Báo cáo: "Các nguồn phóng xạ tự nhiên" pot

NGUỒN PHÓNG XẠ TN Vỏ trái đất Thực Phẩm Nước biển Tia vũ trụ Cơ thể người Sự phân bố các nguồn phóng xạ tự nhiên... 1 Trong lớp vỏ trái đất Phông phóng xạ trên trái đất gồm các nhân ph

Các nguồn phóng xạ

tự nhiên

Sinh viên thực hiện: Hồ Ngọc Đăng Khoa

Nguyễn Thị Ngọc TrâmNguyễn Thị Hoài ThuNguyễn Ngọc Vân

NGUỒN PHÓNG

XẠ TN

Vỏ trái đất

Thực

Phẩm

Nước biển

Tia

vũ trụ

Cơ thể người

Sự phân bố các nguồn phóng xạ tự nhiên

1) Trong lớp vỏ trái đất

Phông phóng xạ trên trái đất gồm các nhân phóng xạ tồn tại

cả trước và khi trái đất được hình thành

Henry becquerel

Năm 1896 nhà bác học người Pháp Becquerel phát hiện

ra chất phóng xạ tự nhiên, đó là uranium và con cháu của nó

Thành viên đầu tiên của một

họ khác, gọi là họ actinium

Th232 là thành viên đầu tiên của họ thorium

Ba họ phóng xạ cơ bản

Khí 86Rn220 được gọi là thoron, thời gian bán rã 52s

Sản phẩm cuối cùng trong mỗi họ đều là chì

Lý do chính gây nên phông phóng xạ tự nhiên của môi trường

Pb206

Pb207

Pb208

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

và actinium, trong tự nhiên còn tồn tại một số đồng vị phóng

Một trong các đồng vị phóng xạ tự nhiên là K40 , rất phổ biến trong môi trường, trong thực vật, động vật, cơ thể người.

Hàm lượng trung bình:

Trong đất đá : 27g/kgTrong đại dương: 380mg/lít Trong cơ thể người: 1,7g/kg

Đồng vị phóng xạ tự nhiên quan trọng khác là C14 với thời gian bán rã 5600 năm

Kết quả của biến đổi hạt nhân do các tia vũ trụ bắn phá hạt nhân N14

Trước khi xuất hiện bom hạt nhân

Hàm lượng tổng cộng của C14

Trong khí quyển: 1,5.1011 MBq (4MCi)

Trong thực vật 4,8.1011MBq (13MCi)

Trong đại dương 9.1012 MBq (240 MCi)

Việc thử nghiệm vũ khí hạt nhân làm tăng đáng kể hàm lượng C14

Cho đến năm 1960 đã thải ra khí quyển khoảng 1,1.1011 MBq (3MCi)

2) Các nhân phóng xạ có trong nước biển

Toàn bộ nước trên trái đất, kể cả nước biển, đều chứa các nhân phóng xạ

Nhân phóng

xạ Hoạt độ dùng để tính

toán

Thái bình dương 6,549x10 17 m 3

Đại tây dương 3,095x10 17 m 3

Tất cả các đại

dương 1,3x10 18 m 3

CÁC NHÂN PHÓNG XẠ TRONG CƠ THỂ NGƯỜI

Cơ thể con người được cấu tạo nên từ các nguyên tố hóa học, vì vậy trong cơ thể người có các nhân phóng xạ

Một số các nhân phóng xạ vào cơ thể do ăn thực phẩm và uống nước cũng như do hít thở hằng ngày

Bảng sau trình bày một số nhân phóng xạ chính trong cơ thể người lớn, nặng 70kg

Các bức xạ proton, alpha, … năng lượng cao rơi vào khí quyển Trái Đất từ không gian bên ngoài gọi là các tia vũ trụ

Năng lượng: Vài chục MeV đến 1020 eV

CÁC TIA VŨ TRỤ

Lớp vật chất dày khoảng 103

g/cm2 của khí quyển

Gồm 79% các proton năng lượng cao, 20% các hạt alpha và các hạt ion nặng hơn, Phần còn lại là các electron, photon, neutron,…

