) .......................... 25
3.4. Đưa dữ liệu ra máy tính (Data Com) ..................................................... 26
3.4.1. Cách xuất dữ liệu ra máy tính ....................................................... 26
3.4.2. Phần mềm CAPTURE .................................................................. 26
3.5. Kết quả thực nghiệm ............................................................................. 28
3.5.1. Nồng độ và sai số trung bình của radon ....................................... 28
3.5.2. So sánh kết quả đo ở Thủ Đức và những nơi khác ....................... 30
KẾT LUẬN .............................................................................................................33


iii

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................35


iv

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

EC

European Commission

Uỷ ban Châu Âu

EPA

US Environmental Protection
Agency

Cơ quan bảo vệ môi
trường Mỹ

IAEA

International Atomic Energy
Agency

Cơ quan Năng lượng
Nguyên tử Quốc tế

ICRP

International Commission on
Radiological Protection

Uỷ ban an toàn phóng
xạ quốc tế

RAD7
RAD-200

Radon Detector - 7
Radon Detector - 200

Đầu dò radon - 7
Đầu dò radon - 200

UNSCEAR

United Nations Scientific
Committee on the Effects of
Atomic Radiation

Uỷ ban khoa học Liên
Hiệp Quốc về những
ảnh hưởng của bức xạ
nguyên tử

NAS

The National Academy of
Sciences

Viện hàn lâm Khoa
Học Quốc gia

Wat-250

Water – 250ml

WHO

World Health Organization

Tổ chức Y tế thế giới

VARANS

Viet Nam Agency for Radiation
and Nuclear Safety

Cục An toàn bức xạ
và hạt nhân Việt Nam

TX TDM
TCVN

Thị xã Thủ Dầu Một
Tiêu chuẩn Việt Nam


v

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Chuỗi phân rã từ 222Rn tới 210Pb .............................................................. 6
Hình 1.2. Chuỗi phân rã từ 220Rn tới 208Pb .............................................................. 7
Hình 1.3. Đóng góp của các thành phần phóng xạ có trong tự nhiên
vào liều chiếu bức xạ đối với con người. ................................................... 9
Hình 1.4. Đánh giá rủi ro từ radon trong nhà ở Mĩ với các rủi ro khác ................. 10
Hình 1.5. Nguy cơ mắc ung thư phổi khi hít phải khí radon ................................... 11
Hình 2.1. Các bộ phận chính của máy RAD7 ....................................................... 15
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy RAD7 ............................................ 17
Hình 3.1. Các vị trí khảo sát nồng độ radon trong không khí ............................... 24
Hình 3.2. Giao diện của phần mềm capture khi chưa nhận dữ liệu.......................... 27
Hình 3.3. Giao diện phần mềm CAPTURE khi nhận dữ liệu từ RAD7................... 27
Hình 3.4. Biểu đồ so sánh nồng độ trung bình của radon tại 15 điểm khảo sát ........ 29
Hình 3.5. Biểu đồ so sánh nồng độ radon trung bình trong nhà
với các tiêu chuẩn .................................................................................. 30
Hình 3.6. Nồng độ radon ở một số khu vực ở Việt Nam ........................................... 31
Hình 3.7. So sánh nồng độ radon ở Thủ Đức với một số quốc gia ............................ 31


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Vị trí tương ứng với tọa độ đã tiến hành khảo sát ..................................23
Bảng 3.2. Các giao thức của máy RAD7 .................................................................25
Bảng 3.3. Bảng giao thức của RAD7 ở chế độ đo một ngày..................................25
Bảng 3.4. Nồng độ trung bình và sai số của radon .................................................28


