Xác định hoạt động phóng xạ trong gạch men

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM KHOA VAÄÄT LYÙÙ -----  ----- NGUYỄN THỊ YẾN DUYÊN Ñeà taøi: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Khóa 30 Ngöôøi höôùng daãn: TS. TRẦN VĂN LUYẾN TP. Hồ Chí Minh - Năm 2008  LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành luận văn, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, động viên, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Xin cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến: TS. Thái Khắc Định, người thầy đã định hướng và tạo điều kiện cho em chọn đề tài nghiên cúư này để làm luận văn. TS. Trần Văn Luyến, người thầy đã truyền cho em sự say mê nghiên cứu khoa học, trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt em thực hiện những thao tác thí nghiệm. Em xin cám ơn hai thầy đã truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cùng những lời động viên và chỉ bảo tận tình. Quý thầy, cô trong khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm TP. HCM đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích, giúp em vững tin khi bước vào đời. Ban giám đốc trung tâm hạt nhân TP. HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn. Các thầy và anh chị phòng An toàn và bức xạ môi trường đã chỉ dẫn em tận tình. Các bạn lớp lý IV K30, đặc biệt là bạn Lê Thị Lụa đã luôn sát cánh và giúp đỡ mình trong những giai đoạn khó khăn nhất. Xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến ba mẹ và gia đình vì đã luôn ủng hộ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con hoàn thành luận văn. Nguyễn Thị Yến Duyên BẢNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO Ước số và bội số đơn vị đo Thang đo Tên gọi Kí hiệu 10-18 = atto (a) 10-15 = femto (f) 10-12 = pico (p) 10-9 = nano (n) 10-6 = micro () 10-3 = milli (m) 10+3 = kilo (k) 10+6 = mega (M) 10+9 = giga (G) 10+12 = tera (T) 10+15 = peta (P) 10+18 = exa (E) Năng lượng bức xạ 1 Gray (Gy) = 1 J/kg 1 rad = 10mGy = 1E-7 J hấp thụ trong 1 gram vật chất. 1 Sievert (Sv) = 100 rem; 1 mSv = 0.1 rem. 1 Curie (Ci) = 3.7.1010 Becquerel (Bq) = hoạt độ phóng xạ của 1 gram Radi 1 Ebq = 1018Bq 1 gray = 100 rad 1 sievert = 100 rem 1 rem = 0.01 sievert 1 rad = 1000 millirad = 0.01 gray 1 Roengten (R) = 0.876 rad (in air) Chữ viết tắt Ge Germani – Nguyên tố Germani GIS Geological Informatic System – Hệ thống thông tin địa lý GPS Global Position System – Hệ thống định vị toàn cầu FWHF Full width Half Maximum – Bề rộng ở nửa giá trị cực đại HPGe High Pure Germani: Germani siêu tinh khiết IAEA International Atomic Energy Agency – Nguyên tử năng quốc tế ICRP International Commision for Radiological Protection - Ủy ban an toàn phóng xạ quốc tế OED Oranization for Europe Cooperration and Development – Tổ chức hợp tác và phát triển Châu Âu OECD Oranization for Economic Cooperation and Development – Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế T1/2 Chu kì bán hủy – Nửa thời gian sống của một đồng vị phóng xạ UNSCEAR United Nations scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation – Hội đồng tư vấn khoa học của Liên Hiệp Quốc về ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử. Tp HCM Thành phố Hồ Chí Minh. LỜI MỞ ĐẦU Trái đất được hình thành từ nhiều nguyên tố khác nhau trong đó có các nguyên tố phóng xạ. Phóng xạ được phân bố rộng khắp các quyển của trái đất: thạch quyển, địa quyển, thủy quyển, khí quyển và sinh quyển. Không giống với các sinh vật khác sống trong môi trường tự nhiên, con người còn sống trong môi trường nhân tạo: đô thị và làng mạc và môi trường nhân tạo này được xây dựng từ những vật liệu khác nhau. Những vật liệu này được lấy từ thiên nhiên nên chúng có chứa các nguyên tố phóng xạ. Trong chu kỳ 24 giờ, con người sống, sinh hoạt bên trong ngôi nhà của mình nhiều hơn bên ngoài khoảng 80%. Điều gì sẽ xảy ra nếu các vật liệu cấu trúc nên ngôi nhà có độ phóng xạ cao. Việc đánh giá liều phóng xạ trong các vật liệu xây dựng do đó trở nên rất quan trọng. Trên thế giới, vấn đề này đã được nghiên cứu từ những năm 80 của thế kỉ trước và cũng đã có tiêu chuẩn xây dựng của từng quốc gia. Tại Việt Nam mãi đến năm 2006, vấn đề này mới thật sự được quan tâm và đi sâu vào nghiên cứu. Đến năm 2007, Bộ xây dựng đã có quyết định về việc ban hành tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 397:2007 “Hoạt độ phóng xạ tự nhiên của vật liệu xây dựng. Mức an toàn trong sử dụng và phương pháp thử”. Phóng xạ trong vật liệu xây dựng chủ yếu là kali, uranium, thorium và các nhân được tạo thành từ chuỗi phân rã phóng xạ của chúng, trong đó quan trọng nhất là radium (Ra-226). Sự có mặt của Ra-226 trong vật liệu xây dựng gây nên một liều chiếu cho những người sống trong nhà bởi việc hít thở khí radon phân rã từ radium và thoát ra từ vật liệu xây dựng vào không khí trong nhà. Sự tác động này gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người, đặc biệt là làm gia tăng tỷ lệ ung thư phổi [30]. Vì những lý do trên, đề tài nghiên cứu của chị Phùng Thị Cẩm Tú, sinh viên Khoa Lý tốt nghiệp năm 2006 đã tìm thấy trong một số các loại vật liệu xây dựng như: xi măng, cát, gạch, đá xanh, ngói, đá hoa cương, gạch men … thì gạch men có độ phóng xạ khá cao? Đây là một câu hỏi cần phải được làm sáng tỏ. Để đánh giá kỹ càng hơn và làm rõ nghi vấn này. Đề tài: “Xác định hoạt độ phóng xạ trong gạch men” được thực hiện với khoảng 30 mẫu gạch men ốp, lát 1 khác nhau được thu thập và phân tích phóng xạ. Sau đó đánh giá các chỉ số Index phóng xạ, liều hấp thụ trung bình hàng năm, hoạt độ Ra tương đương… Bố cục của luận văn: Luận văn đuợc trình bày theo 4 chương: Chương 1 trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu: nguồn gốc phóng xạ, ảnh hưởng của bức xạ đến con người_mô sống, những ảnh hưởng của radon từ vật liệu xây dựng đến sức khỏe con người Chương 2 là phần đối tượng và phương pháp nghiên cứu: trình bày cấu tạo, những đặc trưng của hệ phổ kế gamma phông thấp của Trung tâm hạt nhân TP HCM và các đồng vị phóng xạ quan tâm. Chương 3 là phần thực nghiệm: trình bày về quá trình thu thập, xử lý, đo mẫu và tính toán hoạt độ các nhân phóng xạ quan tâm trong mẫu. Chương 4 là phần kết quả nghiên cứu: trình bày các kết quả định tính và định lượng của việc xử lý phổ gamma của mẫu; so sánh kết quả này với một số kết quả của các nghiên cứu khác trên thế giới. Phần kết luận đưa ra những nhận xét tổng quát rút ra từ kết quả của quá trình nghiên cứu cùng đề xuất của tác giả về một số nguyên tắc bảo vệ an toàn phóng xạ có liên quan đến phóng xạ tự nhiên trong gạch men. 2 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Nguồn gốc phóng xạ Mọi người và mọi vật đều cấu tạo từ nguyên tử. Một người lớn trung bình là tập hợp của khoảng 4.1027 nguyên tử oxy, hydro, cacbon, nito, phốt pho và các nguyên tố khác [29]. Khối lượng nguyên tử tập trung ở phần hạt nhân nguyên tử mà độ lớn của nó chỉ bằng một phần tỷ của nguyên tử. Xung quanh hạt nhân hầu như là khoảng trống, ngoại trừ những phần tử rất nhỏ mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân được gọi là electron. Các electron quyết định tính chất hoá học của một chất nhất định. Nó không liên quan gì với hoạt độ phóng xạ. Hoạt độ phóng xạ chỉ phụ thuộc vào cấu trúc hạt nhân. Một nguyên tố được xác định bởi số lượng proton trong hạt nhân. Hydro có 1 proton, heli có 2, liti có 3, berili có 4, bo có 5 và cacbon có 6 proton. Số lượng proton nhiều hơn, thì hạt nhân nặng hơn. Thori có 90 proton, protatini có 91 và urani có 92 proton được xem là những nguyên tố siêu urani. Số lượng các nơtron quyết định hạt nhân có mang tính phóng xạ hay không. Để các hạt nhân ổn định, số lượng nơtron trong hầu hết mọi trường hợp đều phải lớn hơn số lượng protron một ít. Ở các hạt nhân ổn định protron và nơtron liên kết với nhau bởi lực hút rất mạnh của hạt nhân mà không phần tử nào thoát ra ngoài. Trong trường hợp như vậy, hạt nhân sẽ tồn tại bền vững. Tuy nhiên mọi việc sẽ khác đi nếu số lượng nơtron vượt khỏi mức cân bằng. Trong trường hợp này, thì hạt nhân sẽ có năng lượng dư và đơn giản là sẽ không liên kết được với nhau. Sớm hay muộn nó cũng phải xả phần năng lượng dư thừa đó. Hạt nhân khác nhau thì việc giải thoát năng lượng dư cũng khác nhau, dưới dạng các sóng điện từ và các dòng phân tử. Năng lượng đó được gọi là bức xạ. Quá trình mà nguyên tử không bền giải thoát năng lượng dư của nó gọi là sự phân rã phóng xạ. Hạt nhân nhẹ, với ít proton và nơtron trở lên ổn định sau một lần phân rã. Khi một nhân nặng như radi hay urani phân rã, những hạt nhân mới được tạo ra có thể vẫn không ổn định, mà giai đoạn ổn định cuối cùng chỉ đạt được sau một số lần phân rã. 3 Ví dụ: urani 238 có 92 proton và 146 nơtron luôn mất đi 2 proton và 2 nơtron khi phân rã. Số lượng proton còn lại sau một lần urani phân rã là 90, nhưng hạt nhân có số lượng proton 90 lại là thori, vì vậy urani 238 sau một lần phân rã sẽ làm sinh ra thori 234 cũng không ổn định và sẽ trở thành protatini sau một lần phân rã nữa. Hạt nhân ổn định cuối cùng là chì chỉ được sinh ra sau lần phân rã thứ 14. Quá trình phân rã này xảy ra đối với nhiều hạt nhân phóng xạ có ở trong môi trường. Hoạt độ phóng xạ chỉ khả năng phát ra bức xạ của một chất. Hoạt độ không có nghĩa là cường độ của bức xạ được phát ra hay những rủi ro có thể xảy ra đối với sức khoẻ con người. Nó được quy định bằng đơn vị hoạt độ Becquerel (Bq), phỏng theo tên một nhà vật lý người Pháp, Henri Becquerel. Hoạt độ phóng xạ của một tập hợp các hạt nhân phóng xạ được tính bởi số các phân rã trong nó