keongotgili07
New Member
Download miễn phí Khóa luận Các nguyên tố phóng xạ và ảnh hưởng của bức xạ gamma trong tự nhiên
Mục lục
Mục lục 1
Mở đầu 3
Chương I Các nguyên tố phóng xạ và ảnh hưởng của bức xạ gamma trong tù nhiên. 5
1.1 Các nguyên tè phóng xạ trong tự nhiên. 5
1.1.1 Đồng vị phóng xạ của Kali -40K. 6
1.1.2 Các đồng vị phóng xạ của Thori và Uran 232Th, 235U,238U 6
1.1.3 Đặc điểm của các dãy phóng xạ tự nhiên và hiện tượng cân bằng phóng xạ. §Æc ®iÓm cña c¸c d•y phãng x¹ tù nhiªn vµ hiÖn tîng c©n b»ng phãng x¹. 8
1.2 Quy luật phân bố của các nguyên tố phóng xạ trên trái đất. 10
1.2.1 Quy luật phân bố của Uran và Thori trong vỏ Trái đất. 10
1.2.2 Quy luật phân bố của Kali và Rubidi trong đất đá: 13
1.3 Vai trò của bức xạ gamma trong địa vật lý. 14
1.3.1 Vai trò của bức xạ gamma. 14
1.3.2 Phông bức xạ gamma. 15
Chương II Suất liều bức xạ và ảnh hưởng của các đồng vị phóng xạ đến môi trường xung quanh. 17
2.1 Các đại lượng đo liều bức xạ dùng trong an toàn bức xạ. 17
2.1.1 Liều chiếu. 17
2.1.2 Liều hấp thô . 17
2.1.3 Suất liều hấp thụ 18
2.1.4 Liều tương đương. 18
2.1.4.1 Hệ số phẩm chất . 18
2.1.4.2 Liều tương đương. 19
2.1.4.3 Suất liều tương đương 19
2.1.4.4 Suất liều chiếu, mối quan hệ giữa suất liều chiếu và hàm lượng 20
2.1.4.5 Liều hiệu dụng tương đương. 20
2.2 Ảnh hưởng của các đồng vị phóng xạ đến môi trường xung quanh: 21
2.2.1 Ảnh hưởng của bức xạ đối với con người. 22
2.2.2 Độ trung bình phóng xạ có trong người. 23
2.2.3 An toàn phóng xạ. 25
Chương III Phương pháp thực nghiệm 30
3.1 Chuẩn bị mẫu và mẫu chuẫn 30
3.1.1 Cách tạo mẫu 30
3.1.2 Mẫu chuẩn 31
3.2 Phương pháp tính hàm lượng các nguyên tố 32
3.2.1 Phương pháp tuyệt đối 32
3.2.2 Phương pháp tương đối. 33
3.2.3 Sai sè trong xử lý số liệu thực nghiệm. 33
3.3 Hệ thống thiết bị đo. 34
3.3.1 Sơ đồ khối của thiết bị đo. 34
3.3.2 Detector bán dẫn. 35
3.3.2.1 Nguyên tắc làm việc của detector bán dẫn. 35
3.3.2.2 Một số đặc trưng của detector bán dẫn. 36
3.3.3 Máy đo suất liều bức xạ. 388
Chương IV Các kết quả thực nghiệm39 39
4.1 Số liệu thực nghiệm.39 39
4.1.1 Số đếm đã trừ phông.39 39
4.1.2 Phổ bức xạ của các nguyên tố phóng xạ trong các mẫu đất. 400
4.1.3 Hàm lượng của các nguyên tè 238U, 232Th và 40K 400
4.1.4 Suất liều bức xạ. 411
Kết luận 455
Tài liệu tham khảo 466
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
lượng của Uran và Thori. Đặc trưng nổi bật của loại đá macma là tỷ số giữa hàm lượng của Uran và Thori (Th/U) luôn luôn lớn hơn 1, mặc dù hàm lượng của Uran và Thori trong các loại đất đá này là khác nhau. Tỷ số này biến thiên trong khoảng từ 2,7 đối với đá Peridiot đến 4 B¶ng díi ®a ra hµm lîng trung b×nh cña Uran vµ Thoritrong c¸c lo¹i ®¸ macma vµ tû sè vÒ hµm lîng cña Uran vµ Thori. §Æc trng næi bËt cña lo¹i ®¸ macma lµ tû sè gi÷a hµm lîng cña Uran vµ Thori (Th/U) lu«n lu«n lín h¬n 1, mÆc dï hµm lîng cña Uran vµ Thori trong c¸c lo¹i ®Êt ®¸ nµy lµ kh¸c nhau. Tû sè nµy biÕn thiªn trong kho¶ng tõ 2,7 ®èi víi ®¸ Peridiot ®Õn 4¸5,0 đối với đá Granit có tính kiềm.Bảng 2: Hàm lượng trung bình (ppm) của Uran và Thori trong các loại đá macma.