1

MỞ ĐẦU
Ngay từ khi hình thành, Trái Đất đã chứa nhiều đồng vị phóng xạ. Các đồng
vị phóng xạ tồn tại trong tự nhiên, có trên mặt đất, có trong thực phẩm. Con người
vẫn thường phải chịu sự chiếu xạ của bức xạ tự nhiên từ Trái Đất, cũng như từ bên
ngoài Trái Đất. Bức xạ mà chúng ta nhận được từ bên ngoài Trái Đất được gọi là các
tia vũ trụ hay bức xạ vũ trụ. Chúng ta còn có thể bị chiếu bởi các bức xạ nhân tạo
như tia X, các bức xạ được sử dụng để chẩn đoán bệnh và điều trị bệnh ung thư.
Chúng ta vẫn thường bị chiếu bức xạ ion hóa theo hai cách:
 Bị chiếu bức xạ từ bên ngoài bởi các nguyên tố phóng xạ.
 Bị chiếu bức xạ ion hóa từ bên trong cơ thể, do các nguyên tố phóng xạ được
hấp thụ vào cơ thể qua thức ăn, nước uống và qua không khí hít thở.
Hàng năm, trung bình mỗi người nhận một liều bức xạ từ các nguồn phóng
xạ tự nhiên khoảng 2 mSv. Theo các nghiên cứu của Ủy ban quốc tế về an toàn bức
xạ ICRP (International Commission on Radiological Protection), mức liều này có
thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong số 1000000 người [2]. Ủy ban
khoa học Liên Hiệp Quốc về những ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử UNSCEAR
(United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) năm 2000
đã thống kê và cho thấy đóng góp của radon vào liều chiếu bức xạ cho con người
gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới 50% [7]. Chính vì thế, radon có thể được xem là
một nguồn phóng xạ tự nhiên có ảnh hưởng lớn nhất đến sức khỏe của con người.
Radon là khí trơ, không liên kết với các nguyên tử vật chất chủ của nó nên có
thể thoát khỏi một hợp chất hoá học bất kỳ một cách dễ dàng. Radon hầu như có mặt
ở khắp mọi nơi: trong không khí, trong đất, trong nước. Nhiều nghiên cứu cho thấy
những người sống trong nhà ở có lượng radon dưới lòng đất cao có nguy cơ bị ung thư.
Một số nghiên cứu khác chứng minh: Radon có ảnh hưởng trực tiếp thông qua đường
hô hấp tích tụ trong phổi, phá hoại tế bào phổi và dẫn đến ung thư. Việc sống ở nơi có
chứa khí radon quá mức cho phép có thể dẫn đến tỷ lệ mắc ung thư cao đối với một
số cơ quan trong cơ thể.


2

Với những ý nghĩa thực tiễn như trên, tôi đã chọn đề tài “Khảo sát nồng độ
radon trong không khí bằng hệ thiết bị RAD7” làm khóa luận tốt nghiệp Đại học
của mình.
Khóa luận gồm có các phần sau:
Mở đầu
Chương 1: Khí phóng xạ radon
Chương 2: Giới thiệu máy RAD7
Chương 3: Thực nghiệm và thảo luận
Kết luận


3

TỔNG QUAN
Radon đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu, trong công tác điều tra địa
chất với các ứng dụng trong các lĩnh vực tìm kiếm khoáng sản, nước ngầm, thăm dò
đứt gãy, động đất…Ngoài ra, radon chủ yếu được ứng dụng để thăm dò khí phóng
xạ ở nơi làm việc, hầm mỏ, các tòa nhà…nhằm đảm bảo an toàn bức xạ và sức khỏe
cho của con người.
Trong những năm 1980, nồng độ radon trong nhà tại Séc cũng được khảo sát.
Năm 1990, bản đồ radon trong nhà trên toàn lãnh thổ cộng hòa Séc đã xuất hiện.
Hiện nay nhiều nước châu Âu khác và một số nước châu Á khác cũng đã có
bản đồ radon trong môi trường và trong nhà [2].
Hiện nay ở Mĩ cơ quan bảo vệ môi trường EPA(US Environmental Protection
Agency) đã xây dựng một bản đồ rủi ro radon trực tuyến để người dân có thể dễ dàng
kiểm tra nồng độ radon ở khu vực mình đang sống hay có ý tới sống khu vực ấy.
Liên tục trong 3 năm 2005, 2006, 2007, WHO đã tổ chức các dự án quốc tế
về radon, trong đó có trình bày các báo cáo của các nước về công tác nghiên cứu
radon trong không khí trong nhà và các hướng dẫn an toàn bức xạ đối với radon.
Theo khảo sát của WHO năm 2007, có trên 75 nước thành viên của WHO và 45
nước khác có hoạt động nghiên cứu liên quan đến radon, trong đó đo bằng phương
pháp detector vết alpha là chủ yếu [7]. Trong Hội Nghị Địa Chất Quốc Tế lần thứ 33
tổ chức tại Nauy ngày 6/14/2008, các chủ đề khí radon đã được trình bày rất nhiều
các nhóm địa chất môi trường. Có nhiều mẫu bản đồ nồng độ radon trong không khí
của các nước Séc, Balan, Đức … đã được trình bày [10].
Trong nước, hiện nay có hai hướng nghiên cứu chính về radon. Hướng thứ
nhất là đo radon trong đất phục vụ cho công tác điều tra địa chất, đứt gãy, được tiến
hành từ lâu với rất nhiều nghiên cứu. Hướng thứ hai là điều tra địa chất đồ thị bằng
cách khảo sát radon trong nhà và ngoài trời. Hiện hướng nghiên cứu này chỉ mới
được triển khai trên một số tỉnh thành trong cả nước. Từ năm 1992 đến năm 2002,
trong chương trình điều tra địa chất đô thị do Liên Đoàn Vật Lí Địa Chất và Hội ĐịaVật Lí Việt Nam tiến hành, 54 đô thị trong cả nước đã được khảo sát nồng độ không