trong một đơn vị thời gian. Nếu số lượng phân rã là 1/1 giây, thì hoạt độ của chất đó được tính là 1 Bq. Hoạt độ không liên quan gì đến kích thước hay khối lượng của một chất. Một nguồn phóng xạ có độ lớn bằng điếu thuốc lá dùng trong một dụng cụ quan trắc phóng xạ có thể có hoạt độ lớn hơn hoạt độ cả thùng lớn chất thải phóng xạ hàng tỷ lần. Nếu số lượng phân rã xảy ra ở một lượng nhỏ của một chất là 1000/1 giây, hoạt độ của chất đó lớn hơn 100 lần so với một số lượng lớn chất chỉ có 10 phân rã xảy ra trong 1 giây. Tốc độ phân rã được mô tả bằng chu kỳ bán rã, đó là thời gian mà 1/2 số hạt nhân không bền của một chất nào đó phân rã. Chu kỳ bán rã là đơn nhất và không thay đổi cho từng hạt nhân phóng xạ và có thể là từ một phần giây đến hàng tỷ năm. Chu kỳ bán rã của sulfua - 38 là 2 giờ 52 phút, của radi - 223 là 11,43 ngày, và cacbon - 14 là 5.730 năm. Trong các chu kỳ bán rã liên tiếp, hoạt độ chất phóng xạ giảm bởi phân rã từ 1/2, 1/4, 1/8, 1/16… so với hoạt độ ban đầu. Điều đó cho phép tính hoạt độ còn lại của bất cứ chất nào tại một thời điểm bất kỳ trong tương lai. Bức xạ có khắp nơi trong môi trường: trong đất, nước, không khí, thực phẩm, vật liệu xây dựng, kể cả con người - một sản phẩm của môi trường. Hầu hết các chất phóng xạ có đời sống dài đều sinh ra trước khi có trái đất, vì vậy một lượng phóng xạ luôn tồn tại là điều bình thường không thể tránh khỏi. 4 Trong thế kỷ vừa qua, phông phóng xạ đã tăng lên không ngừng do các hoạt động như thử vũ khí hạt nhân và phát điện hạt nhân. Mức độ phóng xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: địa điểm, thành phần của đất, vật liệu xây dựng, mùa, vĩ độ, và mức độ nào đấy nữa là điều kiện thời tiết: mưa, tuyết, áp suất cao, thấp, hướng gió… tất cả đều ảnh hưởng đến phông bức xạ. Bức xạ được xem là tự nhiên hay nhân tạo là do nguồn gốc sinh ra của nó. Từ đó nguồn phóng xạ được chia làm hai loại: nguồn phóng xạ tự nhiên và nguồn phóng xạ nhân tạo. Nguồn phóng xạ tự nhiên là các chất đồng vị phóng xạ có mặt trên trái đất, trong nước hay trong bầu khí quyển. Nguồn phóng xạ nhân tạo do con người chế tạo bằng cách chiếu các chất trong lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc. 1.1.1. Các nguồn phóng xạ tự nhiên: gồm hai nhóm: nhóm các đồng vị phóng xạ nguyên thủy - có từ khi tạo thành trái đất và vũ trụ và nhóm đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ - được tia vũ trụ tạo ra. Một phần của phông phóng xạ là bức xạ vũ trụ đến từ không gian. Chúng hầu hết bị cản lại bởi khí quyển bao quanh trái đất, chỉ một phần nhỏ tới được trái đất. Trên đỉnh núi cao hoặc bên ngoài máy bay, độ phóng xạ lớn hơn nhiều so với ở mặt biển. Các phi hành đoàn làm việc chủ yếu ở độ cao có bức xạ vũ trụ lớn hơn mức bình thường ở mặt đất khoảng 20 lần. Các chất phóng xạ có đời sống dài có trong thiên nhiên thường ở dạng các chất bẩn trong nhiên liệu hóa thạch. Trong lòng đất, các chất như vậy không làm ai bị chiếu xạ, nhưng khi bị đốt cháy, chúng được thải vào khí quyển rồi sau đó khuyếch tán vào đất, làm tăng dần phông phóng xạ. Nguyên nhân chung nhất của sự tăng phông phóng xạ là radon, một chất khí sinh ra khi Radi kim loại phân rã. Các chất phóng xạ khác được tạo thành trong quá trình phân rã tồn tại tại chỗ trong lòng đất, nhưng radon thì bay lên khỏi mặt đất. Nếu nó lan toả rộng và hoà tan đi thì không gây ra nguy hại gì, nhưng nếu một ngôi nhà xây dựng tại nơi có radon bay lên tới mặt đất, thì radon có thể tập trung trong nhà đó, nhất là khi các hệ thống thông khí không thích hợp. Radon tập trung trong nhà có thể lớn hơn hàng trăm lần, có khi hàng ngàn lần so với bên ngoài. Loại trừ khí radon, bức xạ tự nhiên không có hại đối với 5 sức khoẻ. Nó là một phần của tự nhiên và các chất phóng xạ có trong cơ thể con người cũng là một phần của tạo hoá. * Nhóm đồng vị phóng xạ nguyên thủy Phông phóng xạ trên trái đất gồm các nhân phóng xạ tồn tại cả trước và khi trái đất được hình thành. Chúng có chu kỳ bán rã ít nhất khoảng vài triệu năm, gồm có uranium, thorium và con cháu của chúng, cùng với một số nguyên tố phóng xạ khác tạo thành bốn họ phóng xạ cơ bản: Họ thorium Th232(4n); họ uranium U238(4n+2); họ actinium U235(4n+3) và họ phóng xạ nhân tạo neptunium Pu241(4n+1). Các đặc điểm của 3 họ phóng xạ tự nhiên: - Thành viên thứ nhất là đồng vị phóng xạ sống lâu với thời gian bán rã được đo theo các đơn vị địa chất. - Mỗi họ đều có một thành viên dưới dạng khí phóng xạ, chúng là các đồng vị khác nhau của nguyên tố radon: trong họ uranium là 86Rn222(radon), trong họ thorium là 86Rn220(thoron), trong họ actinium là 86Rn219(actinon). Trong họ phóng xạ nhân tạo neptunium không có thành viên khí phóng xạ. - Sản phẩm cuối cùng trong mỗi họ phóng xạ tự nhiên đều là chì: Pb206 trong họ uranium, Pb207 trong họ actinium và Pb208 trong họ thorium. Trong họ phóng xạ nhân tạo neptunium, thành viên cuối cùng là Bi209. 6 232 230 228 226 224 222 218 220 216 214 212 210 208 89 88 87 86 85 84 83 82 8190 Hình 1.1: Họ Thorium (4n) Ký hiệu: Phân rã Beta Phân rã Alpha 7 Hình 1.2: Họ Actinium (4n+3) 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 235 233 231 229 227 225 223 221 219 217 215 213 211 209 207 8 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 Hình 1.3: Họ Uranium (4n+2) 9 Ngoài các đồng vị phóng xạ trong 4 họ phóng xạ cơ bản trên, trong tự nhiên còn tồn tại một số đồng vị phóng xạ với số nguyên tử thấp. Các đồng vị phóng xạ quan trọng nhất được dẫn ra trong bảng 1.1. Một trong các đồng vị phóng xạ tự nhiên là K40, rất phổ biến trong môi trường (hàm lượng K trong đất đá là 27g/kg và trong đại dương ~ 380 mg/lit), trong thực vật, động vật và cơ thể người (hàm lượng K trung bình trong cơ thể người khoảng 1,7g/kg). Bảng 1.1: Đặc trưng của 40K và các nhân chính của 3 họ phóng xạ Nhân Chu kỳ bán hủy Hàm lượng/ Hoạt độ tự nhiên 235U 238U 232Th 226Ra 222Rn 40K 7,04 x 108 năm 4,47 x 109năm 1,41 x 1010 năm 1,6 x 103 năm 3,82 ngày 1,28 x 1010 năm 0,72% uran tự nhiên 99,2745% uran tự nhiên, 0,5-0,7 ppm uran trong đá 1,6-20 ppm trong đá vôi, trung bình 10,7 ppm 16 Bq/kg trong đá vôi, 48 Bq/kg trong đá nóng chảy 0,6 – 28 Bq/m3 trong không khí Đất: 37-1000 Bq/kg Đồng vị phóng xạ tự nhiên quan trọng khác là C14 với chu kỳ bán rã 5600 năm. C14 là kết quả của biến đổi hạt nhân do các tia vũ trụ bắn phá hạt nhân N14. Trước khi xuất hiện bom hạt nhân, hàm lượng tổng cộng của C14 trong khí quyển khoảng 1,5.1011MBq (4MCi), trong thực vật khoảng 4,8.1011 MBq (13 MCi), trong đại dương khoảng 9.1012 MBq (240 MCi). Việc thử nghiệm vũ khí hạt nhân làm tăng đáng kể hàm lượng C14. Cho đến năm 1960, tất cả các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân đã thải ra khí quyển khoảng 1,1.1011 MBq (3MCi). Cacbon phóng xạ tồn tại trong khí quyển dưới dạng khí CO2, đi vào cơ thể động vật qua quá trình hô hấp và vào thực vật qua quá trình quang hợp nên được sử dụng để đánh giá tuổi các mẫu khảo cổ vật liệu hữu cơ thông qua các số liệu hoạt độ riêng C14 của chúng. * Nhóm các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ: + Các đồng vị phóng xạ được tạo thành từ tia vũ trụ: Bức xạ vũ trụ lan khắp không gian, chúng tồn tại chủ yếu ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Bức xạ có nhiều dạng, từ những hạt nặng có vận tốc rất lớn 10 đến các photon năng lượng cao và các hạt muyon. Tầng trên của khí quyển trái đất tác dụng với nhiều loại tia vũ trụ và làm sinh ra các nhân phóng xạ. Phần lớn các nhân phóng xạ này có thời gian bán rã ngắn hơn các nhân phóng xạ tự nhiên có trên trái đất. Bảng 1.2 trình bày các nhân phóng xạ chính có nguồn gốc từ vũ trụ. Bảng1.2: Các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc vũ trụ Nhân T1/2 Nguồn Hoạt độ 14C 3H 7Be 5730 năm 12,3 năm 53,28 ngày Ttvt 14N(n,p)14C Ttvt N và O 6Li(n,  )3H Ttvt với N và O 220 Bq/kg trong vật liệu hữu cơ 1,2 x 10-3 Bq/kg 0,01 Bq/kg (Ttvt: Tương tác vũ trụ) Các nhân phóng xạ vũ trụ khác là Be10, Al26, Cl36, Kr80, C14, Si32, Ar39, Na22, S35, Ar37, P32, P33, Mg38, Na24, S38, F18, Cl38, Cl34m. + Bức xạ vũ trụ: Cùng với các nhân phóng xạ tao nên khi tia vũ trụ tương tác với lớp khí quyển, bản thân các tia vũ trụ cũng góp phần vào tổng liều hấp thụ của con người. Bức xạ vũ trụ được chia làm hai loại là bức xạ sơ cấp và bức xạ thứ cấp. Bức xạ vũ trụ sơ cấp được tạo nên bởi các hạt có năng lượng cực kỳ cao (lên đến 108 Ev), đa phần là proton cùng với một số hạt khác nặng hơn. Phần lớn các tia vũ trụ sơ cấp đến từ bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta và chúng cũng đã được tìm thấy trong không gian vũ trụ. Một số ít bắt nguồn từ mặt trời do quá trình cháy sáng của mặt trời. Một số nhỏ bức xạ vũ trụ sơ cấp xuyên xuống bề mặt trái đất còn phần lớn chúng tương tác với khí quyển. Khi tương tác với khí quyển, chúng sinh ra các bức xạ vũ trụ thứ cấp hoặc ánh sáng mà ta có thể nhìn thấy trên mặt đất. Những phản ứng này làm sinh ra các bức xạ có năng lượng thấp hơn, bao gồm việc hình thành các photon ánh sáng, các electron, các notron và các hạt muyon rơi xuống mặt đất. Lớp khí quyển và từ trường trái đất có tác dụng như một lớp vỏ bọc che chắn các tia vũ trụ, làm giảm số lượng của chúng có thể đến được bề mặt của trái đất. Như vậy, liều bức xạ con người nhận được sẽ phụ thuộc vào độ cao mà 11 người ấy đang ở: từ bức xạ vũ trụ, hàng năm con người có thể nhận một liều cỡ 0,27 mSv và sẽ tăng lên gấp đôi nếu độ cao tăng 2000m. Suất liều điển hình của bức xạ vũ trụ như sau: 0,04 /Gy h trên bề mặt trái đất, 0,2 /Gy h ở độ cao 5000m và 3 /Gy h ở độ cao 20 000m. Lượng