TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10759-3:2016 (ISO 11665-3:2012) VỀ ĐO HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG – KHÔNG KHÍ: RADON-222 – PHẦN 3: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỂM ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NĂNG LƯỢNG ALPHA TIỀM TÀNG CỦA SẢN PHẨM PHÂN RÃ SỐNG NGẮN

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10759-3:2016

ISO 11665-3:2012

ĐO HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG – KHÔNG KHÍ: RADON-222 – PHẦN 3: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỂM ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NĂNG LƯỢNG ALPHA TIỀM TÀNG CỦA SẢN PHẨM PHÂN RÃ SỐNG NGẮN

Measurement of radioactivity in the environment – Air: radon-222 – Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay products

Lời nói đầu

TCVN 10759-3:2016 hoàn toàn tương đương với ISO 11665-3:2012

TCVN 10759-3:2016 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 85/SC 2 Bảo vệ bức xạ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 10759 (ISO 11665), Đo hoạt độ phóng xạ trong môi trường – Không khí: radon-222 gồm các tiêu chuẩn sau:

– TCVN 10759-1:2016 (ISO 11665-1:2012), Phần 1: Nguồn gốc, các sản phẩm phân rã sống ngắn và các phương pháp đo.

– TCVN 10759-2:2016 (ISO 11665-2:2012), Phần 2: Phương pháp đo tích hợp để xác định nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng trung bình của sản phẩm phân rã sống ngắn.

– TCVN 10759-3:2016 (ISO 11665-3:2012), Phần 3: Phương pháp đo điểm để xác định nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn.

– TCVN 10759-4:2016 (ISO 11665-4:2012), Phần 4: Phương pháp đo tích hợp để xác định nồng độ hoạt độ trung bình với việc lấy mẫu thụ động và phân tích trễ.

– TCVN 10759-5:2016 (ISO 11665-5:2012), Phần 5; Phương pháp đo liên tục để xác định nồng độ hoạt độ.

– TCVN 10759-6:2016 (ISO 11665-6:2012), Phần 6: Phương pháp đo điểm để xác định nồng độ hoạt độ.

– TCVN 10759-7:2016 (ISO 11665-7:2012), Phần 7: Phương pháp tích lũy để ước lượng tốc độ xả bề mặt.

– TCVN 10759-8:2016 (ISO 11665-8:2012), Phần 8: Phương pháp luận về khảo sát sơ bộ và khảo sát bổ sung trong các tòa nhà.

Bộ tiêu chuẩn ISO 11665 còn có các tiêu chuẩn sau:

– ISO 11665-9, Part 9: Method for determining exhalation rate of dense building materials.

Lời giới thiệu

Đồng vị radon 222, 220 và 219 là các khí phóng xạ được tạo ra do sự phân rã đồng vị radi 226, 224 và 223, là các sản phẩm phân rã của urani-238, thori-232 và urani-235, và đều được tìm thấy trong lớp vỏ trái đất. Các nguyên tố thể rắn, cũng có tính phóng xạ, và được tiếp theo bởi nguyên tố chì bền là được tạo ra bởi sự phân rã radon^[1].

Khi phân rã, radon phát xạ hạt anpha và tạo ra các sản phẩm phân rã thể rắn, và có tính phóng xạ (poloni, bitmut, chì,…). Ảnh hưởng tiềm ẩn lên sức khỏe con người của radon nằm ở các sản phẩm phân rã của nó hơn là do bản thân khí radon. Dù khí radon có gắn với sol khí hay không, sản phẩm phân rã radon có thể được hít vào và lắng đọng trong phế quản phổi tại độ sâu khác nhau tùy theo kích thước của chúng.

Radon ngày nay được xem là nguồn phơi nhiễm chính của con người với bức xạ tự nhiên. Báo cáo của UNSCEAR (2006)^[6] cho rằng, tại mức độ trên toàn thế giới, radon đại diện cho khoảng 52 % mức phơi nhiễm trung bình với bức xạ tự nhiên. Tác động bức xạ của đồng vị radon-222 (48 %) là đáng kể hơn so với đồng vị radon-220 (4 %), trong khi đồng vị radon-219 được xem là không đáng kể (xem Phụ lục A). Tham khảo TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) về radon-222.

Nồng độ hoạt độ radon có thể thay đổi một đến nhiều bậc về độ lớn tùy theo thời gian và không gian. Phơi nhiễm với radon và các sản phẩm phân rã của nó thay đổi nhiều từ địa điểm này đến địa điểm khác, vì nó phụ thuộc trước tiên vào lượng radon phát xạ do đất và vật liệu xây dựng trong từng địa điểm, thứ hai phụ thuộc vào mức độ nhiễm xạ và điều kiện thời tiết tại các địa điểm nơi các cá nhân bị phơi nhiễm.

Sự thay đổi từ vài nanojun trên mét khối đến vài nghìn nanojun trên mét khối quan sát được trong nồng độ năng lượng anpha tiềm tàng của các sản phẩm phân rã radon sống ngắn.