Mặt trời Thiên hà

Gồm các proton và hạt

alpha với năng lượng tương đối

thấp, vào khoảng MeV

và có cường độ rất lớn 106 –

107 hạt/cm2.s

400

≤

Các tia vũ trụ sơ cấp được chia thành các nhóm như sau

Nhóm p: gồm proton, deutron và triton

Nhóm : α gồm alpha và 2He3

Nhóm các hạt nhân nhẹ: lithium, beryllium và boron (Z = 3-5)

Nhóm các hạt nhân trung bình:

Gồm carbon, oxygen, nitrogen và flourine (Z = 6-9)

Nhóm các hạt nhân nặng: các hạt nhân với Z ≥ 10

Nhóm các hạt nhân rất nặng: các hạt nhân với Z ≥ 20

Nhóm các hạt nhân siêu nặng: các hạt nhân với Z ≥ 30

TIA VŨ TRỤ SƠ CẤP

Ảnh hưởng của từ trường Trái Đất lên tia vũ trụ sơ cấp:

Thứ nhất: từ trường Trái Đất cản trở các hạt năng lượng thấp

đi vào Trái Đất

Chẳng hạn, một hạt proton chuyển động trong lưỡng cực từ của Trái Đất

Thứ hai, từ trường Trái Đất ngăn cản tia vũ trụ sơ cấp bay vào bầu khí quyển dưới phương bay xác định

Chẳng hạn hạt mang điện tích dương không thể bay vào

bầu khí quyển dưới một góc xác định so với đường chân trời

TIA VŨ TRỤ THỨ CẤP

Tia vũ trụ thứ cấp gồm 3 thành phần:

1 2 3

Kích hoạt hạt nhân (các hạt hadron)

Hạt tương đối tính

Delta nucleon

Kích thích hạt nhân

(Proton, neutron, alpha)

Pion

gamma muon

positron

Electron-Cơ chế sản sinh các thành phần khác nhau của tia vũ trụ

Delta-nucleon là các nucleon sinh ra với năng lượng cỡ 160 Mev

TIA VŨ TRỤ THỨ CẤP

Cường độ các thành phần tia vũ trụ thứ cấp phụ thuộc vào độ cao của bầu khí quyển

Thành phần hadron giảm rất nhanh theo chiều cao từ trên xuống

và hầu như bằng không tại mặt biển

Thành phần electron-photon có cường độ lớn ở độ cao lớn và

bị hấp thụ rất nhanh khi đi đến mặt đất, có cường độ không đáng

kể so với thành phần muon

Tại mặt biển, cường độ các thành phần cứng và mềm bằng

Ihard= 1,7.10-2 hạt/cm2.s và Isoft= 0,7.10-2 hạt/cm2.s

Như vậy cường độ tia vũ trụ thứ cấp ở mặt biển vào khoảng

100 lần bé hơn cường độ ở giới hạn bầu khí quyển, mà trong đó chủ yếu là các hạt muon

Sự phân bố phóng xạ trong thạch quyển và địa quyển

1) Đá kết tinh:

Đá núi lửa và núi biến chất là đá kết tinh được tạo thành dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất lớn

Độ giàu của hai nguyên tố tăng theo hàm lượng silic,

Trong đá giàu silic :

Hàm lượng uran là cao nhất nhưng hiếm khi vượt quá 30ppm, Trong đá nghèo silic:

Có hàm lượng uran cỡ 0,1 ppm hoặc thấp hơn

Vào khoảng trên 1,4 tỷ năm trước, hầu như không có oxygen trong khí quyển và uranoxit có thể tồn tại trên bề mặt trái đất dưới dạng hạt quặng tự nhiên không bị oxy hóa,

Theo thời gian, các

điểm tích tụ này bị chôn

vùi, ép sâu và bị biến

chất thành các mỏ kết tủa

Hạt uran di chuyển theo các dòng suối và do mật độ cao nên chúng bị tích tụ trong các mỏ sa khoáng

2) Đá trầm tích:

Khoảng 1,4 tỷ năm trước hoặc sớm hơn, uran phong hóa

từ các đá núi lửa, đá kết tinh hoặc đá trầm tích bị khuyếch

tán dưới dạng các ion hòa tan hoặc một trong các

Đá Trầm tích tìm thấy ở bãi Nam, Ninh Hải, Ninh Hoà

3) Đá phiến sét ( diệp thạch) giàu hữu cơ và than đá:

