Tìm hiểu hệ phổ kế gamma gmx_35p470

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.

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

2.3.2 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 238 U 44

2.9.2 Phát hiện 232 Th 45

2.9.3 Phát hiện 40 K 45

2.9.4 Một số phương pháp xác định hàm lượng U, 238 40 K, 232 Th trong mẫu môi trường đất 45

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 238 U, 232 Th, 40 K 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

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 gồmđồng vị phóng xạ nhân tạo (chiếm 15% sự đóng góp vào phông phóng xạ) và đồng vịphóng xạ tự nhiên Các đồng vị phóng xạ tự nhiên được tìm thấy trong nước, khôngkhí, đất và cả trong cơ thể người Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta đưa đồng vịphóng xạ tự nhiên vào cơ thể thông qua việc hít thở, ăn uống và các đồng vị này tồn tạikhắp nơi trên Trái Đất ngay từ khi Trái Đất được hình thành Sự tồn tại của các đồng vịphóng xạ tự nhiên trong đất dẫn đến việc chiếu xạ trong và ngoài của con người Cácnguyên tố phóng xạ tìm thấy trong tự nhiên được chia thành hai loại Một loại đượchình 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 vàgây 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 ảnhhưởng của các đồng vị này đến môi trường sống ta quan tâm Nguy hiểm do bức xạphát ra từ các đồng vị phóng xạ tự nhiên đã được chú trọng lần đầu tiên trong chỉ thịhội 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 sựnguy 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 conngười Xu hướng nghiên cứu hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong mẫu môi trườngđang được xúc tiến để bảo vệ chúng ta khỏi những ảnh hưởng của bức xạ Hoạt độphóng 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 nhautrên thế giới.Việc nghiên cứu về sự phân bố của các đồng vị phóng xạ khác nhau trongđất 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 nguyhiểm bức xạ trong đất ở khu vực

Chittagong, Bangladesh” của trường đại học Chittagong [13], “Xác định hoạt độphóng xạ tự nhiên tại bang Qatar sử dụng hệ phổ kế gamma có độ phân giải nănglượng cao” của tác giả Huda Abdulrahman Al-Sulaiti, trường Đại học Surrey [12], giáotrình “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 liệuxây 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 tíchphổ gamma thu được từ hệ phổ kế HPGe” của Katse Piet Maphoto [11] đã xác địnhhoạt 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 côngtrình 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 TrungMinh [3], “Phân tích hoạt độ phóng xạ các đồng vị 226Ra, 232Th, 40K trong mẫu đấtđá” - Phan Thị Minh Tâm [6] Tham gia đóng góp vào các đề tài nghiên cứu trên nhằmgóp phần mang lại lợi ích thực tiễn trong việc đo hoạt độ phóng xạ trong môi trườngđất xung quanh chúng ta, Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt Nhân Trường Đại học Khoahọc 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 Bộmôn 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 nănglượng 50 keV Đây là hệ phổ kế hoàn toàn mới, trước khi đưa vào sử dụng cần đánhgiá các đặc trưng của hệ phổ kế, cũng như hiệu chuẩn năng lượng và hiệu suất ghi củađầu dò Để đáp ứng nhu cầu thực tế về phân tích dịch vụ một cách nhanh chóng vàthuận lợi cần xây dựng quy trình phân tích dựa trên điều kiện hiện có của phòng thínghiệm Xuất phát từ yêu cầu đó bước đầu chúng tôi thực hiện luận văn “Xây dựngquy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K của mẫu môi trường đất trên hệ phổ kếgamma 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, nhàbác học người Anh Becquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự nhiên, đó là uranium vàcon 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 họunranium, 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 thờigian bán rã được đo theo các đơn vị địa chất Điều này dễ hiểu vì nếu xét thời gian từkhi vũ trụ hình thành thì các đồng vị sống tương đối ngắn bị phân rã trong một vài tỉnăm tồn tại của Trái Đất

Ngoài các đồng vị phóng xạ trong ba họ thorium, uranium và actinium, trong tựnhiên 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 trungbình 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 vàokhoảng 1,7 g/ kg)

