Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dựng phương pháp phổ gamma tự nhiên đánh giá tính phóng xạ đất đá trên bề mặt

- Đưa ra bộ số liệu ban đầu về hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất tại 3 tỉnh miền trung Lào, từ đó đánh giá hệ số nguy hiểm do bức xạ từ đất gây ra cho

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

SOMSAVATH LEUANGTAKOUN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỰNG PHƯƠNG PHÁP

PHỔ GAMMA TỰ NHIÊN ĐÁNH GIÁ TÍNH PHÓNG XẠ ĐẤT ĐÁ TRÊN BỀ MẶT TẠI MIỀN TRUNG NƯỚC LÀO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Hà Nội - 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

SOMSAVATH LEUANGTAKOUN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỰNG PHƯƠNG PHÁP

PHỔ GAMMA TỰ NHIÊN ĐÁNH GIÁ TÍNH PHÓNG XẠ

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân

Mã số: 9440130.04

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Bùi Văn Loát

TS Phan Việt Cương

Hà Nội - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận án này là công trình nghiên cứu riêng của tôi, các

dữ liệu và kết quả nghiên cứu được nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được người khác công bố trong các công trình khác

Tác giả

SOMSAVATH LEUANGTAKOUN

LỜI CẢM ƠN

Bản Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Bùi Văn Loát và TS Phan Việt Cương Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với hai thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành Luận án này

Hoàn thành bản Luận án này, tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Vật lý hạt nhân, Lãnh đạo Khoa Vật lý, Phòng Sau đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tác giả cũng cám ơn Bộ Giáo dục và Đào tạo Việt Nam đã cấp học bổng và Đại sứ quán Lào tại Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ Nghiên cứu sinh hoàn thành Bản Luận án này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới Viện Y học Phóng xạ và U bướu Quân đội, Trung tâm Vật lý hạt nhân Viện Vật lý, Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, Trung tâm Môi trường và Hóa học Quân sự đã tạo điều kiện cho Nghiên cứu sinh tiến hành thí nghiệm, phân tích mẫu trong suốt thời gian làm Luận án

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận án này

Tác giả

SOMSAVATH LEUANGTAKOUN

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT x

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC HÌNH VẼ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ VÀ TÍNH CHẤT PHÓNG XẠ CỦA VỎ TRÁI ĐẤT 5

1.1 Phóng xạ tự nhiên và tính chất phóng xạ của đất đá 5

1.1.1 Phông phóng xạ tự nhiên 5

1.1.2 Hạt nhân phóng xạ tự nhiên trên bề mặt Trái Đất 6

1.1.3 Tia vũ trụ 8

1.1.4 Các dạng phân rã phóng xạ tự nhiên trong đất đá 8

Hiện tượng chiếm electron 10

1.2 Chuỗi phân rã phóng xạ liên tiếp và hiện tượng cân bằng phóng xạ 12

1.2.1 Quy luật phân rã phóng xạ 12

1.2.2 Chuỗi phân rã phóng xạ liên tiếp 13

1.2.3 Hiện tượng cân bằng tạm thời và cân bằng bền 13

1.2.4 Ba dãy phóng xạ 238U, 232Th và 235U 15

1.3 Các thông số đánh giá mức độ nguy hiểm phóng xạ tự nhiên trong mẫu đất 16

1.3.1 Liều chiếu và suất liều chiếu 16

1.3.2 Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ 17

1.3.3 Các thông số đánh giá tính phóng xạ của đất đá 17

1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 20

1.4.1 Các nghiên cứu trên Thế giới 20

1.4.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam và Lào 26

Tiểu kết Chương 1 28

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM 29

2.1 Hệ phổ kế gamma 29

2.1.1 Sơ đồ khối và nguyên tắc hoạt động của hệ phổ kế gamma 29

2.1.2 Các đặc trưng cơ bản của phổ kế gamma 31

2.1.2.1 Vài nét cơ bản tương tác của bức xạ gamma với vật chất 31

2.1.3 Một vài thông số của các hệ hệ phổ kế gamma sử dụng trong Luận án 36

2.2 Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu 41

2.2.1 Về địa lý khu vực nghiên cứu và nguyên tắc chọn vị trí lấy mẫu 41

2.2.2 Đặc điểm chung địa chất khu vực nghiên cứu 42

2.2.3 Quy trình lấy mẫu 44

2.2.4 Xử lý mẫu và tạo mẫu phân tích 44

2.2.5 Nguồn và mẫu chuẩn phóng xạ 45

2.3 Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ theo phương pháp phổ gamma 47

2.3.1 Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ bằng phổ kế gamma bán dẫn 47

2.3.2 Xác định hoạt độ riêng của 238U cân bằng và không cân bằng 48

Tiểu kết Chương 2 54

CHƯƠNG 3 NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG PHÓNG XẠ RIÊNG TRÊN HỆ PHỔ KẾ GAMMA NHẤP NHÁY VÀ BÁN DẪN 29

3.1 Phương pháp ma trận xác định hoạt độ 40 K, 226Ra, 232Th trong mẫu bằng hệ phổ gamma nhấp nháy NaI(Tl) 55

3.1.1 Cơ sở của phương pháp 55

3.1.2 Xây dựng phương trình xác định hoạt độ 40K, 226Ra và 232Th trên phổ kế gamma nhấp nháy 57

3.1.3 Phân tích đối chứng với các phòng thí nghiệm uy tín 59

3.2 Phát triển phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi nâng cao độ chính xác 59

3.2.1 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi 59

3.2.2 Kết hợp sử dụng đường cong hiệu suất ghi tương đối và hiệu suất ghi tuyệt đối tại vạch năng lượng 1460,82 keV nâng cao độ chính xác 62 3.2.3 Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị 40K,226Ra và 232Th 64

3.2.4 Áp dụng đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi đánh giá trạng thái cân

bằng phóng xạ giữa 226Ra và 238U 65

3.3 Hiện chỉnh kết quả đo, đánh giá sai số kết qủa phân tích 68

3.3.1 Hiệu chỉnh sự sai khác giữa khối lượng mẫu chuẩn và mẫu phân tích 68 3.3.2 Công thức truyền sai sô 69

3.3.3 Các nguồn gây ra sai số 69

Tiểu kết Chương 3 70

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 71

4.1 Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra, 232Th và Radi tương đương trong mẫu đất 71

4.1.1 Hoạt độ phóng xạ riêng 40K, 226Ra, 232Th và Radi tương đương theo nhóm địa chất 71

4.1.2 Đánh giá đóng góp của các đồng vị 40K, 226Ra và 232Th vào hoạt độ Radi tương đương 76

4.2 Hoạt độ phóng xạ riêng 40K, 226Ra, 232Th và hoạt độ Radi tương đương theo vị trí địa lý 77

4.2.1 Đặc điểm chung 77

4.2.2 Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K 81

4.2.3 Hoạt độ phóng xạ riêng của 226Ra 83

4.2.4 Hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th 85

4.3 Các hệ số phóng xạ nguy hiểm do các đồng vị phóng xạ trong đất gây ra 86

4.3.1 Hoạt độ Radi tương đương 88

4.3.2 Suất liều hấp thụ trong không khí trên bề mặt đất cao 1 m 89

4.3.3 Liều hiệu dụng chiếu ngoài hàng năm 89

4.3.4 Các chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài và chiếu trong 89

Tiểu kết Chương 4 90

KẾT LUẬN 91

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

PHỤ LỤC 104

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số đặc trưng của 4 dãy phóng xạ tự nhiên 6

Bảng 1.2 Các vạch gamma có cường độ mạnh lớn do các đồng vị phóng xạ trong 3 dãy phóng xạ tự nhiên phát ra 11

Bảng 1.3 Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trên thế giới 25

Bảng 2.1 Thông số của buồng chì che chắn detector 38

Bảng 2.2 Một số thông số đặc trưng của các detector sử dụng trong Luận án 39

Bảng 2.3a Diện tích dân số và số điểm lấy mẫu trong 3 tỉnh miền trung nước CHDCND Lào 41

Bảng 2.3b Đưa ra tổng số mẫu được chọn theo các nhóm điạ chất 42

Bảng 2.4 Các đặc trưng của nguồn chuẩn phóng xạ sử dụng trong Luận án 45

Bảng 2.5 Hiệu suất ghi tuyệt đốicủa detector tại các đỉnh đặc trưng 50

Bảng 2.6 Ngưỡng phát hiện của hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe tại Viện Y học Phóng xạ và U bướu Quân đội 52

Bảng 2.7a Kết quả xác định hoạt độ phóng xạ riêng của mẫu chuẩn IAEA 375 53

Bảng 3.1 Vùng cửa sổ năng lượng đặc trưng cho 40 K, 226Ra và 232Th 56

Bảng 3.2 Một số thông số của mẫu chuẩn dùng để xác định hệ số aik 57

Bảng 3.3 Các kết quả xác định tỉ só hoạt độ 214Pb/214Bi và 238U/214Bi với ba cấu hình khác nhau bằng phương pháp chuẩn nội hiệu suất ghi 61

Bảng 3.4 Hiệu suất ghi tại đỉnh hấp thụ toàn phần năng lượng 1460,8 keV với mật độ mẫu khác nhau 63