Nồng độ năng lượng anpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã radon-222 sống ngắn trong không khí có thể được đo bằng phương pháp đo điểm và phương pháp đo tích hợp (xem TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) và TCVN 10759-2 (ISO 11665-2). Tiêu chuẩn này đề cập đến phương pháp đo điểm. Phương pháp đo điểm nồng độ năng lượng anpha tiềm tàng theo thời gian khi phép đo được thực hiện và không có ảnh hưởng đáng kể trong sự phơi nhiễm hàng năm. Do vậy, phương pháp đo loại này không áp dụng khi đánh giá sự phơi nhiễm hàng năm.

CHÚ THÍCH: Nguồn gốc radon-222 và các sản phẩm phân rã sống ngắn của nó trong môi trường không khí và các phương pháp đo khác được mô tả khái quát tại TCVN 10759-1 (ISO 11665-1).

 

ĐO HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG – KHÔNG KHÍ: RADON-222 – PHẦN 3: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỂM ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NĂNG LƯỢNG ALPHA TIỀM TÀNG CỦA SẢN PHẨM PHÂN RÃ SỐNG NGẮN

Measurement of radioactivity in the environment – Air: radon-222 – Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay products

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này mô tả phương pháp đo điểm để xác định nồng độ hoạt độ sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 trong không khí và để tính toán nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng.

Tiêu chuẩn này đưa ra các chỉ dẫn để thực hiện phương pháp đo điểm nồng độ năng lượng alpha, sau khi thực hiện lấy mẫu tại một nơi xác định trong vài phút, và điều kiện sử dụng thiết bị đo.

Phương pháp đo này áp dụng trong trường hợp đo nhanh nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng. Kết quả thu được không thể ngoại suy để ước tính nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 trong một năm. Vì vậy, loại phép đo này không áp dụng để đánh giá phơi nhiễm hàng năm.

Phương pháp đo này áp dụng đối với mẫu không khí có nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng lớn hơn 5 nJ/m³.

CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn này không đề cập sự phân bố tiềm tàng sản phẩm phân rã của radon-220.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các bản sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 10759-1 (ISO 11665-1), Đo phóng xạ môi trường – Không khí: radon-222 – Phần 1: Nguồn gốc, các sản phẩm phân rã sống ngắn và các phương pháp đo.

TCVN ISO/IEC 17025, Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn.

IEC 61577-1, Radiation protection instrumentation – Radon and radon decay product measuring instruments – Part 1: General principles (Dụng cụ bảo vệ bức xạ – Thiết bị đo radon và các sản phẩm phân rã của radon – Phần 1: Nguyên tắc chung).

IEC 61577-3, Radiation protection instrumentation – Radon and radon decay product measuring instruments – Part 3: Specific requirements for radon decay product masuring instruments (Dụng cụ bảo vệ bức xạ – Thiết bị đo radon và các sản phẩm phân rã của radon – Phần 3: Yêu cầu riêng cho các thiết bị đo sản phẩm phân rã của radon).

3  Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

3.1  Thuật ngữ và định nghĩa

Tài liệu này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1).

3.2  Ký hiệu

Tài liệu này sử dụng các ký hiệu trong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) và các ký hiệu sau.

Ci EAE,i EAEt,i EPAE,i EPAEC,i	nồng độ hoạt độ của hạt nhân i, tính bằng becquerel trên mét khối. năng lượng hạt alpha sinh ra bởi sự phân rã hạt nhân i, tính bằng jun. tổng năng lượng hạt alpha có thể sinh ra bởi hạt nhân i, tính bằng jun. năng lượng alpha tiềm tàng của hạt nhân i, tính bằng jun. nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của hạt nhân i, tính bằng jun trên mét khối. ngưỡng quyết định của nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của hạt nhân i, tính bằng jun trên mét khối.
	giới hạn phát hiện nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của hạt nhân i, tính bằng jun trên mét khối.
	giới hạn dưới của khoảng tin cậy của nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của hạt nhân i, tính bằng jun trên mét khối.
	giới hạn trên của khoảng tin cậy của nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của hạt nhân i, tính bằng jun trên mét khối.
Ij	số đếm tổng cộng lần thứ j thu được trong khoảng thời gian từ thời điểm tj đến tcj.
I0j	số đếm phông nền lần thứ j thu được trong khoảng thời gian từ thời điểm tj đến tcj.
kij	hệ số liên đới đến số đếm tổng cộng thứ j đối với sản phẩm i của phân rã radon, phụ thuộc vào hằng số phân rã của các sản phẩm phân rã radon, thời gian lấy mẫu, ts, và thời điểm tj và tcj trên giây bình phương.
Ni n Q tcj tj ts U u() urel() V εc λi	số các nguyên tử của hạt nhân i. số đếm phụ thuộc vào cách thức đếm alpha tổng cộng được sử dụng. lưu lượng dòng lấy mẫu, tính bằng mét khối trên giây. thời điểm kết thúc việc đếm j, tính bằng giây. thời điểm bắt đầu việc đếm j, tính bằng giây. thời gian lấy mẫu, tính bằng giây. độ không đảm bảo mở rộng tính bằng U = k · u với k = 2. độ không đảm bảo tiêu chuẩn của kết quả đo. độ không đảm bảo tiêu chuẩn tương đối. thể tích được lấy mẫu, tính bằng mét khối. hiệu suất đếm, tính bằng xung trên phân rã. hằng số phân rã của hạt nhân i, tính bằng giây.

