Luận án: Cơ sở dữ liệu và mô hình đánh giá liều chiếu xạ tại mỏ đất hiếm, sa khoáng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM ----------------------------- NGUYỄN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ LIỀU CHIẾU XẠ TẠI MỘT SỐ KHU VỰC MỎ ĐẤT HIẾM VÀ MỎ SA KHOÁNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM ----------------------------- NGUYỄN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ LIỀU CHIẾU XẠ TẠI MỘT SỐ KHU VỰC MỎ ĐẤT HIẾM VÀ MỎ SA KHOÁNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý hạt nhân và nguyên tử Mã số: 9.06 Người hướng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Hào Quang 2. Đào Đình Thuần Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi với sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Hào Quang và TS.

Đào Đình Thuần. Các số liệu, kết quả được nêu trong luận án là trung thực và đã được sự đồng ý của đồng tác giả trong các công trình khoa học đã công bố. Luận án không có sự sao chép, sử dụng bất hợp pháp kết quả, số liệu từ bất kỳ tài liệu hoặc công trình khoa học của các tác giả khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về các nội dung trình bày trong luận án này.

Tác giả luận án NCS. Nguyễn Văn Dũng i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được chương trình tiến sĩ và viết luận án, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của các tổ chức, cá nhân. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn là TS. Nguyễn Hào Quang và TS.

Đào Đình Thuần đã tận tình hướng dẫn truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong chuyên môn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện bản luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn các thầy cô, các cán bộ tham gia giảng dạy và công tác tại Trung tâm Đào tạo hạt nhân - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và hỗ trợ mọi thủ tục cần thiết cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu sinh và thực hiện luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội đã giúp đỡ và góp ý những kiến thức chuyên môn quý báu cho tác giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận án. Tác giả trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ban chủ nhiệm Khoa Môi trường, Ban chủ nhiệm Bộ môn Môi trường cơ sở và các đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập, công tác và thực hiện luận án.

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn hữu, người thân đã luôn động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả trong học tập, nghiên cứu và công tác, tuy còn nhiều khó khăn, thách thức, nhưng cũng đã gặt hái được những thành quả nhất định. Bản luận án không tránh khỏi còn nhiều khiếm khuyết, thiếu sót, tác giả mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô, nhà khoa học, đồng nghiệp và những người quan tâm, để tác giả tiếp tục hoàn thiện bản luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Dũng ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.

vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. ix MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC, CHẾ BIẾN KHOÁNG SẢN TẠI CÁC MỎ ĐẤT HIẾM VÀ SA KHOÁNG. Một số khái niệm về phóng xạ.

Quy luật phân rã phóng xạ. Một số đại lượng và đơn vị đo sử dụng trong an toàn bức xạ. Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ. Liều tương đương và suất liều tương đương.

Liều hiệu dụng và suất liều hiệu dụng. Các nhân phóng xạ tự nhiên trên bề mặt Trái Đất. Các nhân phóng xạ thuộc chuỗi phóng xạ. Các nhân phóng xạ nguyên thủy không thuộc chuỗi phóng xạ.

Các nhân phóng xạ tự nhiên có nguồn gốc từ vũ trụ. Phông phóng xạ tự nhiên. Hiện trạng phóng xạ môi trường trên thế giới. Nền phông phóng xạ môi trường tự nhiên ở Việt Nam.

Tình hình thăm dò, khai thác và chế biến quặng đất hiếm và sa khoáng. Trên thế giới. Tại Việt Nam. Đặc điểm địa lý tự nhiên, địa chất – khoáng sản khu mỏ đất hiếm Mường Hum.

Đặc điểm địa lý tự nhiên, địa chất - khoáng sản mỏ sa khoáng monazite Bản Gié. Những vấn đề tồn tại trong nghiên cứu phóng xạ môi trường tại các mỏ khoáng sản của nước ta. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG DỮ LIỆU PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG. Hệ phương pháp nghiên cứu.

Cơ chế phát tán khí phóng xạ đến môi trường thân quặng chứa NORM. Cơ chế phát tán bức xạ gamma đến môi trường từ thân quặng chứa NORM. Lấy mẫu và đo suất liều tại hiện trường. Phương pháp detector vết hạt nhân đo nồng độ radon và thoron.

Xử lý mẫu và đo nồng độ hoạt độ của các nhân phóng xạ trong phòng thí nghiệm. Chương trình đảm bảo và kiểm soát chất lượng (QA/QC) của phép đo phóng xạ gamma. Xác định nồng độ hoạt độ của các nhân phóng xạ theo phương pháp phổ gamma. Chọn vạch gamma đặc trưng xác định hoạt độ phóng xạ.

Xác định nồng độ hoạt độ của 238U cân bằng và không cân bằng. Xây dựng đường cong hiệu suất ghi tuyệt đối. Xác định nồng độ radon trong không khí ở khu vực xung quanh tụ khoáng. Phương pháp phân tích tài liệu.