Bảng 3.5 Phân tích thử nghiệm mẫu chuẩn thứ cấp TN1 theo đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi 65

Bảng 3.6 Kết quả đánh giá tỷ số hoạt độ 238U và 226Ra của một số mẫu địa chất và đất 67

Bảng 4.1 Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra, 232Th và hoạt độ Radi tương đương theo các nhóm loại đất 71

Bảng 4.2 Giá trị trung bình và dải biến thiên hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232 Th và hoạt độ Radi tương đương trong đất đá lấy từ 30 huyện khác nhau trong 3 tỉnh miền trung Lào 78

Bảng 4.3 So sánh hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất tại

3 tỉnh miền trung Lào với mẫu đất của một số nước trên thế giới và các tỉnh của Việt Nam giáp 3 tỉnh miền trung Lào 82 Bảng 4.4 Các chỉ số nguy hiểm trong mẫu đất tại miền trung Lào và thế giới 87

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Các nguồn gây ra liều trung bình hàng năm cho con người 5

Hình 1.2 Quy luật suy giảm của hạt nhân phóng xạ theo thời gian 12

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ phổ kế HPGe 29

Hình 2.2 Quá trình tương tác của bức xạ gamma trong tinh thể kích thước trung bình và hàm phản ứng của đầu đo 34

Hình 2.3 Hệ phổ kế gamma nhấp nháy tại Bộ môn Vật lý hạt nhân 37

Hình 2.4 Đường chuẩn năng lượng của hệ phổ kế gamma nhấp nháy NaI (Tl) dùng trong Luận án 38

Hình 2.5 Đồ thị mô tả sự phụ thuộc bề rộng nửa chiều cao vào năng lượng của hệ phổ kế gamma nhấp nháy NaI(Tl) dùng trong Luận án 39

Hình 2.6 Hệ phổ kế gamma HPGe CANBERRA 40

Hình 2.7 Bản đồ lấy mẫu đất của 3 tỉnh miền trung nước CHDCND Lào 43

Hình 2.8 Một số mẫu đất đá được nhốt chờ đo phổ 45

Hình 2.9 Các hộp mẫu chuẩn RGU-1, RGTh-1, RGK-1, TN1 và TNK1 46

Hình 2.10 Dạng phổ của mẫu chuẩn IAEA RGU-1 đo trên hệ phổ kế HPGe tại Viện Y học Phóng xạ và U bướu Quân đội trong 24h 50

Hình 2.11 Đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh hấp thụ toàn phẩn của hệ phổ kế tại Viện Y học phóng xạ và U bướu Quân đội 51

Hình 3.1 Vùng cửa sổ năng lượng đặc trưng cho 40K, 226Ra và 232Th 56

Hình 3.2 Kết quả đo hoạt độ 40 K, 226Ra và 232Th trong mẫu TN1 58

Hình 3.3 Đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi dựa trên các đỉnh gamma của 214Bi với ba cấu hình khác nhau 60

Hình 3.4 Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh năng lượng 1460,8 keV vào mật độ mẫu đo đối với hệ phổ kế gamma tai Viện Y học Phóng xạ và U bướu Quân đội 64

Hình 4.1 Mối tương quan giữa hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th và hoạt độ Radi tương đương 76 Hình 4.2 Biểu đồ hoạt độ riêng trung bình của 40K, 226Ra, 232Th và hoạt độ Radi tương đương trong đất tại 30 huyện thuộc 3 tỉnh miền trung Lào: a 40

K, b 226Ra,

c 232Th và d Radi tương đương tương ứng 80 Hình 4.3 Bản đồ hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K trong đất của 30 huyện

thuộc 3 tỉnh miền trung nước Lào 81Hình 4.4 Bản đồ hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 226

Ra trong đất của 30 huyện thuộc 3 tỉnh miền trung nước Lào 84Hình 4.5 Bản đồ hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 232Th trong đất tại 30

huyện thuộc 3 tỉnh miền trung nước Lào 85Hình 4.6 Bản đồ hoạt độ phóng xạ Radi tương đương trung bình tại 30 huyện

thuộc 3 tỉnh miền trung Lào 88

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

CHDCND Lào Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào Lao people Demogatic

Replublic UNSCEAR Ủy ban Khoa học Liên Hiệp Quốc

về Tác động của bức xạ Nguyên tử

United Nations Scientific Committee on the Effect of

Atomic Radiation

IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử

quốc tế

International Atomic Energy

Agency HPGe Germanium siêu tinh khiết High Pure Germanium FWHM Bề rộng nửa chiều cao Full Width Half Maximium

Raeq Hoạt độ Radi tương đương Radium equivalent activity

Dair Suất liều hấp thụ trong không khí Absorbed dose rate in air AEDO Liều hiệu dụng chiếu ngoài hàng

năm

Annual Effective Dose

Outdoor

Hex Chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài External hazard index

Hin Chỉ số nguy hiểm chiếu trong Internal hazard index

MỞ ĐẦU

Con người luôn bị chiếu xạ ở khắp mọi lúc, mọi nơi Các bức xạ chiếu vào con người có nguồn gốc từ tia vũ trụ, từ các đồng vị phóng xạ tự nhiên và từ chính các đồng vị phóng xạ có trong cơ thể con người [51] Từ chiếu xạ dùng để chỉ sự tác động của bức xạ tới con người động vật và môi trường xung quanh Liều bức xạ là đại lượng đánh giá mức độ chiếu xạ vào các đối tượng Mặc dù, mô hình định lượng

dự đoán độ rủi ro do bức xạ ion hóa gây ra còn nhiều gây tranh cãi, nhưng các mô hình đều chấp nhận rộng rãi là xác suất gây ung thư trong cả cuộc đời, đặc biệt là ung thư bạch cầu, tăng theo liều nhận được Khi liều hiệu dụng tăng lên 1 Sv thì tỷ

lệ mắc ung thư tăng lên 5,5% [16, 46] Điều này có nghĩa phông phóng xạ tự nhiên cao sẽ gây nguy hiểm đối với sức khỏe cộng đồng

Các hạt nhân phóng xạ tự nhiên bao gồm 40K, 238U, 232Th có trong lớp vỏ Trái Đất kể từ khi Trái Đất hình thành Chúng được gọi là các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy Các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy có trong đất bề mặt đóng góp chủ yếu liều chiếu do bức xạ gamma tự nhiên gây ra trên mặt đất [94] Hạt nhân phóng

xạ tự nhiên 40K, 226Ra, 238U và 232Th trong đất bề mặt gây ra liều bức xạ gamma trên mặt đất và đóng góp khoảng 80% liều hiệu dụng hàng năm cho con người [19, 37,

48, 57, 95] Các hạt nhân phóng xạ trong đất có thể được di chuyển vào cây cối và tích lũy trong cơ thể con người thông qua việc ăn lương thực và rau quả [18, 30, 43,

52, 53, 54, 90] Do đó, phép đo các hạt nhân phóng xạ tự nhiên trong đất đá và đánh giá các nguy cơ bức xạ đã được quan tâm đặc biệt trong vật lý sức khỏe, đặc biệt là khu vực có độ phóng xạ cao [20, 22, 31, 36, 39, 62, 76, 81, 86, 96]

Trong 2 thập kỷ gần đây đã có nhiều công trình công bố kết quả đánh giá tính chất phóng xạ và hệ số nguy hiểm bức xạ do đất ở trong một vùng hoặc một địa phương gây ra [23, 34, 58, 79, 86, 95] Tổng hợp các số liệu thu được từ nhiều công trình của các tác giả khác nhau có thể thu được bức tranh về phông phóng xạ nói chung và tính chất phóng xạ của đất nói riêng của một quốc gia và của quốc tế [94]

- Đa số các công trình, mẫu đất được lấy từ lớp đất bề mặt đến độ sâu

30 cm Tuy nhiên để không bị ảnh hưởng của cỏ, rác và vật liệu xây dựng có nhiều công trình lấy mẫu từ độ sâu 5 cm đến 25 cm hoặc đến 30 cm [82, 89] Các mẫu đất sau khi xử lý, được nhốt trong vòng 30 ngày Hoạt độ riêng của các đồng vị 40

K, 238U(226Ra) và 232Th được đo bằng phương pháp phổ gamma, hoặc bằng phổ

kế gamma với detector bán dẫn [9, 10, 11, 12, 24, 69, 74] hoặc phổ kế gamma với detector nhấp nháy [10, 13, 41, 50, 67, 83] Từ hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị 40

K, 238U(226Ra) và 232Th trong đất, các chỉ số nguy hiểm do đất đá gây ra cho dân chúng đã được xác định

Tại nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào), số liệu về tính phóng xạ của đất còn rất ít Năm 2018 nhóm tác giả Sonexay và Lê Hồng Khiêm [84] mới chỉ đưa ra số liệu về hoạt độ phóng xạ riêng của 10 mẫu đất tại khu vực huyện Thoulakhom, tỉnh Viêng Chăn của Lào được lấy để làm gạch Vì vậy việc nghiên cứu đánh giá phông phóng xạ tự nhiên tại CHDCND Lào là cần thiết

Trong khuôn khổ của Luận án tiến sĩ của mình, Nghiên cứu sinh đã chọn đất đá bề mặt trong khu vực miền trung Lào là đối tượng nghiên cứu Trong 3 tỉnh thuộc khu vực miền trung nước Lào, tỉnh Bolikhamxay là tỉnh miền núi