4  Nguyên lý của phương pháp đo

Phương pháp đo điểm nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 dựa trên các yếu tố sau:

a) Sử dụng màng lọc hiệu suất cao để tại thời điểm t, lấy mẫu tức thời sản phẩm phân rã sống ngắn của radon có trong một thể tích khí đại diện cho không khí được khảo sát;

b) Sử dụng detector nhạy với hạt alpha để thực hiện phép đo tổng alpha lặp lại đối với sản phẩm phân rã thu thập được; giai đoạn đếm bắt đầu sau khi việc lấy mẫu kết thúc;

c) Tính nồng độ hoạt độ của sản phẩm phân rã radon bằng cách sử dụng định luật phân rã phóng xạ và kết quả đếm của một khoảng thời gian xác định trước, được lặp lại tại các thời điểm nhất định.

Phương pháp đo tổng alpha xác định số lượng hạt alpha phát ra bởi sản phẩm phân rã sống ngắn của radon. Chuỗi phân rã ²²²Rn cho thấy 99,98% phân rã của ²¹⁸Po phát ra hạt alpha. Vì vậy, chuỗi phân rã này có thể coi là nguồn hoàn toàn phát alpha. ²¹⁴Pb và ²¹⁴Bi không phải là các nguồn phát alpha nhưng đóng góp vào sự xuất hiện của hạt alpha sinh ra từ phân rã ²¹⁴Po.

Sau khi thu thập mẫu khí, tổng hoạt độ phóng xạ alpha được đo cho các khoảng thời gian đếm khác nhau. Vì sản phẩm phân rã radon phân rã nhanh nên thành phần đồng vị của một mẫu thay đổi nhanh trong quá trình thu thập mẫu cũng như trong quá trình đếm. Cần lặp lại các phép đo tổng hoạt độ alpha để mô tả sự phân rã của mẫu và từ đó, tính số lượng của các sản phẩm phân rã khác nhau đã được thu thập từ mẫu khí.

CHÚ THÍCH: Mặc dù ²²²Rn và các sản phẩm phân rã của nó thường được tìm thấy với lượng lớn, các mẫu khí trong môi trường có thể có hoạt độ đáng kể của các hạt nhân phóng xạ thuộc chuỗi phân rã ²²⁰Rn cũng như hạt nhân phóng xạ có đời sống dài trong không khí. Trong trường hợp như vậy, các công thức và quy trình quy định trong tiêu chuẩn này cần được điều chỉnh để tính tới các hạt nhân phóng xạ bổ sung này.

5  Thiết bị

Bộ thiết bị bao gồm một hệ thống lấy mẫu và một hệ thống phát hiện cấu thành bởi một detector kết nối với hệ thống đếm (xem Hình 1). Thiết bị đo được sử dụng phải phù hợp với IEC 61577-1 và IEC 61577-3.

Hệ thống lấy mẫu bao gồm các bộ phận sau:

a) Một ống giữ cái lọc không lớp che chắn cho phép tháo cái lọc nhanh và dễ dàng sau khi lấy mẫu;

b) Một bơm;

c) Một cái lọc khí có hiệu suất cao (cái lọc HEPA có hiệu suất tối thiểu 99,97 % cho cỡ hạt 0,3 μm);

d) Một lưu lượng kế và một đồng hồ bấm giờ.

Detector có thể bao gồm:

– Một bộ nhân quang có bề mặt nhấp nháy nhạy [ví dụ ZnS(Ag)];

– Vật bán dẫn điện silicon nhạy với hạt alpha.

Detector kết nối với hệ thống đếm xung phải có bề mặt phát hiện nhạy có đường kính ít nhất bằng đường kính lọc.

CHÚ DẪN:

1  màng lọc

2  ống giữ màng lọc

3  cột đỡ

4  lưu lượng kế và đồng hồ bấm giờ

5  bơm

6  hệ thống đếm

7  detector

Hình 1 – Sơ đồ hoạt động của bộ đo điểm để đo nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon

6  Lấy mẫu

6.1  Khái quát

Lấy mẫu tức thời cơ bản được sử dụng để đo nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của các sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 tại một thời điểm nhất định và một vị trí nhất định.

6.2  Mục tiêu lấy mẫu

Mục tiêu lấy mẫu là thu thập liên tục tất cả các sol khí, bất kể kích thước như thế nào (cả các phần liên quan và không liên quan), mang sản phẩm phân rã sống ngắn của radon và có trong không khí xung quanh trong một khoảng thời gian lấy mẫu xác định (ít hơn một giờ).

6.3  Đặc điểm lấy mẫu

Các phần liên quan và không liên quan của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon phải được lấy mẫu không gián đoạn từ không khí đang được khảo sát bằng cách bơm và lọc một thể tích khí đã biết qua một màng thu có hiệu suất cao đặt trong một hộp chứa màng lọc mở. Mẫu khí phải lấy từ nhiều hướng.