Các lớp sét tích lũy và vật liệu hữu cơ có thể xuất hiện trong môi trường biển và cửa sông dưới độ sâu vài km trong các phiến

đá sét giàu hữu cơ

Uran bị hấp thụ lên trên các lớp hữu cơ và lớp sét

Đá phiến sét Chattanooga đông USA có hàm lượng trung bình là 79 ppm được xem như nguồn uran chính của Mỹ

Các vùng Alum ở Thụy Điển

và Kupferschiefer ở Đức cũng là

các vùng đá phiến sét giàu uran

4) Sa thạch ( đá cát kết):

Sa thạch là nơi tích tụ phần lớn uran có tính kinh tế Nước chứa uran chảy qua sa thạch và đi vào miền khử, ở đấy uran bị khử và kết tủa, tạo nên lớp áo phủ trên các hạt cát Thân quặng được tạo ra và lớn dần

Con cháu của dãy uran được giải phóng và do độ hòa tan khác nhau có thể được vận chuyển tách ra khỏi khối uran Những khối chất này tích tụ dần dần và làm giàu thân quặng

70 300 700

2 3 12

8 11 45

2 1.5 4

25 18 50

Đất trung bình toàn

Những vùng có phông phóng xạ tự nhiên cao trên thế giới

Mức phông thường gần như không đổi trên phạm vi toàn thế giới và nằm trong khoảng từ 0,08 đến 0,15 µGy/h

Nhưng cũng có những nơi cao bất bình thường, được gọi là vùng dị thường phóng xạ

Vùng dị thường phóng xạ do các khoáng vật chứa phóng xạ, chủ yếu là monazit đôi khi đi kèm với ilmenit và được lắng tụ tạo nên cát có màu đen đặc trưng

Ở Việt Nam, các vùng như vậy nằm dọc bờ biển Nam

Định, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Phú Yên, Bình Định, Bình

Thuận, Ninh Thuận, Vũng Tàu

Tại Brazil quặng monazit tìm thấy ở một số dải bờ biển nhất định

Mức phông cao nhất được tìm thấy ở Brazil, Ấn Độ, và Trung Quốc

Mức phóng xạ của những loại cát đen này có thể lên đến 50

µGy/h, vào khoảng 400 lần cao hơn mức bình thường

Một số đường phố chính của các thành phố xung quanh

có mức phông phóng xạ cao cỡ 1,3 µGy/h, lớn hơn bình thường 100 lần

Một số vùng khác tại Brazil có mức phông cao hơn bình thường là do các vùng đó hình thành các vỉa quặng đất hiếm lớn

có dạng những quả đồi cao khoảng 250m so với các vùng xung quanh

Phần chính của mỏ quặng nằm gần đỉnh quả đồi và chứa một lượng phóng xạ ước tính khoảng 30.000 tấn Thorium và 100.000 tấn các nguyên tố đất hiếm

Mức phóng xạ gần đỉnh quả đồi nằm trong khoảng 10-20

µGy/h trên một diện tích khoảng 30.000 m2

Các cây cối thực vật ở đây do hấp thụ quá nhiều Ra226 nên tự chúng có thể phát tia X

Bên bờ biển phía tây-nam Ấn Độ quặng monazit còn lớn hơn

cả ở Brazil Mức liều bức xạ trung bình ở đây cũng vào cỡ mức liều ở Brazil, vào khoảng 5-6 mGy/năm, một số điểm lên tới 32,6 mGy/năm

Tại một vùng ở Trung Quốc có suất liều bức xạ tự nhiên cỡ 3-4 mGy/năm Kết quả này cũng do monazit chứa thorium gây nên

Theo tài liệu của Hội đồng về các hiệu ứng sinh học do bức

xạ ion hóa BEIR V (Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiation) báo cáo về ảnh hưởng của các mức phóng

xạ thấp đối với sức khỏe

Trong các vùng có phông phóng xạ cao có hiện tượng biến đổi nhiễm xác thể xảy ra cao hơn

Không có sự gia tăng các trường hợp bị ung thư trong số dân chúng cư trú trong các vùng có mức phóng xạ cao nêu trên