Trong tất cả các loại đất đá thuộc vỏ Trái Đất đều chứa các nguyên tố phóng xạ tựnhiên 238U, 232Th, 40K và 87Rb với hàm lượng khác nhau Bức xạ do 87Rb phát ra khôngđóng góp vào phông phóng xạ chung trên mặt đất Các nguyên tố phóng xạ trong đất đá vàtrong 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, chúngphát 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 giảmtrong đất đá rất nhỏ Quãng chạy của các bức xạ gamma trong đất đá rất lớn Khi đượcsinh ra từ các lớp đất đá gần mặt đất, các bức xạ gamma có thể bay ra khỏi mặt đất tạothành phông phóng xạ gamma trên mặt đất Ngoài ra phông bức xạ trên mặt đất còn dobức xạ vũ trụ gây ra Thành phần phông phóng xạ gamma do tia vũ trụ gây ra phụthuộc 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 xungquanh gây nên Như vậy, khi nói đến phông phóng xạ có nghĩa là nó được tạo thành từcác 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 bụinày là những vụ thử vũ khí hạt nhân Bụi phóng xạ khi rơi xuống sẽ gây tác động cóhại, xâm nhập qua chuỗi thức ăn, bụi này từ lá cây, qua động vật rồi đến người Lượngbụi phóng xạ mà mặt đất thu nhận, phụ thuộc vào bản chất của đất, địa hình và loạithảm thực vật Nguyên nhân ô nhiễm phóng xạ trong đất là do chất thải phóng xạ từcác 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, cácnguyên tố này phân rã và gây phóng xạ nồng độ cao, gây hại môi trường đất Điều nàyxảy 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 củachúng Chất phóng xạ ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường đất, từ đó gây tác hại đếnsức khỏe con người.Việc nghiên cứu hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong đất giúpchúng 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 cótai nạn và thử nghiệm hạt nhân thì việc đo được hoạt độ phóng xạ của các đồng vịtrong đất cao, giúp chúng ta phát hiện được sự cố và lên kế hoạch, giám sát việc cải tạomôi trường đất kịp thời Hơn nữa, biết được hoạt độ phóng xạ trong đất giúp chúng tađưa 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

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, tínhtoán 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 thểtích 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 thínghiệm kĩ thuật hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM (Độ phân giảinăng 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 đểthiết 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 đấtkhi đo một mẫu đất bất kì

Nghiên cứu, xây dựng quy trình lấy mẫu, gói mẫu, làm mẫu, tạo mẫu phân tíchgần 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 dạngMarinelli 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 đấtsau khi xây dựng được quy trình phân tích hoạt độ 238U, 232Th, 40K trong mẫu môitrường 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 xạnhân tạo do con người chế tạo bằng cách chiếu các chất trong lò phản ứng hạt nhân haytạo ra bằng các máy gia tốc hoặc từ các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân Thứ hai là nguồnphóng xạ tự nhiên Nguồn phóng xạ tự nhiên gồm hai nhóm: Nhóm các đồng vị phóng xạnguyên 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 củaphốt-pho và ni-tơ năm 1934 đã mở ra kỉ nguyên của phóng xạ nhân tạo Ngày nay conngười đã tạo được rất nhiều đồng vị phóng xạ Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có chu kìbán rã khác nhau trong một dãy rất rộng, chúng có chu kì bán rã ngắn hơn nhiều so vớicác đồng vị phóng xạ nguyên thủy Việc gia tăng nhanh chóng các ứng dụng công nghệhạt nhân và sự tăng đột biến các vụ thử vũ khí hạt nhân trong thời chiến tranh lạnh đãkhiến cho thế giới lo ngại về sự quản lí các nguồn đồng vị phóng xạ mà nguồn phóng xạnhân tạo được quan tâm hàng đầu Phóng xạ nhân tạo chiếm 15% sự đóng góp vào phôngphóng xạ, phóng xạ nhân tạo đóng góp vào lượng phóng xạ tự nhiên ít nhất, kế đến là cáchạt nhân phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ và chiếm phần lớn lượng phóng xạ là các hạtnhân phóng xạ tự nhiên Một số hạt nhân phóng xạ nhân tạo phổ biến trong tự nhiên là