Trong 6 huyện chỉ có 1 huyện thuộc đồng bằng Trong đó có 1 mỏ vàng ở huyện Khamkeut đã được khai thác Tỉnh Khammue có 9 huyện, trong đó 3 huyện miền núi và 6 huyện đồng bằng Tỉnh Savannakhet có diện tích lớn nhất, trong 15 huyện có tới 13 huyện đồng bằng Chỉ có huyện Sephone và Vilabuly là 2 huyện miền núi, trong đó huyện Sepone có chứa mỏ vàng đã được khai thác

Khu vực miền trung nước CHDCND Lào là khu vực đông dân nhất trong cả nước, có cả đồng bằng và miền núi, chứa 2 mỏ vàng đều đã được khai thác, là khu

vực có nền địa chất phong phú Chính vì vậy Nghiên cứu sinh đã chọn đề tài “Nghiên

cứu ứng dụng phương pháp phổ gamma tự nhiên đánh giá tính phóng xạ đất đá trên bề mặt tại miền trung nước Lào” làm đề tài Luận án của mình

2 Mục tiêu nghiên cứu của Luận án

- Tìm hiểu và phát triển phương pháp phổ gamma xác định tính chất phóng

xạ trong mẫu đất trên cả hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe có độ phân giải cao và phổ

kế gamma nhấp nháy NaI(Tl)

- Đưa ra bộ số liệu ban đầu về hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất tại 3 tỉnh miền trung Lào, từ đó đánh giá hệ số nguy hiểm do bức xạ từ đất gây ra cho dân cư sống trong khu vực: Hoạt độ Radi tương đương, suất liều hấp thụ trong không khí, liều hiệu dụng chiếu ngoài hàng năm, chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài và chỉ số nguy hiểm chiếu trong

3 Các nội dung nghiên cứu chính của Luận án

- Tổng quan về tính chất phóng xạ của đất đá và tình hình nghiên cứu xác định tính phóng xạ trong đất, đánh giá các chỉ số nguy hiểm do bức xạ từ đất gây ra: Hoạt độ Radi tương đương, suất liều hấp thụ trong không khí, liều hiệu dụng chiếu ngoài hàng năm, chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài, chỉ số nguy hiểm chiếu trong

- Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định hoạt đô phóng xạ riêng của

40K, 226Ra và 232Th trong đất bằng hệ phổ kế gamma nhấp nháy NaI(Tl)

- Kết hợp phương pháp đường cong chuẩn nội hiệu suất ghi và hiệu suất ghi tuyệt đối tại đỉnh gamma 1460,82 keV để nâng cao độ chính kết quả xác định hoạt độ phóng xạ riêng của 40

K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất đá và đánh giá trạng thái cân bằng của mẫu đất và mẫu địa chất

- Xác định hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất được lấy từ 3 tỉnh miền trung Lào Tiến hành đánh giá các chỉ số nguy hiểm do các đồng vị tự nhiên trong đất đá gây ra cho dân chúng

4 Ý nghĩa thực tiễn của Luận án

Kết quả nghiên cứu chính của Luận án là bộ số liệu thực nghiệm về hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất được lấy tại tỉnh miền trung nước Lào Đây là bộ số liệu ban đầu về hoạt độ phóng xạ riêng được sử dụng để đánh giá tính chất phóng xạ đất và theo dõi ô nhiễm phóng xạ đối với đất đá trong khu vực sau này

5 Tính mới của Luận án

Luận án đã phát triển phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ riêng của 40

K,

226Ra và 232Th trên hệ phổ kế gamma nháp nháy NaI(Tl) Sử dụng kỹ thuật chuẩn nội hiệu suất ghi để khắc phục sự sai khác thành phần chất nền giữa mẫu chuẩn và mẫu phân tích nhằm nâng cao kết quả phân tích

Luận án cung cấp bộ số liệu mới ban đầu, với độ chính xác cao về tính phóng

xạ của đất bề mặt tại 3 tỉnh miền trung nước CHDCND Lào Các số liệu về phóng

xạ tự nhiên trong mẫu đất, các bản đồ phóng xạ: Hoạt độ phóng xạ riêng 40K, 226Ra,

323Th, hoạt độ Radi tương đương, suất liều hấp thụ trong không khí, liều hiệu dụng hàng năm, hệ số nguy hiểm chiếu ngoài và hệ số nguy hiểm chiếu trong do đất đá ở

3 tỉnh miền trung Lào gây ra đều là số liệu mới

Ngoài các phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục Luận án được chia thành 4 chương như sau:

Chương 1: Trình bày tổng quan về hiện tượng phóng xạ và tính chất phóng

xạ của vỏ Trái Đất

Chương 2: Đối tượng nghiên cứu, phương pháp và thiết bị thực nghiệm Chương 3: Phát triển phương pháp phổ gamma nâng cao độ chính xác để xác định hoạt độ phóng xạ của 40

K, 226Ra và 232

Th trong mẫu đất

Chương 4: Kết quả thực nghiệm và thảo luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ VÀ TÍNH CHẤT

xạ có trong cơ thể con người Các nguồn bức xạ này rất đa dạng tùy thuộc vào vị trí

và môi trường xung quanh Trong [51] đưa ra các nguồn bức xạ và đóng góp trung bình vào liều hiệu dụng hàng năm mà con người nhận được (Hình 1.1) Liều tương đương hàng năm mà con người nhận được: Cỡ 14% có nguồn gốc từ y tế, 1% có nguồn gốc từ công nghiệp hạt nhân, còn lại 85% có nguồn gốc từ các nguồn phóng

xạ tự nhiên Đóng góp của các thành phần bức xạ vào liều chiếu xạ hàng năm gây

ra cho con người phụ thuộc vào vị trí địa lý, vào hàm lượng các nguyên tố phóng

xạ có trong đất đá Các bức xạ tự nhiên có nguồn gốc từ tia vũ trụ và từ các nguyên tố phóng xạ nguyên thủy có trong vỏ Trái Đất [51, 65]

Hình 1.1 Các nguồn gây ra liều trung bình hàng năm cho con người [92]

1.1.2 Hạt nhân phóng xạ tự nhiên trên bề mặt Trái Đất

Trái Đất và các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời được hình thành cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, chứa nhiều nguyên tố sắt, carbon, oxy, silic, các nguyên tố trung bình và nguyên tố nặng Các nguyên tố này được hình thành từ hidro và heli do kết quả của các vụ nổ Big Bang cách đây 13,6 tỷ năm [51] Trong khoảng 10 tỷ năm từ các vụ nổ Big Bang cho đến khi hình thành hệ Mặt Trời, hidro và heli được “đốt nóng” thành các nguyên tố nặng hơn Các nguyên tố được hình thành do quá trình phản ứng và phân rã phóng xạ cho đến khi tạo thành hạt nhân bền Có 4 đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã lớn đó là 238U, 237Np, 235U và 232Th Các hạt nhân này trải qua các phân rã alpha và beta liên tiếp để trở thành 3 đồng vị chì bền là 206Pb,

207Pb, 208Pb, và đồng vị 209Bi Trong Bảng 1.1 đưa ra 4 dãy phóng tự nhiên được hình thành từ các vụ nổ Big Bang và quá trình đốt cháy hidro và heli trước khi hình thành hệ Mặt Trời Trong đó dãy phóng xạ Neptun có chu kỳ bán rã 2,41.106 năm, quá nhỏ so với thời gian hình thành hệ Mặt Trời Vì vậy, dãy phóng xạ 237Np phân

rã hết trước khi Trái Đất được hình thành Ngày nay chỉ còn 3 dãy phóng xạ 232Th, 238

U và 235U trong vỏ Trái Đất Ngoài các đồng vị phóng xạ trong 3 dãy trên, trong

vỏ Trái Đất còn có các đồng vị phóng xạ 87Rb và 40K

Bảng 1.1 Một số đặc trưng của 4 dãy phóng xạ tự nhiên [101]

(đồng vị bền)

Hạt nhân mẹ (đồng vị sống lâu nhất)

thủy trong vỏ Trái Đất còn có các đồng vị do bức xạ vũ trụ tương tác với khí quyển tạo thành được chia thành 4 loại sau [51]:

Nhóm 1: Các nguyên tố sinh ra trong ở giai đoạn đầu hình thành Trái Đất, các nguyên tố có chu kỳ bán rã lớn, đó là 3 dãy phóng xạ 238

U, 232Th và 235U Cả 3 đồng vị này đều phân rã alpha và phát ra bức xạ gamma

Nhóm 2: Các đồng vị con cháu nhóm 1 Một số đồng vị con cháu của Radi

và Radon do quá trình phong hóa thoát khí ra ngoài, bay vào không khí và có thể lắng đọng xuống mặt đất, đi vào nước Các đồng vị phóng xạ trong 3 dãy phóng xạ

tự nhiên trên có những đồng vị sau khi phân rã alpha hoặc beta, hạt nhân con được tạo thành ở trạng thái kích thích Khi trở về trạng thái cơ bản sẽ phát ra bức xạ gamma có năng lượng lớn và hệ số phân nhánh cao Chính các bức xạ gamma này chiếu vào sinh vật và con người gây ra liều chiếu ngoài

