Luận văn Nghiên cứu xác định suất liều chiếu riêng phần trên đầu dò NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm. Ứng dụng khảo sát phóng xạ môi trường

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu xác định suất liều chiếu riêng phần trên đầu dò NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm. Ứng dụng khảo sát phóng xạ môi trường

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngô Vũ Thiên Quang NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SUẤT LIỀU CHIẾU RIÊNG PHẦN TRÊN ĐẦU DÒ NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm - ỨNG DỤNG KHẢO SÁT PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh - 2019
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngô Vũ Thiên Quang NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SUẤT LIỀU CHIẾU RIÊNG PHẦN TRÊN ĐẦU DÒ NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm - ỨNG DỤNG KHẢO SÁT PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số : 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VÕ HỒNG HẢI Thành phố Hồ Chí Minh - 2019
3. Lời cam đoan Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân học viên dưới sự hướng dẫn của TS. Võ Hồng Hải. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Trong quá trình thực hiện, học viên có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của luận văn. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2019 Học viên NGÔ VŨ THIÊN QUANG
4. Lời cám ơn Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn thạc sĩ, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: TS. Võ Hồng Hải đã tận tình chỉ bảo không những kiến thức cần thiết hoàn thành luận văn mà còn phương pháp làm việc khoa học. Thầy đã giúp đỡ tôi rất nhiều khi gặp những khó khăn phát sinh, cùng nhau giải quyết những vấn đề trong quá trình thực hiện luận văn. Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã cung cấp số liệu thực nghiệm. Quý thầy cô Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh cũng như quý thầy cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Kỹ thuật Hạt nhân, Khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện luận văn. Quý thầy cô Phòng Sau Đại học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ trong việc hoàn tất thủ tục, hồ sơ cần thiết trong khoá cao học. Các bạn trong khóa cao học 28 Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, vui buồn có nhau trải qua khoảng thời gian học tập, cùng làm việc nhóm, vượt thắng những kỳ thi hết môn và hỗ trợ lẫn nhau hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã ủng hộ tôi về nhiều mặt trong thời gian qua. Luận văn thạc sĩ này hoàn thành là nhờ vào sự giúp đỡ của tất cả. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2019 Học viên NGÔ VŨ THIÊN QUANG
5. MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cám ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN .............................................................................. 4 1.1. Phóng xạ môi trường tự nhiên .............................................................. 4 1.1.1. Nguồn gốc phóng xạ môi trường tự nhiên ..................................... 4 1.1.2. Chuỗi đồng vị phóng xạ tự nhiên Actini, Urani, Thori ................. 6 1.1.3. Phóng xạ từ khí Radon và con cháu của Radon .......................... 12 1.2. Các đại lượng vật lý mô tả liều lượng bức xạ ..................................... 13 1.2.1. Kerma ........................................................................................... 13 1.2.2. Liều hấp thụ ................................................................................. 15 1.2.3. Liều chiếu .................................................................................... 16 1.2.4. Liều chiếu, liều hấp thụ và kerma va chạm trong không khí ...... 18 1.2.5. Ví dụ minh họa so sánh kerma, liều chiếu, liều hấp thụ .............. 19 1.3. Xác định suất liều chiếu trong không khí bằng đầu dò nhấp nháy ..... 21 1.3.1. Mối tương quan giữa suất liều chiếu trong không khí và phổ năng lượng .................................................................................... 21 1.3.2. Hệ số chuyển đổi suất liều chiếu G(E) ........................................ 22
6. 1.3.3. Suất liều chiếu riêng phần đỉnh và suất liều chiếu riêng phần tổng do năng lượng gamma gây ra trong phổ suất liều chiếu ...... 23 Chương 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ MÔ TẢ THỰC NGHIỆM .................. 25 2.1. Phương pháp xác định suất liều chiếu trong không khí bằng đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm ............................................... 25 2.1.1. Xác định hàm G(E) ...................................................................... 25 2.1.2. Xác định hệ số DP(E) .................................................................. 27 2.2. Số liệu thực nghiệm ............................................................................ 27 2.2.1. Hệ đo NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm ................................................... 28 2.2.2. Các vị trí đo tại núi Châu Thới .................................................... 29 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 31 3.1. Phổ năng lượng và phổ suất liều chiếu tại 18 vị trí của núi Châu Thới ..................................................................................................... 31 3.2. Xác định suất liều chiếu tổng tại 18 vị trí của núi Châu Thới ............ 34 3.3. Xác định suất liều chiếu riêng phần của một số đỉnh năng lượng tại 18 vị trí của núi Châu Thới ............................................................ 36 3.3.1. Đỉnh năng lượng 238,6 keV của đồng vị Pb-212 ........................ 37 3.3.2. Đỉnh năng lượng 352,5 keV của đồng vị Pb-214 ........................ 40 3.3.3. Đỉnh năng lượng 1460,8 keV của đồng vị K-40 ......................... 42 3.3.4. Đỉnh năng lượng 2614,7 keV của đồng vị Tl-208 ....................... 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 48 PHỤ LỤC .................................................................................................... PL1