tương tác với các nguyên tử vật chất trong khí quyển tầng cao sinh ra tia vũ trụ thứcấp 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 thứcấp 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 hạtnhân giữa các hạt hadron với các hạt nhân khí quyển, sinh ra các hạt nhân phóng xạ vàcác 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 vàcác hạt nhân phóng xạ nhẹ khác như 40K, 87Rb… Năm 1896, nhà bác học người AnhBecquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự nhiên, đó là uranium và con cháu của nó Đếnnay người ta biết ba họ phóng xạ tự nhiên là họ Thorium (232Th), uranium (238U) vàactinium (235U).Uranium gồm 3 đồng vị khác nhau: 238U (99,3%), 235U (0,7%) và

234

U ( 5.10-3%) Trong đó, 238U và 234U thuộc cùng họ unranium, 235U là thành viênđầu tiên sống dài của họ actinium.232Th là thành viên đầu tiên sống dài của họThorium

Ba họ phóng xạ tự nhiên có đặc điểm chung là thành viên thứ nhất là đồng vịphóng xạ sống lâu, với thời gian bán rã được đo theo các đơn vị địa chất Điều này dễhiểu 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 khíphóng 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 họđều là chì (Pb)

Ngoài các đồng vị phóng xạ trong ba họ thorium, uranium và actinium, trong tựnhiên 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 vàokhoảng 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 tựnhiên 238U, 232Th, 40K và 87Rb với hàm lượng khác nhau.Trong đó 87Rb là hạt nhânphân 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 khôngđóng 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 alphahoặc beta thường được tạo thành ở trạng thái kích thích, chúng phát ra các bức xạgamma 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 giảmtrong đất đá rất nhỏ Quãng chạy của các bức xạ gamma trong đất đá rất lớn Khi đượcsinh ra từ các lớp đất đá gần mặt đất, các bức xạ gamma có thể bay ra khỏi mặt đất tạothành phông phóng xạ gamma trên mặt đất Ngoài ra phông bức xạ trên mặt đất còn dobức xạ vũ trụ gây ra Thành phần phông phóng xạ gamma do tia vũ trụ gây ra phụthuộc 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 xungquanh gây nên Như vậy, khi nói đến phông phóng xạ có nghĩa là nó được tạo thành từcác 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 liệuxây dựng đều nằm trong ba họ phóng xạ 238U, 232Th, 40K và bức xạ gamma phát ra từcác đồng vị phóng xạ tự nhiên này đóng góp chủ yếu vào phông bức xạ gamma trênmặt 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 độphóng 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.

tầng đất khác bên dưới Mỗi loại đất thường có từ 3 đến 4 tầng đất Người ta xác địnhđược các tầng đất khác nhau dựa trên các đặc điểm vật lý, màu sắc và kết cấu của mỗitầng 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 tạothành 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 cótrong 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 )

Trung Khoảng Trung Khoảng Trung Khoảng

Đông Âu ( Liên đoàn

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 trongquá khứ

Sự rò rĩ phóng xạ từ các vụ thử nghiệm hạt nhân hay các ngành công nghiệp khaithác 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 mụcđích 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 hiệnphép đo hoạt độ của một mẫu đất thì mục đích chính là phải nghiên cứu xác định cáchlấy 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 ảnhhưởng của phông phóng xạ môi trường đối với con người thông qua việc chiếu xạ trựctiếp hoặc gián tiếp Bất cứ phương án nào được đề xuất để bảo vệ môi trường và conngười 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 giúpchúng ta biết được các bức xạ trong khu vực đang xét có nguồn gốc tự nhiên hay docác 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 mộtđịa 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 nghiềnUranium, cơ sở làm giàu đồng vị, nhà máy điện hạt nhân, nhà máy tái chế, nhà chứachất 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 môitrường Ngoài ra, kiểm tra định kì giúp đảm bảo rằng các thí nghiệm vẫn còn phù hợpvới các yêu cầu pháp lý.