Radon và đồng vị phóng xạ của nó có trong không khí, theo con đường hô hấp sẽ đi vào cơ thể con người, gây ra liều chiếu trong Do quãng chạy của các bức

xạ alpha và beta rất nhỏ, do đó khi toàn bộ năng lượng bức xạ alpha hoặc beta do các đồng vị phóng xạ Radon và sản phẩm con cháu của nó đều bị hấp thụ hết trong

cơ thể

Nhóm 3: Các đồng vị phóng xạ đơn (không tạo thành dãy phóng xạ ) được xuất hiện ở giai đoạn đầu hình thành Trái Đất, có chu kỳ bán rã lớn như 40K, 147Sb và 87Rb Hai đồng vị 147Sb và 87Rb có hàm lượng rất nhỏ, đều phân rã beta mềm thuần túy, nên nó đóng góp vào liều chiếu xạ tự nhiên không đáng kể

Kali tự nhiên gồm 3 đồng vị 39K, 40K, và 41K, trong đó 40K là đồng vị phóng

xạ, độ giàu đồng vị của 40K trong Kali tự nhiên cỡ 0,0117% Chu kỳ bán rã của 40K

cỡ 1,26 ×109 năm Cỡ 89,23 % hạt nhân 40K phân rã β

về trạng thái cơ bản của 40Ca

và cỡ 10,67 % hạt nhân 40K chiếm electron quỹ đạo trở về 40Ar ở trạng thái kích thích, năng lượng 1460,82 keV Từ trạng thái kích thích trên phát ra bức xạ gamma có năng lượng 1460,82 keV để trở về trạng thái cơ bản [51]

Nhóm 4: Các đồng vị phóng xạ được hình thành do bức xạ vũ trụ tương tác với hạt nhân nguyên tử có trong khí quyển Ngoài các đồng vị phóng xạ nguyên thủy, trong môi trường còn có các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ tia vũ trụ Đó

là các đồng vị 3H, 7Be,10Be, 26Al, 14C, 36Cl, 38S [51] Trong đó, 14C là đồng vị phóng

xạ có chu kỳ bán rã lớn, luôn có mặt trên Trái Đất 14

C là đồng vị phân rã beta thuần túy, có chu kỳ bán rã 5730 năm, năng lượng cực đại 185 keV và năng lượng trung

bình 49,47 keV Hàm lượng 14C trong cơ thể con người được coi là không đổi, khi phân rã toàn bộ năng lượng phân rã của 14C đều bị hấp thụ trong cơ thể

Khi đi tới bề mặt Trái đất, bức xạ vũ trụ phải đi qua lớp không khí đủ dày Tại mặt nước biển bề dày khối của lớp khí quyển lên tới 1033 g/cm2 Càng đến gần mặt đất liều do bức xạ vũ trụ gây ra càng giảm Điều này có nghĩa liều do bức xạ vũ trụ gây ra tăng theo chiều cao tính từ mặt nước biển

1.1.4 Các dạng phân rã phóng xạ tự nhiên trong đất đá

Phân rã alpha

Hạt nhân A

Z X không bền đối với phân rã alpha, tự biến đổi thành hạt nhân có

số khối giảm đi 4 đơn vị, điện tích giảm đi 2 đơn vị bằng cách phát bức xạ alpha Phổ alpha do các hạt nhân phóng xạ alpha tự nhiên phát ra là phổ gián đoạn Phương trình phân rã phóng xạ alpha có dạng:

Mỗi hạt nhân phân rã alpha khi phân rã phát ra một số vạch alpha có năng

lượng xác định Trước khi phân rã, hạt nhân mẹ ở trạng thái cơ bản và đứng yên

Sau phân rã, hạt nhân con tạo thành có thể ở trạng thái cơ bản hoặc trạng thái kích

thích có năng lượng khác nhau Hạt nhân con sẽ giải phóng năng lượng kích thích

hoặc bằng cách phát ra bức xạ gamma hoặc bằng biến hoán nội Bức xạ gamma do

các hạt nhân con phát ra thường đi kèm với phân rã alpha của hạt nhân mẹ

Các dạng phân rã beta

Phân rã beta ()

Những hạt nhân thừa neutron, tức các hạt nhân có tỷ số N/Z lớn hơn nhiều so

với tỷ số N/Z của hạt nhân đồng khối bền đối với phân rã beta [3, 5, 51] là các hạt

nhân phân rã β- Phương trình phân rã β- tổng quát có dạng sau :

z X là hạt nhân mẹ, A1

z Y là hạt nhân con, là phản neutrino,

β- là electron có điện tích –e và năng lượng nghỉ E0 = 0,511 MeV

Vì hạt nhân mẹ có khối lượng rất lớn so với khối lượng electron, nên năng

lượng giải phóng từ phân rã chủ yếu phân bố cho bức xạ beta và phản neutrino Phổ

năng lượng của hạt beta phát ra là một phổ liên tục

Phân rã β +

Các hạt nhân có tỷ số N/Z nhỏ hơn so với tỷ N/Z của hạt nhân đồng khối

nằm trên đường cong bền đối với phân rã beta, là các đồng khối thừa proton sẽ

không bền đối với phân rã β+ Hạt nhân A

Z X không bền đối với phân rã β+ tự biến đổi thành hạt nhân đồng khối có điện tích giảm đi 1 đơn vị bằng cách phát ra bức xạ

β+ và ν Phương trình phân rã β+ có dạng tổng quát như sau:

Hiện tượng chiếm electron

Hạt nhân thừa proton, tức là hạt nhân A

Z X không bền đối với phân rã β+ có thể tự biến đổi thành hạt nhân có điện tích giảm 1 đơn vị, bằng cách bắt 1 electron quỹ đạo và phát ra neutrino [3, 51] Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng chiếm electron quỹ đạo Phương trình tổng quát của hiện tượng chiếm electron quỹ đạo như sau:

1

Z X e ZY (1.4) Hiện tượng chiếm electron quỹ đạo luôn cạnh tranh với phân rã β+ [3, 5, 58]

Phân rã gamma và hiện tượng biến hoán nội

Hiện tượng hạt nhân từ trạng thái kích thích giải phóng năng lượng bằng cách phát ra bức xạ điện từ (bức xạ γ) để trở về trạng thái có năng lượng thấp được gọi là hiện tượng phân rã γ Năng lượng của bức xạ γ phát ra khi hạt nhân nhảy từ mức năng lượng E2 về mức năng lượng E1, được xác định theo công thức sau:

Xét một hạt nhân phân rã alpha hoặc phân rã beta, hạt nhân con được tạo thành ở trạng thái kích thích Hạt nhân con này sẽ khử kích thích hoặc bằng cách phát bức xạ gamma (γ), hiện tượng biến hoán nội Phân rã gamma không làm hạt nhân thay đổi cả về số khối A lẫn nguyên tử số Z Thực chất phân rã γ là sự sắp xếp lại các nucleon bên trong hạt nhân Cạnh tranh với quá trình phát bức xạ γ là hiện tượng biến hoán nội

Do các mức năng lượng của hạt nhân là gián đoạn, nên bức xạ γ do mỗi hạt nhân phát ra có năng lượng Eγ hoàn toàn xác định Mỗi đồng vị phóng xạ khi phân

rã sẽ phát ra một số bức xạ γ đặc trưng có năng lượng hoàn toàn xác định đặc trưng cho đồng vị phóng xạ đó

Quá trình dịch chuyển gamma được đặc trưng bởi hệ số phân nhánh Hệ số phân nhánh ký hiệu Iγ là xác suất phát ra bức xạ gamma đặc trưng có năng lượng

Eγ trong mỗi phân rã của hạt nhân mẹ [5, 55]

Các vạch gamma có cường độ lớn do 3 dãy phóng xạ tự nhiên phát ra được đưa ra trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 Các vạch gamma có cường độ lớn do các đồng vị phóng xạ trong 3 dãy phóng xạ tự nhiên phát ra [50]

1.2 Chuỗi phân rã phóng xạ liên tiếp và hiện tượng cân bằng phóng xạ

1.2.1 Quy luật phân rã phóng xạ

Mỗi hạt nhân phóng xạ được đặc trưng bằng hằng số phân rã phóng xạ, ký hiệu λ Hằng số phân rã phóng xạ là xác suất để 1 hạt nhân phân rã trong 1 đơn vị thời gian Khi phân rã phóng xạ, số hạt nhân phóng xạ sẽ bị suy giảm theo thời gian, theo phương trình sau:

A = A 0 e -λt (1.7) trong đó A0 và A là hoạt độ phóng xạ của hạt nhân tại thời điểm ban đầu và tại thời điểm t tương ứng

Hình 1.2 mô tả quy luật suy giảm số hạt nhân phóng xạ theo thời gian Hằng

số phân rã càng lớn, số hạt nhân phóng xạ suy giảm càng nhanh

Hình 1.2 Quy luật suy giảm của hạt nhân phóng xạ theo thời gian [5]

Khoảng thời gian mà tại đó số hạt nhân giảm đi một nửa so với ban đầu, được gọi là chu kỳ bán rã Các hạt nhân phóng xạ khác nhau có chu kỳ bán rã khác nhau