bức xạ vũ trụ trên mặt biển chỉ giảm 10% từ vùng cực tới xích đạo nhưng tại độ cao khoảng 20 000m thì mức giảm này là 75%. Rõ ràng là có sự ảnh hưởng của địa từ trường của trái đất và từ trường của mặt trời lên các bức xạ vũ trụ sơ cấp. 1.2.1. Các nguồn phóng xạ nhân tạo Những hoạt động của con người cũng tạo ra các chất phóng xạ được tìm thấy trong môi trường và cơ thể trong hơn 100 năm trở lại đây và qua đó bổ sung vào nguồn phóng xạ tự nhiên những sản phẩm của con người. Chúng chỉ là một lượng rất nhỏ so với lượng phóng xạ có sẵn trong tự nhiên. Vì chu kỳ bán rã của chúng ngắn nên hoạt độ của chúng đã giảm đáng kể từ khi ngừng thử vũ khí hạt nhân trên trái đất. Một số chất đã được thải vào khí quyển do các vụ thử vũ khí hạt nhân và phần nhỏ hơn nhiều là các nhà máy điện hạt nhân. Những giới hạn phát thải được phép đối với nhà máy điện hạt nhân bảo đảm chúng không gây tác hại gì. Hầu hết các chất phóng xạ sinh ra từ phân hạch hạt nhân nằm trong chất thải phóng xạ và được lưu giữ cách biệt với môi trường. Vũ khí hạt nhân Rơi lắng từ các vụ thử vũ khí hạt nhân là nguồn phóng xạ nhân tạo lớn nhất trong môi trường. Dấu hiệu của bom hạt nhân là các sản phẩm phân hạch của 235U và 239Pu. Dấu hiệu của phản ứng nhiệt hạch là triti đi kèm các phản ứng phân hạch thứ cấp khi nơtron nhanh tương tác với 238U ở lớp vỏ bọc ngoài. Các đồng vị phóng xạ khác cũng được tạo ra do kết quả của việc bắt notron với các vật liệu làm bom và không khí xung quanh. Một trong những sản phẩm quan trọng nhất là 14C được tạo ra do phản ứng 14N(n,p)14C làm cho hàm lượng 14C trong khí quyển tăng gấp đôi vào giữa những năm 1960. Từ khí quyển, các đồng vị phóng xạ sẽ lắng đọng trên địa cầu dưới dạng rơi lắng tại chỗ (12%), nằm trên tầng đối lưu (10%) và tầng bình lưu (78%). Rơi lắng ở tầng bình lưu là rơi lắng toàn cầu và sẽ gây nhiễm bẩn toàn cầu với hoạt 12 độ thấp. Trong khi hầu hết các đồng vị phóng xạ nằm trên bề mặt trái đất thì 3H và 14C đi vào các chu trình khí quyển, thủy quyển và sinh quyển toàn cầu. Tổng lượng phóng xạ đã đưa vào khí quyển qua các vụ thử vũ khí hạt nhân là 3.107Sv/người với 70% là 14C; các đồng vị khác 137Cs, 90Sr, 95Zr và 106Ru chiếm phần còn lại. Điện hạt nhân Chương trình hạt nhân dân sự bắt đầu từ lò phản ứng Calder Hall tây bắc nước Anh năm 1956. Số các lò phản ứng hạt nhân tăng nhanh, cho đến cuối năm 2002, theo thống kê của IAEA, điện hạt nhân đã chiếm 16% sản lượng điện toàn thế giới và đang có chiều hướng gia tăng. Các đồng vị phóng xạ thải vào môi trường đều từ các chu trình nhiên liệu hạt nhân như khai thác mỏ, nghiền uran, sản xuất và tái chế các thanh nhiên liệu. Việc thải các chất phóng xạ từ các nhà máy điện có thể lên đến cỡ TBq/ năm hoặc nhỏ hơn. Suất liều đối với các nhóm dân tiêu chuẩn có bậc cỡ Sv /năm. Tai nạn hạt nhân Khoảng 150 tai nạn lớn nhỏ của ngành hạt nhân đã xảy ra, lớn nhất là tai nạn Chernobyl, Ucraina 1986 gây nên sự nhiễm bẩn phóng xạ bởi các chất thải rắn và lỏng là hỗn hợp các hợp chất hóa học và các đồng vị phóng xạ. Ngoài ra, một số nhân phóng xạ nhân tạo còn được tạo thành từ các khu chứa chất thải phóng xạ, các chất thải rắn hay đồng vị phóng xạ nhân tạo đánh dấu. 1.2. Ảnh hưởng của bức xạ đến con người_mô sống Bức xạ sinh ra dưới nhiều hình thức. Đối với sức khỏe con người, thì các dạng quan trọng nhất là các dạng có thể xuyên qua vật chất và làm cho nó bị điện tích hoá hay ion hoá. Nếu bức xạ ion hóa thấm vào các mô sống, các iôn được tạo ra đôi khi ảnh hưởng đến quá trình sinh học bình thường. Tiếp xúc với bất kỳ loại nào trong số các loại bức xạ ion hoá, bức xạ alpha, beta, các tia gamma, tia X và nơtron, đều có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ [29]. Bức xạ alpha Bao gồm các phần tử nặng mang điện tích dương hoặc các tập hợp gồm hai proton và hai notron được phát ra bởi các nguyên tử của các nguyên tố nặng 13 như uran, radi, radon và plutoni. Trong không gian, bức xạ alpha không truyền xa và bị cản lại toàn bộ bởi một tờ giấy hoặc bởi lớp màng ngoài của da. Tuy nhiên, nếu một chất phát tia alpha được đưa vào trong cơ thể, nó sẽ phát ra năng lượng ra các tế bào xung quanh. Ví dụ trong phổi, nó có thể tạo ra liều chiếu trong đối với các mô nhạy cảm, mà các mô này thì không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da. Hình1.4: Mức độ đâm xuyên của bức xạ [30] Bức xạ beta Bao gồm các electron nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alpha và nó có thể thấm sâu hơn. beta có thể bị cản lại bởi tấm kim loại, kính hay quần áo bình thường và nó có thể xuyên qua được lớp ngoài của da. Nó có thể làm tổn thương lớp da bảo vệ. Trong vụ tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986, các tia beta mạnh đã làm cháy da những người cứu hoả. Nếu các bức xạ beta phát ra trong cơ thể, nó có thể chiếu xạ trong các mô trong đó. Bức xạ gamma Bức xạ gamma là năng lượng sóng điện từ. Nó đi được khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh. Khi tia gamma bắt đầu đi vào vật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm. Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia gamma va chạm với các nguyên tử. Các va chạm đó với tế bào của cơ thể sẽ làm tổn hại cho da và các mô ở bên trong. Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm chắn lý tưởng đối với tia gamma. Bức xạ tia X Bức xạ tia X tương tự như bức xạ gamma, nhưng bức xạ gamma được phát ra bởi hạt nhân nguyên tử, còn tia X do con người tạo ra trong một ống tia 14 X mà bản thân nó không có tính phóng xạ. Vì ống tia X hoạt động bằng điện, nên việc phát tia X có thể bật, tắt bằng công tắc. Bức xạ nơtron Bức xạ nơtron được tạo ra trong quá trình phát điện hạt nhân, bản thân nó không phải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu va chạm với các hạt nhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá. Nơtron có sức xuyên mạnh hơn tia gamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tường bê tông dày, bởi nước hoặc tấm chắn p araphin. May mắn thay, bức xạ nơtron không tồn tại ở đâu, trừ lò phản ứng hạt nhân và nhiên liệu hạt nhân. 1.3. Radon – đồng vị dạng khí trơ, rất nguy hiểm Radon là một đồng vị phóng xạ thuộc các chuỗi phóng xạ tự nhiên. Radon-222 của chuỗi uranium-238, radon-220 của chuỗi thorium-232 và radon- 119 của chuỗi uranium-235, thường được gọi là các radon và các thoron. Radon và thoron là các khí trơ, chúng không tham gia bất kỳ hợp chất hóa học nào. So với radon-220 và radon-119, độ nguy hiểm phóng xạ của radon-222 rất cao do chu kỳ bán hủy bởi phân rã phóng xạ là 3,5 ngày trong khi chu trình bán hủy của thoron là 55 giây và của radon-119 là 4 giây. Radon là tác nhân gây nguy cơ ung thư hàng đầu trong các chất gây ung thư phổi. Trong không khí, radon và thoron ở dạng nguyên tử tự do, sau khi thoát ra từ vật liệu xây dựng, đất, đá và những khoáng vật khác, chúng phân rã thành chuỗi các đồng vị phóng xạ con cháu mà nguy hiểm nhất là polonium-218. Polonium-218 phân rã alpha với chu kỳ bán hủy 3,05 phút, đủ cho một vài chu trình thở trong hệ thống hô hấp của con người. Polonium-218 bay trà trộn cùng với các hạt bụi có kích cỡ nanomet và micromet tạo thành các sol khí phóng xạ. Các sol khí phóng xạ này có kích thước khoảng vài chục micromet nên có thể được hít vào qua đường thở và tai hại hơn, chúng có thể bị lưu giữ tại phế nang. Tại phế nang, polonium-218 phân rã alpha phát ra các hạt nhân heli-hạt alpha có điện tích 2e-, khối lượng nguyên tử là 4. Các hạt alpha có năng lượng rất cao sẽ bắn phá nhân tế bào phế nang gây ra các sai hỏng nhiễm sắc thể, tác động tiêu cực đến cơ chế phân chia tế bào. Một phần năng lượng phân rã hạt nhân truyền cho hạt nhân phân rã, làm 15 các hạt nhân này bị giật lùi. Năng lượng giật lùi của các hạt nhân radon có thể đủ để phá vỡ các phân tử protein trong tế bào phế nang. Kết quả là xác suất gây ung thư do radon khá cao. Như vậy việc xác định hàm lượng sol khí phóng xạ gây ra bởi radon - tức xác định radon rất quan trọng với mục đích giám sát cảnh báo nguy cơ ung thư phổi trong đời sống cộng đồng, trong các khu hầm mỏ, trong nhà ở và đặc biệt trong phòng ngủ và phòng làm việc. Theo luật môi trường Mỹ, mức cho phép khí radon trong nhà ở là < 4pCi/l/năm tương đương 0,148 Bq/l/năm hay 148 Bq/m3/năm. Theo tiêu chuẩn an toàn bức xạ của cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) nồng độ khí radon trong nhà ở của dân chúng không được vượt quá dải từ 200 đến 600 Bq/m3/năm nghĩa là từ 0,6 đến 1,7 Bq/m3/ngày. Theo luật phóng xạ 944/92 của Trung tâm phóng xạ và an toàn hạt nhân Phần Lan [16] giới hạn liều radon đối với tòa nhà đang ở là 400 Bq/m3/năm và tòa nhà mới thiết kế là 200 Bq/m3/năm. Radon trong vật liệu xây dựng Tất cả các loại vật liệu xây dựng đều chứa một lượng lớn các nhân phóng xạ tự nhiên, chủ yếu là urani, thori và các đồng vị phóng xạ của kali. Sự chiếu xạ từ vật liệu xây dựng có thể chia làm 2 loại: chiếu ngoài và chiếu trong. Nguyên nhân của sự chiếu ngoài là do các tia gamma trực tiếp. Sự chiếu trong là kết quả của việc hít thở khí radon (222Rn), thoron (220Rn) và những sản phẩm phân rã có thời gian sống ngắn của chúng. 