Đặc điểm của hoạt độ phóng xạ trong môi trường được thể hiện rất rõ ở các khuvực đặc biệt – nơi diễn ra các thí nghiệm hạt nhân So sánh các dữ liệu thu được từtrước khi chuẩn bị các thí nghiệm hạt nhân và các dữ liệu sau khi diễn ra các thínghiệm hạt nhân trong điều kiện lấy mẫu giống hệt nhau.Từ đó, xác định được tácđộng của phóng xạ đến môi trường

Đo lường hoạt độ phóng xạ trong đất giúp phát hiện kịp thời các sự cố và tai nạnhạt 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 đặcbiệt 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 tạitrong đất).Từ đó, lựa chọn những biện pháp thích hợp để kiểm soát ảnh hưởng của sự ônhiễm đến con người

Đo lường hoạt độ của các nguyên vật liệu, đất bị ô nhiễm nhẹ hoặc các đống đổnát để có thể đưa ra quyết định về việc tái sử dụng, tái chế hoặc xử lý như chất thảikhông 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 trongmôi 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 hệphổ 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 vịtrí đỉnh hấp thụ toàn phần Ho, trong đó FWHM là bề rộng của phân bố tại tọa độ bằngmột nửa độ cao cực đại của đỉnh

Độ rộng đỉnh thường được biểu diễn bằng (FWHM) là một hàm phụ thuộc vàonăng lượng Độ rộng này phụ thuộc vào thăng giáng thống kê của quá trình tập hợpđiện tích và truyền tín hiệu từ đầu dò đến MCA Việc chuẩn bề rộng đỉnh góp phầnnâng 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:

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

Debertin và Helmer cũng đề nghị mối quan hệ như sau:

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

FWHM= 0,939 A/ (CT - C0) (1.3)Trong đó A là diện tích đỉnh, CT là độ cao đỉnh và Co là phông, FWHM là bề rộng toàn phần ở một nửa chiều cao cực đại

Quy trình chuẩn độ rộng đỉnh phổ tương tự như chuẩn năng lượng nên hai quytrình này thường được tiến hành đồng thời Các hệ số và hàm chuẩn này được lưutrong 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 nhưsau:

Độ phân giải tốt không những giúp nhận biết các đỉnh kề nhau mà còn giúp ghinhận được các nguồn yếu có năng lượng riêng biệt khi nó nằm chồng lên miền liêntục 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 lượnghẹp 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 cáchiệu ứng sau: hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton, tán xạ Thomson, hiệu ứng tạocặp 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 photoncho đầu dò Trong thực tế điều cần xác định là các đặc trưng của tia gamma cũng nhưcác đặc trưng của nguồn quan tâm Các đặc trưng này có thể là năng lượng tia gammahay hoạt độ của nguồn, trong khi đó cái mà ta thu được chỉ là các số đếm ghi nhậnđược từ đầu dò Để có thể suy ngược từ các số đếm này ra hoạt độ nguồn cần phải biếthiệu suất của đầu dò [7].

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

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

và số các lượng tử bức xạ phát ra bởi nguồn Hiệu suất này phụ thuộc không chỉ vàotính chất của đầu dò mà còn phụ thuộc vào bố trí hình học (chủ yếu là khoảng cáchgiữa nguồn và đầu dò)

Hiệu suất nội ( εint ) được định nghĩa là tỉ số giữa số các xung ghi nhận được và sốcác lượng tử bức xạ đến đầu dò Đối với nguồn đẳng hướng, hai hiệu suất này liên hệvới nhau một cách đơn giản như sau:

4π

(1.5)ε

và độ dày vật lý của đầu dò theo chiều của bức xạ tới Vẫn có sự phụ thuộc yếu củahiệu suất nội vào khoảng cách giữa nguồn với đầu dò bởi vì quãng đường trung bìnhcủa 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 ( ε E ) được định nghĩa là xác suất của mộtphoton phát ra từ nguồn mất mát toàn bộ năng lượng của nó trong thể tích hoạt độngcủa đầu dò Trong phân bố độ cao xung vi phân, các hiện tượng mất năng lượng toànphần 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 đượcthu 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:

