TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 13366:2021
ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ ĐỊA CHẤT MÔI TRƯỜNG - XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ CỦA U, Th, K TRONG TẦNG ĐẤT PHỦ - PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ GAMMA
Investigation, assesstment of environment geology - Determine radiaoactivity of U, Th, K in cover soil - Gamma spectrometry method
Lời nói đầu
TCVN 13366:2021 do Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị/Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ ĐỊA CHẤT MÔI TRƯỜNG - XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ CỦA U, Th, K TRONG TẦNG ĐẤT PHỦ - PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ GAMMA
Investigation, assesstment of environment geology - Determine radiaoactivity of U, Th, K in cover soil - Gamma spectrometry method
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật đo phổ bức xạ tia gamma trên thiết bị đa kênh để xác định hoạt độ riêng của các nguyên tố phóng xạ U, Th, K trong tầng đất phủ, phục vụ công tác điều tra, đánh giá địa chất môi trường.
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 9434:2012, Điều tra, đánh giá và thăm dò khoáng sản - Công tác trắc địa phục vụ địa vật lý.
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau:
3.1 Phương pháp phổ gamma (Gamma spectrometric method)
Phương pháp sử dụng thiết bị chuyên dụng để đo bức xạ gamma phát ra (trong trường hợp này là đất đá trong tầng phủ), qua đó xác định hoạt độ riêng của các nguyên tố phóng xạ K, U, Th trong môi trường;
3.2 Hoạt độ (Activity)
Đại lượng A ứng với một số lượng hạt nhân phóng xạ ở một trạng thái năng lượng nhất định tại một thời điểm nhất định được xác định như sau:
A (t) = dN/dt
Trong đó: dN là giá trị kỳ vọng của số các biến đổi hạt nhân tự phát từ trạng thái năng lượng xác định đó trong khoảng thời gian dt.
3.3 Hoạt độ riêng (Specific activity)
Hoạt độ riêng (hoạt độ trên 1 đơn vị khối lượng): là số phân rã nguyên tử trên đơn vị thời gian và trên đơn vị khối lượng; hoạt độ riêng được sử dụng để miêu tả hàm lượng các nuclit phóng xạ trong đất đá, trong vật liệu xây dựng, trong nước, không khí .v.v. (đối với các chất rắn thường lấy đơn vị là Bq/kg, đối với chất lỏng và khí thường lấy đơn vị là Bq/l hoặc Bq/m3).
3.4 Hiệu chuẩn thiết bị (callibration)
Là so sánh các máy đo với máy đo chuẩn hoặc nguồn bức xạ chuẩn để hiệu chỉnh sai lệch, bảo đảm số đo của thiết bị là tin cậy.
3.5 Thiết bị đo lường bức xạ (radioactivity devices)
Là thiết bị, máy móc dùng để đo bức xạ, hoạt độ nguồn phóng xạ, xác định các đồng vị phóng xạ.
4 Máy móc, thiết bị, hiệu chuẩn máy
4.1 Máy móc, thiết bị
4.1.1 Máy đo phổ gamma là các loại máy xách tay 4 kênh hoặc đa kênh, ghi số, xác định trực tiếp hàm lượng urani, thori, kali trong các đối tượng khác nhau.
4.1.2 Trước khi thi công thực địa, máy phổ gamma phải được chuẩn trên mô hình quặng bão hòa, biết làm lượng urani, thori, kali để xác định mối quan hệ số đểm với hàm lượng và các hệ số ảnh hưởng của các kênh đo.
4.2 Qui định về công tác hiệu chuẩn
4.2.1 Máy đo phổ gamma phải được hiệu chuẩn định kỳ sáu tháng một lần và sau mỗi lần sửa chữa, thay thế linh kiện trong máy. Nơi hiệu chuẩn thực hiện tại các đơn vị có chức năng do cơ quan có thẩm quyền quyết định.
