Luận án Nghiên cứu sự vận chuyển của một số đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo từ đất sang cây rau và cây chè bằng kỹ thuật hạt nhân hiện đại.

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU SỰ VẬN CHUYỂN CỦA MỘT SỐ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ NHÂN TẠO TỪ ĐẤT SANG CÂY RAU VÀ CÂY CHÈ BẰNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN HIỆN ĐẠI

Ngành:

Vật lý nguyên tử và hạt nhân

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ này tập trung nghiên cứu sự vận chuyển của các đồng vị phóng xạ tự nhiên (⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th) và nhân tạo (¹³⁷Cs) từ đất sang thực vật, cụ thể là rau xanh tại quần đảo Trường Sa và cây chè tại Nông trường chè Lương Mỹ, Hòa Bình. Mục tiêu chính là đánh giá nguy cơ tiềm tàng đối với sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn, đồng thời đóng góp vào việc bổ sung dữ liệu còn hạn chế về lĩnh vực này ở Việt Nam.

Nghiên cứu đã xây dựng và phát triển một phương pháp phân tích phổ gamma mới sử dụng đường chuẩn hiệu suất nội và một điểm hiệu suất tuyệt đối, giúp xác định hoạt độ phóng xạ trong mẫu môi trường mà không cần đồng nhất mẫu chuẩn với mẫu phân tích. Phương pháp này đã được kiểm chứng về độ chính xác và độ tin cậy thông qua các thí nghiệm đối chứng và mô phỏng Monte-Carlo.

Các kết quả khảo sát tại quần đảo Trường Sa đã thu được bộ số liệu về hệ số vận chuyển (TF) của ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K từ đất lên hai loại rau xanh. Đối với cây chè tại Nông trường chè Lương Mỹ, luận án đã xác định được bộ số liệu TF của ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K và ¹³⁷Cs. Phân tích cho thấy ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K phân bố đều trong các lớp đất, trong khi ¹³⁷Cs tập trung chủ yếu ở lớp đất mặt (0-10 cm). Trong cây chè, ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K chủ yếu tập trung ở lá, còn ¹³⁷Cs lại tập trung ở rễ. Một phát hiện quan trọng là sự cạnh tranh hấp thu giữa ⁴⁰K và ¹³⁷Cs, với ⁴⁰K ức chế sự hấp thu ¹³⁷Cs bởi cây chè, được chứng minh qua hệ số phân biệt DF Cs/K nhỏ hơn 1. Nghiên cứu cũng chỉ ra mối tương quan đồng biến giữa hoạt độ cùng một đồng vị trong đất và cây, nhưng lại nghịch biến với hệ số TF, nghĩa là khi hoạt độ phóng xạ trong đất tăng cao, cây sẽ giảm dần sự hấp thu để đảm bảo lượng vừa đủ cho quá trình sinh trưởng.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
  • 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG VÀ SỰ VẬN CHUYỂN PHÓNG XẠ ĐẤT - THỰC VẬT

  • 1.1. Các đồng vị phóng xạ tự nhiên
    • 1.1.1. Các nhân phóng xạ tự nhiên đơn lẻ
    • 1.1.2. Các chuỗi phóng xạ tự nhiên
  • 1.2. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo
  • 1.3. Đặc tính và phân bố các đồng vị phóng xạ trong đất
    • 1.3.1. Đặc tính riêng của hạt nhân phóng xạ với ô nhiễm môi trường
    • 1.3.2. Đặc trưng hóa lý và phân bố của các đồng vị phóng xạ ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K và ¹³⁷Cs trong đất
  • 1.4. Sự hấp thụ các đồng vị phóng xạ bởi thực vật
    • 1.4.1. Hệ số vận chuyển TF
    • 1.4.2. Sự hấp thụ của ²³⁸U bởi thực vật
    • 1.4.3. Sự hấp thụ của ²³²Th bởi thực vật
    • 1.4.4. Sự hấp thụ của ⁴⁰K bởi thực vật
    • 1.4.5. Sự hấp thụ của ¹³⁷Cs bởi thực vật

• CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM

  • 2.1. Phương pháp phổ gamma phân tích hoạt độ các đồng vị phóng xạ trong mẫu môi trường
    • 2.1.1. Phương pháp tương đối
    • 2.1.2. Phương pháp tuyệt đối
  • 2.2. Phương pháp sử dụng đường chuẩn hiệu suất nội và một giá trị hiệu suất tuyệt đối
  • 2.3. Phân tích số liệu và một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác của phương pháp phân tích
    • 2.3.1. Phân tích phổ gamma
      • 2.3.1.1. Phương pháp trừ phông phổ gamma
      • 2.3.1.2. Phương pháp tìm đỉnh tự động
      • 2.3.1.3. Thuật toán tách đỉnh
    • 2.3.2. Một số hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác của phép phân tích
  • 2.4. Tính toán độ bất định
  • 2.5. Tính toán sai số trong việc xác định hoạt độ phóng xạ trong mẫu môi trường với phương pháp sử dụng đường cong hiệu suất nội và một giá trị hiệu suất
  • 2.6. Đối tượng và phương pháp thu góp mẫu
    • 2.6.1. Đối tượng nghiên cứu
    • 2.6.2. Vị trí nghiên cứu
    • 2.6.3. Thu góp mẫu
    • 2.6.4. Xử lý mẫu và phân tích
    • 2.6.5. Xử lý số liệu

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Kết quả phát triển phương pháp sử dụng đường chuẩn hiệu suất nội và một giá trị hiệu suất tuyệt đối
    • 3.1.1. Bố trí thí nghiệm
    • 3.1.2. Phân tích số liệu và kết quả
      • 3.1.2.1. Xác định hiệu suất tuyệt đối và hệ số hiệu chỉnh sự tự hấp thụ trong mẫu tương ứng với tia gamma 1460,83 keV đặc trưng của ⁴⁰K
      • 3.1.2.2. Xây dựng hàm F_T(E) bằng việc sử dụng chuỗi phân rã ²²⁶Ra và ²²⁸Th
      • 3.1.2.3. Xác định hoạt độ của các hạt nhân phóng xạ trong mẫu chuẩn - Mẫu-1
      • 3.1.2.4. Xác định hoạt độ của các hạt nhân phóng xạ trong Mẫu-2
    • 3.1.3. Mô phỏng Monte-Carlo đánh giá ảnh hưởng của mật độ và thành phần hóa học đến hiệu suất ghi và hệ số hiệu chỉnh tự hấp thụ tương đối ở năng lượng 1460,83 keV
    • 3.1.4. Nhận xét phương pháp sử dụng đường chuẩn hiệu suất nội và một giá trị hiệu suất tuyệt đối
    • 3.1.5. Phân tích đối chứng phương pháp
      • 3.1.5.1. Áp dụng phương pháp mới
      • 3.1.5.2. Sử dụng phương pháp tuyệt đối
  • 3.2. Nghiên cứu đánh giá sự vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất lên rau trên quần đảo Trường Sa
    • 3.2.1. Hệ số vận chuyển của ²³⁸U
    • 3.2.2. Hệ số vận chuyển của ²³²Th
    • 3.2.3. Hệ số vận chuyển của ⁴⁰K
    • 3.2.4. Tóm tắt kết quả khảo sát tại quần đảo Trường Sa
  • 3.3. Nghiên cứu sự vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất lên cây chè tại Đội sản xuất Mỹ Tân thuộc Nông trường chè Lương Mỹ
    • 3.3.1. Phân bố các đồng vị phóng xạ trong đất
    • 3.3.2. Hệ số vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất lên cây chè
      • 3.3.2.1. Hệ số vận chuyển ⁴⁰K
      • 3.3.2.2. Hệ số vận chuyển ¹³⁷Cs
      • 3.3.2.3. Hệ số vận chuyển ²³⁸U
      • 3.3.2.4. Hệ số vận chuyển ²³²Th
      • 3.3.2.5. Nghiên cứu mối tương quan các đồng vị trong quá trình vận chuyển từ đất sang cây chè
    • 3.3.3. Tóm tắt kết quả

  • KẾT LUẬN

  • KIẾN NGHỊ

  • NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

  • DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