Tính suất liều gamma hấp thụ ở khoảng cách 1 m cách mặt đất 53 2. Tính liều hiệu dụng gamma chiếu ngoài trung bình năm (AGED). Tính liệu hiệu dụng chiếu trong qua đường tiêu hóa (Ein). Tính liều hiệu dụng trung bình năm do hít thở radon qua đường hô hấp.

Hoạt độ tương đương Rađi. Chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài và chiếu trong. Nguy cơ ung thư trong khoảng thời gian sống của cộng đồng cư dân. Phương pháp xác định biến đổi liều bức xạ sau khi có hoạt động khoáng sản tại khu vực nghiên cứu.

Xây dựng cơ sở dữ liệu phóng xạ môi trường tại các mỏ khoáng sản chứa NORM. Nguyên tắc xây dựng cơ sở dữ liệu phóng xạ môi trường. Quy trình phát triển phần mềm. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình.

Tiêu chuẩn cho cơ sở dữ liệu phóng xạ môi trường. Hiệu chỉnh kết quả đo và đánh giá sai số kết qủa phân tích. Đánh giá sai số. Hiệu chỉnh sự sai khác giữa khối lượng mẫu chuẩn và mẫu phân tích.

Công thức truyền sai số. Các nguồn gây ra sai số. Mô hình địa môi trường nghiên cứu cơ chế phát tán phóng xạ tới môi trường. Đánh giá ảnh hưởng của phóng xạ môi trường tại mỏ đất hiếm Mường Hum.

Đánh giá sự phát tán các nhân phóng xạ ra môi trường. Kết quả đánh giá liều bức xạ tại tụ khoáng đất hiếm. Đánh giá ảnh hưởng của phóng xạ môi trường tại mỏ sa khoáng monazite Bản Gié. Đánh giá sự phát tán các nhân phóng xạ ra môi trường.

Đánh giá mức liều chiếu xạ tại khu vực mỏ monazite Bản Gié. Điều tra xã hội học, tình hình sức khỏe dân chúng sinh sống trong và lân cận khu mỏ khoáng sản chứa phóng xạ. Xử lý tổng hợp kết quả điều tra xã hội học tại khu vực nghiên cứu. Đánh giá ảnh hưởng của ô nhiễm phóng xạ đối với sức khỏe dân chúng trong khu vực mỏ đất hiếm Mường Hum.

107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 114 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ. 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 138 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CSDL Database Cơ sở dữ liệu D Absorbed dose rate Suất liều hấp thụ The excess lifetime cancer Nguy cơ gây ung thư trong thời ELCR risk gian sống Hex External hazard index Chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài Hin Internal hazard index Chỉ số nguy hiểm chiếu trong HPGe High Pure Germanium Germanium siêu tinh khiết International Atomic Energy Cơ quan Năng lượng nguyên tử IAEA Agency quốc tế Liều hiệu dụng chiếu trong hàng IAED Indoor annual effective dose năm International Commission on Ủy ban Quốc tế về bảo vệ phóng ICRP Radiological Protection xạ LHQ United Nations Liên Hiệp Quốc NCS PhD student Nghiên cứu sinh Naturally Occuring Vật liệu chứa phóng xạ tự nhiên NORM Radioactive Materials Outdoor Annual Effective Liều hiệu dụng chiếu ngoài hàng OAED Dose năm PXMT Environmental radioactivity Phóng xạ môi trường Raeq Radium equivalent activity Hoạt độ Radi tương đương Total annual effective dose Tổng liều hiệu dụng hàng năm TAEDE equivalent United Nations Scientific Ủy ban Khoa học Liên Hiệp Quốc UNSCEAR Committee on the Effect of về tác động bức xạ nguyên tử Atomic Radiation United States Environmental Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ US EPA Protection Agency vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.

Giá trị trọng số bức xạ (WR) của một số loại bức xạ ion hóa có năng lượng khác nhau. Giá trị trọng số mô WT được ICRP khuyến cáo. Các nhân phóng xạ tự nhiên nguyên thủy không thuộc chuỗi phóng xạ trong vỏ Trái Đất. Các nhân phóng xạ tự nhiên phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất.

Nồng độ hoạt độ trung bình của 40K, 226Ra và 232Th trong đất tại một số nước trên thế giới. Kích thước các thân quặng đất hiếm trong mỏ Mường Hum. Thành phần hoá học quặng đất hiếm trong mỏ Mường Hum. Bảng thống kê hàm lượng các nguyên tố đất hiếm trong mỏ Mường Hum.

Hệ số làm yếu cường độ gamma của nguồn thể tích. Một số thông số đặc trưng của hệ phổ kế gamma sử dụng trong nghiên cứu dùng detector HPGe của hãng Canberra (Mỹ). Các đặc trưng của nguồn chuẩn phóng xạ sử dụng trong xác định nồng độ hoạt độ các nhân phóng xạ trong các mẫu môi trường. Hiệu suất ghi tuyệt đối của detector tại các đỉnh đặc trưng.

Ngưỡng phát hiện của hệ phổ kế gamma dùng detector bán dẫn HPGe. Kết quả xác định nồng độ hoạt độ của mẫu chuẩn IAEA 375.