4.2.2 Nội dung và trình tự hiệu chuẩn máy phải được tiến hành theo đúng sự hướng dẫn trong lý lịch từng loại máy.
4.2.3 Hiệu chuẩn máy phổ gamma được tiến hành trên bộ mô hình chuẩn bão hòa tia gamma đã biết hàm lượng U, Th, K.
4.2.4 Kết quả hiệu chuẩn phải thể hiện được 2 sản phẩm sau:
- Bảng số liệu đo của từng kênh trên từng mô hình bão hòa.
- Giá trị các hệ số ảnh hưởng của các kênh đo α, β, γ, η và các hệ số K1, K2, K3.
4.3 Công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng thiết bị
4.3.1 Trong quá trình thi công, hàng ngày phải tiến hành kiểm tra máy tại điểm kiểm tra cố định ở thực địa theo hai chế độ: có mẫu thử và không mẫu thử. Nếu số liệu kiểm tra máy hàng ngày tại điểm kiểm tra sai khác nhau vượt quá 10 % thì phải xác định nguyên nhân. Trường hợp sai khác do thiết bị gây ra thì không được đưa máy đó vào sử dụng tiếp theo.
4.3.2 Chọn điểm kiểm tra máy ở thực địa: điểm kiểm tra (KT) được chọn trên bãi phẳng, có trường bức xạ gamma bình thường, tiện lợi cho công tác kiểm tra thiết bị trước và sau mỗi buổi lộ trình.
4.3.3 Công tác kiểm tra máy tại điểm kiểm tra (KT): mỗi ngày phải kiểm tra máy 02 lần, ở thời điểm trước và cuối mỗi ngày thi công. Khi kiểm tra, phải mở máy trước 15 phút, để máy hoạt động ổn định trước khi tiến hành kiểm tra.
4.3.4 Kết quả Kiểm tra máy hàng ngày phải được ghi chép đầy đủ vào số thực địa hoặc nhật ký theo dõi máy.
5 Công tác thực địa
5.1 Công tác chuẩn bị: nhân lực, máy móc, thiết bị
5.1.1 Trước khi thi công thực địa phải chuẩn bị đầy đủ máy móc và thiết bị đi kèm. Máy phổ trước khi thi công phải đảm bảo các tính năng kỹ thuật và được kiểm chuẩn đầy đủ theo quy định.
5.1.2 Đo phổ gamma thường tiến hành theo hành trình độc lập hoặc kết hợp với các phương pháp khác trong tổ hợp các phương pháp khảo sát thực địa.
5.1.3 Người đo máy phổ gamma là người được huấn luyện kiến thức đo máy và am hiểu chuyên môn về công tác địa vật lý.
5.1.5 Kết quả đo đạc phải được ghi chép tỷ mỉ trong các số lộ trình đo phổ gamma thực địa.
5.2 Mạng lưới đo phổ gamma
5.2.1 Vị trí, mạng lưới điểm đo phổ gamma được bố trí theo mạng lưới đo vẽ địa chất môi trường hoặc thiết kế chi tiết trong các đề án, dự án được cấp có thẩm quyền phê duyệt.
5.2.2 Bố trí mạng lưới tuyến đo phổ gamma cần tuân thủ quy định sau:
- Tuyến trục theo phương cấu tạo địa chất và đường phương của cấu trúc địa chất hoặc thân khoáng sản trong vùng.
- Các tuyến ngang vuông góc với phương cấu trúc địa chất hoặc thân khoáng sản.
5.2.3 Thường bố trí khoảng cách điểm đo, tuyến đo tạo thành mạng ô vuông khi đo phổ gamma theo diện tích. Mạng lưới đo phổ gamma thường kết hợp chung với mạng lưới đo radon môi trường trong đánh giá địa chất môi trường.