4

khí ngoài trời và trong nhà ở sử dụng buồng nhấp nháy alpha ZnS(Ag) hay sử dụng
đầu dò phổ năng lượng loại silic có độ phân giải cao và đầu dò vết alpha. Kết quả đo
nồng độ radon trong nhà và ngoài trời ở 12 đô thị đã được đưa ra với tổng số 761
điểm khảo sát. Nồng độ radon trong không khí dao động từ 1,0 đến 37,9 Bq/m3. Đối
với các vị trí gần mỏ phóng xạ, nồng độ radon trong nhà ở dao động từ 5 đến 406
Bq/m3 . Trong đó, có 13 nhà ở có nồng độ radon vượt quá mức giới hạn 150 Bq/m3[7].
Nguyên nhân chủ yếu là điều kiện nhà ở quá chật hẹp, nhà thấp và không thông
thoáng.
Ngoài ra, còn một số nghiên cứu khác cũng được tiến hành như khảo sát chi
tiết về radon trong nhà và ngoài trời trên phạm vi địa bàn Thủ Đô Hà Nội của Trung
Tâm Hạt Nhân Hà Nội. Hay công trình đo phóng xạ tự nhiên dọc đường Hồ Chí
Minh của nhóm tác giả thuộc viện công nghệ xạ hiếm, cho thấy hầu hết gấp 50 đến
100 lần mức trung bình thế giới (~30 Bq/m3) và một số đo ngoài trời nhưng vượt
mức hành động của hàm lượng khí radon trong nhà (~150 Bq/m3) từ 10 đến 20 lần.
Hai công trình trên được báo cáo tại Hội Nghị Vật Lí toàn quốc năm 2009 [2].
Một số công trình nghiên cứu khác như đo radon trong nhà trên một số kiểu
nhà tại thành phố Hồ Chí Minh, đo hoạt độ phóng xạ tự nhiên trong đó có đo nồng
độ radon của các loại vật liệu xây dựng cũng đã và đang được tiến hành.
Nhìn chung việc nghiên cứu radon trong nhà ở Việt Nam cũng mới chỉ là
bước đầu. Hiện ở thành phố Hồ Chí Minh, chưa có nhiều công trình khảo sát đánh
giá chi tiết nồng độ của radon và những ảnh hưởng của radon đối với sức khỏe cộng
đồng. Vì vậy, tác giả thực hiện khóa luận này với mong muốn tăng thêm độ chính
xác và phong phú của dữ liệu về nồng độ radon trong không khí.
Do thời gian có giới hạn, nên các số liệu làm thực nghiệm của khóa luận được
thực hiện chủ yếu tại khu vực Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh.


5

CHƯƠNG 1: KHÍ PHÓNG XẠ RADON
1.1. Khí phóng xạ radon
1.1.1. Đặc điểm
Radon là nguyên tố thứ 5 được tìm thấy và là khí phóng xạ hiện hữu trong tự
nhiên, không màu, không mùi và không vị. Radon có 36 đồng vị với số khối từ 193
đến 228, với ba đồng vị phổ biến là radon (222Rn), thoron (220Rn) và actinon (219Rn).
Trong đó, 222Rn là đồng vị có thời gian sống(3,82 ngày) tương đối dài. Trong nghiên
cứu địa chất và môi trường, do chu kì bán rã của hai đồng vị 219Rn và 220Rn rất ngắn
nên chúng ít được quan tâm, còn đồng vị

222

Rn được đặc biệt quan tâm bởi tính

phóng xạ và thời gian sống của nó đủ có thể thoát vào môi trường không khí và gây
nguy hiểm cho sức khỏe con người.
Radon là khí trơ nên trong đất đá, không liên kết với các nguyên tử vật chất
chủ của nó. Vì vậy radon có thể thoát ra từ lòng đất đi vào môi trường không khí dễ
dàng. Các khí phóng xạ radon chuyển động như một chất khí thông thường tuân theo
các định luật khuếch tán chất khí và sẽ có mặt ở khắp nơi. Do chu kì phân rã của các
đồng vị radon khá ngắn, nên càng lên cao nồng độ radon càng giảm.
Khi nghiên cứu nồng độ phóng xạ radon trong nước và không khí, người ta
thường quan tâm đến đồng vị

222

Rn. Nồng độ radon trong không khí thường được

tính ra Bq/m3 hay Ci/l.
1.1.2. Nguồn gốc
1.1.2.1. Cơ sở vật lý
Năm 1896, nhà bác học người Pháp Becquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự
nhiên, đó là uranium và con cháu của nó. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên khi tạo
thành các sản phẩm cũng có khả năng phóng xạ. Đến nay, người ta biết các chất
phóng xạ trên Trái Đất gồm các nguyên tố uranium, thorium và con cháu của chúng
cùng một số nguyên tố phóng xạ khác. Uranium, thorium và con cháu của chúng tạo
nên ba họ phóng xạ cơ bản là họ thorium (232Th), uranium (235U) và actinium (238U).