Để đếm được chính xác số hạt alpha phát ra, hệ thống lấy mẫu phải hướng tới nhân phóng xạ lắng đọng trên bề mặt cái lọc và phải ngăn ngừa khả năng sol khí bị che lấp.

Hệ thống lấy mẫu phải được sử dụng trong điều kiện ngăn ngừa sự bít kín màng lọc, nguyên nhân gây ra tình trạng tự hấp thụ alpha phát ra từ các hạt thu thập được trên cái lọc hoặc suy giảm lưu lượng dòng lấy mẫu theo thời gian.

6.4  Điều kiện lấy mẫu

6.4.1  Khái quát

Việc lấy mẫu phải được thực hiện theo quy định trong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1). Vị trí, ngày và thời điểm lấy mẫu phải được ghi lại.

6.4.2  Lắp đặt hệ thống lấy mẫu

Việc lắp đặt hệ thống lấy mẫu phải được thực hiện theo quy định trong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1).

6.4.3  Thời gian lấy mẫu

Do thời gian bán rã ngắn của sản phẩm phân rã radon-222, đặc biệt là ²¹⁸Po, thời gian lấy mẫu thường ít hơn hoặc bằng 20 min. Thời gian lấy mẫu dài hơn không cải thiện được giới hạn phát hiện của phương pháp đo.

6.4.4  Thể tích khí được lấy mẫu

Thể tích khí được lấy mẫu phải được nắm rõ bằng cách đo liên tục lưu lượng dòng trong suốt thời gian lấy mẫu với một hệ thống lấy mẫu đã được hiệu chuẩn (ví dụ ống âm thanh) (xem IEC 61557-3).

7  Phương pháp phát hiện

Việc phát hiện được thực hiện bằng cách sử dụng nhấp nháy kẽm sunfua hoạt hóa bạc ZnS(Ag) hoặc chất bán dẫn (phát hiện alpha), như được mô tả trong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1).

8  Đo

8.1  Quy trình

Phép đo phải được thực hiện như sau:

a) Lựa chọn thời gian lấy mẫu, t_s.

b) Lập kế hoạch cho giai đoạn đếm, với n lần đếm, và chọn thời điểm bắt đầu t_j và thời điểm kết thúc t_cj cho mỗi lần đếm I_j. Các tập hợp đếm khác nhau được thiết lập từ j = 1 đến j = n. Trước mỗi một tập hợp đếm, cần phải có khoảng thời gian chờ cụ thể.

CHÚ THÍCH: Ví dụ các cách thức đếm tổng hạt alpha được nêu trong Phụ lục A.

c) Lắp đặt hệ thống phát hiện (detector và hệ thống đếm xung).

d) Xác định mức phông nền của màng lọc. Trước khi tiến hành lấy mẫu, đặt màng còn mới đối diện với detector, phù hợp với khuyến nghị của nhà sản xuất. Đo màng mới bằng cách thực hiện n lần đếm liên tục tổng alpha trong các khoảng thời gian cụ thể t_cj – t_j theo giai đoạn đếm được lựa chọn:

1) t = 0 đến t = t1 2) t = t1 đến t = tc1 3) t = tc1-1 đến t = tj 4) t = tj đến t = tcj

khoảng chờ, không có số đếm nếu t1 > 0; lần đếm I01 được thực hiện; khoảng chờ, không có số đếm nếu tj > tcj-1; lần đếm I0,j được thực hiện.

Nếu n > 1, lặp lại các giai đoạn 3) và 4) cho đến khi j = n.

e) Ghi lại các giá trị của I_0,j với j = 1 đến j = n.

f) Lựa chọn và ấn định điểm đo.

g) Lắp đặt hệ thống lấy mẫu.

h) Thực hiện, thu thập mẫu khí đại diện cho môi trường khí được khảo sát trong suốt khoảng thời gian lấy mẫu t_s.

i) Ghi lại vị trí và thời gian (ngày, giờ và phút) lấy mẫu.

j) Khi hoàn thành việc lấy mẫu, tháo màng lọc khỏi hệ thống lấy mẫu và đặt nó đối diện với detector, phù hợp với khuyến nghị của nhà sản xuất. Do sản phẩm phân rã của radon-222 có thời gian bán rã ngắn nên các hạt alpha phải được đo tại nơi lấy mẫu trong vòng vài phút sau khi lấy mẫu.

k) Thực hiện n lần đếm liên tiếp tổng hạt alpha của màng với khoảng thời gian đếm cụ thể t_cj – t_j theo giai đoạn đếm được lựa chọn:

1) t = 0 đến t = t1 2) t = t1 đến t = tc1 3) t = tcj-1 đến t = tj 4) t = tj đến t = tcj

khoảng chờ, không có số đếm nếu t1 > 0; lần đếm I1 được thực hiện; khoảng chờ, không có số đếm nếu tj > tcj-1; lần đếm Ij được thực hiện.

Nếu n > 1, lặp lại các giai đoạn 3) và 4) cho đến khi j = n.

l) Ghi lại các giá trị của l_j với j = 1 đến j = n.

m) Tính toán để xác định nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng.