5.3 Đo đạc thực địa
5.3.1 Kỹ thuật đo máy được quy định theo các tài liệu kỹ thuật kèm theo của từng loại máy.
5.3.2 Đo phổ gamma theo hành trình nhằm mục đích khảo sát sự phân bổ hàm lượng U, Th, K trong lớp đất đá bề mặt theo hành trình khảo sát để phát hiện các khu vực tập trung cao hàm lượng các chất phóng xạ;
5.3.3 Đo phổ gamma theo diện tích để lập bản đồ khoanh vùng các đối tượng địa chất, các diện tích có hoạt độ phóng xạ tương đồng nhau để cảnh báo về môi trường phóng xạ trong lĩnh vực vật liệu xây dựng hoặc lập bản đồ hàm lượng phóng xạ trong tầng đất phủ.
5.3.4 Tại mỗi điểm đo, đầu thu máy phổ phải đặt tiếp xúc với mặt phẳng đất đá và vuông góc với chúng.
5.3.5 Thời gian đo phải lựa chọn sao cho kết quả giữa hai lần đo không sai khác nhau quá 10% tại cùng điểm đo. Thời gian đo phải giống nhau trên toàn bộ nhiệm vụ, dự án.
5.3.6 Kết quả đo phổ gamma được ghi chép đầy đủ vào số thực địa theo hàm lượng riêng của từng nguyên tố phóng xạ đã được chuẩn hóa theo các hệ số chuẩn của máy phổ gamma.
5.3.7 Trong hành trình đo phổ gamma gặp dị thường phóng xạ phải đo chi tiết dị thường theo nguyên tắc chia đôi liên tiếp khoảng cách điểm, khoảng cách tuyến đến khi không chế hết dị thường.
5.3.8 Công tác định vị các điểm đo, xác định tuyến đo, thực hiện theo TCVN:9412 :2012.
6. Kiểm tra thực địa
6.1 Tài liệu đo phổ gamma phải được kiểm tra, đánh giá thông qua việc đo kiểm tra tại thực địa, trong thời gian thi công thực địa.
6.3 Tỷ lệ điểm đo kiểm tra thực địa. số điểm đo kiểm tra thực địa trong mỗi đề án, nhiệm vụ đo phổ gamma từ 7-10% số điểm đo thực tế.
Sai số cho phép: kênh đo tổng δ ≤ 10%, sai số hàm lượng các kênh U, Th, K: δ ≤ 15%.
7.3 Xác định hàm lượng các nguyên tố phóng xạ
Giải hệ 03 phương trình dưới đây:
7.3 Sau khi biến đổi ta có:
QU = K2 (N2-αN3) ppm.
QTh = K1(N3-ηN2) ppm.
Trong đó:
7.3 α = b2/b3; β = b1/b3; η = a3/a2; γ = a1/a2
Các hệ số K1, K2, K3, α, β, η, γ được xác định khi đo trên bộ mô hình chuẩn bão hoà tia gamma. N1 là số đếm ở các kênh U, Th, K sau khi đã trừ phông.
7.4 Biểu diễn kết quả
7.4.1 Hoạt độ riêng của từng nguyên tố phóng xạ được biểu diễn dưới dạng sơ đồ đồ thị hoặc sơ đồ đẳng trị tùy thuộc vào thực tế đo phổ gamma:
- Đo phổ theo hành trình thì hoạt độ phóng xạ được biểu diễn theo sơ đồ đồ thị;
- Đo phổ theo diện tích thì hoạt độ phóng xạ được thể hiện theo sơ đồ (bản đồ) đẳng trị.
7.4.2 Biểu đồ đồ thị hoạt độ phóng xạ các nguyên tố urani, thori, kali trên các tuyến khảo sát được xây dựng ở tỷ lệ bằng hoặc lớn hơn tỷ lệ đo vẽ. Tỷ lệ đứng chọn sao cho thể hiện rõ sự thay đổi hàm lượng của nguyên tố nghiên cứu trên tuyến, nhưng các đồ thị của các tuyến lân cận không cắt nhau.