6

Tất cả các thành viên của các họ này, trừ thành viên cuối cùng đều là các đồng vị
phóng xạ [4].
Như vậy, dãy phân rã phóng xạ bao gồm một dãy các nguyên tố phóng xạ, là
sản phẩm phân rã từ một nguyên tố phóng xạ ban đầu đến nguyên tố bền vững cuối
cùng. Trong tự nhiên, có ba dãy phân rã phóng xạ ứng với các nguyên tố phóng xạ
nói trên.
 Dãy phân rã phóng xạ uranium (238U)
Hạt nhân 238U, qua 14 lần dịch chuyển, trở thành đồng vị chì bền vững 206Pb.
222

Rn là sản phẩm tự nhiên trong chuỗi phân rã của

238

238

U khá phổ biến trong tự nhiên, về mặt độ giàu nó đứng hàng thứ 38 trong số các

U, chu kì bán rã 3,82 ngày.

nguyên tố có mặt trên Trái đất. Nó chủ yếu có mặt trong các đá gốc. Do đó hầu như
ta luôn luôn có khả năng phát hiện 222Rn trong không khí trong phòng, ngoài trời và
khí đất. Khi phân rã,
210

222

Rn lần lượt tạo nên các hạt nhân

218

Po,

214

Pb,

214

Bi,

214

Po,

Pb, 206Pb (bền vững). 222Rn phát ra tia alpha có năng lượng 5,49 MeV; 218Po phát

ra hạt alpha có năng lượng 6,00 MeV;

214

Po phát ra tia alpha có năng lượng 7,69

MeV [6].

Hình 1.1. Chuỗi phân rã từ 222Rn tới 210Pb


7

 Dãy phân rã phóng xạ thorium (232Th)

Hình 1.2. Chuỗi phân rã từ 220Rn tới 208Pb
Chất phóng xạ 232Th qua 10 lần dịch chuyển trở thành đồng vị chì bền vững
208

Pb. 220Rn là sản phẩm trong chuỗi phân rã của 232Th và thường được gọi là thoron

(Tn), có chu kì bán rã 54,5 giây. Nguyên tố Tn và con cháu của nó sẽ phát ra các tia
alpha có mức năng lượng lần lượt là 6,29 MeV; 6,78 MeV; 6,05 MeV và 8,78 MeV.
Trong đó, đáng chú ý là 212Bi có hai khả năng phân rã: 66% phân rã là beta, tạo nên
212

Po, từ đó phát ra hạt alpha có năng lượng 8,78 MeV. Phần còn lại (34%) phân rã

alpha tạo nên 208Tl phát ra alpha năng lượng 6,05 MeV.
 Dãy phóng xạ actinium (235U)
Hạt nhân
vững

207

235

U trải qua 11 lần phân rã phóng xạ trở thành đồng vị chì bền

Pb. Nguyên tố

phân rã của

235

219

Rn là sản phẩm tự nhiên trong một mắc xích của chuỗi

U, có thời gian sống 5,7 giây, chu kì bán rã 3,96 giây, thường được

gọi là actinon (An). Lượng nhân phóng xạ 235U chỉ chiếm 0,72% tổng lượng uranium
có trong tự nhiên nên có rất ít trong môi trường đất. Có lẽ, ta không bao giờ gặp
actinon trong không khí do sự khan hiếm và chu kì bán rã ngắn của nó, vì vậy actinon
ít có tác dụng thực tế. Do đó, trong đo đạc hay khảo sát về radon người ta thường ít
quan tâm đến đồng vị này. Đứng về phương diện an toàn bức xạ, sự chiếu ngoài của


8

radon và con cháu của nó lên người không tác hại bằng sự chiếu trong cơ thể khi con
người hít thở bụi có các nhân phóng xạ bám vào vì chúng là các nhân phát hạt alpha.
1.1.2.2. Cơ sở địa chất
Các nguyên tố phóng xạ phân bố ở khắp nơi trong đất, nước và không khí…
với hàm lượng tương đối thấp. Tuy nhiên ở một số nơi chúng có thể tập trung tạo
thành các mỏ phóng xạ với trữ lượng khá lớn. Đó chính là những nguồn chủ yếu sản
sinh ra khí phóng xạ radon.
 Phóng xạ radon trong không khí
Trong không khí, radon ở dạng nguyên tử tự do. Nó phân rã phóng xạ thành
chuỗi những đồng vị phóng xạ con cháu và nguy hiểm nhất là