222Rn là một phần của chuỗi phân rã của uranium - nhân phóng xạ có trong các loại vật liệu xây dựng. Vì là một khí trơ nên radon có thể dễ dàng di chuyển trong khoảng không gian rất nhỏ hẹp giữa những phân tử của đất, đá…đi đến bề mặt và thâm nhập vào không khí, gây đến 50% liều hấp thụ hàng năm của chúng ta. Mặc dù hầu như tất cả các loại đất, đá đều chứa một lượng uranium nhất định nhưng lượng trung bình cao hơn cả được tìm thấy trong các mẫu đất, đá chứa granite, phốt phát và những loại đá phiến sét. Vì thế hàm lượng radon phụ thuộc rất mạnh vào vật liệu: những vật liệu xây dựng có nguồn gốc granite sẽ cho hàm lượng radon cao nhất, các vật liệu gốm sét, gạch xỉ than cũng là vật liệu chứa nhiều radon. Các loại khoáng sản có nguồn gốc trầm tích như 16 ilmenhite, rutile, zircon, monazite rất giàu phóng xạ và cũng là các nguồn phát radon. Đối với các phần nhà ở tiếp xúc trực tiếp với mặt đất, một lượng lớn khí radon trong nhà có nguồn gốc từ lớp đất nằm bên dưới ngôi nhà bên cạnh lượng radon phát ra từ vật liệu xây dựng. Đối với những căn hộ ở tầng cao thì lượng khí radon trong nhà có nguồn gốc chủ yếu từ vật liệu xây dựng. Vật liệu xây dựng cũng là nguồn quan trọng nhất của khí thoron (220Rn) trong nhà. Tuy nhiên, thoron thường tập trung ở mức độ thấp hơn. Khí thoron trong nhà có thể là một nguồn quan trọng của sự chiếu trong trong một vài điều kiện hiếm hoi khi mà có một lượng lớn thorium tập trung trong vật liệu xây dựng. Mối nguy hiểm từ việc hít thở raron do vật liệu xây dựng gây ra. Kết quả đo đạc vận tốc xạ khí radon trong vật liệu xây dựng ở Ai Cập từ bài báo khoa học đời sống và phóng xạ [7] bằng phương pháp CR-39, đầu dò vết bằng plastic được đặt trong hộp hàn kín đối với gạch xi măng là 197 mBq m-2 h-1 và vữa trát tường bằng xỉ xi măng 907 mBq m-2 h-1 . Bài báo khuyến cáo không nên sử dụng vữa trát tường và việc thay thế gạch đất sét cho gạch xi măng để đảm bảo sức khỏe cho cộng đồng. Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều nước đã và đang nghiên cứu về phóng xạ trong._. vật liệu xây dựng: - Phóng xạ trong vật liệu xây dựng ở Israel [8]: hoạt độ radi tương đương 18,8- 158,8 Bq/kg sản phẩm chính; 17,5–74,3 Bq/kg vật liệu gắn kết; 17,7–164,5 Bq/kg vật liệu khối và 241,6–761,4 Bq/kg sản phẩm phụ công nghiệp. - Phương pháp phổ kế gamma ở Ấn Độ [9], Ai Cập [10], Đông Nam Âu [12] xác định hoạt độ các nhân phóng xạ Ra-226, Th-232, K-40 với detector Hp-Ge và U-238, U-234 phổ alpha [11]. Phương pháp đo CR-39, LR-115 để xác định vận tốc xạ khí radon trong vật liệu xây dựng ở Ai Cập [11]. - Phóng xạ trong vật liệu xây dựng ở Jordanian [19], hoạt độ phóng xạ trung bình 27,7  7,5 cho đến 70,4  2,8 của Ra-226; 5,9  0,67 cho đến 32,9  3,9 của Th-232 và 30,8  0,87 cho đến 58,5  1,5 của K-40. Hoạt độ Ra tương đương nhỏ hơn 370 Bq/kg. Chỉ số Index <1. Liều hiệu dụng trung bình hàng 17 năm là 198 sv/năm. Kết quả cho thấy các mẫu vật liệu xây dựng này khá an toàn. - Kết quả khảo sát đá marble ở Trung Quốc [20], sử dụng phổ kế gamma NaI (TI), hoạt độ Ra-226, Th-232, K-40 tương ứng là: 8,4-157,4 Bq/kg; 5,6-165,5 Bq/kg; 44,1-1352,7 Bq/kg. Đá marble trắng, xám, đen, xanh và vàng có hoạt độ Ra, Th, K nhỏ hơn đá marble nâu và đỏ. - Đá Mã Lay [21], vật liệu xây dựng ở Cameroon [22], Ra tương đương đều có giá trị nhỏ hơn 370 Bq/kg tiêu chuẩn an toàn bức xạ của OECD, tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế. - Phương pháp đo tốc độ xạ khí radon chủ động và thụ động ở Ả Rập Xê Út [23], phương pháp chủ động, được đo bằng nguồn phân tích phóng xạ và nối vào máy tính để lấy tín hiệu, phương pháp thụ động dùng một detector vết PM- 355 chứa trong một hộp kín trong 180 ngày để đạt mức độ cân bằng thế kỷ. Hai phương pháp này tỉ lệ tuyến tính với nhau một hệ số là 0,7. Kết quả là tốc độ xạ khí radon trong granit là 0,7 Bqm-2h-1 và lớn hơn gấp đôi so với gạch men và đá marble. Ở Việt Nam, từ sau năm 2006 mới có nhiều nghiên cứu về phóng xạ trong vật liệu xây dựng. Việc nghiên cứu chủ yếu là dựa vào tiêu chuẩn TCXDVN 397:2007: “Hoạt độ phóng xạ tự nhiên của vật liệu xây dựng – Mức an toàn trong sử dụng và phương pháp thử” được bộ Xây dựng ban hành theo quyết định số 24/2007/ QĐ-BXD ngày 7 tháng 6 năm 2007. Tiêu chuẩn này quy định mức hoạt độ phóng xạ tự nhiên của vật liệu xây dựng vô cơ-phi kim từ nguồn gốc tự nhiên (đá, sỏi, cát, đất,…) hoặc nhân tạo (gạch, ngói, tấm lợp, tấm ốp, lát, trang trí, xi măng, vữa,…) khi đưa vào công trình xây dựng để bảo đảm sức khỏe cho người dân, an toàn cho người sử dụng công trình được trình bày ở phụ lục 1. 18 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Gạch men là đối tượng nghiên cứu chính của luận văn. Phương pháp nghiên cứu hệ phổ kế gamma phông thấp của Trung tâm Hạt nhân Tp HCM. 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Nguyên liệu sản xuất gạch men: Gạch men được cấu tạo gồm 2 phần: phần xương gốm (hay còn gọi là phần cốt gạch) và phần men, màu được tráng phủ lên bề mặt xương gốm để làm tăng tính thẩm mỹ và tính năng cơ, lý, hoá của sản phẩm. Xương gốm [32] được chế biến từ loại đất sét chịu lửa, đất sét dễ chảy… Ngoài ra để đảm bảo tính năng sử dụng lâu dài, đạt tiêu chuẩn về thành phần hóa, tăng khả năng chịu nhiệt, tăng khoảng kết nối của bài xương; chống co và đảm bảo độ nhạy tốt nhất khi sấy, nung; phù hợp với bài men, màu khi tráng phủ lên bề mặt sản phẩm về nhiệt độ và hệ số giãn nở nhiệt thì trong thành phần của xương gốm có phối thêm một hàm lượng hợp lý cao lanh, thạch anh, trường thạch kali. Trong đó cao lanh (kaolin) là một khoáng sản phi kim được hình thành do quá trình phong hóa của phenpat chủ yếu là octodaz và anbit. Quá trình phong hóa trên được gọi là quá trình kaolin hóa. Thành phần hóa học Kaolin: Al2O3.2SiO2.2H2O. Thạch anh thành phần hoá học chủ yếu là Cacbonnat Canxi. Công thức hoá học: CaCO3. Phần này chủ yếu là đất sét thì không có phóng xạ. 19 Phần men, màu (mẫu mã và hình thức của gạch). Men [31] sử dụng trong sản xuất gạch ốp, lát là loại men frít hóa được phủ nhiều lớp trên bề mặt sản phẩm, tuy nhiên, có thể chia làm 3 lớp cơ bản: Lớp men lót, lớp men nền (đục, trong và matt), lớp in hoa trang trí (in từ 1 đến nhiều lần). Lớp men lót là lớp đệm trung gian giữa xương gốm và men nền, vì vậy nó mang sắc thái của xương gốm và men, đóng vai trò là lớp chuyển tiếp. Sau lớp men lót là lớp men nền chiếm tỷ trọng lớn, tiếp theo là lớp in hoa trang trí. Mỗi lớp men có vai trò, nhiệm vụ riêng, nên thành phần của bài men cũng khác nhau. Chúng khác nhau về chủng loại frít, tỷ lệ frít và các loại nguyên liệu men (đất sét, cao lanh, trường thạch, thạch anh, zircon, Al2O3…) tham gia vào bài men. Công thức Seger của men gồm 3 nhóm chính: ôxít bazơ, ôxít axít và ôxít lưỡng tính. Các nhóm này được sắp xếp theo trình tự sau: 1.RO x.Al2O3 y. SiO2 z.B2O3 Trong đó R là biểu hiện cho các kim loại sau: Pb, K, Na, Ca, Mg, Ba, Li, Zn. Đối với men màu có thể là Co, Ni, Cu, Mn, Fe. Ôxít lưỡng tính nằm xen kẽ giữa ôxít bazơ và ôxít axít, nhóm này chủ yếu là Al2O3. Ôxít axít bao gồm SiO2 là chính, ngoài ra có thể có thêm B2O3. Các mol thành phần của ôxít axít và ôxít lưỡng tính được tính quy đổi theo chuẩn của ôxít bazơ. Tổng các mol thành phần của các ôxít bazơ luôn quy về bằng 1. Nguyên liệu men là một hệ phức tạp gồm nhiều ôxít như Li2O, Na2O, K2O, PbO, B2O3, CaO, ZnO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2... được đưa vào dưới các dạng sau: Nguyên liệu dẻo (plastic): gồm có cao lanh, đất sét (clay), bột talc (steatit), betonit...; Nguyên liệu không dẻo (nonplastic) dưới dạng khoáng: gồm có trường thạch, đôlômít, đá vôi, cát...; Nguyên liệu không dẻo dưới dạng hóa chất công nghiệp: BaCO3, Na2CO3, K2CO3, borax (dân gian gọi là hàn the), axít boric, Cr2O3, ZnO... hoặc các loại frit. Ngoài 2 nhân tố phóng xạ là Pb và K thì trong phần men còn có Zr - ZrO2 - chất làm mờ ziricon - thành phần giúp làm mờ bề mặt men (tương tự như ôxít thiếc); ZrO - chất biến đổi bề mặt - những vùng đậm nhạt xen kẽ trên mặt men. Chính thành phần này có kèm nhiều U, Th tạo nên độ phóng xạ cao trong men. Như vậy độ phóng xạ của gạch men được tạo nên chủ yếu do lớp men tráng phủ lên bề mặt sản phẩm. 2.1.2. Quy trình sản xuất gạch men: Bao gồm 13 công đoạn để thành sản phẩm: Đất sét sau khi khai thác được đem về cho phối liệu trộn đều và nghiền nhỏ. Sau đó tất cả vật liệu được trộn ướt trong nước rồi đem đi tách lạnh và xấy dẻo. Đến công đoạn cho vật liệu đổ khuôn, làm sạch và xấy khô sơ bộ tạo ra gạch. Công đoạn khác là tạo men, men sau khi đã được trộn và phối liệu thì được cho vào tráng phủ bề mặt gạch. Phần tiếp theo là tạo hình và màu sắc cho men. Gạch đã phủ men này được cho đi xấy và nung Tunnel để cuối cùng cho ra thành phẩm gạch men. Quy trình sản xuất này được vẽ lại bằng sơ đồ sau: 20 Hình 2.1: Sơ đồ sản xuất gạch men 2.2. Phương pháp nghiên cứu Có nhiều phương pháp phân tích phóng xạ như phương pháp hóa phóng xạ, phương pháp đo phổ alpha, nhấp nháy lỏng và khối phổ kế, phương pháp phân tích kích hoạt neutron, phương pháp đo phổ gamma phông thấp. Các phương pháp đo hóa phóng xạ được dùng để xác định cho các nguồn phát alpha, beta và các đồng vị phóng xạ tự nhiên mức dưới 103pg/g. Phương pháp phân tích kích hoạt neutron dùng để phân tích các đồng vị phóng xạ tự nhiên nhưng không thuận lợi vì cần phải có nguồn neutron (lò phản ứng hạt nhân, máy phát neutron, nguồn neutron đồng vị). Hơn nữa, phương pháp này lại không thể xác định được Cs137 và Ra226. Phương pháp đo tổng alpha và beta chỉ cho phép xác định hoạt độ tổng cộng mà không cho phép xác định hoạt độ các nhân phóng xạ quan tâm trong mẫu cần đo. Phương pháp đo phổ alpha cũng cho phép xác định hoạt độ của các nhân đồng vị trong dãy uranium và thorium nhưng quá trình xử lý mẫu rất phức tạp. Phương pháp đo phổ gamma có khả năng đo trực tiếp các tia gamma do các nhân phóng xạ trong mẫu phát ra mà không cần tách các nhân phóng xạ ra khỏi chất nền của mẫu, giúp ta xác định một cách định