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 suấtcần 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 hiệusuất 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 nănglượng cao

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 cáchtương ứng với quy luật nghịch đảo bình phương Điều này có thể áp dụng cho cácnguồn điểm và các đầu dò điểm

Một vấn đề dễ nhận thấy nhất là không thể đo trực tiếp khoảng cách thực sự từnguồn đến bề mặt vùng hoạt động của đầu dò Bởi vì sự hấp thụ toàn phần của các tiagamma thường bao gồm cả tán xạ nhiều lần bên trong đầu dò, điểm tương ứng khoảngcách zero phải ở đâu đó bên trong tinh thể đầu dò Điểm này có thể được suy ra bằngthực nghiệm

Với R là tốc độ đếm, k là hằng số, D là khoảng cách đã biết từ nguồn đến lớp vỏngoài của đầu dò, d0 khoảng cách chưa biết từ điểm tương ứng khoảng cách zero bêntrong 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 và1/R1/2 được vẽ theo khoảng cách, điểm giao với trục x sẽ là d0, R có thể là tốc độ đếmtoàn phần hay tốc độ đếm ở một đỉnh riêng biệt được xác định bằng diện tích đỉnhtrong 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 xạbên trong một thể tích khác với việc tập trung nó trong một nguồn điểm làm giảmcường 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 kíchthước, sự tính toán góc khối hiệu dụng là phức tạp vì mỗi điểm bên trong nguồn đều cómột ảnh hưởng khác nhau đối với đầu dò và do vậy sẽ đóng góp vào cường độ tiagamma 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 hiệuchỉnh 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 kíchthước, các tích phân phức tạp hơn và không thể dẫn ra được một biểu thức đơn giản đểtính toán hệ số hiệu chỉnh hình học Thực tế là hầu hết các phòng thí nghiệm chỉ làmviệc với một số nhỏ các hình học mẫu chuẩn và giả sử rằng cách đơn giản nhất để thiếtlập 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 ướclượng 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 họckhác 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 chínhbản 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 hiệuchỉnh sự tự hấp thụ cho tốc độ đếm của đỉnh phổ gamma R chúng ta có thể sử dụngphương trình đơn giản:

μ μ

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 cóhiện tương trùng phùng ngẫu nhiên xảy ra Một xung được tính trong một tổng bất cứkhi nào nó không đi trước hay theo sau một xung khác trong một khoảng thời gian cốđịnh Khoảng thời gian τ này là thời gian phân giải của hệ điện tử Sử dụng phân bốPoisson thì xác suất của một trùng phùng ngẫu nhiên trong khoảng thời gian τ là:

dò Với nguyên nhân này, các nguồn phát nhiều tia gamma không nên được sử dụngcho 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 sốkênh (Ch) Để chuẩn năng lượng, ta cần một phổ chuẩn đã biết sẵn năng lượng và sốkênh 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 nhấthoặc bậc hai bằng các phần mềm xử lý phổ Trong luận văn này sử dụng phần mềmGenie-2000

(1.16)(1.15)

Hoặc tốt hơn là dùng hàm bậc hai

có phóng xạ cần đo như trong mẫu thật Gọi B là số đếm phông nền, còn số đếm tổngcủa mẫu thật cần đo là C = N + B, với N là số đếm thuần của lượng phóng xạ cần khảosát, 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 cậycho trước thì N được coi hay không được coi là số đếm phóng xạ Giới hạn đó gọi làgiới 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 rằngmẫu khảo sát không có phóng xạ trong khi trong thực tế đo được có lượng phóng xạ đó[9],[10]

với δo= B.(1+ n/2m) là độlệch chuẩn khi N=0

kα là hệsố được chọn đểcung cấp độtin cậy cho trước

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

Nếu xác suất α=5% thì kα=1,645 (độ tin cậy 1-α=95%)