218

Po. Trên mặt đất trừ

các điểm xuất lộ hàm lượng radon còn phụ thuộc rất lớn vào vật liệu xây dựng có
nguồn gốc granite, vật liệu gốm, sét, gạch, xỉ than,.... Các khoáng sản có nguồn gốc
trầm tích như ilmenhite, rutile, zircon và monazite rất giàu phóng xạ cũng là các nguồn
phát radon.
Ở ngoài trời, nồng độ radon thấp chỉ khoảng 10 Bq/m3. Với tập hợp 1020 phân
tử không khí chỉ có thể tìm thấy khoảng 10 nguyên tử radon. Tuy nhiên ở trong nhà
nồng độ radon có thể rất cao do hiệu ứng bẫy radon từ (20 đến 10.000 Bq/m3 hoặc
nhiều hơn nữa) [2]. Nồng độ radon thường thay đổi, tùy thuộc vào dòng khí qua nhà
và rất cao ở một số nơi là hang động hoặc trong một mỏ uranium dưới lòng đất nơi
được thông khí kém...
 Phóng xạ radon trong nước.
Qua hàng loạt cuộc thử nghiệm, các nhà khoa học đã đi đến kết luận có khí
phóng xạ radon trong nước. Nước nhiễm phóng xạ thường bắt nguồn từ các giếng
sâu có mạch nước ngầm bị nhiễm radon hoặc do nhiễm chất phóng xạ rò rỉ từ đất qua
nền nhà . Độ nhiễm xạ trong nước thường thấp hơn nhiều so với độ nhiễm xạ trong khí
quyển. Tuy nhiên, quá trình sử dụng nước bị nhiễm phóng xạ radon trong sinh hoạt
có nhiều khả năng làm tăng mức độ nhiễm xạ không khí tại các gia đình. Cơ quan
bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) ước tính khoảng 2-5% phóng xạ radon trong không


9

khí phát sinh từ quá trình sử dụng nước của các hộ gia đình. Cứ 10.000 pCi/l trong
nước thì có 1 pCi/l sẽ hòa tan vào khí quyển. Giới hạn nhiễm xạ cho phép trong nước là
300 pCi/l [13].
 Phóng xạ radon từ gas
Ngoài nguồn gốc từ môi trường tự nhiên, khí radon còn thâm nhập vào không
khí từ việc rò rỉ khi sử dụng bếp ga nấu đun hàng ngày. Khí radon từ gas nguy hiểm
hơn chất độc Các bon từ than. Do ta không nhận thấy và không thể ngửi hoặc nếm
nên chúng đặc biệt rất nguy hiểm hơn cả chất độc từ cacbon monoxide.
1.2. Radon với sức khỏe con người
Hàng năm, trung bình mỗi người chúng ta nhận một liều bức xạ từ các nguồn
phóng xạ tự nhiên khoảng 2 mSv. Theo các nghiên cứu của Ủy ban quốc tế về an
toàn bức xạ ICRP (International Commission on Radiological Protection) mức liều
này có thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong số 1.000.000 người. Năm
2000, ủy ban khoa học Liên Hiệp Quốc UNSCEAR (United Nations Scientific
Committee on the Effects of Atomic Radiation) đã thống kê và cho thấy đóng góp
của radon vào liều chiếu bức xạ cho con người gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới
50% [2]. Chính vì thế radon có thể được xem như là một nguồn phóng xạ tự nhiên có
ảnh hưởng lớn nhất đến sức khỏe của con người.

Hình 1.3. Đóng góp của các thành phần phóng xạ có trong tự nhiên vào liều chiếu bức
xạ đối với con người


10

Mức tử vong gây bởi bức xạ tăng tỷ lệ với mức liều chiếu bức xạ. Mặc dù radon
đóng góp tới 50% vào liều chiếu bức xạ đối với con người, nhưng nếu có các biện
pháp phòng chống thích hợp, ta có thể giảm đáng kể lượng liều chiếu này [18].
1.3. Nguy cơ mắc bệnh ung thư phổi
Tuy radon được tìm tấy từ rất nhưng những ảnh hưởng của nó do phơi nhiễm
kéo dài đã bị nghi ngờ và ghi nhận trước đó rất lâu do những thợ mỏ luôn có nguy
cơ mắc bệnh ung thư phổi cao, nhất là đối với mỏ urani. Người ta nhận thấy trong
khoảng thời gian từ năm 1869 - 1877, 75% cái chết của những người thợ mỏ ở
Schneeberg - Đức là do bệnh ung thư phổi [11]. Năm 1951, các nhà nghiên cứu tại
Đại học Rochester New York chỉ ra rằng các bệnh ung thư phổi gây ra từ các bức xạ
alpha do các sản phẩm phân rã radon có trong đường hô hấp. Trong số các rủi ro
trong nhà thì radon được ước tính đã gây ra khoảng 21.000 cái chết do ung thư phổi
mỗi năm trên toàn nước Mĩ, nhiều hơn tất cả các rủi ro khác gây ra cho con người.
Nghiên cứu này được Cơ quan bảo vệ môi trường Mĩ EPA thực hiện năm 2003. Điều
đó cho thấy mối nguy hiểm từ radon trong nhà là rất lớn [9]. vị phóng xạ con cháu
mà nguy hiểm nhất là 218Po.