1.2.2 Chuỗi phân rã phóng xạ liên tiếp

Xét trường hợp hạt nhân A không bền, phân rã thành hạt nhân con B, hạt nhân con B tạo thành cũng là hạt nhân không bền lại tiếp tục phân rã thành hạt nhân

C Cứ như vậy quá trình phân rã phóng xạ tiếp diễn đến khi tạo thành hạt nhân bền Xét trường hợp phổ biến thường gặp trong thực tế Tại thời điểm ban đầu, t = 0 chỉ

có hạt nhân mẹ, chưa có hạt nhân con, tức N20 = 0 Số hạt nhân mẹ tại thời điểm ban đầu là N10 Sự suy giảm số hạt nhân mẹ theo thời gian được mô tả theo công thức (1.6) Còn số hạt nhân con suy giảm theo thời gian [3, 5, 51] được mô tả theo công thức sau:

1 2

10 1 2

1.2.3 Hiện tượng cân bằng tạm thời và cân bằng bền

Cân bằng tạm thời

Đơn giản xét trường hợp dãy 2 hạt nhân phóng xạ liên tiếp, hằng số phân rã của mẹ λ1 nhỏ hơn hằng số phân rã của con λ2, hay chu kỳ bán rã của hạt nhân mẹ lớn hơn so với chu kỳ bán rã của hạt nhân con Sau khoảng thời gian đủ lớn so với

chu kỳ bán rã của hạt nhân con để hàm tiến tới 0 Nhân 2 vế công thức (1.8)

với λ2 và biến đổi ta thu được công thức sau:

A A

Cân bằng bền

Xét trường hợp chu kỳ bán rã của hạt nhân mẹ lớn hơn nhiều lần so với chu

kỳ bán rã của hạt nhân con, khi đó λ2 - λ1 ≈ λ2 Biến đổi công thức (1.8) thu được công thức sau :

(1.11)

Xét khoảng thời gian t rất lớn hơn so với chu kỳ bán rã của hạt nhân con, tức

t >> T2 để sao cho ≈ 0, thì công thức (1.11) trở thành công thức sau:

λ1N1 = N2λ2 (1.12) Công thức (1.12) mô tả trạng thái cân bằng bền giữa hạt nhân mẹ và hạt nhân con Mở rộng cho trường hợp dãy phóng xạ gồm nhiều hạt nhân phóng xạ liên tiếp, hạt nhân đầu dãy có chu kỳ bán rã rất lớn so với chu kỳ bán rã của hạt nhân con, cháu, sau khoảng thời gian t đủ lớn để ≈ 0, khi đó xảy ra hiện tượng cân bằng bền Hoạt độ phóng xạ của hạt nhân mẹ bằng hoạt độ phóng xạ của hạt nhân con, cháu trong dãy Với dãy phóng xạ gồm n đồng vị phân rã liên tiếp ta có công thức sau:

λ1N1 = N2λ2 = Niλi = = Nnλn (1.13) trong đó Ni và λi là số hạt nhân và hằng số phân rã của đồng vị thứ i trong dãy

Khi trạng thái cân bằng bền xảy ra, nếu biết hoạt độ phóng xạ của hạt nhân nào đó trong dãy sẽ suy ra hoạt độ phóng xạ của các hạt nhân khác trong dãy và do đó biết được hàm lượng các nguyên tố trong dãy Trong tự nhiên hàm lượng của các nguyên tố Uran và Thori có thể được xác định thông qua việc đo hoạt độ phóng xạ của một số đồng vị phát ra bức xạ gamma có năng lượng lớn, cường độ cao và ở xa các vạch bức xạ gamma khác [5, 55]

1.2.4 Ba dãy phóng xạ 238 U, 232 Th và 235 U

Ngoài hai đồng vị 40K, 87Rb, các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có trong đất đá đều thuộc một trong ba dãy phóng xạ 238U, 235U và 232Th Cả 3 đồng vị 238U, 235U và 232

Th đều là những đồng vị phân rã phóng xạ alpha Các sản phẩm con cháu của ba đồng vị trên đều không bền, khi được tạo thành chúng lại tiếp tục phân rã phóng xạ, tạo thành 3 dãy phóng xạ trong tự nhiên Cả ba dãy phóng xạ trên đều được kết thúc bởi các đồng vị chì bền, lần lượt là 206

Pb, 207Pb, 208Pb Các đồng vị phóng xạ thuộc dãy phóng xạ 238U có số khối được mô tả bởi công thức sau: A = 4n + 2, với n là số nguyên

từ 51 đến 59 Các đồng vị phóng xạ thuộc dãy phóng xạ 235U có số khối được mô tả bởi công thức A = 4n + 3, với n là số nguyên có giá trị biến đổi từ 51 đến 58 Các đồng vị phóng xạ thuộc dãy phóng xạ 232Th có số khối được mô tả bởi công thức A = 4n, với n

là số nguyên biến đổi từ 52 đến 58

Đặc điểm của ba dãy phóng xạ trong tự nhiên trong vỏ Trái Đất

Dãy phóng xạ 238U được bắt đầu từ đồng vị238

92U và được kết thúc bởi đồng

vị chì bền206

82Pb. Dãy phóng xạ 238U trải qua 8 phân rã α và 6 phân rã β- Chu kỳ bán rã hạt nhân238

92U là 4,5.109 năm Dãy phóng xạ235

92U gọi là dãy actini được bắt đầu từ235

quặng thực tế rất lớn, cỡ tuổi của Trái Đất, lớn hơn rất nhiều chu kỳ bán rã của các hạt nhân con, nên cả ba dãy phóng xạ cho đến nay đều xảy ra hiện tượng cân bằng phóng xạ

Cả 3 dãy phóng xạ 238U, 235U, 232Th đều chứa 3 đồng vị phóng xạ của radi Đó là: 226Ra, 223Ra và 224Ra Cả 3 đồng vị này đều phân rã alpha tạo thành 3 đồng vị phóng xạ của radon Các đồng vị phóng xạ của Radon lần lượt là: 222Rn, 219Rn và

220Rn Các đồng vị Radon được tạo thành do hạt nhân mẹ phân rã phóng xạ tạo thành có thể ở trạng thái tự do hoặc ở trạng thái hợp chất Khi các đồng vị radon được tạo thành ở trạng thái tự do nó có thể bay ra ngoài khỏi đất đá và di chuyển vào trong khí quyển Trong không khí radon chuyển động như một chất khí thông thường Đây là nguyên nhân gây ra tính phóng xạ của không khí Radon trong không khí xâm nhập vào cơ thể người bằng con đường hít thở Nhiều trường hợp tử vong do ung thư tiêu hóa và hô hấp là do tiếp xúc với radon nồng độ cao Radon được xem là nguồn phóng xạ tự nhiên có ảnh hưởng lớn nhất đối với sức khỏe con người [51]

1.3 Các thông số đánh giá mức độ nguy hiểm phóng xạ tự nhiên trong mẫu đất

1.3.1 Liều chiếu và suất liều chiếu

Liều chiếu dùng cho bức xạ gamma hoặc tia X, môi trường chiếu xạ là không khí Liều chiếu ký hiệu là X, được xác định theo công thức:

(1.14)

trong đó: dm là khối lượng không khí tại đó chùm tia X hoặc chùm bức xạ gamma bị hấp thụ hoàn toàn trong đó, kết quả tạo ra trên dm tổng các điện tích cùng dấu là dQ

Đơn vị đo liều chiếu trong hệ SI là Coulomb trên kilogam (C/kg) và được định nghĩa : “Liều bức xạ gamma hoặc tia X khi bị dừng lại toàn bộ trong 1 kilogam không khí ở điều kiện tiêu chuẩn sẽ tạo ra trong đó 1 Coulomb ion cùng dấu” [47,

51, 55]

Ngoài đơn vị C/kg, trong kỹ thuật người ta còn dùng đơn vị đo liều chiếu là Rơnghen (R) Như vậy 1 R = 2,56 x 10-4 c/kg

Suất liều chiếu chính là liều chiếu trong một đơn vị thời gian Suất liều chiếu,

ký hiệu là X*, được xác định theo công thức sau:

X dt

trong đó dX là liều chiếu trong thời gian dt

Trong hệ SI, đơn vị đo suất liều chiếu là C/kg.s Trong kỹ thuật, đơn vị đo suất liều chiếu thường là R/h hoặc μR/h

1.3.2 Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ

Liều chiếu chỉ áp dụng cho bức xạ photon và môi trường là không khí Còn liều hấp thụ cho phép mở rộng cho các loại bức xạ ion hóa và môi trường chiếu xạ khác nhau Liều hấp thụ ký hiệu là D, được định nghĩa là năng lượng do một đơn vị khối lượng vật chất được chiếu xạ hấp thụ được từ chùm bức xạ ion hóa Liều hấp thụ được tính theo công thức:

dE D dm

D dt

trong đó dD là liều hấp thụ trong thời gian dt

Đơn vị đo suất liều hấp thụ là: Gy/s hoặc rad/s Giữa liều chiếu và liều hấp thụ liên hệ với nhau theo công thức: D = f  X Nếu liều hấp thụ đo bằng rad và liều chiếu đo bằng R, thì trong không khí hệ số tỉ lệ f = 0,869 rad/R

