Nghiên cứu quá trình phát tán nhân phóng xạ phát bức xạ gamma, khí phóng xạ (radon, thoron) tại mỏ đất hiếm

Bài viết Nghiên cứu quá trình phát tán nhân phóng xạ phát bức xạ gamma, khí phóng xạ (radon, thoron) tại mỏ đất hiếm trình bày kết quả nghiên cứu quá trình phát tán nhân phóng xạ phát bức xạ gamma, khí phóng xạ từ thân quặng đất hiếm chứa phóng xạ đến môi trường và đề xuất giải pháp phòng ngừa giảm thiểu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu quá trình phát tán nhân phóng xạ phát bức xạ gamma, khí phóng xạ (radon, thoron) tại mỏ đất hiếm INSTRUCTION FOR PREPARING FULL TEXT FOR VIETNAM CONFERENCE ON NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY (VINANST-13) NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHÁT TÁN NHÂN PHÓNG XẠ PHÁT BỨC XẠ GAMMA, KHÍ PHÓNG XẠ (RADON, THORON) TẠI MỎ ĐẤT HIẾM NGUYỄN VĂN DŨNG, ĐÀO ĐÌNH THUẦN, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, 18 phố Viên, Đức Thắng, Bắc Từ Liêm, Hà Nội E-mail: dungnvhumg@gmail.com Tóm tắt: Để phục vụ quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhiều mỏ khoáng sản đã và đang được đẩy mạnh công tác thăm dò, khai thác phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, trong đó có mỏ khoáng sản chứa phóng xạ. Khi quá trình thăm dò, khai thác được thực hiện nhất thiết phải có sự tác động của các yếu tố nhân tạo làm đảo lộn các tầng đất đá, phá vỡ thế nằm tự nhiên của các thân quặng, gia tăng quá trình phát tán, rửa trôi… làm cho quá trình phát tán các chất phóng xạ vào môi trường ngày càng mạnh mẽ và phức tạp. Nghiên cứu mô hình lý thuyết và khảo sát thực nghiệm đã làm sáng tỏ phát tán nhân phóng xạ phát bức xạ gamma , khí phóng xạ radon, thoron trên thân quặng đất hiếm chứa phóng xạ. Kết quả khảo sát trên thân quặng đất hiếm gây ra giá trị suất liều chiếu xạ gamma có biên độ 0,6  7,7 Sv/h, nồng độ radon có biên độ (30÷45).103Bq/m3, nồng độ thoron biên độ (45÷70).103Bq/m3. Từ khóa: radon, thoron, bức xạ gamma, phóng xạ, đất hiếm, phát tán, môi trường 1. MỞ ĐẦU INTRODUCTION (Times New Roman 12 point, bold, and aligned left) Nước ta có nguồn tài nguyên khoáng sản phong ph , trong đó có các mỏ quặng phóng xạ (urani trong cát kết, than Tr ng Nông S n) và nhiều loại khoáng sản chứa chất phóng xạ (sa khoáng, đất hiếm N m e, Đông Pao, Mường Hum, đồng Sin Quyền, urani phốt phát Bình Đường). Nước ta thuộc miền nhiệt đới khí h u nóng ẩm mưa nhiều, lớp đất đá bề mặt chịu tác động phong hoá xâm thực mạnh mẽ. Do v y đa phần các mỏ quặng nói chung và các mỏ quặng phóng xạ nói riêng thuộc dạng quặng “ẩn”, các thân quặng thường bị chôn vùi dưới tầng phủ bở rời. Tại nhiều vùng của nước ta như Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái có các mỏ đất hiếm với trữ lượng lớn thuộc loại mỏ trung bình và lớn trên Thế