tính và định lượng các 21 nhân phóng xạ trong mẫu. Trong điều kiện phòng thí nghiệm và mức hàm lượng nguyên tố trong mẫu cỡ  g/g, phương pháp phổ kế gamma phông thấp được sử dụng để phân tích các đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trong các mẫu vật liệu xây dựng. Phương pháp đo hàm lượng các nhân phóng xạ bằng hệ phổ kế gamma phông thấp dựa trên cơ sở lý thuyết về tương tác của tia gamma với vật chất. Bức xạ hạt nhân bao gồm các loại hạt mang điện như tia alpha, beta hay các bức xạ điện từ như tia gamma, tia X có cường độ và năng lượng xác định. Quá trình phân rã alpha và beta thường kèm theo phân rã gamma vì sau khi phân rã alpha và beta, hạt nhân phóng xạ mẹ biến thành hạt nhân con thường nằm ở trạng thái kích thích. Khi hạt nhân con chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản nó có thể phát ra một số tia gamma. Tia gamma là một dạng của sóng điện từ song có tần số hay năng lượng rất lớn. Khi phân rã gamma hạt nhân ZAX không thay đổi các giá trị Z và A. Khi bức xạ đi vào môi trường vật chất bên trong của một detector ghi bức xạ nó sinh ra một tín hiệu điện. Đây là cơ sở vật lý của việc ghi nhận bức xạ. tín hiệu ban đầu rất bé, sau một loạt các quá trình biến đổi và khuyếch đại trong các thiết bị điện tử. Tín hiệu thu được có thể hiện trên màn hình dạng xung (số đếm). các máy phân tích phóng xạ đều sử dụng nguyên lý này để ghi phóng xạ. Hệ phổ kế gamma là thiết bị ghi nhận và phân tích phóng xạ hiện đại nhất. 22 2.2.1. Hệ phổ kế gamma Hình 2.2: Phổ kế gamma phông thấp 2.2.1.1. Cấu tạo Hệ phổ kế gamma phông thấp bao gồm detector Germanium siêu tinh khiết để thu nhận các bức xạ photon gamma phát ra từ mẫu vật cần đo rồi chuyển chúng thành các tín hiệu điện để có thể xử lý được bằng các thiết bị điện tử. Tín hiệu điện từ detector được khuếch đại sơ bộ qua tiền khuếch đại và được đưa vào bộ khuếch đại tuyến tính. Sau khi tín hiệu được khuyếch đại, chúng được đưa qua bộ phận phân tích đa kênh rồi được đưa ra trên màn hình máy tính ở dạng phổ năng lượng gamma. Hình 2.3: Sơ đồ hệ phổ kế gamma phông thấp 23 Toàn bộ quá trình từ thu nhận tín hiệu đến khi hiển thị trên màn hình được điều khiển bằng chương trình Accuspect-A của hãng Canberra. Sau đây là một vài đặc trưng cơ bản của hệ phổ kế: detector HP Ge Model GC-1518, Canberra USA có các thông số danh định là: hiệu suất tương đối 15%; độ phân giải năng lượng: 1,8 Kev; tỉ số đỉnh/compton: 45/1 tại vạch năng lượng 1332 Kev của đồng vị Co60. Detector có đường kính 5,34 cm; chiều cao 3,20 cm; thể tích 71,1 cm3. Detector được nuôi bằng nitơ lỏng và được đặt trong buồng chì giảm phông. Buồng chì được thiết kế theo kích thước buồng chì của hãng Canberra USA và Ortec USA. Chì được dùng là chì thỏi của Liên Xô. Các phép đo hoạt độ phóng xạ riêng của mẫu chì này tại trung tâm phân tích và môi trường thuộc Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt cho thấy hoạt độ các đồng vị U238, Th232, K40 của mẫu chì này giống các mẫu chì tốt có thể tạo nên buồng chì phông thấp. Buồng chì có dạng hình trụ với đường kính trong Din = 30 cm, đường kính ngoài Dout = 50 cm, chiều cao trong hin = 30 cm, chiều cao ngoài hout = 50 cm. Chì có bề dày d = 10 cm. Buồng chì được cấu tạo bởi 17 tấm chì, mỗi tấm dày cỡ 3 cm đặt chồng khít lên nhau và tựa vào nhau không cần khung sắt chịu lực. Các mặt trên và dưới của mỗi tấm được gia công thành 2 bậc và hai tấm liền nhau được đặt khít lên nhau để tránh các bức xạ phông vào buồng chì theo phương nằm ngang. Dưới đáy buồng chì có một nút chì di động có dạng hình trụ, nửa trên có đường kính ngoài 14 cm và nửa dưới có đường kính ngoài 10 cm. Phía trong nút chì là một hình trụ rỗng có đường kính bằng đường kính ngoài của detector (khoảng 7 cm). Như vậy nút chì giúp thao tác dễ dàng khi lắp detector và đảm bảo độ khít. Dưới đáy dewar chứa nitơ lỏng có lót 6 cm chì để giảm phông gamma từ mặt đất hướng lên. Buồng chì được mở từ nắp bằng cách đẩy nắp này chuyển động trên một hệ bánh xe. Trong buồng chì có lót một lớp thiếc sạch phóng xạ dày 10 mm, ba lớp đồng lá dày 2 mm dọc theo thành và các mặt dưới, mặt trên. 24 2.2.1.2. Phông ngoài buồng chì Bảng 2.1: So sánh các giá trị phông ngoài buồng chì trong phòng phổ kế gamma Hạt nhân E (KeV) N1/h(vị trí 1) N2/h(vị trí 2) N2/N1 U238 185 408,8 32,5 282,5 19,7 0,69 Th232 238 2700,1±32,4 1870,4 20,6 0,69 U238 609 864,5 21,1 594,1 13,7 0,70 U238 352 1525,1 18,3 1063,8 14,9 0,70 Annhilation 511 770,6 20,8 486,4 12,6 0,63 Th232 583 1274,4 17,8 586,9 12,0 0,67 Cs137 661 667,1 26,7 393,4 9,0 0,59 Th232 911 940,11 15,0 634,6 9,5 0,68 K40 1461 4340,2 30,4 2960,6 20,7 0,68 Trung bình 0,69 Phòng thí nghiệm có kích thước khoảng 4m x 4m có hai tường gạch và hai tường gỗ. Dùng hệ phổ kế ổn định đo phông ngoài buồng chì thực hiện với hai điểm đo (vị trí 1: cạnh hai tường gạch, vị trí 2: cạnh hai tường gỗ). Kết quả đo được trình bày trên bảng đối với các đỉnh năng lượng của U238(185 keV, 352 keV, 609 keV), Th232(238 keV, 538 keV), Cs137(661 keV), K40(1461 keV) và đỉnh 511 keV. Các đỉnh nêu trên thường được sử dụng trong các phép đo đạc năng lượng sau này. Bảng 2.1 trình bày các diện tích đỉnh trong thời gian một giờ (các số đếm). Ta nhận thấy rằng số đếm của các đỉnh ở vị trí 2 đều nhỏ hơn vị trí 1 với hệ số N2/N1 trùng nhau trong phạm vi sai số đối với các đỉnh của U238,Th232, K40. Giá trị trung bình của chúng là 0,69 0,01 keV. Các đỉnh 611 keV của Cs137 và đỉnh 511 keV cho các hệ số không trùng với giá trị nêu trên do U238, Th232, K40 có cùng nguồn phông thiên nhiên còn Cs137có nguồn phông thiên nhiên và nguồn phông từ phòng thí nghiệm khác. Ta nhận thấy phông ở vị trí 2 bằng 69% phông ở vị trí 1 do detector đứng xa tường gạch, do đó việc chọn vị trí 2 để đặt buồng chì và detector là hợp lý. 2.2.1.3. Phông trong buồng chì Phông trong buồng chì là một đặc trưng quan trọng của hệ phổ kế gamma phông thấp và được đo định kỳ để đánh giá độ sạch phóng xạ và sự ổn định của 25 phổ phông gamma bên trong buồng chì. Bảng 6 trình bày kết quả đo phông trong buồng chì theo các lần khác nhau. Qua bảng 2.2 ta thấy phông trong buồng chì rất sạch và ổn định, đặc biệt là sau khi lót thêm một lớp thiếc vào tháng 1/99 và lớp farafin vào tháng 5/99. Nhờ kết cấu mới này, phông buồng chì giảm rõ rệt trong vùng năng lượng thấp. Chất lượng phông buồng chì này cho phép đo các mẫu phóng xạ môi trường vì hoạt độ các đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trong các mẫu môi trường là rất thấp. Bảng 2.2: So sánh các giá trị phông trong buồng chì theo các lần đo khác nhau Ngày đo 4/96 12/96 8/97 1/98 5/98 2/99 5/99 5/2003 Tỷ số N0/Ntb TGđo(h) 8,03 70 71 99 88,6 99 99 99 E(keV) N/h N/h N/h N/h N/h N/h N/h N/h 185 27,61 29,31 33,22 28,81 29,71 26,9 26,91 26,61 9,61 238 21,91 13,42 13,91 13,02 13,42 9,35 9,22 9,21 139,11 296 2,23 1,31 1,78 1,35 1,63 1,31 1,30 1,31 364,21 352 3,97 2,11 2,84 4,03 3,06 2,84 2,82 2,81 394,11 511 39,01 39,21 39,32 38,31 39,12 36,3 22,13 22,11 12,44 583 4,51 4,12 3,72 4,03 4,39 3,14 3,72 3,72 195,81 609 4,97 2,12 3,13 2,94 3,24 1,67 2,01 2,01 316,21 661 0 0 0 0 0 0 0 0 911 0 0,61 0,92 1,16 0,73 0,93 0,91 0,91 1001 2,93 1,68 1,38 2,63 2,18 2,15 1,01 1,01 12,31 1461 6,49 7,10 6,08 6,65 6,57 4,11 4,11 4,11 452,7 Tổng/sec 0,952 0,985 0,963 0,970 0,961 0,919 0,909 0,909 165 Ghi chú: N/h là diện tích đỉnh trong một giờ, N0/Ntb là tỷ số diện tích đỉnh trong và ngoài buồng chì lấy giá trị phông tại vị trí 2 của bảng 2.1. 2.2.2. Các đặc trưng của hệ phổ kế gamma 2.2.2.1. Độ phân giải năng lượng (energy resolution) Độ phân giải năng lượng của detector là tỷ số của FWHM và vị trí đỉnh Ho. Trong đó: FWHM (full width half maximum) là bề rộng ở một nửa giá trị cực đại được định nghĩa là bề rộng của phân bố tại tọa độ bằng một nửa độ cao cực đại của đỉnh với điều kiện tất cả phông nền đã được loại bỏ. 26 Độ phân giải năng lượng là đại lượng không có thứ nguyên và được diễn tả theo %. dH dN HH0 y/2 y FWHM Độ phân giải năng lượng FWHM H 0 R = Hình 2.4: Định nghĩa của độ phân giải của detector.Đối với những đỉnh có dạng Gauss, độ lệch tiêu chuẩn  thì FWHM là 2,35 . Detector có độ phân giải năng lượng càng nhỏ thì càng có khả năng phân biệt tốt giữa hai bức xạ có năng lượng gần nhau. Trong sự phân bố chiều cao xung vi phân được tạo ra bởi detector, detector có độ phân giải tốt sẽ cho ra phổ có bề rộng của đường cong phân bố nhỏ, đỉnh phổ nhô cao lên, nhọn và sắc nét. Hình 2.5: Hàm đáp ứng đối với những detector có độ phân giải tương đối tốt và độ phân giải tương đối xấu. Độ phân giải năng lượng của detector với bề rộng ở một nửa giá trị cực đại của đỉnh 1,33 MeV của 60Co có giá trị trong khoảng 18 keV–22 keV. 27 2.2.2.2. Hiệu suất ghi (detection efficiency) Về nguyên tắc, tất cả detector sẽ cho xung ra khi có bức xạ tương tác với đầu dò. Đối với các bức xạ không mang điện như gamma hoặc neutron thì khi đi vào detector chúng phải qua nhiều quá trình tương tác thứ cấp trước khi có thể được ghi nhận vì những bức xạ này có thể truyền qua khoảng cách lớn giữa hai lần tương tác và như thế chúng có thể thoát ra ngoài vùng làm việc của detector. Vì vậy hiệu suất của detector là nhỏ hơn 100%. Lúc này, hiệu suất của detector rất cần thiết để liên hệ số xung đếm được với số photon hoặc neutron tới detector. Hiệu suất đếm của detector được chia làm hai loại: hiệu suất tuyệt đối (absolute effect) và hiệu suất nội (intrinsic effect). Hiệu suất thường dùng cho detector bức xạ gamma là hiệu suất đỉnh nội (intrinsic peak efficiency). Trong đó: Hiệu suất nội được định nghĩa: (1) Hiệu