Đề tài Vật lý: Xác định nồng độ phóng xạ trong đá grant

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM TP. HOÀ CHÍ MINH Khoa Vaät Lyù  Leâ Thò Luïa Ñeà taøi: Người hướng dẫn: TS. TRẦN VĂN LUYẾN  Thaønh phoá Hoà Chí Minh, thaùng 5 naêm 2008 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, ngoài những nỗ lực của bản thân, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, hướng dẫn, giúp đỡ và động viên của quý thầy cô, gia đình và bè bạn. Xin cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình tới : TS. Trần Văn Luyến –Người thầy đã truyền cho em nhiệt tình nghiên cứu khoa học, kiến thức chuyên môn, đóng góp những ý kiến và kinh nghiệm quý báu, những động viên và chỉ bảo tận tình. TS. Thái Khắc Định, người thầy đã định hướng, chỉ bảo và tạo cho em lòng tự tin trong thời gian thực hiện luận văn. Quý thầy, cô khoa Vật Lý trường ĐH Sư phạm TP HCM đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích, để mai đây em vững bước vào đời. Các thầy và các anh chị phòng An toàn bức xạ và môi trường – Trung tâm hạt nhân TP HCM đã chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực nghiệm tại Trung tâm. Các bạn lớp Lý K30, đặc biệt là bạn Nguyễn Thị Yến Duyên, Lê Bá Mạnh Hùng, Dương Thế Cường đã tận tình giúp đỡ, động viên mình trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Xin gửi lời tri ân đến bố mẹ và gia đình vì tình yêu thương và những hi sinh mà mọi người đã dành cho con. Lê Thị Lụa PHẦN NỘI DUNG Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Vài nét về hiện tượng phóng xạ Phóng xạ là một hiện tượng tự nhiên xuất hiện từ thuở khai thiên lập địa, nhưng đã bị bỏ quên cho đến năm 1896 khi Henri Becquerel tình cờ phát hiện các bức xạ từ muối của uranium. Sau đó, năm 1899 Pierre và Marrie Curie tìm ra hai chất phóng xạ mới là polonium và radium. Năm 1934, Frederic Jiolot và Iren Curie tạo ra các đồng vị phóng xạ nhân tạo của phospho và nitrogen. Phát minh này đã mở ra một kỷ nguyên của phóng xạ nhân tạo. Theo định nghĩa [2], phóng xạ là biến đổi tự xảy ra của hạt nhân nguyên tử, đưa đến sự thay đổi trạng thái hoặc bậc số nguyên tử hoặc số khối của hạt nhân. Khi chỉ có sự thay đổi trạng thái xảy ra, hạt nhân sẽ phát ra tia gamma mà không biến đổi thành hạt nhân khác, khi bậc số nguyên tử thay đổi sẽ biến hạt nhân này thành hạt nhân của nguyên tử khác, khi chỉ có số khối thay đổi hạt nhân sẽ biến thành đồng vị khác của nó. Các công trình nghiên cứu thực nghiệm về hiện tượng phóng xạ đã xác nhận sản phẩm phân rã phóng xạ của hạt nhân gồm: + Tia alpha: là chùm các hạt tích điện dương, bị lệch trong điện trường và từ trường, dễ bị các lớp vật chất mỏng hấp thụ. Về bản chất, tia alpha là chùm các hạt nhân của nguyên tử Helium ( 2He). + Tia beta: cũng bị lệch trong điện trường và từ trường, có khả năng xuyên sâu hơn tia alpha. Về bản chất, tia beta là các electron (− ) hoặc các positron ( + ). + Tia gamma: không chịu tác dụng của điện trường và từ trường, có khả năng xuyên sâu vào vật chất. Về bản chất, tia gamma là các photon có năng lượng cao. 1.2. Nguồn gốc phóng xạ Phóng xạ có ở khắp mọi nơi: trong đất, nước, không khí, thực phẩm, vật liệu xây dựng, kể cả con người - một sản phẩm của môi trường. Nguồn phóng xạ được chia làm hai loại: nguồn phóng xạ tự nhiên và nguồn phóng xạ nhân tạo. 3 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. Hình 1 [23]: Nền phóng xạ 1.2.1 Các nguồn phóng xạ tự nhiên 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 - nhóm các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ - được tia vũ trụ tạo ra. 1.2.1.1 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 Thorium232Th(4n); họ Uranium238U (4n+2); họ Actinium 235U (4n+3) và họ phóng xạ nhân tạo Neptunium 241Pu (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 dùng để tính tuổi mẫu vật 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 222Ra(radon); trong họ Thorium là 220Rn(thoron); trong họ Actinium là 219Rn(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: 206Pb trong họ Uranium, 207Pb trong họ Actinium và 208Pb trong họ Thorium. Trong 4 209Bi 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. Một trong các đồng vị phóng xạ tự nhiên là40K , rất phổ biến trong môi trường (hàm lượng K trong đất đá là 27 g/kg và trong đại dương ~380 mg/lít), trong thực vật, động vật và cơ thể người (hàm lượng K trung bình trong cơ thể người khoảng 1,7 g/kg). 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 Hình 2: Họ Thorium (4n) Ký hiệu: Phân rã Beta Phân rã Alpha 5 ... - tailieumienphi.vn