Từ (1.20), suy ra:

(1.20)(1.21)

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

1.3.6 Giới hạn phát hiện L D (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:

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

δDlà độlệch 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 sốcủa N là σN bằng với sai số của LD là δD

(1.28)

(1.29)

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

LD = kα2 + 2kα δo = 1,6452 +2.1,645 2B

Suy ra

Vậy khi n= 2m, thì: LD = 2,71 + 4,65 B

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 còntrong 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 được tính theo công thức:

MDA(Bq) =

CLD

(1.32)

εIγ tmTrong đó: C = λtm là thừa số hiệu chỉnh khi khoảng thời gian đo tm không thể bỏ

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

mVới LD là giới hạn phát hiện (số đếm)

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

Iγlà 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) Trongthực tế, độ bất định của khối lượng mẫu m và của thời gian đo tm rất nhỏ nên có thể bỏqua

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

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 mỗiđơn vị khối lượng nên hiệu chỉnh bởi thừa số fd , λ là hằng số phân rã, tg là thời gian đomẫu Đưa vào yếu tố phân rã phóng xạ trong suốt thời gian đo thì fd được tính bởi côngthức:

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

Đối với thùng chứa mẫu hình trụ, thừa số hiệu chỉnh sự suy giảm fatt,E được tínhtheo công thức sau:

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

số suy giảm tuyến tính

Hệ số suy giảm tuyến tính μ(E) phụ thuộc vào năng lượng photon, mật độ ρ và cấutạo hóa học của mẫu và diễn tả sự suy giảm theo cấp số nhân của mật độ chùm tiagamma theo khoảng cách và có thể tính theo công thức sau:

μ(E)= ∑ωi μ

m,i (E) i

Hệ số suy giảm tuyến tính μ(E) cũng có thể được tính bằng cách lấy hiệu suất suygiảm 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 ứngtrùng 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 mỏngđặt 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 cácphần mềm mô phỏng Monte-Carlo (Geant, EGSnrc,MCNP, Penelope… ) dùng để tínhtoán 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 nhưngcần 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 đếmthực 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 vịphóng xạ tự nhiên 238U, 232Th, 40K là thành phần chính đóng góp vào phông phóng xạgamma gây ảnh hưởng ít nhiều đến sức khỏe con người Các đồng vị này tồn tại chủyếu trong môi trường đất Việc nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong đất mang đến nhiềulợi ích thực tiễn bảo vệ sức khỏe con người như biết được đặc điểm hoạt độ phóng xạtrong môi trường sống xung quanh mình, phát hiện các sự cố hạt nhân kịp thời hay vềlợi ích kinh tế, đưa ra quyết định tái sử dụng, tái chế đất và các vật liệu khác một cáchhợp lý Để phân tích hoạt độ phóng xạ,việc đầu tiên là cần tìm hiểu và đưa ra quy trìnhphân tích mẫu môi trường đất một cách chính xác Chương 2 trình bày cụ thể quá trìnhphân tích mẫu môi trường đất Đây là khâu đặc biệt quan trọng quyết định tính chínhxác 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 mẫucũng cần được lựa chọn cẩn thận vì nếu mắc phải sai lầm trong công đoạn này sẽ dẫnđến hậu quả là rất tốn kém và phép đo không chính xác Cách lấy mẫu phải đảm bảorằng hoạt độ phóng xạ của mẫu đặc trưng cho sự phân bố các đồng vị phóng xạ trongđất của khu vực đang xét Kết quả khảo sát ban đầu của vùng đất cần phân tích cũngảnh hưởng đến việc lựa chọn cách tạo mẫu Sau khi lựa chọn cách lấy mẫu, công việctiếp 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 lớpđất trên cùng thì có thể lấy một mẫu đơn hoặc nhiều mẫu nhỏ có độ dày xác định từcác đơn vị mẫu đã được chọn Nếu lấy mẫu theo chiều dọc của các tầng đất khác nhauthì lấy mẫu sâu theo chiều dọc, ngay dưới bề mặt có đánh dấu điểm lấy mẫu Độ dàycủa các mẫu đơn hoặc nhiều mẫu nhỏ ở các tầng đất khác nhau thì khác nhau, phụ thuộc vào