suất nội không phụ thuộc vào yếu tố hình học giữa detector với nguồn mà chỉ phụ thuộc vào vật liệu detector, năng lượng bức xạ tới và bề dày vật lý của detector theo chiều bức xạ tới. Sự phụ thuộc nhỏ vào khoảng cách giữa nguồn và detector vẫn còn vì quãng đường trung bình của bức xạ xuyên qua detector sẽ thay đổi một ít theo khoảng cách này. Hiệu suất đếm cũng được phân loại theo bản chất của bức xạ được ghi nhận. Nếu chúng ta ghi nhận tất cả xung từ detector, khi đó cần sử dụng hiệu suất tổng (total efficiency). Trong trường hợp này tất cả các tương tác dù có năng lượng thấp cũng giả sử được ghi nhận, sự phân bố chiều cao xung vi phân được giả thiết trình bày trong hình 2.6 trong đó diện tích toàn phần dưới đỉnh phổ là tổng tất cả các xung không để ý đến biên độ được ghi nhận. Trong thực tế, bất kỳ hệ đo nào cũng đòi hỏi các xung được ghi nhận phải lớn hơn một mức ngưỡng xác định nào đó được đặt ra nhằm loại các nhiễu do thiết bị tạo ra. Như thế, chúng ta chỉ có thể tiến tới thu được hiệu suất toàn phần lý tưởng bởi việc đặt mức ngưỡng này càng thấp càng tốt. Hiệu suất đỉnh (peak efficiency) được giả sử chỉ có những tương tác mà làm mất hết toàn bộ năng lượng của bức xạ tới 28 được ghi. Trong phân bố độ cao xung vi phân, những bức xạ mang năng lượng toàn phần này được thể hiện bởi đỉnh mà xuất hiện ở phần cuối cao nhất của phổ. Những bức xạ chỉ mang một phần năng lượng của bức xạ tới khi đó sẽ xuất hiện ở phía xa bên trái trong phổ. Số bức xạ có năng lượng tổng có thể thu được bằng tích phân diện tích dưới đỉnh (phần gạch chéo trong hình). Hiệu suất toàn phần và hiệu suất đỉnh được liên hệ bởi tỉ số “đỉnh-tổng” (peak to total) r peak total r  (2) dH dN H Đỉnh năng lượngđầy đủ Hình 2.6: Đỉnh năng lượng toàn phần trong phổ độ cao xung vi phân Hiệu suất detector Gemanium là tỷ số diện tích đỉnh 1332 keV (60Co) của detector Gemanium với diện tích đỉnh đó khi đo bằng detector nhấp nháy NaI (Tl) hình trụ, kích thước 7.62 cm x 7.62 cm, cả hai detector đặt cách nguồn 25 cm. Detector Gemanium có hiệu suất trong khoảng 10% đến 100%. 2.2.2.3 Tỷ số đỉnh/compton Theo tài liệu của IAEA Tech doc 564 [27], việc tính tỷ số đỉnh/compton thực hiện đối với đỉnh 1332 keV (60Co), phần compton lấy trong miền năng lượng từ 1040 keV đến 1096 keV. Thực nghiệm : Phổ gamma của 60Co được đo trong 5 phút, thời gian chết 1%. Số đếm tại đỉnh 1332 keV bằng 2527. Tổng số đếm từ 1040 keV đến 1096 keV bằng 15106, do đó số đếm trung bình trên 1 kênh là 53,7 và tỷ số đỉnh/Compton =2527/53,7 = 47/1. 29 2.2.1.4. Giới hạn phát hiện dưới LD và giới hạn dò AD Bảng 2.1: Giới hạn phát hiện của phổ kế gamma khi chưa che thiếc và farafin Đồng vị E (KeV) Giới hạn phát hiện (Bq) 238U 186 0,35 232Th 238; 583 0,08 226Ra 186; 295; 352; 609 0,08 137Cs 661 0,05 40K 1461 1,50 Bảng 2.4: Giới hạn phát hiện của phổ kế gamma khi che thêm thiếc và farafin vào buồng chì Đồng vị E (KeV) Giới hạn phát hiện(Bq) 210Pb 46,6 0,01305 238U 63,3 0,03485 238U 1001 0,16217 232Th 238 0,00155 232Th 583 0,00054 226Ra 186 0,04222 226Ra 295 0,00065 226Ra 352 0,00265 226Ra 609 0,00091 134Cs 795 0,00512 137Cs 661 0,03512 226Ra 1461 0,02874 Giới hạn phát hiện dưới LD : 2,71 4,65LD B  (3) Giới hạn phát hiện * / * * ( )DAD L C p T Bq  (4) Trong đó: B : sai số tại phông của đỉnh quan tâm, T là thời gian đo,  là hiệu suất ghi của phổ kế tại đỉnh quan tâm, p là cường độ chùm tia gamma quan tâm, ** / (1 )TC T e      : diện tích đỉnh (5) Đối với phổ kế gamma của Trung tâm hạt nhân TP HCM, các giá trị giới hạn phát hiện đối với một số đồng vị phóng xạ được cho trong bảng 2.3, 2.4. Như vậy, sau khi lót thêm thiếc và farafin vào bên trong, chất lượng buồng chì đã được cải thiện đáng kể. Điều này sẽ làm cho buồng chì có khả năng đo được các tia gamma mềm như 46.6 keV của 210Pb và 63.3 keV của 234Th. 30 2.2.3. Các đồng vị phóng xạ quan tâm Đặc điểm của các đồng vị phóng xạ được xác định bằng hệ phổ kế gamma của Trung tâm hạt nhân TP HCM được cho trong bảng sau: Bảng 2.5: Các đồng vị được xác định bằng hệ phổ kế gamma phông thấp Nguyên tố Đồng vị dùng để phân tích Năng lượng gamma (keV) U(238U) Ra(226Ra) Th(232Th) K(40K) 234Th 214Pb, 214Bi 212Pb, 208Tl, 228Ac 40K 63,3 295, 352, 609 238, 583 1461 Đối với đồng vị 40K, việc phân tích tương đối đơn giản vì nó phát ra tia gamma đơn năng 1461 keV. Đồng vị 232Th phát ra tia gamma năng lượng 63,8 keV(0,27%). Tia này có cường độ quá thấp và hiệu suất phân rã kém nên không sử dụng để đo trực tiếp 232Th. Trong chuỗi phân rã của Thori (hình 1.1) có một số đồng vị đạt cân bằng với 232Th và phát ra các tia gamma năng lượng thích hợp để đo 232Th. Hai đồng vị thường được sử dụng là 212Pb (238 keV, 42,60%), 208Tl (583,2 keV, 84,50%). Việc phân tích nguyên tố Uran gặp nhiều khó khăn do chuỗi phân rã có vấn đề về cân bằng thế kỷ. Có hai cách xác định Uran là xác định bằng 235U và xác định bằng 238U. Việc xác định Uran bằng đồng vị 235U được thực hiện qua việc đo vận tốc đếm của tia gamma tại đỉnh 185,7 keV nhưng tại năng lượng này phổ gamma gặp tia gamma 186,21 keV của đồng vị 226Ra. Hai đỉnh này trùng nhau, dù phổ kế gamma có hiện đại nhất cũng không tách được. Do đó phải loại trừ phần đóng góp của 226Ra. Ra được xác định thông qua các con cháu 214Pb và 214Bi của nó. 226Ra (T1/2=1600 năm) phân rã ra 222Rn(T1/2=3,8 ngày) là một khí trơ rất dễ khuếch tán ra khỏi mẫu. Nhốt mẫu 40 ngày (10 chu kỳ bán rã của 222Rn) để Ra-Rn cân bằng thế kỷ. 222Rn phân rã thành 218Po, sau đó thành 214Pb và 214Bi. Sau khi nhốt mẫu, quá trình phân rã từ 222Rn đến 214Pb và 214Bi là cân bằng. Có 31 thể sử dụng đỉnh 351,93 keV của 214Pb nhưng phải hiệu chỉnh phần đóng góp của 214Bi. Như vậy, phương pháp phân tích uran bằng 235U có quá nhiều hiệu chỉnh. Khó khăn đáng kể nhất là xác định chính xác hiệu suất ghi của các tia gamma này trên mẫu thực. Mặt khác, trong các điều kiện địa hóa nhất định 226Ra có thể di chuyển đến hoặc đi khỏi mẫu và sẽ làm sai lệch kết quả phân tích. Chính vì thế phương pháp thông dụng để xác định Uran là thông qua 238U. Bản thân 238U phát ra các tia gamma năng lượng 49,66 keV(0,076%) và 110,0 keV(0,029%) nhưng trong thực tế không thể sử dụng để phân tích 238U vì các tia này có cường độ yếu trên nền phông cao của phổ gamma. Trong chuỗi phân rã của 238U (hình 1.2) có một số đồng vị phát nhiều tia gamma với năng lượng thích hợp để đo, nhưng khi đó phải chứng minh sự cân bằng giữa các đồng vị này với đồng vị 238U. Hai đồng vị thường được sử dụng là 214Pb (T1/2= 26,8 phút) và 214Bi (T1/2=19,9 phút), trong đó 214Pb phát ra các tia gamma năng lượng 241,9 keV (7,46%); 295,2 keV (19,2%) và 351,9 keV (37,1%) còn 214Bi phát ra các tia gamma năng lượng 609,3 keV (46,1%); 768,4 keV (4,88%); 1120,4 keV (15.0%) và 1764,6 keV (15,9%). Khi phân tích 238U người ta thường sử dụng các tia 295,2 keV; 351,9 keV và 609,3 keV vì chúng có cường độ lớn. 214Bi và 214Pb là con cháu của 222Rn – chất khí trơ với thời gian bán rã 3,8 ngày. Sau khi tạo thành từ đồng vị mẹ 226Ra, 222Rn thoát ra ngoài một phần do phát xạ và một phần do khuếch tán, do đó làm 226Ra và 222Rn mất cân bằng. Như vậy hàm lượng đo được theo phổ gamma của 214Pb và 214Bi không phải là hàm lượng của 226Ra. Có thể nhốt mẫu nhằm mục đích cân bằng 226Ra và 222Rn; tuy nhiên hàm lượng 226Ra cũng chưa được coi là hàm lượng 238U vì giữa hai đồng vị này cũng bị mất cân bằng do các quá trình biến đổi địa hóa. Trong chuỗi phân rã của 238U có đồng vị con trực tiếp là 234Th (T1/2 = 24,1 ngày) và đồng vị con của nó là 234mPa (T1/2 = 1,17 phút). Như vậy, 234Th và 238U có thể đạt cân bằng thế kỉ trong 160 ngày còn đồng vị con của 234Th là 234mPa luôn luôn cân bằng thế kỷ với 234Th và 238U. Vì vậy nếu ta phân tích được 234Th hoặc 234mPa thì ta sẽ biết được hàm lượng của 238U. Đồng vị 234Th phát 32 các tia gamma năng lượng 63,3 keV (4,49%) và 92,6 keV (5,16%) còn 234mPa phát các tia gamma năng lượng 766,6 keV (0,21%) và 1001,2 keV (0,59%). Tia 1001,2 keV có cường độ yếu; tia 92,6 keV bị trùng với tia X của thori (93,3 keV ) còn tia 766,6 keV bị trùng với tia 768,4 keV của 214Bi. Do đó chỉ còn lại tia 63,3 keV có thể sử dụng để phân tích. Đối với các mẫu môi trường có hàm lượng 238U không vượt quá 20 ppm (240 Bq/kg), muốn phân tích chúng cần khối lượng mẫu lớn. Khi đó, việc đo tia gamma 63,3 keV gặp phải hai khó khăn: Thứ nhất, đỉnh 63,3 keV nằm trên nền phông cao của phổ gamma trong miền năng lượng thấp. Thứ hai, tia gamma 63,3 keV bị hấp thụ mạnh trong mẫu đo có thể tích lớn. Nhiều công trình nghiên cứu đã được tiến hành để khắc phục hai khó khăn trên bằng nhiều cách tiếp cận khác nhau, cả lý thuyết lẫn thực nghiệm. Buồng chì của hệ phổ kế gamma của trung tâm hạt nhân TP HCM đã được cải tạo bằng cách lót thêm thiếc, farafin và đồng vào bên trong để tạo nên phông thấp, giảm mạnh các đỉnh năng lượng trong miền gamma mềm dưới 100 keV, nhờ đó đỉnh năng lượng 63,3 keV vượt hẳn lên trên nền phông và cho phép xác định diện tích đỉnh 63,3 keV với sai số thống kê dưới 5%. Hiệu ứng hình học và hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma 63,3 keV trong mẫu khi mẫu có thể tích lớn cũng đã được hiệu chỉnh. Nhờ đó việc phân tích 238U bằng đỉnh 63,3 keV khá thuận lợi với kết quả có độ tin cậy cao. Như vậy hệ phổ kế gamma của Trung tâm hạt nhân có thể dùng để xác định các đồng vị phóng xạ trong gạch men. 33 Chương 3 THỰC NGHIỆM 3.1. Chuẩn bị mẫu 3.1.1. Thu thập mẫu Các mẫu gạch men được chọn mua ở các cửa hàng vật liệu xây dựng với mức độ nhẵn bóng khác nhau. Mẫu lấy có khối lượng từ 1.5kg-2 kg, đánh dấu ký