7. Danh mục các chữ viết tắt Chữ viết tắt Tiếng Việt VT Vị trí
8. Danh mục các bảng Bảng 1.1. Một số thông tin của chuỗi phân rã phóng xạ Actini ...................... 8 Bảng 1.2. Một số thông tin của chuỗi phân rã phóng xạ Urani ..................... 10 Bảng 1.3. Một số thông tin của chuỗi phân rã phóng xạ Thori .................... 12 Bảng 2.1. Tọa độ địa lý của các vị trí khảo sát ở vùng núi Châu Thới ......... 30 Bảng 3.1. Giá trị suất liều chiếu tổng tại 18 vị trí của núi Châu Thới ........... 35 Bảng 3.2. Đồng vị phóng xạ được xác định từ phổ năng lượng đo bởi đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm trong thí nghiệm khảo sát núi Châu Thới ................................................................................. 37 Bảng 3.3. Giá trị suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 238,6 keV của Pb- 212 tại 18 vị trí của núi Châu Thới ................................................. 38 Bảng 3.4. Giá trị suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 352,5 keV của Pb- 214 tại 18 vị trí của núi Châu Thới ................................................. 40 Bảng 3.5. Giá trị suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 1460,8 keV của K-40 tại 18 vị trí của núi Châu Thới ........................................................ 42 Bảng 3.6. Giá trị suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 2614,7 keV của Tl- 208 tại 18 vị trí của núi Châu Thới ................................................. 44
9. Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.1. Bức xạ trong môi trường đất và không khí ...................................... 5 Hình 1.2. Sơ đồ chuỗi phân rã phóng xạ tự nhiên Actini ................................ 7 Hình 1.3. Chuỗi phân rã phóng xạ tự nhiên Urani ........................................... 9 Hình 1.4. Chuỗi phân rã phóng xạ tự nhiên Thori ......................................... 11 Hình 1.5. Trường hợp cụ thể minh hoạ tính kerma, liều hấp thụ, liều chiếu trong môi trường không khí .................................................. 20 Hình 1.6. Hệ số chuyển đổi suất liều chiếu G(E) của đầu dò NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm .................................................................................... 23 Hình 1.7. Hệ số DP(E) của đầu dò NaI(Tl) 7,6 cm x 7,6 cm ........................ 24 Hình 1.8. Phổ năng lượng hấp thụ (đen), phổ suất liều chiếu (xanh dương) và suất liều chiếu riêng phần tổng (đỏ) của gamma 661,7 keV đo bởi đầu dò NaI(Tl) 7,6 cm x 7,6 cm ........................ 24 Hình 2.1. Hệ số chuyển đổi suất liều chiếu G(E) của đầu dò NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm được làm khớp bởi hàm đa thức bậc 9 ...................... 26 Hình 2.2. Hệ số DP(E) của đầu dò NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm được làm khớp bởi hàm đa thức bậc 9 ........................................................... 27 Hình 2.3. Hệ đo đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 7,6 cm × 7,6 cm InSpectorTM 1000, Canberra Inc. ........................................................................ 28 Hình 2.4. Các vị trí thực hiện thí nghiệm ghi nhận phổ năng lượng phóng xạ môi trường tại núi Châu Thới .................................................... 29 Hình 3.1. Phổ năng lượng (đường màu xanh) và phổ suất liều chiếu (đường màu đỏ) tại 18 vị trí của núi Châu Thới ............................. 34 Hình 3.2. So sánh suất liều chiếu tổng giữa 18 vị trí của núi Châu Thới ...... 36 Hình 3.3. Phổ năng lượng và phổ suất liều chiếu tại vị trí 3 của núi Châu Thới với bốn đỉnh năng lượng được xác định ................................ 37 Hình 3.4. So sánh suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 238,6 keV của đồng vị Pb-212 giữa 18 vị trí của núi Châu Thới ........................... 39
10. Hình 3.5. Mối tương quan giữa suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 238,6 keV của Pb-212 và suất liều chiếu tổng tại 18 vị trí của núi Châu Thới ....................................................................................... 39 Hình 3.6. So sánh suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 352,5 keV của đồng vị Pb-214 giữa 18 vị trí của núi Châu Thới ........................... 41 Hình 3.7. Mối tương quan giữa suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 352,5 keV của Pb-214 và suất liều chiếu tổng tại 18 vị trí của núi Châu Thới ....................................................................................... 41 Hình 3.8. So sánh suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 1460,8 keV của đồng vị K-40 giữa 18 vị trí của núi Châu Thới .............................. 43 Hình 3.9. Mối tương quan giữa suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 1460,8 keV của K-40 và suất liều chiếu tổng tại 18 vị trí của núi Châu Thới ................................................................................. 43 Hình 3.10. So sánh suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 2614,7 keV của đồng vị Tl-208 giữa 18 vị trí của núi Châu Thới ........................... 45 Hình 3.11. Mối tương quan giữa suất liều chiếu riêng phần của đỉnh 2614,7 keV của Tl-208 và suất liều chiếu tổng tại 18 vị trí của núi Châu Thới ................................................................................. 45 Hình PL1. Suất liều chiếu riêng phần đỉnh được xác định bằng phần mềm Colegram của 18 vị trí tại núi Châu Thới. ........................... PL1