TCVN10759-3:2016

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 r a dioactivity in the environment - Air: ra d on-222 - Part 3: Spot measurement method of the po t ential alpha energy concentration o f 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 Ch ấ t 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: rado n -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), Ph ầ n 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 l ấ y 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 1166 5 -6:2012), Phần 6: Phương pháp đo điểm để xác định nồng độ hoạt độ. - TCVN 10759-7:2016 (ISO 11665-7:2012), Ph ầ n 7: Phư ơn g pháp tích lũy để ước lượng tốc độ xả b ề mặt. - TCVN 10759-8:2016 (ISO 11665-8:2012), Ph ầ n 8: Phương pháp luận về khảo sát sơ bộ và khảo sát bổ sung tro n g các tòa nhà. Bộ tiêu chuẩn ISO 11665 còn có các tiêu chuẩn sau: - ISO 11665-9, Part 9: Method for determining exhalation rat e of dense building materials. Lời giới thiệu Đồng vị radon 222, 220 và 219 là các khí ph ó ng 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 th ể rắn, cũng có tính ph ó ng 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 th ể 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 c ó gắn với sol khí hay không, sản phẩm phân rã radon có thể được hít vào và lắng đọng trong phế qu ả n 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 tr ên toàn thế giới, radon đại diện cho khoảng 52 % mức ph ơ i 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. Ph ơ i nhiễm với radon và các sản phẩm phân rã của nó thay đổi nhiều từ địa điểm này đến địa điểm khác, v ì n ó 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 n anoj un trên mét khối đến vài ngh ì n nanojun trên mét khối quan sát được trong nồng độ năng lượng anpha tiềm tàng của các sản phẩm phân r ã 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 l ượng anpha tiềm tàng theo thời gian khi phép đo được thực hiện và không có ảnh hưởng đáng kể trong sự ph ơ i nhiễm hàng năm. Do vậy, phương pháp đo loại này không áp dụng khi đánh giá sự phơi nhiễm hàng năm. CH Ú 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 (IS O 11665-1). ĐO HOẠT Đ Ộ PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG - KHÔNG KHÍ: R A DON-222 - PH Ầ N 3: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỂM ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG Đ Ộ N Ă NG L Ư ỢNG ALPHA TIỀM TÀNG CỦA S Ả N PH Ẩ M PHÂN RÃ SỐNG NGẮN Measurement of r a dioactivity in the environment - Air: ra d on-222 - Part 3: Spot measurement method of the po t ential alpha energy concentration o f its short-lived decay products 1 Phạm vi áp dụng Ti ê u 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 ch ỉ dẫn đ ể thực hiện phương pháp đo điểm nồng độ năng lượng alpha, sau khi thực hiện lấy mẫu tại một nơi xác định trong và i phút, và điều kiện sử dụng thi ết bị đo. Phương pháp đo này áp dụng trong trường hợp đo nhanh nồng độ n ă ng lượng alpha tiềm tàng. Kết quả thu được không thể ngoại suy đ ể ước tính nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã sống ngắn của radon-222 trong một năm. V ì vậy, loại phép đo này không áp dụng để đánh giá phơi nhiễm hàng năm. Phương pháp đo này áp dụng đối v ớ i mẫu không khí có nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng lớn hơn 5 nJ/m 3 . 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: r a don-222 - Phần 1: Nguồn gốc, các sản phẩm phân rã sống ngắn v à các phư ơn g pháp đo. TCVN ISO/IEC 17025, Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn. IEC 61577-1, Radiation protectio n instrum e ntation - Radon and radon decay product measuring instruments - Part 1: General pr i ncip les (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 protect io n instrumentat i on - Radon and radon decay product measur i ng instruments - Part 3: Speci fi c requirements for radon decay product masur i ng 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 tr ong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1). 3.2 K ý hiệu Tài liệu này sử dụng các ký hiệu trong TCVN 10759-1 (ISO 11665-1) và các ký hiệu sau. C i E AE,i E AEt,i E PAE,i E PAEC,i nồng độ hoạt độ của hạt nhân i , tính bằng becquerel trên mét khối. n ă ng l ượng hạt alpha sinh ra bởi sự phân rã hạt nhân i , tính bằng jun. tổ ng năng lượng hạt alpha có thể sinh ra bởi hạt nhân i , t í nh bằng jun. năng lượng alpha tiềm tàng của hạt nhân i , tính bằng jun. n ồng 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 t à ng 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 , t í nh bằng jun trên mét khối. giới hạn trên của kho ả ng tin cậy của nồng độ năng lượng alpha tiềm t à ng của hạt nhân i , tính bằng jun trên mét khối. I j s ố đếm tổng cộng lần thứ j thu được trong khoảng thời gian từ thời điểm t j đến t c j . I 0j số đếm phông nền lần thứ j thu được trong khoảng thời gian từ thời điểm t j đến t cj . k ij 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 s ả n phẩm phân r ã radon, thời gian lấy mẫu, t s , và thời điểm