hiệu từ G1 đến G30 và sau đó được vận chuyển về phòng thí nghiệm. G1 G2 G3 G4 G5 G6 34 G7 G8 G9 G10 G11 G12 G13 G14 35 G15 G16 G17 G18 G19 G20 G21 G22 36 G23 G24 G25 G26 G27 G28 G29 G30 Hình 31: Các mẫu vật liệu xây dựng 37 3.1.2. Xử lý mẫu Các mẫu gạch men được rửa sạch bẩn và để khô ở nhiệt độ phòng. Sau đó được đập vụn rồi nghiền nhỏ bằng máy nghiền li tâm của trung tâm hạt nhân Tp. Hồ Chí Minh: Cho mẫu vào 2 cối đựng, sau đó cho thêm từ 5 đến 7 viên bi zircon vào mỗi cối rồi đậy kín, lắp cối vào máy. Mỗi mẫu được nghiền trong 5 phút. Khi máy quay, các viên bi zircon sẽ nghiền nát mẫu thành các hạt mịn và đảm bảo không làm bẩn mẫu vì các viên bi này rất cứng. Sau mỗi lần nghiền bi thường bị các hạt mẫu mịn bám vào do hiệu ứng tĩnh điện trong quá trình ma sát với mẫu tạo ra. Để các mẫu nghiền sau không bị bẩn ta phải rửa cối và bi: sau khi đã lấy hết mẫu ra, cho các viên bi bị bẩn vào cối rồi đổ đầy cối “cát rửa cối”(là zercon ZrSiO4 khô, cứng, mịn) sau đó cho máy chạy trong 5 phút (bằng thời gian nghiền mẫu), cát này sẽ làm sạch hoàn toàn cối và bi. Máy nghiền mẫu Cối, bi, mẫu đá và rây 1/10mm Bi và cối bị bẩn sau khi nghiền mẫu Bi đã được làm sạch Hình 3.2: Quá trình nghiền mẫu 38 Các mẫu sau khi được nghiền nhỏ cùng với cát, xi măng (đã mịn sẵn) được rây 1 lần nữa qua rây 1/10mm để chọn các hạt mẫu có kích cỡ đồng đều, tiện cho việc đo đạc. Tất cả các mẫu được đem cân, lấy khoảng 450g-650g. Thực hiện việc “nhốt mẫu” từ ngày 01/03/08: các mẫu được đựng trong hộp nhựa, đậy kín và dán kỹ bằng băng keo trong rồi để vào nơi khô thoáng nhằm giúp các đồng vị cân bằng thế kỷ để các kết quả đo đạc về sau được chính xác. Mẫu ban đầu Mẫu nhốt đã đánh dấu ký hiệu Hình 3.3: Hộp đựng mẫu 3π Sơ đồ xử lý mẫu: MẪU Để khô tại nhiệt độ phòng Nghiền và rây 1/10 mm Phần nhỏ hơn 1/10 mm Trộn đều đóng hộp nhốt Đo mẫu Loại bỏ phầ hơn 1/10 m n lớn m Hình 3.4: Lưu đồ xử lý mẫu 39 40 Ký hiệu, tên, khối lượng cụ thể của từng mẫu được trình bày trong bảng sau: Bảng 3.1: Ký hiệu, tên, khối lượng 30 mẫu gạch men STT Ký hiệu Nhãn hiệu Khối lượng (g) Ngày đo Thời gian đo (giây) 1 G1 WDD20(1) 600 07/05/08 36000 2 G2 25507(2) 550 21/04/08 36000 3 G3 5007(3) 600 29/02/08 36000 4 G4 NY 4127G(5) 650 02/04/08 30600 5 G5 HL 2403(3) 600 0._.2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G16 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G17 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G18 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G19 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G20 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G21 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G22 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G23 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G24 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G25 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G26 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G27 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G29 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của G30 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Phổ gamma của mẫu G12 0 500 1000 1500 2000 2500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) Hình 4.2: Kết quả phân tích định tính phổ gamma (số đếm nhỏ nhất). 44 Phổ gamma của mẫu G28 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Năng lượng S ố đ ế m T h - 2 3 0 ( 7 4 , 9 k e v ) T h - 2 3 4 ( 6 3 , 3 k e v ) Bi-214 (1120,4 kev) K-40 (1460,8 kev) Bi-214 (1764,6 kev) Ac-228 (270,2 kev) Pb-214 (295,2 kev) Ac-228 (338,3 kev) Pb-214 (351,9 kev) Ac-228 (209,3 kev) Ac-228 (129,1kev) U-235 (143,8 kev) U-235 (185,7 kev) Pb-212 (238,6 kev) Bi-212 (727,3 kev) Ac-228 (794,9 kev) Bi-214 (768,4 kev) Tl-208 (860,6 kev) Ac-228 (911,2 kev) Ac-228 (969,0 kev) Ac-228 (409,5 kev) Ac-228 (463,0 kev) Tl-208 (510.8 kev) Tl-208 (583.2 kev) Bi-214 (609.3 kev) Ac-228 (99,6 kev) Th-228 (87,3 kev) Th-234 (92,6 kev) 45 Hình 4.3: Kết quả phân tích định tính phổ gamma (Số đếm lớn nhất). Bảng 4,1: Hoạt độ, chỉ số Index, hoạt độ Ra tương đương, liều hiệu dụng trung bình hàng năm trong các mẫu gạch men ) Liều HDTBHN: Liều hiệu dụng trung bình hàn năm (msv/năm). (a) Phòng tường, trần và sàn lát gạch men. (c) Phòng sàn lát gạch men. (b) Phòng tường và trần lát gạch men. (d) Phòng tường lát gạch men. 46 (1 Liều HDTBHN(1) (mSv) STT Mẫu U-238 (Bq/kg) Th-232 (Bq/kg) K-40 (Bq/kg) Ra-226 (Bq/kg) Chỉ số Index Ra tương đương (Bq/kg) 1(a) 2(b) 3(c) 4(d) 1 G1 83,68  6,36 67,146  0,91 576,08  7,49 58,98  1,58 0,72 199,36 0,85 0,82 0,22 0,11 2 G2 110,50  7,85 78,26  2,65 745,68  8,95 94,45  1,66 0,95 263,78 1,14 0,63 0,29 0,14 3 G3 52,66  3,90 70,25  0,89 648,44  8,21 56,08  0,83 0,75 206,47 0,89 0,75 0,23 0,11 4 G4 82,94  7,13 83,56  1,06 810,09  9,72 60,73  0,92 0,89 242,60 1,04 0,74 0,27 0,13 5 G5 121,95  7,56 74,80  1,26 778,65  8,57 72,92  0,93 0,88 239,84 1,04 0,67 0,26 0,13 6 G6 76,50  5,13 67,83  0,86 677,06  8,12 66,63  0,97 0,79 215,76 0,93 0,74 0,24 0,12 7 G7 105,21  6,31 84,17  1,02 632,11  8,22 72,92  0,93 0,87 241,96 1,03 0,69 0,26 0,13 8 G8 92,95  5,76 69,25  0,90 711,34  8,54 68,17  1,14 0,81 221,97 0,96 0,71 0,24 0,12 9 G9 70,44  5,42 79,33  1,71 671,50  8,73 65,89  0,93 0,84 231,04 0,99 1,55 0,25 0,12 10 G10 191,13  8,79 168,58  1,33 1699,35  13,59 131,33  1,73 1,85 503,25 2,17 0,88 0,55 0,27 11 G11 132,31  6,75 87,09  1,43 741,14  8,89 103,69  1,12 1,03 285,30 1,23 0,70 0,31 0,16 12 G12 112,27  6,62 59,19  0,94 546,34  8,20 97,59  1,68 0,80 224,30 0,97 0,71 0,25 0,12 13 G13 91,63  5,77 58,83  1,11 562,12  7,31 101,27  1,15 0,82 228,68 0,99 0,70 0,25 0,13 14 G14 77,17  7,02 85,20  1,16 836,40  10,87 43,21  37,43 0,85 229,45 0,98 0,55 0,25 0,12 15 G15 42,13  3,24 63,77  0,77 524,25  6,29 47,22  1,45 0,65 178,78 0,76 1,05 0,19 0,10 16 G16 142,6  9,41 93,68  2,78 729,93  11,68 150,01  1,76 1,21 340,18 1,47 1,55 0,38 0,19 7 G17 191,13  8,79 168,58  1,33 1699,35  13,59 131,33  1,73 1,85 503,25 2,17 1,04 0,55 0,27 18 G18 156,67  8,30 91,23  1,21 565,55  7,92 163,30  28,40 1,19 337,31 1,45 0,87 0,37 0,19 19 G19 169,05  9,64 79,71  1,13 767,78  9,98 105,38  1,31 1,01 278,48 1,21 0,80 0,31 0,15 20 G20 76,35  5,88 89,53  1,92 757,70  9,85 74,38  1,05 0,95 260,75 1,11 0,77 0,28 0,14 21 G21 98,44  6,20 79,34  2,32 636,79  8,28 88,18  1,48 0,90 250,67 1,07 1,20 0,27 0,14 22 G22 218,65  8,96 103,71  1,08 833,69  9,17 173,01  1,75 1,37 385,51 1,67 0,89 0,43 0,21 23 G23 76,77  5,68 101,64  1,12 550,73  7,71 104,49  1,60 1,04 292,24 1,23 0,36 0,32 0,16 24 G24 31,00  2,82 38,90  0,65 358,71  5,74 33,26  0,62 0,42 116,51 0,50 0,90 0,13 0,06 25 G25 122,97  7,13 102,81  1,07 547,23  7,11 108,27  1,38 1,06 297,43 1,26 0,84 0,32 0,16 26 G26 101,29  8,51 92,27  1,39 527,77  9,99 103,04  1,52 0,98 275,62 1,17 1,25 0,30 0,15 27 G27 206,98  9,93 173,34  1,40 817,23  8,99 109,78  1,18 1,51 420,58 1,75 1,20 0,45 0,22 28 G28 178,72  7,51 192,81  1,10 664,95  5,98 85,84  74,34 1,47 412,76 1,69 0,69 0,43 0,21 29 G29 95,07  7,70 76,05  1,99 656,04  11,15 66,95  1,22 0,82 226,22 0,97 0,96 0,25 0,12 30 G30 201,81  9,49 108,27  1,13 307,07  5,53 141,56  2,23 1,12 320,03 1,34 0,00 0,35 0,17 HOẠT ĐỘ U-238 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu H o ạ t đ ộ ( B q / k g ) Hình 4.4: So sánh hoạt độ U-238 trong các mẫu gạch men. 47 HOẠT ĐỘ Th-232 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu H o ạ t đ ộ ( b q / k g ) Hình 4.5: So sánh hoạt độ Th-232 trong các mẫu gạch men. 48 HOẠT ĐỘ K-40 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu H o ạ t đ ộ ( B q / k g ) Hình 4.6: So sánh hoạt độ K-40 trong các mẫu gạch men. 49 HOẠT ĐỘ Ra-226 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 200.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu H o ạ t đ ộ ( B q / k g ) Hình 4.7: So sánh hoạt độ Ra-226 trong các mẫu gạch men. 50 CHỈ SỐ INDEX 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu C h ỉ s ố I n d e x Hình 4.8: So sánh chỉ số Index trong các mẫu gạch men. 51 HOẠT ĐỘ RADI TƯƠNG ĐƯƠNG 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu H o ạ t đ ộ ( B q / k g ) Giá trị ngưỡng 370 Bq/kg (10 nCi) Hình 4.9: So sánh hoạt độ Ra tương đương trong các mẫu gạch men. 52 LIỀU HIỆU DỤNG TRUNG BÌNH HÀNG NĂM CĂN PHÒNG 4m x 5m x 2,8m 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu L i ề u ( m s v / y ) Giá trị ngưỡng an toàn 1 msv/năm Hình 4.10: So sánh liều hiệu dụng trung bình hàng năm khi dùng các mẫu gạch men để lát tường, trần và sàn. 53 LIỀU HIỆU DỤNG TRUNG BÌNH HÀNG NĂM CĂN PHÒNG 4m x 5m x 2,8m 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu L i ề u ( m s v / y ) Giá trị ngưỡng an toàn 1 msv/năm Hình 4.11: So sánh liều hiệu dụng trung bình hàng năm khi dùng các mẫu gạch men để lát tường và trần. 54 LIỀU HIỆU DỤNG TRUNG BÌNH HÀNG NĂM CĂN PHÒNG 4m x 5m x 2,8m 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu L i ề u ( m s v / y ) Giá trị ngưỡng an toàn 1 msv/năm Hình 4.12: So sánh liều hiệu dụng trung bình hàng năm khi dùng các mẫu gạch men để lát sàn. 55 56 LIỀU HIỆU DỤNG TRUNG BÌNH HÀNG NĂM CĂN PHÒNG 4m x 5m x 2,8m 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu L i ề u ( m s v / y ) Giá trị ngưỡng an toàn 1 msv/năm Hình 4.13: So sánh liều hiệu dụng trung bình hàng năm khi dùng các mẫu gạch men ốp tường. 