độ sâu trong khi lấy mẫu

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 nênloại bỏ các thành phần thô Sau khi lấy mẫu, tạo mẫu thì các mẫu đất này sẽ được phânloại, 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 cácphép phân tích Trước khi phân tích đặc điểm hoạt độ phóng xạ, tất cả các mẫu thí nghiệmphải được xử lý (sấy khô, nghiền nhỏ, rây thành bột mịn) để tạo thành mẫu thử sao chocác đặc tính lý- hóa của mẫu là không đổi đối với tất cả các phép phân tích hoạt độ Cuốicùng là tiến hành phân tích hoạt độ của các đồng vị phóng xạ trong mẫu

Đóng gói, phân loại và

vận chuyển

Kết thúc quá trìnhthu thập mẫu và bắtđầu quá trình PTN

Mẫu thử cho phép

đo Sr-90

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 nhữngkết 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 phươngpháp 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 đấtthông 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 nhiễmphóng xạ Phương pháp này dựa trên sự bắt buộc ưu tiên để lựa chọn các đơn vị lấymẫu 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 phươngpháp lấy mẫu, ví dụ như:

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

Khảo sát vùng đất để xác định địa hình, đặc điểm của thảm thực vật và các đặc thùkhác 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 nhữngkết 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 khókhăn 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 vựckhảo sát.

Trước khi lựa chọn phương pháp lấy mẫu thì phải lựa chọn đơn vị lấy mẫu trongmột 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 pháthiện 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 mộtchiến 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 biếttrước, đồng thời những điểm này phải ở những vị trí thuận lợi cho việc giám sát hằngngày 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 bốhoạt độ phóng xạ trong đất là đồng nhất Đối với một vùng đất có các nguồn điểmkhông đồng nhất thì chiến lược lấy mẫu phụ thuộc vào đặc điểm phân bố của cácnguồn 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 đấtchẳng hạn như chu trình của bụi phóng xạ, rò rĩ phóng xạ hoặc tai nạn hạt nhân thì lấymẫu là lớp đất trên cùng

Khi mục tiêu là nghiên cứu một vùng đất bị ô nhiễm thì cần khảo sát sự phân bốcủa các đồng vị phóng xạ dọc theo độ sâu của đất Mẫu được lấy từ các độ sâu khácnhau Các mẫu đất có thể có cùng độ dày hoặc ở mỗi tầng đất khác nhau sẽ lấy mộtmẫu 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 đãchọn Kế hoạch cũng xác định nguồn nhân lực cần thiết cho việc lấy mẫu Tùy từngtrường hợp cụ thể mà có kế hoạch lấy mẫu khác nhau Kế hoạch phải cung cấp đầy đủthông tin cần thiết về vùng đất (nơi lấy mẫu), đơn vị lấy mẫu, vị trí điểm lấy mẫu, loạimẫu (mẫu đất đơn hay mẫu đất tổng hợp), lấy mẫu theo chiều dọc hay ở các tầng đấtkhác 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 mẫuđược xác định dựa trên các khảo sát ban đầu Vùng đất cần khảo sát được chia thànhnhiều khu vực Một khu vực được chia thành nhiều ô Mỗi ô là một đơn vị lấymẫu.Trong một vài trường hợp, ranh giới bao quanh khu vực lấy mẫu cũng như cácđơn vị lấy mẫu được giữ cố định, ví dụ như trong một khu vực thí nghiệm hạt nhânmới Đối với nơi xảy ra tai nạn hạt nhân thì kích thước của khu vực lấy mẫu và cácđơn vị lấy mẫu có thể xác định được bởi các đặc điểm của môi trường (hướng vàcường độ của gió, địa hình…) tại thời điểm xảy ra tại nạn, cũng như sự thay đồi nguồnphóng xạ (đồng vị phóng xạ, hoạt độ… )