Giới. Trong quặng đất hiếm có chứa các chất phóng xạ Th, U đây là nguyên nhân gây ra dị thường suất liều bức xạ gamma, khí phóng xạ cao trong khu vực [1]. Bản thân các mỏ quặng khoáng sản có hàm lượng phóng xạ cao đã gây ra các dị thường phóng xạ với giá trị suất liều bức xạ hàng chục Sv/h, nồng độ khí phóng xạ hàng trăm, hàng nghìn Bq/m3 tại khu vực ch ng tồn tại. Khi thăm dò, khai thác, người ta tiến hành khoan, đào hào, lò, mở các khai trường… làm cho đất phủ, thảm thực v t được bóc tách, quặng bị đào bới, thu gom, làm giàu. Tất cả những hoạt động đó làm gia tăng trường bức xạ tự nhiên (làm tăng cường độ bức xạ gamma, nồng độ khí phóng xạ…) tại mỏ và làm phát tán hàm lượng các chất phóng xạ ra môi trường xung quanh gây tác động có hại tới môi trường và sức khỏe con người. Trong nội dung của bài báo, tác giá trình bày kết quả nghiên cứu quá trình phát tán nhân phóng xạ phát bức xạ gamma, khí phóng xạ từ thân quặng đất hiếm chứa phóng xạ đến môi trường và đề xuất giải pháp phòng ngừa giảm thiểu. 2. CƠ CHẾ PHÁT TÁN KHÍ PHÓNG XẠ ĐẾN MÔI TRƯỜNG TỪ THÂN QUẶNG ĐẤT HIẾM Quặng đất hiếm của nước ta thường có dạng t i, dạng ổ, dạng mạch hoặc dạng thấu kính. Hàm lượng tổng oxyt đất hiếm TR2O3 từ một vài phần trăm đến trên 30%, trung bình 10%. Hàm lượng thôri trong đất hiếm vỏ phong hoá là 0,0199% đến 0,0441%ThO2, trong đất hiếm quặng gốc là 0,0087% đến 0,0204% ThO2, hàm lượng urani trong đất hiếm từ 0,001% đến 0,023%U3O8 [1]. Mô hình thân quặng có bề rộng hàng chục mét, chiều dài tới hàng trăm mét, chiều dày trung bình 3-4m, cực đại tới 7m có thể coi như là lớp quặng nằm ngang kéo dài vô hạn. 1 INSTRUCTION FOR PREPARING FULL TEXT FOR VIETNAM CONFERENCE ON NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY (VINANST-13) Sau đây ch ng ta tính toán sự phân bố nồng độ khí phóng xạ trong môi trường 2 lớp: nằm ngang vô hạn, lớp thứ hai là lớp quặng phóng xạ nằm phía dưới với các tham số: hàm lượng chất phóng xạ q2, nồng độ khí phóng xạ N2, m t độ 2, hệ số lỗ rỗng 2, hệ số khuếch tán D2, a02 - lượng eman tự do thoát vào 1cm3 đá trong 1 giây, (Bq/cm3.s), hệ số eman hoá Ke2. Lớp thứ nhất là lớp phủ nằm ở phía trên có chiều dày h và các tham số N1, 1, 1, D1, Ke1 (hình 1). Hình 1. Mô hình phân bố nồng độ khí phóng xạ trong lớp quặng Nồng độ khí phóng xạ N trong môi trường có độ lỗ rỗng  biến đổi chỉ theo hướng trục z. Phư ng trình vi phân cân bằng lượng khí phóng xạ trong lớp dx có dạng sau:  ( NSdz )  Q1  Q2  a0 Sdz  NSdz , (1) t trong đó: dòng khí phóng xạ đi qua diện tích S của lớp dz Q = DSdN/dz +vNS (2) 10 a0 = N∞ = Keq.3,7.10 . (3) Sự phân bố nồng độ khí phóng xạ theo chiều sâu lấy mẫu z được xác định bằng cách giải phư ng trình vi phân (1) [4]. 2.1. Nồng độ khí phóng xạ trong đất phủ (lớp thứ nhất khi zh 1 m D1n1[(cth(n1h)  1 )] n1 1 ...