8.2  Đại lượng ảnh hưởng

Các đại lượng khác nhau có thể dẫn tới phép đo bị sai lệch và cho ra kết quả không mang tính đại diện. Tùy thuộc vào phương pháp đo và việc kiểm soát các đại lượng ảnh hưởng thông thường như được nêu trong IEC 61577-1 và TCVN 10759-1 (ISO 11665-1), các đại lượng sau phải được xem xét cụ thể:

a) Ảnh hưởng của áp suất khí quyển đối với quá trình lấy mẫu;

b) Ảnh hưởng của điều kiện lưu giữ màng lọc trước khi thực hiện lấy mẫu; các điều kiện lưu giữ phải được thiết kế để tránh cho màng lọc bị nhiễm bẩn sản phẩm phân rã radon;

c) Nhiễm bẩn bề mặt detecton; nhiễm bẩn bề mặt detector phải được kiểm soát trước khi thực hiện phép đo;

d) Sự tồn tại các nguồn phát alpha khác (radi, các đồng vị radon, v.v..) trên màng lọc hoặc trong môi trường khí xung quanh.

Các khuyến nghị của nhà sản xuất trong bản hướng dẫn vận hành thiết bị đo phải được tuân theo.

8.3  Hiệu chuẩn

Toàn bộ thiết bị đo (hệ thống lấy mẫu và hệ thống phát hiện, tức là detector và các thiết bị điện tử liên quan) phải được hiệu chuẩn như quy định trong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1).

Mối quan hệ giữa biến số đo được bởi hệ thống phát hiện và nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã radon trong không khí phải được thiết lập bằng cách sử dụng nguồn phóng xạ mẫu hoặc chuẩn khác (ví dụ không khí chuẩn) đã được thừa nhận thông qua các chương trình so sánh quốc tế.

9  Biểu thị kết quả

9.1  Khái quát

Tính nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 phải dựa trên nồng độ hoạt độ của mỗi sản phẩm phân rã sống ngắn cũng như nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng tổng cộng.

Tính nồng độ hoạt độ của ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb và ²¹⁴Bi phải dựa trên một vài lần đếm tổng alpha I_J, mức phông nền của detector I_0,j, hiệu suất đếm, lưu lượng và thời gian lấy mẫu. Các giả thiết sau được áp dụng:

a) Các sản phẩm phân rã sống ngắn của radon là các hạt nhân chỉ phát alpha có trong không khí được phân tích;

b) Nồng độ hoạt độ của từng sản phẩm phân rã sống ngắn riêng rẽ của radon không thay đổi trong suốt quá trình lấy mẫu;

c) Hiệu suất đếm là giống nhau cho mỗi sản phẩm phân rã.

Nồng độ hoạt độ của mỗi sản phẩm phân rã được tính bằng cách sử dụng các phương trình biểu thị số của nguyên tử của mỗi sản phẩm phân rã có trên cái lọc tại thời điểm kết thúc quá trình lấy mẫu dựa trên tổng số đếm tổng cộng hạt alpha thu được ở các khoảng thời gian khác nhau (xem Phụ lục B).

9.2  Nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng

Nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 được tính bởi Công thức (1):

                 (1)

                  (2)

Trong đó:

                (3)

                   (4)

Phương pháp tính k_i,j được mô tả chi tiết trong Phụ lục B.

CHÚ THÍCH: Đối với Đối với ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi và ²¹⁴Po, .

9.3  Độ không đảm bảo tiêu chuẩn

Độ không đảm bảo của lưu lượng dòng lấy mẫu, hiệu suất đếm và số đếm (bao gồm cả mức nền) phải được tính đến.

Độ không đảm bảo của hằng số phân rã, thời gian lấy mẫu và thời gian đếm được coi như không đáng kể, độ không đảm bảo của k_i,j do đó được coi như không đáng kể.

Với giả thiết:

a) Tất cả các biến số là độc lập;

b) Số lần đếm I_0,j và I_j thường biến đổi theo định luật Poisson.

Với các điều kiện này, độ không đảm bảo của số lần đếm I_0,j và I_j được biểu thị như sau:

u²(I_0,j) = I_0,j và u²(I_j) = I_j                                (5)

I_j phụ thuộc vào hoạt độ của mỗi sản phẩm phân rã cũng như thời gian trôi qua kể từ khi kết thúc quá trình lấy mẫu. Do đó, độ không đảm bảo của phép đếm được ước tính từ phương sai của I_j bao gồm cả độ không đảm bảo của các biến số mà I_j phụ thuộc.

Theo TCVN 9595-3 (ISO/IEC 98-3), độ không đảm bảo tiêu chuẩn được tính theo Công thức (6):

                  (6)

Trong đó:

                       (7)

                   (8)

Phép tính các giới hạn đặc trưng (xem ISO 11929) đòi hỏi phải tính , tức là độ không đảm bảo của  như một hàm của giá trị thật của nó, được tính theo Công thức (9):

             (9)

9.4  Ngưỡng quyết định

Ngưỡng quyết định, , thu được từ Công thức (9) với (xem ISO 11929), tức là mỗi và . Từ đây suy ra Công thức (10):

                    (10)

α = 0,05 với k_1-α = 1,65 thường được chọn mặc định.