Loại đá
U
Th
Th/U
Loại đá xâm nhập:
Đá peridiot, peoxen
0,03
0,08
2,7
Đá gabro, đá diaba
0,6
1,8
3,0
Đá điorit
1,8
6,0
3,3
Đá plagionit
2,7
9,6
4,0
Đá granit
4,5
18,0
4,0
Đá granit có tính kiềm
» 6,0
25,0
4,0¸5,0
Các loại phun trào:
Đá diaba, đá bazan
0,7
2,3
3,2
Đá andezit
1,2
4,0
3,3
Đá liparit
4,7
19,0
4,0
Đối với các loại đá trầm tích, tỷ số Th/U biến thiên trong khoảng rộng và có loại tỷ số nhỏ hơn 2. Đặc điểm này được thể hiện ở bảng 3 dưới đây:
Bảng 3: Hàm lượng trung bình (ppm) của các loại đá trầm tích.
Loại đá
U
Th
Th/U
Đá có nguồn gốc lục địa:
Đá cuội kết
2,4
9,0
3,7
Đá sa thạch
2,9
10,0
3,6
Đá alginit (sét kết)
4,0
11,5
2,4
Đá cuội kết thạch anh
6,3
31,0
5,1
Đá phiến sét chứa than
>10¸20
15,0
<1,0
Các loại đá silic:
Đá phiếm sét silic
2,8
6,2
2,2
Đá phiếm silic
1,7
2,2
1,2
Các loại đá cacbonat:
Loại đá
U
Th
Th/U
Đá vôi
1,6
1,8
1,1
Đá macma
2,8
2,5
0,9
Đá dolomit
3,7
2,8
0,8
Các loại đá chứa muối:
Đá thạch cao khan
1,0
1,0
1,0
Mỏ muối
0,9
1,0
1,1
Than đá
3,4
4,8
1,4
Đá phiếm dầu mỏ
<100
10¸15
<0,5
Quy luật phân bố của Kali và Rubidi trong đất đá:
Trong điều kiện tự nhiên cả Kali và Rubidi đều có hoà trị 1, chúng tồn tại ở trạng thái liên kết ion và đều là các kim loại thuộc nhóm kim loại kiềm. Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn c¶ Kali vµ Rubidi ®Òu cã hoµ trÞ 1, chóng tån t¹i ë tr¹ng th¸i liªn kÕt ion vµ ®Òu lµ c¸c kim lo¹i thuéc nhãm kim lo¹i kiÒm.40K chiếm khoảng 0,0119% lượng Kali tự nhiên, còn 87Rb chiếm khoảng 27,85% Rubidi tự nhiên.
Hàm lượng trung bình của Kali và Rubidi cũng như tỷ lệ hàm lượng của chúng trong các loại đất đá khác nhau là khác nhau. Các số liệu cụ thể về hàm lượng của Kali và Rubidi cũng như tỷ số hàm lượng giữa chúng được trình bày ở các bảng sau:
Bảng 4: Hàm lượng trung bình (ppm) của Kali và Rubidi trong một số loại đá macma.
Loại đá
K
Rb
K/Rb
Đá Granit
37700
145
240
Đá Andehit
13300
31
430
Loại đá Bazan Kali
64050
430
140
Đá Bazan Olivin có tính kiềm
13800
33
418
Bảng 5: Hàm lượng trung bình (ppm) của Kali và Rubidi trong một số loại đá trầm tích.
Loại đá
K
Rb
K/Rb
Đá phiếm
26000
140
186
Đá pha cát
10700
60
167
Đá vôi
2700
3
900
Đá trầm tích cacbonat
2900
10
290
Đá trầm tích pha cát
2270
110
227
Từ các số liệu ta thấy rằng 40K trong các loại đá trầm tích nhỏ hơn trong các loại đá macma.
Vai trò của bức xạ gamma trong địa vật lý.
Vai trò của bức xạ gamma.
Cường độ bức xạ do một nguyên tố nào đó phát ra luôn tỷ lệ với hàm lượng của nguyên tố đó trong đối tượng nghiên cứu. Nếu phân rã phóng xạ của các nguyên tố phát ra các dạng bức xạ khác nhau (alpha, beta và gamma) thì hàm lượng của nó có thể được xác định dùa vào việc ghi nhận một trong số các loại bức xạ trên. Phổ bức xạ gamma do hạt nhân phóng xạ phát ra là phổ gián đoạn, có năng lượng hoàn toàn xác định đặc trưng cho nguyên tố đó.