Hình 1. 4. Đánh giá rủi ro từ radon trong nhà ở Mĩ với các rủi ro khác


11

218

Po phân rã alpha với chu kì bán huỷ 3,05 phút, đủ cho một vài chu trình thở

trong hệ thống hô hấp của người.

218

Po bay cùng các hạt bụi có kích thước cỡ

nanomét và micromét tạo thành các hạt sol khí phóng xạ. Các sol khí phóng xạ này
có kích thước cỡ vài chục micromét. Nên có thể được hít vào qua đường thở, đặc
biệt 218Po là kim loại và có xu hướng bám vào bề mặt các vật liệu mà nó tiếp xúc nên
có thể bị lưu giữ tại phế nang và phân rã phát alpha. Các hạt alpha từ radon hay
polonium có năng lượng rất cao, độ ion hóa mạnh sẽ bắn phá nhân tế bào phế nang,
gây ra các sai hỏng nhiễm sắc thể, tác động tiêu cực đến cơ chế phân chia tế bào. Một
phần năng lượng phân rã hạt nhân truyền cho hạt nhân phân rã, làm các hạt nhân này
bị giật lùi. Năng lượng giật lùi của các hạt nhân con có thể đủ để phá vỡ các phân tử
protein trong tế bào phế nang.

Hình 1.5. Nguy cơ mắc ung thư phổi khi hít phải khí radon
Như vậy, việc xác định hàm lượng sol khí phóng xạ gây ra bởi radon (tức là
xác định radon) có ý nghĩa rất quan trọng với mục đích giám sát, cảnh báo nguy cơ
ung thư phổi trong đời sống cộng đồng, trong các khu hầm mỏ, trong nhà ở và đặc
biệt trong phòng ngủ, phòng làm việc. Từ khi bệnh ung thư bắt đầu xuất hiện do
phóng xạ, cho đến khi nó phát triển tới mức có thể quan sát được các biểu hiện lâm
sàng, phải mất một khoảng thời gian khá nhiều năm. Nguy cơ ung thư phổi do sự


12

chiếu xạ của radon tùy thuộc vào lượng khí radon mà chúng ta hít phải. Càng có
nhiều radon trong không khí, nguy cơ càng lớn. Tương tự, khoảng thời gian chúng
ta hít thở không khí chứa radon càng dài thì nguy cơ càng lớn. Khi điều tra địa vật lí
môi trường, nồng độ radon trong không khí thường được quan tâm. Ngoài ra, có một
số bằng chứng khoa học cho thấy hút thuốc làm tăng mức độ nguy hiểm do chiếu xạ
radon. Báo cáo của Viện Khoa học Quốc gia Mĩ - NAS (The National Academy of
Sciences) cho thấy, khí radon trong nhà là nguyên nhân chủ yếu thứ hai gây ung thư
phổi tại Mĩ, chỉ sau hút thuốc lá [2]. Ngừng hút thuốc và giảm hút thuốc trong nhà
sẽ làm giảm nguy cơ cho các thành viên gia đình mắc bệnh ung thư phổi do hít thở
radon.