9.5  Giới hạn phát hiện

Giới hạn phát hiện, , được tính theo Công thức (11) (xem ISO 11929):

      (11)

Với:

                       (12)

Nếu α = β thì 

α = β = 0,05 với k_1-α = k_1-β thường được chọn mặc định.

9.6  Giới hạn khoảng tin cậy

Giới hạn dưới, và giới hạn trên của khoảng tin cậy được tính theo các Công thức (13) và (14) (xem ISO 11929):

                  (13)

                    (14)

Trong đó:

ω = f[y/u(y)], f là hàm phân bố của phân bố chuẩn được tiêu chuẩn hóa;

ω = 1 có thể được xác lập nếu ≥ 4·u(), trong trường hợp này:

 = ± k_1-γ/2·u()                (15)

g = 0,05 với k_1-g/2 = 1,96 thường được chọn theo mặc định.

10  Báo cáo thử nghiệm

10.1  Báo cáo thử nghiệm phải tuân theo các quy định của TCVN ISO/IEC 17025 và phải bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Phương pháp đo (điểm);

c) Nhận dạng mẫu;

d) Đặc điểm lấy mẫu (chủ động);

e) Thời điểm bắt đầu lấy mẫu (ngày, giờ và phút);

f) Thời điểm kết thúc lấy mẫu (ngày, giờ và phút);

g) Khoảng thời gian lấy mẫu;

h) Vị trí lấy mẫu;

i) Các đơn vị biểu thị kết quả đo;

j) Kết quả thử nghiệm, ± u() hoặc ± U, với giá trị k liên đới.

10.2  Có thể đưa các thông tin bổ sung như:

a) Mục đích đo;

b) Xác suất  α, β và (1 – g);

c) Ngưỡng quyết định và giới hạn phát hiện; tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng mà có các cách thể hiện kết quả khác nhau:

1) Nếu nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 được so sánh với ngưỡng quyết định (xem ISO 11929) thì kết quả của phép đo cần phải thể hiện là  nếu kết quả thấp hơn ngưỡng quyết định;

2) Nếu nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 được so sánh với giới hạn phát hiện thì kết quả đo sẽ được thể hiện là nếu kết quả thấp hơn giới hạn phát hiện. Nếu giới hạn phát hiện vượt quá giá trị hướng dẫn thì phải lập thành tài liệu về phương pháp đo không phù hợp cho mục đích của phép đo;

d) Tất cả các thông tin liên quan có thể ảnh hưởng đến kết quả:

1) Điều kiện thời tiết vào thời điểm lấy mẫu;

2) Điều kiện thông gió đối với việc đo trong nhà (hệ thống thông gió cơ học, cửa ra vào và cửa sổ được mở hay đóng, v.v…).

10.3  Kết quả có thể được thể hiện theo mẫu tương tự như được chỉ ra trong TCVN 10759-1:2016 (ISO 11665-1:2012), Phụ lục C.

 

Phụ lục A

(Tham khảo)

Ví dụ các cách thức đếm tổng hạt alpha

Có một số cách thức đếm tổng hạt alpha cho phương pháp đo điểm để đo nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 nêu trong tiêu chuẩn này.

Một số cách thức trong số đó phù hợp với mục đích của tiêu chuẩn này được liệt kê trong Bảng A.1.

Bảng A.1 – Ví dụ các cách thức đếm tổng hạt alpha

Phương pháp	Khoảng thời gian của các pha khác nhau (giây)
	Lấy mẫu	Chờ	Đếm lần thứ nhất	Chờ	Đếm lần thứ hai	Chờ	Đếm lần thứ ba
Thomas[4]	300	120	180	60	840	60	540
Thomas[4] + Hartley[5][6]	Biến thiên
Markov[7]	300	60	180	180	180
Nazaroff[8]	300	60	600	600	1 140
Miller[9][10]	120	30	120
Kusnetz[11]	300 đến 600	2 400 đến 5 400
Rolle[12]	120	480	120

 

Phụ lục B

(Tham khảo)

Tính toán các hệ số ,  và 

B.1  Khái quát

Phụ lục này nêu phương pháp xác định các hệ số ,  và 

CHÚ THÍCH: Xem Điều 3 để biết định nghĩa các ký hiệu sử dụng trong Phụ lục này.

B.2  Phương pháp xác định

B.2.1  Xác định số phân rã apha

Sau khi lấy mẫu xong, số phân rã alpha dự kiến, n_α, trong khoảng thời gian t_cj – t_j được tính theo Công thức (B.1):

                     (B.1)

trong đó , , và là số nguyên tử của ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb và ²¹⁴Bi, thu thập được trên màng lọc tại thời điểm kết thúc lấy mẫu

Để xác định số phân rã alpha, phải thực hiện được phép đếm giữa thời điểm t_j và t_cj.

Số lần đếm cần thực hiện phụ thuộc cách thức đếm tổng hạt alpha được sử dụng (xem Phụ lục A). Từ các kết quả đếm này I_j – I_0,j có thể suy ra số nguyên tử của mỗi sản phẩm phân rã radon thu được trên cái lọc tại thời điểm kết thúc lấy mẫu (, , và ).