t j và t cj trên giây bình phương. N i n Q t cj t j t s U u () u rel () V ε c λ i số các nguyên t ử 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, t í nh bằng giây. độ không đảm bảo mở rộng t í nh 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 l ấ y 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 n ă ng 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 a l pha để thực hiện phép đo t ổ ng alpha lặp lại đối với sản phẩm phân rã thu thập được; giai đoạn đếm bắt đầu sau khi việc l ấ y mẫu kết thúc; c) T í nh nồng độ hoạt độ của sản phẩm phân rã radon b ằ ng 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 222 Rn cho thấy 99,98% phân rã của 218 Po phát ra hạt alpha. Vì vậy, chuỗi phân rã này có thể coi là nguồn hoàn toàn phát alpha. 214 Pb và 2 14 Bi không phải là các nguồn phát alpha nhưng đóng góp vào sự xuất hiện của hạt alpha sinh ra từ phân rã 214 Po. Sau khi thu thập mẫu khí, t ổ ng 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 tr ì nh thu thập mẫu cũng như trong quá trì nh đếm. Cần lặp lại các phép đo t ổ ng hoạt độ alpha để mô tả sự phân rã của mẫu và từ đó, tính s ố lượng của các sản phẩm phân rã khác nhau đã được thu thập từ mẫu khí. CHÚ THÍCH: Mặc dù 222 Rn 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 220 R n c ũ ng như hạt nhân phóng xạ có đ ờ i sống dài trong không khí. Trong trường hợp như vậy, các công th ức và quy trình quy định trong ti ê u chuẩn này cần được điều chỉnh để t í nh 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 H ì nh 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 l ấ y 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 nh ấ t bằng đường kính lọc. CHÚ D Ẫ N: 1 màng lọc 2 ố ng giữ màng lọc 3 cột đỡ 4 lưu lượng kế và đồng hồ b ấ m 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 s ố ng ngắn của radon 6 Lấy mẫu 6.1 Khá i quát Lấy mẫu tức thời cơ bản được sử dụng để đo nồng độ năng lượng alpha tiềm t à ng của các sản phẩm phân r ã 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 kh í , bất kể kích thước như thế nào (cả các ph ầ n liên quan và không liên quan), mang sản phẩm phân rã sống ngắn của radon và c ó trong không khí xung quanh trong một khoảng thời gian lấy mẫu xác định ( í t 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 m ở . Mẫu kh í phải lấy từ nhiều hướng. Đ ể đếm được chính x á c 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 kh ả 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 Đi ề u 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 s ả n phẩm phân rã radon-222, đặc biệt là 218 Po, thời gian lấy mẫu thường ít hơn hoặc b ằ ng 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 Th ể 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 l ấ y 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 sun f ua hoạt hóa bạc ZnS(Ag) hoặc chất bán dẫn (phát hiện alpha), như được mô tả tr ong 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 ch o mỗi lần đếm I j . Các tập hợp đếm khác nhau được thiết lập t ừ 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 t ổ ng hạt alpha được nêu trong Phụ lục A. c) Lắp đặt hệ t hống 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 m ớ i đ ối 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 th ờ i gian cụ thể t cj - t j theo giai đoạn đếm được lựa chọn: 1 ) t = 0 đến t = t 1 2) t = t 1 đến t = t c1 3) t = t c1-1 đến t = t j 4) t = t j đến t = t cj khoảng chờ, không có số đếm nếu t 1 > 0; lần đếm I 01 được thực hiện; khoảng chờ, không c ó số đếm nếu t j > t cj-1 ; lần đếm I 0,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 v ới 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 ng ắ n nên các hạt alpha phải được đo tại nơi lấy mẫu trong vòng vài phút sau khi l ấ y mẫu. k) Thực hiện n lần đếm liên tiếp tổng hạt alpha của màng với khoảng thời gian đếm cụ thể t c j - t j theo giai đoạn đếm được lựa chọn: 1 ) t = 0 đến t = t 1 2) t = t 1 đến t = t c1 3) t = t cj-1 đến t = t j 4) t = t j đến t = t cj khoảng chờ, không có số đếm nếu t 1 > 0; lần đếm I 1 được thực hiện; khoảng chờ, không c ó số đếm nếu t j > t cj-1 ; lần đếm I j 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 ch o 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 v à TCVN 10759-1 ( ISO 11665-1), các đại lượng sau phải được xem xét cụ thể: a) Ảnh hư ở ng của áp suất khí quyển đối với quá tr ình lấy mẫu; b) Ảnh hư ở ng 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 b ị nhiễm bẩn sản phẩm phân rã radon; c) Nhiễm b ẩ n bề mặt detecton ; nhiễm b ẩ n bề mặt detector phải được ki ể m 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 b ả n 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 (v í 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 218 Po, 214 P b và 214 Bi 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 gi ả thiết sau được áp dụng: a) C á c sản phẩm phân rã sống ngắn của radon l à 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 ra d on không t h ay 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 t í nh b ằ ng cách sử dụng các phương tr ì nh biểu thị số của nguyên tử của mỗi sản phẩm phân rã có trên cái lọc tại thời điểm kết thúc quá tr ì nh l ấ y mẫu d ự a 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 214 Pb, 214 Bi và 214 Po, . 