1.3.3 Các thông số đánh giá tính phóng xạ của đất đá

1.3.3.1 Hoạt độ Radi tương đương

Do các đồng vị phóng xạ trong dãy 235U khi phân rã alpha hoặc beta phát ra bức xạ gamma năng lượng thấp, hệ số phân nhánh không cao, nên suất liều do nó gây ra trên mặt đất rất nhỏ và có thể bỏ qua Các nguồn phơi nhiễm phóng xạ chủ

yếu là các hạt nhân phóng xạ tự nhiên bao gồm 40K, 238U(226Ra) và 232Th, có trong lớp vỏ Trái Đất Đối với 4 đồng vị phóng xạ đầu dãy 238U khi phân rã phát ra những bức xạ gamma năng lượng thấp và hệ số phân nhánh nhỏ, ngược lại các đồng vị phóng xạ sau 226Ra khi phân rã phát ra nhiều bức xạ gamma năng lượng cao và hệ

số phân nhánh lớn Vì vậy, dãy phóng xạ 226Ra đóng góp khoảng 98,5% suất liều chiếu ngoài của toàn bộ dãy 238U [91, 93] Suất liều hấp thụ cũng như suất liều chiếu trong không khí cách mặt đất 1m phụ thuộc vào hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ 40K, 226Ra và 232Th Các loại đất đá khác nhau, hoạt độ phóng

xạ riêng các đồng vị phóng xạ tự nhiên cũng khác nhau Để đánh giá và so sánh liều bức xạ do đất đá gây ra thường qui về hoạt độ Radi tương đương Hoạt độ Radi tương đương là một chỉ số được sử dụng để đánh giá mức độ nguy hiểm do bức xạ trong đất đá gây ra cho con người [92, 93] Các số liệu thực nghiệm chỉ ra rằng nếu hoạt có độ riêng của 226

Ra bằng 370 Bq/kg, hoạt độ riêng của 232Th bằng 259 Bq/kg

và hoạt độ riêng của 40K bằng 4810 Bq/kg, thì gây ra cùng một suất liều Hoạt độ Radi tương đương được tính như sau [15, 59, 72]:

Raeq = 0,07AK +ARa + 1,43ATh (1.19) trong đó Ak, ARa và ATh là hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th tương ứng trong đất, tính ra Bq/kg

Hoạt độ Radi tương đương là thông số thuận lợi để so sánh mức độ phóng xạ của các loại đất đá có hoạt độ riêng 40K, 226Ra và 232Th khác nhau Giới hạn trên của hoạt độ Radi tương đương là 370 Bq/kg [94]

1.3.3.2 Suất liều hấp thụ, liều hiệu dụng chiếu ngoài hàng năm

Khi đánh giá tính chất phóng xạ do đất đá gây ra, suất liều hấp thụ bức xạ γ trong không khí ở độ cao cách mặt đất 1m được quan tâm Suất liều hấp thụ trong không khí cách mặt đất 1m được tính bằng cách sử dụng hệ số chuyển đổi như sau: Bằng 0,0414  / 

đồng vị 40K, 226Ra và 232Th trong đất gây ra, ký hiệu Dair, được tính theo công thức [42, 44]:

Dair = 0,0414 AK + 0,461 ARa + 0,623 ATh (1.20) trong đó: AK, ARa và ATh tương ứng là hoạt độ phóng xạ riêng của 40K,226Ra và

232Th tính ra Bq/kg, còn Dair tính ra nGy/h

Suất liều hiệu dụng chiếu ngoài hàng năm mà con người nhận, được ký hiệu

là AEDO, được tính theo công thức sau [56]:

AEDO = Dair×(nGy/h)×8760(h/y)×0,2×0,7(Sv/Gy)×10-6 (1.21) trong đó Dair là suất liều hấp thụ trong không khí, 8760h là thời gian cho một năm, 0,2 là hệ số chuyển đổi bức xạ từ môi trường vào cơ thể con người và 0,7 (Sv/Gy) là

hệ số chuyển đổi (chuyển đổi liều lượng hấp thụ trong không khí đến con người) AEDO được tính ra mSv/năm

1.3.3.3 Chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài và chiếu trong

Để đánh giá ảnh hưởng tia bức xạ gamma từ mẫu đất đá, người ta còn dùng chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài Chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài Hex được tính theo công thức sau [21, 94]:

K in

A

H    (1.23) trong đó, AK, ARa và ATh lần lượt là hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị 40K 226

Ra và 232Th trong đất

Để đảm bảo an toàn bức xạ thì Hex, Hin < 1 [94]

Như vậy, các chỉ số đánh giá mức độ nguy hiểm do các đồng vị phóng xạ có trong đất đá gây ra như hoạt độ Radi tương đương Raeq, suất liều hấp thụ trong không khí, liều hiệu dụng hàng năm, hệ số nguy hiểm chiếu ngoài và chiếu trong đều được tính thông qua hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị 40

K, 226Ra và 232Th

1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước

1.4.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Các bức xạ ion hóa rất nguy hiểm đối với sức khỏe con người, vì vậy nhiều công trình khoa học đã và đang tiến hành đánh giá tính chất phóng xạ từ đất đá Đất đá đóng vai trò như một nguồn bức xạ liên tục chiếu vào con người và như một phương tiện di chuyển để chuyển các hạt nhân phóng xạ đến các hệ thống sinh học

do đó gây ra ô nhiễm phóng xạ trong môi trường Vì vậy, cần nghiên cứu mức độ phóng xạ tự nhiên trong đất đá từ đó đánh giá các hệ số rủi ro tới sức khỏe con người [51, 94]

Các loại đá có nguồn gốc khác nhau thì có mức độ phóng xạ khác nhau [32, 61, 79, 83, 95] Đất có nguồn gốc từ đá granit sẽ có độ phóng xạ cao hơn các loại đất khác Các nguyên tố phóng xạ thường đi kèm với một số nguyên tố đất hiếm, phốt pho Khai thác thiếc và chế biến khoáng sản nặng, các phụ phẩm nặng từ khai thác thiếc như cát khoáng, monazit, ilmenit, zircon hoặc xenotime chứa các nguyên tố phóng xạ tự nhiên cùng tồn tại với quặng đất hiếm, mỏ thiếc,

mỏ vàng [29, 64, 82] trong lòng đất đã đưa ra ngoài môi trường Ở các mỏ thiếc,

mỏ vàng hoặc quặng bô xít thường kéo theo hàm lượng của các nguyên tố phóng

xạ tăng theo Chính vì vậy nhiều công trình tiến hành đánh giá ảnh hưởng của việc khai thác các kim loại quý đến phóng xạ môi trường Đa số các công trình đều công bố tính phóng xạ của mẫu đất đá tại một khu vực, tại một tỉnh, hoặc tại một vùng địa chất nào đó [9, 18, 35, 41, 58, 61, 62, 68, 73, 76, 78, 79, 88, 94, 97]

Brazil: Trong [78] đã tiến hành nghiên cứu tính phóng xạ tự nhiên, đặc điểm

phóng xạ và mối quan hệ với sự hình thành địa chất, loại đất và tính chất của đất ở tiểu bang Rio de Janeiro Brazil Tổng số 259 mẫu đất bề mặt đã được thu thập bao gồm các loại đất có nguồn gốc địa chất khác nhau trong tiểu bang Hoạt độ phóng

xạ được đo bằng hệ phổ kế bán dẫn HPGe và phổ kế gamma nhấp nháy NaI(Tl)

Kết quả chỉ ra rằng hoạt độ phóng xạ trong đất phụ thuộc vào thành phần địa chất của các mẫu đất Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K dao động trong khoảng từ 12 đến 1042 Bq/kg; dao động từ 3 đến 100 Bq/kg đối với 226Ra và dao động từ 5 đến

511 Bq/kg đối với 228Ra Giá trị hoạt độ riêng trung bình của 40K, 226Ra và 228Ra lần lượt là 114 Bq/kg, 32 Bq/kg và 74 Bq/kg

Oman: Trong [41] đã đánh giá mức độ phóng xa của đất ở khu vực Sultanate

thuộc Oman Đã tiến hành phân tích 112 mẫu đất được lấy ở các khu vực đông dân Các mẫu đất lấy về được xử lý, sau đó được đo bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe Hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K,226Ra và 232Th lần lượt bằng (225

± 89) Bq/kg, (15,9 ± 7,6) Bq/kg và (29,7 ± 8,9) Bq/kg và hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của137Cs là (3,4 ± 1,4) Bq/kg

Iraq: Trong [18] để đánh giá hệ số vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất

sang cây trồng, các mẫu đất nông nghiệp ở thành phố Erbil, vùng Kurdistan của Iraq đã được xác định bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn siêu tinh khiết HPGe Kết quả cho thấy hoạt độ phóng xạ riêng của 40K,226Ra và 232Th trong đất nông nghiệp lần lượt là (từ 247,65 đến 338,26) Bq/kg, (từ 11,94 đến 18,24) Bq/kg, (từ 8,80 đến 12,36) Bq/kg