B.2.3  Xác định nồng độ hoạt độ của mỗi sản phẩm phân rã radon

Nồng độ hoạt độ của mỗi sản phẩm phân rã radon thu được từ Công thức (3) (xem 9.2). Từ đây suy ra các Công thức (B.2), (B.3) và (B.4):

                        (B.2)

                        (B.3)

                                    (B.4)

Nồng độ hoạt độ của mỗi sản phẩm phân rã radon cho khoảng thời gian đo t_s cũng được tính toán như trong các Công thức (B.5), (B.6) và (B.7):

                  (B.5)

.                       (B.6)

                                   (B.7)

B.2.3  Xác định các hệ số , và 

Bằng cách sử dụng các công thức từ (B.2) đến (B.7) cùng với việc xác định , , và , có thể thu được các giá trị , và  cho mỗi phương pháp đo.

B.3  Sử dụng cách thức Thomas

B.3.1  Quy trình đo

Đối với cách thức Thomas^[4], việc lấy mẫu diễn ra chính xác đến giây, trong khoảng thời gian t_s = 300 s. Sau giai đoạn lấy mẫu, phải đo số phân rã alpha của sản phẩm phân rã thu thập được.

Các bước như sau:

a) Xác định số đếm của phông. Trước khi lấy mẫu, màng mới được đo bằng cách thực hiện ba lần đếm tổng alpha với các thời gian đếm là t_c1 – t₁ = 180 s, t_c2 – t₂ = 840 s, t_c3 – t₃ = 540 s. Phải kiểm tra detector không bị nhiễm bẩn khi được lắp cùng với màng mới bằng một lần đếm trong khoảng thời gian ít nhất 1 min trước mỗi phép đo.

b) Tiến hành lấy mẫu.

c) Đặt màng lọc đối diện detector sau khi quá trình lấy mẫu dừng lại.

d) Thực hiện ba lần đếm tổng alpha của màng với các quãng thời gian cụ thể theo cách thức Thomas:

1) t = 0 s đến t = 120 s 2) t1 = 120 s đến tc1 = 300 s 3) tc1 = 300 s đến t2 = 360 s 4) t2 = 360 s đến tc2 = 1200 s 5) tc2 = 1200 s đến t3 = 1 260 s 6) t3 = 1 260 s đến tc3 = 1 800 s

khoảng chờ, không có số đếm; lần đếm I1 được thực hiện; khoảng chờ, không có số đếm; lần đếm I2 được thực hiện; khoảng chờ, không có số đếm; lần đếm I3 được thực hiện.

B.3.2  Xác định các hệ số , và 

Nếu thời gian lấy mẫu đã biết, nồng độ hoạt độ của mỗi sản phẩm phân rã của radon có thể thu được từ các Công thức (B.8), (B.9) và (B.10):

               (B.8)

                (B.9)

                  (B.10)

Với tất cả các thời điểm (thời điểm bắt đầu và kết thúc đếm) được lựa chọn trong cách thức đếm và với việc sử dụng Công thức (B.1), các kết quả đếm có thể được biểu thị như trong các Công thức (B.11), (B.12) và (B.13):

                     (B.11)

                   (B.12)

                   (B.13)

Với các kết quả đếm này và việc áp dụng quy tắc Cramer, có thể rút ra số nguyên tử của sản phẩm phân rã radon trên cái lọc tại thời điểm kết thúc lấy mẫu (, , và ), ví dụ:

                    (B.14)

                    (B.15)

                  (B.16)

Bằng việc sử dụng các Công thức (B.8) và (B.14), nồng độ hoạt độ của ²¹⁸Po được biểu thị như trong Công thức (B.17):

   (B.17)

Bằng việc sử dụng các Công thức (B.9) và (B.15), nồng độ hoạt độ của ²¹⁴Pb được biểu thị như trong Công thức (B.18):

   (B.18)

Bằng việc sử dụng các Công thức (B.10) và (B.16), nồng độ hoạt độ của ²¹⁴Bi được biểu thị như trong Công thức (B.19):

 (B.19)

Bằng việc sử dụng các Công thức (B.17), (B.18) và (B.19), và các Công thức (B.2), (B.3) và (B.4), suy ra các giá trị của , và :

 

Phụ lục C

(Tham khảo)

Phương pháp đo khi sử dụng cách đếm tổng alpha theo cách thức Thomas

C.1  Khái quát

Phụ lục này nêu phương pháp đếm tổng alpha theo cách thức Thomas^[4], là một trong số các phương pháp đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn này (xem Phụ lục A và IEC 61577-1).

Giả định rằng ảnh hưởng do sự tồn tại sản phẩm phân rã của radon-220 trong không khí được lấy mẫu là không đáng kể.

C.2  Thiết bị

Thiết bị bao gồm:

a) Đầu lấy mẫu hở được nối với một chiếc bơm;

b) Một màng lọc: kích thước lỗ 0,8 μm, đường kính 4,5 cm;

c) Một đồng hồ đo lưu lượng theo thể tích;

d) Một đồng hồ bấm giờ;

e) Một bộ nhân quang có bề mặt nhấp nháy nhạy [ZnS(Ag)];

C.3  Lấy mẫu

Thiết bị lấy mẫu được đặt tại một khu vực thông thoáng ở độ cao 1,50 m so với mặt đất.