57 Giới hạn liều hiệu dụng trung bình hàng năm đối với dân chúng do vật liệu xậy dựng gây ra trong đó có gạch men theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 397:2007 là không vượt quá 1 msv/năm, thông qua chỉ số hoạt độ phóng xạ an toàn Index, không tính khí radon, không tính tới sự đóng đóng góp của phông phóng xạ môi trường. So sánh với bảng kết quả thực nghiệm (bảng 4.1), các hình đối chiếu LHDTBHN (hình 4.8, hình 4.9, hình 4.10, hình 4.11) và hình cho biết chỉ số Index (hình 4.6). Kết quả cho thấy chỉ số Index trong tất cả các mẫu gạch men khảo sát đều nhỏ hơn 6, nếu chúng ta dùng gạch men để lát cho căn phòng loại 3 và loại 4 thì LHDTNHN đạt giá trị cao nhất 0,55 msv/năm đối với mẫu G10 và G17 còn tất cả các mẫu khác thì giá trị này rất nhỏ so với TCXDVN 397:2007 cho nên được xem là khá an toàn về mặt phóng xạ. Đối với căn phòng loại 2 thì tổng số mẫu gạch men có LHDTBHN vượt mức giới hạn là 6/30 mẫu chiếm 20% số lượng mẫu lấy cho nên cách xây dựng nhà loại sẽ không an toàn về mặt bức xạ. Đối với căn phòng loại 1 thì chỉ có 11 mẫu có LHDTBHN là dưới mức giới hạn an toàn còn lại là 19 mẫu có giá trị khá lớn và lớn nhất là mẫu G10 và G17 với 2,17 msv/năm. Như vậy theo TCXDVN 397:2007 thì việc sử dụng gạch men để ốp lát tường và sàn là an toàn về mặt bức xạ Theo nghiên cứu của Trần Văn Luyến và Ngô Quang Huy [24] về các mẫu đất sét trên các vùng lãnh thổ của Nam Bộ có hoạt độ phóng xạ Ra-266, Th-232, K-40 trung bình là 28,6 Bq/kg, 50,7 Bq/kg, 292,6 Bq/kg; LHTHN trung bình là 55,1 nGy h-1, hoạt độ Ra tương đương trung bình là 123,6 và chỉ số Index trung bình là 0,33 là khá thấp so với kết quả đề tài đang nghiên cứu này. Điều này chứng tỏ phóng xạ chủ yếu sẽ tập trung ở phần men lớp tráng phủ bề mặt sản phẩm nhiều hơn là phần xương gốm, thành phần chủ yếu của gạch men. Tuy nhiên theo TCXDVN 397:2007 thì việc sử dụng gạch men để ốp lát tường và sàn vẫn là an toàn về mặt bức xạ. 4.3 So sánh với một số nghiên cứu khác trên thế giới *Ở Hy Lạp [12], chỉ số Index của mẫu gạch men khảo sát có giá trị trong khoảng 0,35-1,02. Mẫu chúng ta nghiên cứu chỉ số Index trong khoảng 0,42- 1,85, là cao hơn. 58 *Hoạt độ phóng xạ (Bq/kg) trung bình của Ra-226, Th-232, K-40 trong gạch men ở Trung Quốc được trình bày trong bảng 4.2 [13]. Bảng 4.2: Hoạt độ phóng xạ trong gạch men ở Trung Quốc Ra-226 (Bq/kg) Th-232 (Bq/kg) K-40 (Bq/kg) 63,5-131,4 55,4-106,5 386,7-866,8 So với kết quả của nghiên cứu: Ra-226 (Bq/kg) Th-232 (Bq/kg) K-40 (Bq/kg) 33,3-173,0 38,9-192,8 307,1-1699,4 Nhìn chung, hoạt độ các nhân phóng xạ đều cao hơn hoạt độ các nhân tương ứng ở Trung Quốc, hoạt độ K-40 khá lớn ở mẫu G10 và G17, hoạt độ Th- 232 cao nhất ở mẫu G28 còn hoạt độ Ra-226 cao nhất ở mẫu G22. Điều này có thể cho thấy gạch men chúng ta sử dụng tuy hoạt độ các nhân phóng xạ có cao hơn nhưng vẫn đảm bảo an toàn về mặt bức xạ như là so với gạch men Trung Quốc sử dụng. * Hoạt độ Ra tương đương của gạch men sử dụng ở Trung Quốc có giá trị nhỏ hơn 370 Bq/kg tương đương 10nCi [13]. Trong số 30 mẫu gạch men nghiên cứu thì có tới 5 mẫu hạot độ Ra tương đương vượt quá giá trị ngưỡng trên và cao hơn các mẫu của Trung Quốc. * Kết quả đo và đánh giá họat độ phóng xạ trong vật liệu xây dựng do Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân (Viện KHKTHN) và Viện Vật liệu Xây dựng (Viện VLXD) thực hiện thì trong đó có gạch men [14] thì họat độ K-40, Ra- 226, Th-232 và chỉ số Index đều nhỏ hơn các giá trị được trình bày ở bảng 4.3. Bảng 4.3: Hoạt độ phóng xạ tự nhiên của gạch men và chỉ số Index ở Viện KHKTHN và Viện VLXD Mẫu K-40 (Bq/kg) Ra-226 (Bq/kg) Th-232 (Bq/kg) Chỉ số Index M15 898 ± 52 131 ± 31 177 ± 12 1,80 M16 609 ± 36 160 ± 12 146 ± 6 1,84 M20 569 ± 42 111 ± 13 140 ± 6 1,35 Điều này cho thấy hàm lượng phóng xạ trong gạch men ở mức trung bình so với các số liệu về hàm lượng phóng xạ của Viện KHKTHN và Viện VLXD được đánh giá là ở mức trung bình thế giới trên nguyên tắc an toàn bức xạ của EU-1999 [14]. * Ở Đài Loan [15], với phòng ngủ, phòng khách có kích thước 4m x 4m lát sàn gạch men; phòng ăn, phòng tolet, nhà bếp rộng 2m x 2m lát sàn và ốp tường gạch men; tường bằng bê tông với thời gian chiếm cứ theo tỷ lệ 5:1 như sau: Hình 4.12: Các mẫu phòng ở Đài Loan Kết quả nghiên cứu trên 60 mẫu gạch men cho thấy, hoạt độ U-238, Th- 232 là cao hơn so với các nước: Brazil, Zambia, Hy lạp, Cannada, Mã Lay, Netherland [15]. Trong đó hoạt độ U-238 thì cao hơn nhiều so với hạot độ Th- 232 cụ thể ở bảng 4.4. Bảng 4.4: Hoạt độ các nhân phóng xạ trong gạch men ở Đài Loan Mẫu Th-232 (Bq/kg) U-238 (Bq/kg) 1 564 3125 2 666 5079 3 618 2869 4 733 3918 5 103 215 6 185 241 So với 30 mẫu trong đề tài này thì hoạt độ U-238 cao nhất chỉ 191,13 Bq/kg và hoạt độ Th-232 cũng chỉ 192,81 Bq/kg thì khá nhỏ. 59 Giá trị LHDTNHN của 60 mẫu gạch men của Đài Loan là 0,012-0,045 msv/năm cho phòng khách và phòng ngủ (phòng loại 3). Còn phòng tắm (phòng lọai 2) 0,013-0,048 msv/năm. Điều này chứng tỏ các mẫu nước ta sử dụng giá trị LHDTBHN loại 3: 0,13-0,55 msv/năm; loại 2 lên đến 1,55 msv/năm là cao hơn rất nhiều. Nếu chúng ta sử dụng các mẫu phòng như ở Đài Loan thì việc đánh giá chỉ số Index sẽ có khác và được tính như sau: 111 4810259370   BqKg C BqKg C BqKg CI KThU (11) Kết quả cho thấy chỉ số Index trong khoảng 0,31-1,52 trong đó có 6 mẫu I > 1 chiếm 20% tổng số mẫu trong khi đó 60 mẫu nghiên cứu ở Đài Loan có đến 16 mẫu chiếm 26,7% tổng số mẫu có chỉ số Index vượt quá 1 và một mẫu gạch có chỉ số cao nhất là 1,55. Nhìn chung các mẫu ở nước ta và Đài Loan tương đối vẫn an toàn về mặt phóng xạ. Như vậy, qua việc so sánh với một số kết quả nghiên cứu khác mặc dù trong 30 mẫu gạch men này có chỉ số Index, hoạt độ các nhân phóng xạ, hoạt độ Ra tương đương có cao hơn nhưng sự chênh lệch này là không nhiều và vẫn nằm trong giới hạn an toàn cho phép I<6. 60 61 PHẦN KẾT LUẬN 1. TỔNG KẾT NGHIÊN CỨU Đề tài: “Xác định hoạt độ phóng xạ trong gạch men” được thực hiện trong một thời gian ngắn và với quy mô không lớn nhưng cũng đã hoàn thành các mục tiêu đề ra và đã thu dược những kết quả chính như sau: - Đã xác định được hoạt độ của các nhân phóng xạ U-238, Th-232, Ra-226 và K-40 trong 30 mẫu gạch men có mặt trên thị trường hiện nay. - Tính toán được chỉ số Index, hoạt độ Ra tương đương, liều hiệu dụng trung bình hàng năm do các mẫu gạch men gây ra. Theo kết quả nghiên cứu này thì 30 mẫu gạch men khảo sát khá an toàn cho người sử dụng về mặt phóng xạ. Số liệu này có ý nghĩa rất quan trọng trong thực tế: giúp người tiêu dùng có thể an tâm chọn lựa các loại gạch men phù hợp để trang trí cho ngôi nhà của mình mà vẫn đảm bảo được an toàn phóng xạ. - Đã so sánh kết quả nghiên cứu của đề tài với một số nghiên cứu khác cùng đề tài trên thế giới. Kết quả cho thấy gạch men sử dụng ở nước ta có hàm lượng phóng xạ khá cao so với gạch men được sử dụng ở các nước khác nhưng vẫn đảm bảo TCXDVN 397:2007 và ở mức trung bình của thế giới. Điều này cho thấy ở nước ta đã có một sự kiểm soát nhất định về việc sử dụng nguyên liệu dùng để sản xuất gạch men. - Quá trình thực hiện đề tài giúp cho sinh viên nắm bắt được phương pháp thực nghiệm: lấy mẫu, xử lý mẫu, đo mẫu cùng với việc phân tích mẫu trên hệ phổ kế gamma phông thấp, việc xử lý phổ năng lượng, tính toán hoạt độ phóng xạ… đã cung cấp cho sinh viên những kiến thức thực nghiệm quý giá bổ sung vào cơ sở lý thuyết đã được trang bị ở trường. 2. ĐỀ XUẤT Hiện nay, ở nước ta, cũng đã có quy định cụ thể về mức an toàn bức xạ trong vật liệu xây dựng TCXDVN 397:2007 và qua kết quả đề tài nghiên cứu này cho thấy thì việc sử dụng gạch men để trang trí cho các phòng ở trong nhà như: phòng khách, phòng ngủ, phòng tắm, tolet, bếp…vẫn an toàn cho sức khỏe. Bởi vì chúng ta chỉ sử dùng gạch men chủ yếu để lát sàn, ốp tường nhưng 62 không dùng để trang trí toàn bộ căn phòng của mình. Tuy nhiên để có thể đảm bảo cho sức khỏe lâu dài thì chúng ta chẳng những nên chọn cho mình một ngôi nhà an toàn mà phải chọn cho mình một ngôi nhà an toàn nhất hạn chế lượng radon tối đa mà con người hít vào hàng ngày. Nó phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu trang trí, sự thông thoáng của ngôi nhà cùng một số yếu tố phụ khác như thời tiết, mùa, áp suất và nhiệt độ trong phòng - ngoài trời…Để giảm lượng phóng xạ mà con người phải hấp thụ thì việc lựa chọn loại gạch men nào an toàn nhất trên thị trường thật không dễ, vì thế chúng ta chỉ còn cách là xây dựng các phòng ở sao cho thật thoáng, có cửa sổ hoặc hệ thống thông gió đảm bảo sự trao đổi khí với môi trường bên ngoài. Nếu các phòng được trang bị máy lạnh thì chúng ta nên sử dụng thêm quạt để tránh sự tập trung khí radon ở một vị trí nhất định để đảm bảo sức khỏe cho bản thân và gia đình mình. Nhưng cũng không loại trừ khả năng sẽ có một vài loại gạch men chưa được nghiên cứu có chứa hàm lượng cao phóng xạ. Đồng thời khuyến cáo với các nhà chuyên sản xuất gạch bắt tay vào việc nghiên cứu để có thể giảm tác hại của các nhân phóng xạ tự nhiên cũng như liều lượng khí radon thải ra trong gạch men đến mức an toàn có thể, bằng cách gia giảm các loại vật liệu sử dụng dùng để sản xuất gạch men và nhất là ở cách phối liệu các vật liệu dùng để tạo men cho phù hợp. Bởi phóng xạ ít tập trung ở phần đất sét làm xương gốm mà chủ yếu lá ở phần men. Chính vì vậy, chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu chuyên sâu với quy mô rộng để xác định hoạt độ phóng xạ và đánh giá một cách chính xác hơn nhằm hạn chế sự ảnh hưởng của phóng xạ từ vật liệu dùng để trang trí đến sức khỏe của người dân. Hình 4.6: So sánh hoạt độ Ra tương đương trong các mẫu gạch men HOẠT ĐỘ RADI TƯƠNG ĐƯƠNG 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mẫu H o ạ t đ ộ ( B q / k g ) Giá trị ngưỡng 370 Bq/kg (10 nCi) ._.