Đối với phương pháp lấy mẫu theo xác suất, các đơn vị lấy mẫu có thể được lựachọn một cách hệ thống hoặc ngẫu nhiên

Đối với tất cả phương pháp (chiến lược) lấy mẫu đều có thể được chọn ngẫu nhiênhoặc 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 thànhnhiều ô nhỏ (giống như một mạng lưới bao phủ vùng đất) Một ô nhỏ là một đơn vị lấymẫu Mạng lưới có diện tích từ vài mét vuông đến vài ki-lô-mét vuông, phụ thuộc vàovùng đất đã khảo sát

Nếu dựa trên các khảo sát ban đầu mà lập được bản đồ phóng xạ thì mạng lưới củavùng đất khảo sát tương ứng với mạng lưới của vùng đất dùng lập bản đồ Mạng lướitrên 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 cầnkhảo 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 môitrường 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 làkhu 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 dựatrên 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 mẫuphù 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 (Khôngkhí, nước, các nguyên tố trong chuỗi thức ăn) được phát hiện đồng thời thì việc lựachọn 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 mụctiêu nghiên cứu Việc thu thập và chuẩn bị mẫu thì hoàn toàn độc lập với phương pháplấy mẫu đã lựa chọn Mục này trình bày các quy trình lấy mẫu khác nhau cho các mụctiêu nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong đất khác nhau Cụ thể là lựa chọn độ sâu lấymẫu 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 tronghai 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 mặtxuống 20cm hoặc để dự đoán hoạt độ phóng xạ trong tương lai thì có thể lấy hai mẫuđất 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 vàthổ nhưỡng của vùng đất khảo sát

Đối với vùng đất đã khai phá và được con người sử dụng (ví dụ: Làm nông) thì độsâu 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 20cmhoặc 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 sâucủa tầng đất đã sử dụng Độ sâu lấy mẫu ở các tầng đất thấp hơn phụ thuộc vào đặctính 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 nhấtnhư đã trình bày ở mục 2.4.1.1 Ở thời điểm ban đầu, ta lấy mẫu đất có độ sâu baonhiêu để khảo sát hoạt độ phóng xạ môi trường thì khi mục tiêu là dự đoán hoạt độphóng 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 lấymẫu chỉ giới hạn ở một điểm lấy mẫu (sampling point).Ta sử dụng các dụng cụ cầnthiết 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 thínghiệm hạt nhân thì việc tiến hành lấy mẫu ở lớp đất bề mặt để phân tích hoạt độ, đolường mức độ ô nhiễm ở các khu vực nghi ngờ, từ đó đưa ra các biện pháp bảo vệ kịpthời là rất cần thiết

Trong nhiều trường hợp, để đánh giá hoạt độ phóng xạ trong vùng đất mới bị ônhiễm 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 vịphóng xạ trong đất Lấy mẫu theo các độ sâu khác nhau cho đến độ sâu tối đa phụthuộc vào đặc tính của đất cũng như là các đặc điểm lý, hóa của các đồng vị phóng xạtrong 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 phụchậu quả thì ta cần lấy các mẫu đất theo cả chiều ngang và chiều dọc trên toàn bộ khuvực khảo sát Từ đó, xác định được đặc điểm của đất ở mọi mức độ Đối với vùng đấtnông nghiệp, độ sâu lấy mẫu ít nhất phải bằng độ sâu phần đất đã cày hoặc độ sâu củalớp 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 đếnphóng xạ của vùng đất từ quá khứ (tính chất và độ sâu của vùng đất, lượng phân bónhóa học và phụ gia khác có thể dẫn đến hoạt độ phóng xạ trong đất quá mức cho phéphoặc nơi này đã diễn ra các thí nghiệm hạt nhân…), đồng thời tiến hành các bước cầnthiết để khảo sát nhanh tình trạng vùng đất

Bước đầu tiên là đo suất liều gamma Nếu suất liều gamma bình thường thì tiếptục tiến hành phép đo với detector phù hợp Những bước khảo sát nhanh như vậy, cùng