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 đ ó được coi như không đáng kể. Với giả thiết: a) Tất cả các biến số là độc lập; b) Số l ầ n 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: u 2 (I 0,j ) = I 0,j và u 2 (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 1 1 929), 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 dư ớ i, 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 l ấy mẫu (ng à y, 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 th ị 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 đ í ch 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 c ủ a 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 ngư ỡ ng 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 th ì kết quả đo sẽ được thể hiện l à 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 - V í 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 Ch ờ Đếm lần thứ ba Thomas [ 4 ] 300 120 180 60 840 60 540 Thomas [4] + Hartley [ 5 ][ 6 ] Biến thiên Marko v [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 Khá i quát Phụ lục này nêu phương pháp xác định các hệ số , và CH Ú THÍCH: Xem Điều 3 để biết đ ị nh nghĩa các ký hiệu sử dụng tr ong 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) tr ong đó , , và là số nguyên tử của 218 Po, 2 14 Pb và 214 Bi, thu thập được tr ê n màng lọc tại thời điểm kết thúc lấy mẫu Đ ể xác định số phân rã alpha, phải thực hiện được phép đếm giữa thời điểm t j và t cj . Số lần đ ế m cần thực hiện phụ thuộc c á ch 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 c á i 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 r ã 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 t ừ (B.2) đến (B.7) cùng với việc xác định , , và , có thể thu được c á c 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 l ấ y 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 m ớ i được đo bằng cách thực hiện ba lần đếm tổng a l pha với các thời gian đếm là t c1 - t 1 = 180 s, t c2 - t 2 = 840 s, t c3 - t 3 = 540 s. Phải kiểm tra detector không bị nhiễm b ẩ n 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) t 1 = 120 s đến t c1 = 300 s 3) t c1 = 300 s đến t 2 = 360 s 4) t 2 = 360 s đến t c2 = 1200 s 5) t c2 = 1200 s đến t 3 = 1 260 s 6) t 3 = 1 260 s đến t c3 = 1 800 s khoảng chờ, không có số đếm; lần đếm I 1 được thực hiện; khoảng chờ, không có số đếm; lần đếm I 2 được thực hiện; khoảng chờ, k hông có số đếm; lần đếm I 3 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 218 Po được biểu thị như trong C ô ng thức (B.17): (B.17) Bằng việc sử dụng các Công thức (B.9) và (B.15), nồng độ hoạt độ của 214 Pb 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 214 Bi được biểu th ị 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 c ủ a , 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 lụ c này nêu phương pháp đếm tổng alpha theo cách thức Thomas [ 4 ] , là một trong số các phương pháp đáp ứng yêu c ầ u của tiêu chuẩn này ( xem Phụ lục A và IEC 61577-1). Giả định rằng ảnh hư ở ng d o sự tồn tại sản phẩm phân rã của radon-220 trong không khí được lấy mẫu l à không đáng kể. C.2 Thiết bị Thiết bị bao gồm: a) Đầu lấy mẫu h ở 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 m 3 /s. C.4 Quy trình do Quy tr ì nh đo được mô tả trong B.2.1. C.5 Biểu thị kết quả C .5.1 Nồng độ năng l ượn g alpha tiềm tàng Nồng độ năng lượng alpha tiềm tàng của sản phẩm phân rã có đời sống ng ắ n 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) I 0,1 I 1 I 0,2 I 2 I 0,3 I 3 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: B ả ng C.2 - Kết quả đo Ngày v à gi ờ nJ/m 3 nJ/m 3 nJ/m 3 nJ/m 3 17/08/1999 - 10:35 239 21 2 9 18/08/1999 - 19:00 181 17 2 8 Trong đó: Q = 5 x 1 0 -4 m 3 /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 ioni zi ng radiation (Vol. 1, report to the General Assembly and two scienti f c 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 c omputer 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 r esidences. Health Physics , 46 (2), 1984, pp. 395-405. [9] MILLER R. W., DENEBERG B., MOORE G. A new monitoring technique for airbo rn e 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 indus tr ial Hygiene Conference, May 1976. [11] KUSNETZ H. L. Radon daughter in mine atmosphere. American industrial Hygiene Assosiation Quarter l y, 17 (1), 1956, pp. 85-88. [12] ROLLE R. Rapid W orking Level Monitoring. Health Phys., 22 , 1972, pp. 223-238. [13] TCVN 9595-3 (ISO/IEC 98-3), Độ không đảm bảo đo - Hướng dẫn tr ình 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: Ph ươ ng 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 v ề 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 con f idence interval) for measurements of ionizing radiation - Fundamentals and application .