Kenya: Trong [68] đã tiến hành xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên trong đất ở

khu vực Mustapha thuộc Kenya và sự chiếu xạ từ các đồng vị phóng xạ tự nhiên tới con người Suất liều chiếu và các hệ số nguy hiểm do bức xạ tự nhiên gây ra được đánh giá bằng cách đo hoạt độ của các nhân phóng xạ trong đất Tổng liều đóng góp của bức xạ mặt đất từ 0,1 - 0,2 mSv/năm, của tia vũ trụ 0,2 - 0,7 mSv/năm và liều hiệu dụng trung bình cho mỗi người khoảng 0,4 mSv/năm, và từ 0,4 - 0,6 mSv/năm khi hít phải khí radon Kết quả cũng chỉ ra hoạt độ phóng xạ tự nhiên ở Kenya cao hơn những nơi khác và cao hơn mức trung bình trên thế giới

Syria: Othman and Yassine [72] thực hiện nghiên cứu đầu tiên về mức độ

phóng xạ tự nhiên trong môi trường Syria Nghiên cứu cung cấp dữ liệu về liều chiếu xạ ngoài trung bình do bức xạ gamma bằng cách sử dụng hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe Các mẫu đất được thu thập từ các phần khác nhau của đất, từ mặt đất đến độ sâu 20 cm Các mẫu đất được lấy theo quy trình chuẩn của IAEA [49]

Các mẫu được sấy khô ở nhiệt độ khoảng 1100C, sau đó nghiền và sàng bởi lưới có đường kính 0,2 mm và sau đó mẫu được nhốt trong hộp hình giếng thể tích 1 lít Kết quả thu được hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K biến thiên trong khoảng từ 100 Bq/kg đến 400 Bq/kg, giá trị trung bình là 270 Bq/kg Hoạt độ phóng

xạ riêng của 226Ra được tìm thấy trong khoảng từ 10 Bq/kg đến 40 Bq/kg, giá trị trung bình là 23 Bq/kg Hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th biến đổi trong khoảng từ

10 Bq/kg đến 25 Bq/kg, trung bình là 20 Bq/kg

Jordan: Trong năm 2009 [45] đã tiến hành xác định hoạt độ phóng xạ riêng

của 40K, 238U,226Ra và 232Th trong mẫu đất trên bề mặt từ các thành tạo địa chất khác

nhau của vùng cao nguyên phía bắc của Jordan Đã tiến hành lấy mẫu ở 220 điểm

Các mẫu được sấy khô nghiền và sàng bằng rây đường kính 0,2 mm Mẫu được đựng trong hộp nhựa có thể tích 300 cm3 và đo bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe Hoạt độ phóng xạ cao nhất của 226Ra, 238U tương ứng là 1040 Bq/kg và 943,1 Bq/kg được tìm thấy trong tại khu vực mỏ phosphate Hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K, 238U, 226Ra, 232Th trong toàn khu vực tương ứng lần lượt bằng (291 ± 98) Bq/kg, (42 ± 13) Bq/kg, (49 ± 15) Bq/kg và (27 ± 9) Bq/kg

Ấn Độ: Trong [77] hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ tự nhiên

trong khu vực mỏ vàng tại huyện Kolar tỉnh Karnataka, Ấn Độ đã được xác định bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn Mẫu đất tại 30 điểm khác nhau trong khu vực đã được nghiên cứu Kết quả thu được hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K 226Ra

và 232Th trong đất của các mẫu được nghiên cứu lần lượt bằng (818 ± 6) Bq/ kg, (27,3 ± 1,8) Bq/kg và (63,1 ± 2,5) Bq/kg

Yemen Trong năm 2012 [9] các tác giả đã tiến hành đo phóng xạ tự nhiên tại

khu vực Assalamya-Alhomira, thuộc bang Abyan ở Yemen Tổng cộng 30 mẫu đất trong khu vực đã được lấy Hoạt độ phóng xạ 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất đã được xác định dựa vào hệ phổ kế gamma nhấp nháy NaI(Tl) Kết quả chỉ ra rằng hoạt độ phóng xạ riêng trung bình đối với đất sét thấp hơn giá trị khuyến cáo tối đa tương ứng là 412 Bq/kg, 32 Bq/kg và 45 Bq/kg Mặt khác, các loại đá granit hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K, 226Ra và 232Th là 2120 Bq/kg, 102,49 Bq/kg và 149,8 Bq/kg, cao hơn khoảng ba lần so với giới hạn khuyến cáo

Trung Quốc: Trong năm 2018 [62] đã tiến hành xác định hoạt độ phóng xạ tự

nhiên và hàm lượng các kim loại nặng trong đất xung quanh một nhà máy nhiệt điện than lớn ở Xian (Thiệm Tây) Trung Quốc bằng cách sử dụng phương pháp đo phổ gamma và XRF Kết quả đo kim loại nặng cho thấy hàm lượng trung bình của Cu,

Pb Zn, Co và Cr trong các mẫu đất nghiên cứu cao hơn giá trị nền tương ứng của chúng ở đất trong vùng Thiểm Tây, trong khi nồng độ trung bình của Mn, Ni và V gần bằng các giá trị nền tương ứng Hoạt độ phóng xạ riêng của 40K nằm trong khoảng từ và 640,2 đến 992,2 Bq/kg, còn của 226Ra nằm trong khoảng từ 27,6 đến 48,8 Bq/kg và của 232Th nằm trong khoảng từ 44,4 đến 61,4 Bq/kg, giá trị trung bình lần lượt là 733,9 Bq/kg, 36,1 Bq/kg và 51,1 Bq/kg, cao hơn một chút so với mức trung bình của đất Thiểm Tây Suất liều hấp thụ trong không khí và liều tương đương hàng năm mà cư dân địa phương nhận được do các hạt nhân phóng xạ tự nhiên trong đất cao hơn một chút so với giá trị trung bình của Thiểm Tây Đốt than

để sản xuất năng lượng đã ảnh hưởng đến mức độ phóng xạ tự nhiên và hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Co và Cr) trong đất xung quanh nhà máy nhiệt điện than

Ai Cập: Trong năm 2016 [38] các tác giả đã tiến hành đo hoạt độ phóng xạ tự

nhiên khu vực xung quanh nhà máy nhà máy sản xuất phân lân Abou-Zabal ở Ai Cập Phổ gamma của các mẫu được lấy ở khu vực nghiên cứu đã được đo bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe có độ phân giải cao Kết quả nhận được hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K là 146,4 Bq/kg, của 226Ra là 283,9 Bq/kg và của

232Th là 16,2 Bq/kg

Thổ Nhĩ Kỳ: Trong [87] các tác giả đã đánh giá về mức độ phóng xạ môi trường

trong các mẫu đất ở tỉnh Sakarya (Thổ Nhĩ Kỳ) nhằm đưa ra một bản đồ phóng xạ toàn diện của Sakarya Tổng số 85 mẫu đất được thu thập từ các khu vực khác nhau của thành phố, hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ tự nhiên được đo trên hệ phổ kế gamma nhấp nháy NaI (Tl) Kết quả thu được hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của các hạt nhân phóng xạ 40K, 226Ra và 232Th lần lượt là (371 ± 26), (23,2 ± 2,5) và (21,0 ± 3,4) Bq/kg, tất cả đều thấp hơn giá trị trung bình trên toàn thế giới

Italia: Trong công trình [60] các tác giả đã tiến hành đánh giá tính phóng xạ của

đất nông nghiệp trong vùng Lombardia, miền bắc Italia Phổ gamma của 158 mẫu đất nông nghiệp đã được đo trên hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe Kết quả thu được hoạt độ phóng xạ riêng của 40K nằm tong khoảng từ 242 đến1434 Bq/kg, của 238U nằm trong khoảng từ 24 đến 231 Bq/kg và của 232Th nằm trong khoảng từ 20 đến

70 Bq/kg Kết quả cũng chỉ ra rằng hoạt độ phóng xạ riêng của 40K , 238U và 232Th phụ thuộc nhiều vào vị trí địa lý và quá trình phong hóa của đất đá và hoạt độ phóng

xạ riêng trong mẫu đất khu vực khảo sát cao hơn giá trị trung bình trên toàn thế giới Tại khu vực phía nam của vành đai Alpine được đặc trưng bởi đá magma hoạt độ phóng xạ riêng của 238

U cao bất thường so với khu vực khác và cao hơn so với 232

Th Hoạt độ phóng xạ của Uran cao bất thường được giải thích là do việc khai thác khoáng sản trước đó gây ra

Thailand: Trong [75] đã tiến hành đánh giá tính phóng xạ trong đất tại huyện

Hat Yai thuộc tỉnh Songkha và trong [58] đã tiến xác định tính phóng trong đất của các tỉnh phía nam Thái Lan Kết quả thu được hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K bằng 344 Bq/kg, của 226Ra bằng 29 Bq/kg và của 232Th bằng 44 Bq/kg Cũng theo thống kê của UNSCEAR 2000 [94] Hoạt độ phóng xạ riêng trong đất của toàn Thái Lan của 40K biến đổi từ 7 Bq/kg đến 712 Bq/kg, giá trị trung bình là 213 Bq/kg, hoạt độ phóng xạ riêng 226

Ra biến đổi từ 11 Bq/kg đến 78 Bq/kg, giá trị trung bình là 68 Bq/kg, hoạt độ phóng xạ riêng của 232Th biến đổi từ