Khả năng đâm xuyên của hạt alpha rất nhỏ, nên trước khi đo hoạt độ alpha cần tiến hành xử lý hoá học các mẫu.Việc xử lý mẫu để đo phổ gamma là rất phức tạp. Ngày nay trong địa vật lý hạt nhân phơưng pháp phổ alpha Ýt dược sử dụng để xác định hàm lượnh các nguyên tố.
Bức xạ beta tuy có khả năng đâm xuyên lớn nhưng do phổ beta là phổ liên tục. Nên trong địa vật lý hạt nhân phương pháp phổ beta hầu như không được sử dụng để xác định hàm lượng của các nguyên tố phóng xạ.
Ngày nay với sự phát triển và ngày càng hoàn thiện của các thiết bị gamma, cho nên trong địa vật lý hạt nhân hàm lượng của các nguyên tố phóng xạ Uran, Thori và Kali được xác định theo phương pháp phổ gamma.
Các bức xạ gamma do các nguyên tố phóng xạ phá ra do có phổ gián đoạn. Mỗi hạt nhân phóng xạ gamma đều phát ra một số vạch bức xạ gamma có năng lượng hoàn toàn xác định. Ngoài ra, các bức xạ gamma có khả năng đâm xuyên lớn, do đó phương pháp gamma có tầm quan trọng lớn. Trong phòng thí nghiệm các mẫu đo phổ gamma không cần xử lý hoá học trước khi đo, chỉ cần xử lý sơ bộ như sấy khô và nghiền nhỏ.
Với các thiết bị phổ kế gamma bán dẫn có độ phân giải cao, cho phép tách được hầu hết các đỉnh hấp thụ toàn phần của các vạch bức xạ gamma do các nguyên tố phóng xạ có trong đất đá phát ra. Với việc trợ giúp của các phần mềm máy tính việc xác định diện tích của các đỉnh hấp thụ toàn phần cho độ chính xác rất cao. Như vậy, với phổ kế gamma bán dẫn có thể xác định hàm lượng phóng xạ của các nguyên tố phóng xạ phát ra bức xạ gamma có trong mẫu đất.
Phông bức xạ gamma.
Trong tất cả các loại đất đá thuộc vỏ trái đất đều chứa các nguyên tố phóng xạ tự nhiên Uran, Thori, Kali và Rubidi với hàm lượng khác nhau. Trong đó Rubidi là hạt nhân phân rã beta mềm thuần tuý, có chu kỳ rất lớn. Hàm lượng của nó trong đất đá rất nhỏ. Vì vậy Trong tÊt c¶ c¸c lo¹i ®Êt ®¸ thuéc vá tr¸i ®Êt ®Òu chøa c¸c nguyªn tè phãng x¹ tù nhiªn Uran, Thori, Kali vµ Rubidi víi hµm lîng kh¸c nhau. Trong ®ã Rubidi lµ h¹t nh©n ph©n r· beta mÒm thuÇn tuý, cã chu kú rÊt lín. Hµm lîng cña nã trong ®Êt ®¸ rÊt nhá. V× vËy 87Rb Ýt được quan tâm trong địa vật lý hạt nhân. Bức xạ do 87Rb phát ra không đóng góp vào phông phóng xạ chung trên mặt đất.
Các nguyên tố phóng xạ trong đất đá và trong các vật liệu xây dựng đều nằm trong 3 họ phóng xạ Uran, Thori và Kali. 40K là nguyên tố phóng xạ kèm theo bức xạ gamma có năng lượng 1,46MeV. Các hạt nhân con cháu của Uran, Thori và Kali phân rã alpha hay beta thường được tạo thành ở các trạng thái kích thích, chúng phát ra các bức xạ gamma đặc trưng để trở về trạng thái cơ bản.
Các bức xạ gamma nhất là các bức xạ có năng lượng cao, có hệ số suy giảm trong đất đá rất nhỏ. Quãng chạy của các bức xạ gamma trong đất đá rất lớn. Khi được sinh ra từ các líp đất đá gần mặt đất, các bức xạ gamma có thể bay ra khỏi mặt đất tạo thành phông phóng xạ gamma trên mặt đất. Ngoài ra phông bức xạ trên mặt đất còn do bức xạ vũ trụ gây ra. Thành phần phông phóng xạ gamma do tia vũ gây ra phụ thuộc vào chiều cao so với mực nước biển. Thành phần này thường rất nhỏ so với các bức xạ gamma do các nguyên tố phóng xạ dưới mặt đất và vật liệu xây dựng xung quanh gây nên. Như vậy, khi nói đến phông phóng xạ có nghĩa là nó được tạo thành từ các nguyên tố có trong đất.
Trong bảng dưới đây đưa ra một số b