7.4.3 Các sơ đồ, (bản đồ) đẳng trị hoạt độ các nguyên tố urani, thori, kali xây dựng cùng tỷ lệ đo vẽ hay lớn hơn một bậc. Tiết diện đường đẳng trị hoạt độ được chọn theo độ lớn và mức độ biến thiên của hoạt độ các nguyên tố phóng xạ trong vùng nghiên cứu nhưng không được nhỏ hơn ba lần sai số thực địa. Thông thường chọn các đường đẳng trị sao cho có khả năng phân biệt được các đối tượng địa chát có mặt trong khu vực để sơ đồ (bản đồ) phản ánh rõ mức độ phóng xạ, quy mô phân bố của các đối tượng địa chất trên mặt.
7.4.4 Giá trị hoạt độ phóng xạ của urani được thể hiện bằng màu đỏ, giá trị hoạt độ phóng xạ của thori được thể hiện bằng màu xanh nước biển và giá trị hoạt độ của kali được thể hiện bằng màu vàng.
7.5 Giải đoán kết quả
Luận giải kết quả đo phổ gamma phải khoanh được ranh giới địa chất các loại đất đá theo mức hoạt độ phóng xạ. Xác định bản chất phóng xạ. Tính tỷ lệ đóng góp của từng nguyên tố phóng xạ; đánh giá quy mô, diện phân bố của các đối tượng địa chất; khuyến cáo người dùng theo lĩnh vực sử dụng đất đá làm vật liệu xây dựng, nông nghiệp, làm nhà ở...
6.4 Khi khảo sát phổ gamma theo hành trình, cho phép đo kiểm tra theo hình thức đo lặp ngay trong thời gian khảo sát. Khi khảo sát phổ gamma theo diện tích thì lựa chọn hành trình đo kiểm tra độc lập và bố trí ngày đo kiểm tra khác với ngày khảo sát.
6.5 Yêu cầu sai số ở kênh đo tổng δ ≤ 10%, sai số hàm lượng (ppm) các kênh U, Th, K : δ ≤ 15%.
7. Công tác văn phòng tổng hợp
7.1 Công tác tu chỉnh số liệu thực địa
Sau mỗi ngày đo hoặc kết thúc hành trình đo phổ gamma phải tiến hành các công việc sau:
- Tu chỉnh sổ sách đo phổ gamma đã tiến hành trước đó.
- Tính chuyển kết quả đo về đơn vị hàm lượng theo tài liệu chuẩn máy.
- Chuyển hàm lượng về hoạt độ riêng theo từng nguyên tố phóng xạ. Cách chuyển như sau:
+ Hoạt độ U (Bq/kg) = 12,35 x U (ppm);
+ Hoạt độ Th (Bq/kg) = 4,06 x Th (ppm);
+ Hoạt độ K (Bq/kg) = 303 x K (%).
- Đưa vị trí, giá trị hoạt độ riêng của từng nguyên tố phóng xạ lên sơ đồ thực tế có nền địa hình phù hợp với tỷ lệ bản đồ điều tra, đánh giá địa chất môi trường tương ứng.
- So sánh các vị trí dị thường hoạt độ riêng của từng nguyên tố phóng xạ với các mức giới hạn của các chất phóng xạ trong đất và đánh dấu chúng trên bản đồ tài liệu thực tế.
7.2 Đánh giá chất lượng tài liệu đo phổ gamma
Tài liệu đo phổ gamma được kiểm tra, đánh giá chất lượng, nếu đạt yêu cầu mới được đưa vào tổng hợp, biểu diễn, luận giải. Khi chất lượng không đạt yêu cầu phải tiến hành đo lại. Chất lượng tài liệu đo phổ gamma được đánh giá như sau:
- Sai số tương đối được tính theo công thức:
7.2 x1, y1 - là hàm lượng U, Th, K trên các kênh tương ứng tại điểm kiểm tra thứ i.
n - là tổng số điểm đo kiểm tra.
- Sai số tuyệt đối được tính theo công thức sau:
7.2 Thư mục tài liệu tham khảo
| (1) |
| (2) |
1.1 Bộ Công Nghiệp (1998), Quy phạm kỹ thuật thăm dò phóng xạ. Lưu trữ Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
1.2 Lê Khánh Phồn (2004), Thăm dò phóng xạ, Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà Nội.