13

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÁY RAD7
2.1. Giới thiệu sơ lược về các máy đo radon hiện có ở Việt Nam
Máy đo khí phóng xạ radon đã được sử dụng từ lâu ở Việt Nam trong lĩnh
vực điều tra địa chất và gần đây là khảo sát môi trường. Để đo nồng độ khí radon, ta
có nhiều phương pháp khác nhau, ứng với mỗi phương pháp đo, có rất nhiều kiểu
máy khác nhau. Các máy này có nguồn gốc chủ yếu từ Liên Xô cũ, ví dụ như: CΓ–
11, ϶M–2, ϶M–6Π, RADON–82, PΓA–01… và gần đây là RAD–200 (Canada),
RAD7 (Mỹ)…Tuy nhiên, hiện nay chỉ sử dụng máy RADON–82, RAD–200, RAD7
và detector vết alpha [6].
2.1.1. Phương pháp đo radon bằng máy radon-82
Máy được dùng để đo nồng độ khí phóng xạ (tổng cộng các loại khí phóng
xạ) trong đất, trong khí, trong nước. Nguyên tắc hoạt động của máy là detector nhấp
nháy ghi nhận bức xạ alpha phát ra do một lượng khí có chứa các chất phóng xạ được
đưa vào buồng đo. Để ghi bức xạ alpha, người ta dùng chất nhấp nháy ZnS(Ag) dưới
dạng bột phun thành lớp mỏng 80mg/cm2 lên mặt trong của buồng ion hóa. Detector
gắn trong đó sẽ nhận các tín hiệu điện do tia alpha đập vào. Bộ xử lý sẽ xử lý, khuếch
đại tín hiệu điện và chỉ thị bằng kim đồng hồ hoặc số đếm xung.
Dòng máy này hiện đã cũ, độ nhạy kém và làm việc không ổn định. Chúng
có nhược điểm là không tự động phân biệt 222Rn và 220Rn, đồng thời bị ảnh hưởng
rất nhiều do sự nhiễm bẩn phóng xạ khi đo vào vùng có nồng độ khí phóng xạ cao.
2.1.2. Phương pháp đo radon bằng máy rad– 200
Thiết bị RDA – 200 được thiết kế để đo hoạt độ hạt alpha phát sinh từ radon
và con cháu của nó. Hạt alpha dưới đánh dấu trên lớp phủ phát quang ZnS(Ag), các
buồng hoặc khay nhấp nháy dưới dạng chớp sáng. Mỗi chớp sáng khi đi vào ống
nhân quang điện hiệu suất cao sẽ chuyển thành xung điện. Những xung điện này sẽ
được tích luỹ và sau khi hoàn tất khoảng thời gian đếm đã định, nó sẽ được hiển thị
bằng số đo (hiện số). So với các máy thế hệ cũ, máy RAD – 200 đã khắc phục được
khá nhiều thiếu sót của các loại máy trước đây về độ nhạy, tính đa năng, mức độ tiện


14

dùng, hiển thị kết quả… Ngoài ra, máy có thể đo được hoạt độ alpha của bụi trong
không khí. Tuy vậy việc loại bỏ sự nhiễm bẩn phóng xạ khi đo ở khu vực có cường
độ phóng xạ cao còn rất hạn chế, khả năng đo phân biệt 222Rn và 220Rn còn kém và
không tự động đo liên tục và tính toán ra kết quả đo.
2.1.3. Phương pháp detector vết alpha
Phương pháp detector vết alpha là phương pháp đo tích lũy nồng độ 222Rn và
220

Rn dùng các detector chất dẻo ghi các bức xạ alpha để xác định nồng độ khí phóng

xạ trong điều tra địa chất, thăm dò khoáng sản và nghiên cứu môi trường. Detector
có kích thước khoảng 10 x 15mm, được chôn trong hố sâu 80 - 100cm và đo tích lũy
trong thời gian chừng 20 - 30 ngày.
Radon và con cháu radon của các chất phát bức xạ alpha khác đều có thể tạo
thành vết ẩn trên detector, nhưng đóng góp của radon vẫn là chủ yếu. Thiết bị đo
gồm cốc nhựa, detector chất dẻo, một ít hóa chất để xử lý và kính hiển vi để đếm.
Trước khi đếm, phải làm rõ các vết do hạt alpha đập vào detector bằng cách ngâm
vào dung dịch đặc biệt, gọi là tẩm mực.
Do detector chôn trong thời gian dài, việc đếm vết phải cần đến kính hiển vi
điện tử nên năng suất tương đối thấp, khó thực hiện trên diện rộng.
2.2. Giới thiệu chung về máy RAD7
Máy đo radon (Radon Detector – RAD7) do công ty DURRIDGE của Mỹ sản
xuất là loại máy có nhiều chức năng, được xem là một thiết bị chuyên dùng để đo
khí 222Rn và 220Rn hoàn chỉnh, đáp ứng nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Máy có
thể được dùng ở hai chế độ đo:
- Đo khảo sát và quan trắc (real time monitoring)
- Phát hiện nhanh khí phóng xạ (sniffing)
Thiết bị này có nhiều thuận lợi trong điều tra địa chất và khảo sát môi trường,
được ứng dụng trong thực tiễn và trong nghiên cứu như là:
- Tìm kiếm, đánh giá quặng phóng xạ, đất hiếm dưới lớp đất phủ
- Phát hiện các cấu trúc địa chất: đứt gãy, đới phá hủy
- Khảo sát, quan trắc môi trường phóng xạ trong không khí và trong nước


15

Hình 2.1. Các bộ phận chính của máy RAD7
 Máy RAD7 bao gồm các thiết bị sau:
 Máy đo (Monitor)
 Dây đeo máy và khóa (shoulder trap and keys)
 Máy in (Printer)
 2 tập khóa dán (Velcro tabs)
 3 cuộn giấy in
 Đầu nối cho máy in
 6 đầu lọc (Inlet Filter)
 1 đầu lọc bụi (Dust Filter)
 3 đoạn ống dài 3inch (khoảng 7–8cm)
 1 ống hút ẩm loại to (Large drying tube)
 4 ống hút ẩm loại nhỏ (Small drying tube)
 2,5 kg chất chống ẩm (Desiccant)
 Cáp nối máy tính
 Ổ nạp điện máy in
Đĩa mềm để lấy dữ liệu vào máy tính và tài liệu hướng dẫn [1].