7 Bq/kg đến 120 Bq/kg, giá trị trung bình là 51 Bq/kg Hoạt độ phóng xạ riêng của

226Ra và 232Th có giá trị cao hơn giá trị trung bình trên thế giới [75,94] Còn hoạt phóng xạ riêng trung bình của 40K nhỏ hơn trung bình thế giới 400 Bq/kg [94] Suất liều hấp thụ trên bề mặt đất ở độ cao 1 m biến thiên từ 2 nGy/h đến 100

nGy/h, giá trị trung bình là 77 nGy/h [95]

Malaysia: Ở Malaysia có nhiều nghiên cứu về phóng xạ môi trường [55, 63, 81]

đã được tiến hành Trong [61] đã xác định hoạt độ phóng xạ từ nhiên của mẫu đất huyện Kinta, tỉnh Perak Kết quả thu được hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K bằng 277 Bq/kg, 226Ra bằng 112 Bq/kg và 232Th bằng 246 Bq/kg Trong [79] M.A

Saleh đã đánh giá hoạt độ phóng xạ riêng của 40K, 226Ra và 232Th trong đất của huyện Segamat tỉnh Johor Kết quả thu được hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của

40K bằng 300 Bq/kg, của 226Ra bằng 162 Bq/kg và của 232Th bằng 261 Bq/kg Còn theo thống kê của UNSCEAR 2000 [94] về tính phóng xạ của đất tại Malaysia, hoạt độ phóng xạ riêng của 40K trong đất biến đổi từ 170 Bq/kg đến 310 Bq/kg, giá trị trung bình là 310 Bq/kg thấp hơn giá trị trung bình trên thế giới 400 Bq/kg [92] Hoạt độ phóng xạ riêng 226

Ra là 66 Bq/kg có giá trị cao hơn giá trị trung bình trên thế giới

35 Bq/kg Hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 232Th là 82 Bq/kg và có giá trị cao hơn giá trị trung bình trên thế giới 30 Bq/kg [92] Suất liều hấp thụ trên bề mặt đất ở độ cao 1 m biến đổi từ 55 đến 130 nGy/h, giá trị trung bình là 92 nGy/h, cao hơn suất

liều hấp thụ trên thế giới là 59 nGy/h [94]

Một số nước đã tổng kết và đưa ra bức tranh về tính phóng xạ trên cả nước [41, 58, 61, 68, 75, 79, 94, 97] Trong Bảng 1.3 đưa ra hoạt độ phóng xạ riêng 40K,

226Ra và 232Th trong đất của một số nước

Bảng 1.3 Hoạt độ phóng xạ riêng của 40 K, 226 Ra và 232 Th trên thế giới

Nước 40 K(Bq/kg) 226 Ra(Bq/kg) 232 Th(Bq/kg) Tài liệu

1.4.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam và Lào

1.4.2.1 Ở Việt Nam

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu đánh giá phóng xạ môi trường đã được triển khai ở Miền Nam vào những năm 60 của thế kỷ 20, khi lò phản ứng hạt nhân TRIGA MARK –II được xây dựng ở Đà Lạt [2] Sau khi thống nhất đất nước trong chương trình nghiên cứu trọng điểm “Cơ sở khoa học của việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường”, mã số 52.02.06 đã quan tâm đến việc đánh giá phóng xạ môi trường Đề tài nhánh 52D 01.02 do PGS.TS Đặng Huy Uyên

đã tiến hành đánh giá hoạt độ phóng xạ của các đồng vị phóng xạ tự nhiên và 137

C tại Thành phố Hải Phòng và khu công nghiệp Việt Trì, đề tài nhánh 52D -01,01 do PGS.TS Trương Biên chủ tri tiến hành đánh giá hoạt độ phóng xạ của 90Sr, 137Cs và một số đồng vị phóng xạ tự nhiên trong không khí, trong nước và trong đất tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh [4]

Nhóm tác giả Đặng huy Uyên và cộng sự [35] đã tiến hành đo liều gamma trên mặt đất tại một số khu vực có chất nền khác nhau tại thành phố Huế Hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ 40K, 226Ra và 232Th được xác định bằng hệ phổ kế gamma nhấp nháy và bán dẫn HPGe Suất liều chiếu trên mặt đất đã được xác định dựa vào công thức bán thực nghiệm và bằng cách đo suất liều trực tiếp tại khu vực lấy mẫu Kết quả chỉ ra rằng suất liều chiếu trên mặt đất phụ thuộc nhiều vào thành phần chất nền

Nhóm tác giả Nguyễn Bá Ngạn, Nguyễn Quang Miên [7] đã tiến hành xác định hoạt độ phóng xạ của một số đồng vị phóng xạ tự nhiên trong mẫu đất đá tại

một số khu vực đô thị tại Việt Nam Hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị phóng xạ tự nhiên 40

K, 226Ra và 232Th trong đất tại một số đô thi tại miền bắc Việt Nam, bằng phổ kế gamma ngoài hiện trường GAD1 với detector nháp nháy NaI (Tl), từ đó đánh giá liều chiếu do đất đá gây trong không khí cách mặt đất 1,2 m Ngoài ra, suất liều chiếu ngoài không khí, tại vị trí cách mặt đất 1,2 m còn được

đo trực tiếp bằng máy đo liều CPP-88 do Liên Xô cũ sản xuất Kết quả chỉ ra suất liều chiếu tại điểm cách mặt đất 1,2 m phụ thuộc rất mạnh vào yếu tố địa chất Suất liều nhỏ nhất biến đổi từ 3,0 μR/h đến 7,0 μR/h và trung bình là 5,0 μR/h tại khu vực bãi cát ven biển ở vùng đô thị Đông Hà, nơi có chứa cát trắng vùng đô thị

Đà Nẵng Hội An Nơi có suất liều cao nhất biến đổi từ 28,0 μR/h đến 38 μR/h, giá trị trung bình là 32 μR/h tại những khu vực có nguồn gốc đá Granit phức hợp ở khu vực Điện Biên- Lai Châu

Cho đến nay đã có một số nhiệm vụ nghiên cứu về phóng xạ môi trường được triển tại các Bộ, ngành khác nhau: Tổng cục Địa chất, Bộ quốc phòng, Bộ Tài nguyên Môi trường và Bộ Khoa học và Công nghệ

Trong [69] tác giả Ngô Quang Huy và cộng sự đã tổng kết các kết quả nghiên cứu về tính phóng xạ trong đất ở Việt Nam từ các đơn vị thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, đã tiến hành đánh giá tính phóng xạ của đất và các hệ số nguy hiểm bức xạ tại 63 tỉnh thành Các mẫu đất được lấy từ bề mặt đến độ sâu 30 cm Mỗi một điểm được lấy tại 5 vị trí và trộn đều với nhau Mỗi mẫu được sấy khô ở nhiệt độ 105oC sau đó được nghiền nhỏ bằng cối và chày, và sàng bằng lưới có các đường kính mắt 1 mm Hoạt độ phóng xạ của 40K, 226Ra và 232Th được xác định trên

hệ phổ kế gamma bán dẫn HPGe Kết quả thu được là hoạt độ phóng xạ riêng trung bình trong đất của 40K bằng 292,6 Bq/kg, của 226Ra bằng 28,6 Bq/kg và của 232Th bằng 50,7 Bq/kg Suất liều hấp thụ trong không khí ở độ cao 1m là 54,5 nGy/h Hoạt độ Radi tương đương trung bình là (123,6 ± 61,1) Bq/kg và chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài từ 0,06 đến 0,69, giá trị trung bình là 0,33 ± 0,17

Trong [35] nhóm tác giả Nguyễn Văn Thắng và cộng sự đã quan tâm tính chất phóng xạ tự nhiên trong vùng mỏ sắt-oxit-đồng-vàng Sin ở miền Bắc Việt Nam

1.4.2.2 Ở Lào

Tính hình nghiên cứu về tính chất phóng xạ của đất đá nói riêng và về phông phóng xạ môi trường ở Lào nói chung là rất ít Số liệu về tính phóng xạ trong mẫu đất tại Lào hầu như còn rất ít Năm 2018 nhóm tác giả Sonexay và Lê Hồng Khiêm [84] mới đưa ra số liệu về hoạt độ phóng xạ riêng của 10 mẫu đất tại khu vực huyện Thoulakhom, tỉnh Viêng Chăn của CHDCND Lào được chọn để làm gạch xây dựng

Tiểu kết Chương 1

Chương 1 trình bày tổng quan quá trình nghiên cứu tính chất phóng xạ của đất đá, và phông phóng xạ tự nhiên Các nguồn gây ra chiếu ngoài và chiếu trong cho cơ thể con người, trong đó các đồng vị phóng xạ 40K, 226Ra và 232Th có trong đất đá gây ra liều lớn nhất Khi nghiên cứu tính phóng xạ của đất đá, các chỉ số đánh giá mức độ nguy hiểm do các đồng vị phóng xạ trong đất gây ra được quan tâm: Hoạt độ Radi tương đương, suất liều chiếu ngoài trong không khí cách mặt đất 1m, suất liều hiệu dụng hàng năm, hệ số nguy hiểm chiếu ngoài và chiếu trong đều được tính theo hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị 40K, 226Ra và 232Th trong mẫu đất