Việc lấy mẫu được thực hiện trong chính xác 300 s, đến một giây.

Hai mẫu được lấy tại cùng vị trí vào hai thời điểm khác nhau.

Lưu lượng dòng đo được là Q = 5 x 10^-4 m³/s.

C.4  Quy trình do

Quy trình đo được mô tả trong B.2.1.

C.5  Biểu thị kết quả

C.5.1  Nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng

Nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã có đời sống ngắn của radon-222 được tính theo Công thức (C.1):

                     (C.1)

Trong đó:

                     (C.2)

                (C.3)

                (C.4)

Trong đó, ,  và được tính theo các Công thức (B.17), (B.18) và (B.19).

C.5.2  Độ không bảo đảm tiêu chuẩn

Độ không đảm bảo tiêu chuẩn của thu được từ Công thức (6). Từ đây suy ra Công thức (C.5):

               (C.5)

Trong đó:

                      (C.6)

                        (C.7)

C.5.3  Ngưỡng quyết định

Ngưỡng quyết định, , thu được từ Công thức (10).

Từ đây suy ra Công thức (C.8):

                   (C.8)

α = 0,05 với k_1-α = 1,65 thường được chọn mặc định.

C.5.4  Giới hạn phát hiện

Giới hạn phát hiện, , được tính theo công thức (11) với α = β. Từ đây suy ra Công thức (C.9):

             (C.9)

a = b = 0,05 với k_1-a = k_1-b = 1,65.

C.6  Ví dụ

Hai ví dụ được thực hiện ngoài trời trong vùng Limousin (Pháp).

Bằng việc sử dụng cách thức Thomas, kết quả đếm của hai mẫu này được nêu trong Bảng C.1.

Bảng C.1 – Kết quả đếm

Ngày và giờ	Kết quả đếm (xung)
	I0,1	I1	I0,2	I2	I0,3	I3
17/08/1999 – 10:35	3	867	10	2 735	7	1 558
18/08/1999 – 19:00	2	693	9	2 318	6	1 258

Kết quả đo nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon nêu trong Bảng C.2:

Bảng C.2 – Kết quả đo

Ngày và giờ	nJ/m3	nJ/m3	nJ/m3	nJ/m3
17/08/1999 – 10:35	239	21	2	9
18/08/1999 – 19:00	181	17	2	8

Trong đó:

Q = 5 x 10^-4 m³/giây và 

e_c = 0,5 và 

 

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nuclear Data Base issued from the Decay Data Evaluation Project. Available at: http://www.nucleide.org/DDEP_WG/DDEPdata.htm.

[2] UNSCEAR 2006 Report: Effects of ionizing radiation (Vol. 1, report to the General Assembly and two scientifc annexes). United Nations Publication, New York, 2008.

[3] ICRP Publication 39. Principles for limiting exposure of the public to natural sources of radiation. In: Annals of the ICRP, 14 (1), 1984.

[4] Thomas J.W. Measurement of Radon Daughters in Air. Health Phys., 23, 1972, pp. 783-789.

[5] HARTLEY B.M.A computer method for simulating the decay of radon daughters. Radiation protection in Australia, 6 (4), pp. 126-130, 1988.

[6] HARTLEY B.M.A A new method for the determination of the activity of short half-life descendants of radon. J. Radiol. Prot., 9 (3), 1989, pp. 165-177.

[7] MARKOV K. P., STAS K. N., RYABOV N. V. A rapid method for estimating the hazard associated with the presence of radon and radon daughter in air. Atomnia Energia, 12 (4), 1962, pp. 315-319.

[8] NAZAROFF W.W. Optimizing the total three counts technique for measuring concentrations of radon progeny in residences. Health Physics, 46 (2), 1984, pp. 395-405.

[9] MILLER R. W., DENEBERG B., MOORE G. A new monitoring technique for airborne radon daughter. Proceedings of the 9^th Midyear Topical Symposium of the Health Physics Society, 9-12 February 1976.

[10] MILLER R. W., CLEVELAND J., KUMP D. An instant working level meter. Proceedings of the American industrial Hygiene Conference, May 1976.

[11] KUSNETZ H. L. Radon daughter in mine atmosphere. American industrial Hygiene Assosiation Quarterly, 17 (1), 1956, pp. 85-88.

[12] ROLLE R. Rapid Working Level Monitoring. Health Phys., 22, 1972, pp. 223-238.

[13] TCVN 9595-3 (ISO/IEC 98-3), Độ không đảm bảo đo – Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995).

[14] TCVN 10759-2, Đo hoạt độ phóng xạ trong môi trường – Không khí: radon-222 – Phần 2: Phương pháp đo tích hợp để xác định nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng trung bình của sản phẩm phân rã sống ngắn.

[15] TCVN 10759-8, Đo hoạt độ phóng xạ trong môi trường – Không khí: radon-222 – Phần 8: Phương pháp luận về khảo sát sơ bộ và khảo sát bổ sung trong các tòa nhà.

[16] ISO 11929:2010, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation – Fundamentals and application.