16

Một số đặc điểm kỹ thuật của RAD7
Phục hồi nhanh sau khi đo (với chu kỳ phân rã của 218Po là 3,05 phút thì sau
12 phút chỉ còn 10% nồng độ, sau 30 phút còn 1% nồng độ. Nồng độ 20000Bq/m3
chỉ còn 1Bq/m3 trong khoảng 1 giờ).
Hình thức đo: Mỗi lần đo radon và thoron (tại một điểm đo), RAD7 đo lặp lại
nhiều lần, mỗi lần đó gọi là một chu kỳ đo. Thời gian mỗi chu kỳ đo từ 2 phút đến
24 giờ. Trong máy có cài sẵn chương trình giúp người sử dụng thao tác dễ dàng và
đặc biệt là tự động tính toán ra nồng độ radon và thoron.
 Bộ nhớ trong máy có thể nhớ 1000 chu kỳ hoặc 100 lần đo. Có thể truyền
số liệu đo sang máy tính cá nhân.
 Phạm vi đo: 0,1 đến 20000pCi/l (3,7 đến 740000 Bq/m3).
 Máy bơm khí có lưu lượng bơm bình thường 1 lít/phút.
 Nhiệt độ làm việc: 5 ÷ 40 0C.
 Độ ẩm bên ngoài: 0 ÷ 95%.
 Trọng lượng: 11 pound (1pound = 0,45kg).
 Có thể thay đổi dạng dữ liệu in ra.
 Phông trong máy rất nhỏ (khoảng 0,005 pCi/l) và không bị ảnh hưởng bởi
sự tích lũy của chì 210Pb.
 Có thể đo ba ngày khi dùng pin bên trong.
 Khi đo ở chế độ phát hiện nhanh radon, RAD7 chỉ căn cứ vào các hạt alpha
phát ra từ

218

Po để tính nồng độ radon và phát hiện được sự tăng giảm

nhanh của nồng độ radon.
 Có âm thanh và bộ phận hiển thị khi ghi nhận được tia alpha.
 Khi đo thoron, máy cho kết quả đo thoron gần như tức thời.
 Khi lấy mẫu khí, máy bơm hoạt động 5 phút để đưa khí vào buồng đo.
 Tự động đo và đưa kết quả ra máy in.
2.3. Nguyên lý làm việc của RAD7
Nguyên tắc xác định nồng độ radon và thoron là dựa phổ năng lượng của tia
alpha. Máy bơm đưa không khí có chứa radon và thoron (đã làm khô) vào buồng đo


17

của máy. Detector gắn trong đó sẽ nhận các tín hiệu điện do tia alpha đập vào. Bộ
xử lý tính riêng nồng độ radon và thoron dựa vào năng lượng của từng tia alpha phát
ra. Cửa sổ A, C để xác định nồng độ 222Rn, cửa sổ B, D để xác định nồng độ 220Rn,
các cửa sổ khác O, E, F… không được cộng vào kết quả đo. Việc tính nồng độ radon
và thoron dựa vào phổ năng lượng alpha nên kết quả đo hầu như không bị ảnh hưởng
bởi sự tích lũy phóng xạ từ con cháu của radon và thoron.

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy RAD7
Buồng đo mẫu khí bên trong của RAD7 có thể tích 0,7 lít, có hình bán cầu
được phủ phía trong một lớp dẫn điện. Bộ phận thu tín hiệu được làm bằng tấm silic
phẳng và được đặt ở tâm bán cầu. Mạch điện cao áp cung cấp cho detector có điện
áp 2000 – 2500V tạo nên điện trường trong toàn bộ buồng đo. Điện trường này sẽ
đẩy các hạt tích điện dương đến detector.
Khi phân rã trong buồng đếm, hạt nhân 222Rn sẽ tạo thành hạt 218Po mang điện
dương. Dưới tác động của điện trường, hạt nhân 218Po sẽ di chuyển đến detector và
bám vào đó. Hạt nhân 218Po này nhanh chóng phân rã alpha ngay trên bề mặt detector.
Hạt alpha tạo ra có 50% khả năng đập vào detector tạo nên xung điện có độ lớn tỷ lệ


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×