Phân tích phóng xạ

Các nguồn bức xạ, sử dụng chất phóng xạ hoặc máy phát bức xạ, được sử dụng trên toàn thế giới cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm công nghiệp, y học, nghiên cứu và giáo dục. Nó thậm chí còn được sử dụng cho nhiều mục đích quân sự khác nhau. Nhiều nguồn là nguồn kín, trong đó vật liệu phóng xạ được chứa chặt hoặc được bọc trong một viên nang hoặc vỏ bọc thích hợp. Rủi ro do các nguồn và vật liệu này gây ra rất khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như chất phóng xạ, dạng vật lý, hóa học và hoạt động. Trừ khi bị vỡ hoặc rò rỉ, các nguồn phóng xạ kín chỉ gây ra rủi ro khi tiếp xúc với bức xạ bên ngoài. Tuy nhiên, các nguồn phóng xạ kín bị vỡ hoặc rò rỉ, cũng như các vật liệu phóng xạ không được niêm phong, có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường và đưa các chất phóng xạ vào cơ thể con người.

Những rủi ro liên quan đến việc sử dụng vật liệu phóng xạ phải được hạn chế và bảo vệ bằng cách áp dụng các tiêu chuẩn an toàn bức xạ phù hợp. Nhận thấy nhu cầu về một phương pháp tiếp cận từng bước đối với việc kiểm soát theo quy định đối với các nguồn bức xạ, “Kế hoạch hành động về an toàn các nguồn bức xạ và an toàn vật liệu phóng xạ” do Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế công bố đã kêu gọi xây dựng một danh mục.

Mục đích của hệ thống phân loại này là cung cấp một hệ thống đơn giản và hợp lý để xếp hạng các nguồn phóng xạ theo khả năng gây hại cho sức khỏe con người và phân loại các ứng dụng sử dụng các nguồn này thành các loại riêng biệt.

Mục đích của việc phân loại các nguồn phóng xạ là để cung cấp cơ sở thống nhất quốc tế cho việc ra quyết định dựa trên rủi ro. Người ta hình dung rằng hệ thống phân loại này sẽ được sử dụng làm đầu vào cho nhiều hoạt động liên quan đến an toàn và bảo mật của các nguồn phóng xạ. Bao gồm:

• Phát triển hoặc cải thiện các tiêu chuẩn an toàn quốc tế
• Phát triển hoặc cải thiện cơ sở hạ tầng quản lý quốc gia để đáp ứng các điều kiện của một quốc gia
• Tối ưu hóa các quyết định về ưu tiên quản lý trong phạm vi hạn chế về nguồn lực
• Tối ưu hóa các biện pháp an ninh cho các nguồn phóng xạ, bao gồm cả việc sử dụng sai mục đích tiềm ẩn
• Kế hoạch và ứng phó khẩn cấp
• Phát triển các chiến lược quốc gia để tăng cường kiểm soát các nguồn phóng xạ.

Các nguồn phóng xạ được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm công nghiệp, y học, nông nghiệp, nghiên cứu và giáo dục, và cũng được sử dụng trong các ứng dụng quân sự và quốc phòng. Trong những ứng dụng khác nhau này, có một số chất phóng xạ, dạng và lượng vật liệu phóng xạ phải được xem xét trong hệ thống phân loại. Các nguồn có hoạt động cao, nếu không được quản lý an toàn hoặc bảo mật, có thể gây ra những tác động nghiêm trọng đến cá nhân trong thời gian ngắn, trong khi các nguồn có hoạt động thấp không có khả năng gây ra những tác động như vậy. Do đó, hệ thống phân loại cung cấp thứ hạng và nhóm tương đối các nguồn lực và hoạt động mà dựa vào đó có thể đưa ra quyết định.

Nhìn chung, hệ thống phân loại rất quan trọng đối với các quyết định, theo nghĩa hồi cứu để đảm bảo các nguồn lực hiện có được kiểm soát hoặc duy trì trong tầm kiểm soát, và theo nghĩa tương lai để đảm bảo các nguồn lực trong tương lai được tổ chức hợp lý.

Kể từ khi phát hiện ra phóng xạ, nhiều kỹ thuật khác nhau đã được phát triển:

• Phân tích kích hoạt neutron
• Phân tích pha loãng đồng vị
• Chuẩn độ phóng xạ
• Sắc ký phóng xạ
• Xét nghiệm miễn dịch phóng xạ

Trong số đó, kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron là phổ biến nhất. Kỹ thuật này dựa trên việc đo bức xạ phát ra từ sự phân rã của hạt nhân phóng xạ hình thành khi chiếu xạ neutron vào vật liệu. Nguồn neutron phù hợp nhất cho loại ứng dụng này thường là lò phản ứng nghiên cứu. Các mẫu có thể phân tích bằng phương pháp này đến từ nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, dinh dưỡng, sinh học, hóa học, y học pháp y, môi trường và khai thác mỏ.

Phân tích kích hoạt neutron có thể được thực hiện theo nhiều cách. Điều này phụ thuộc vào nguyên tố cần đo và mức độ bức xạ tương ứng, cũng như bản chất và mức độ nhiễu từ các nguyên tố khác có trong mẫu. Hầu hết các phương pháp được sử dụng đều là phương pháp không phá hủy dựa trên việc phát hiện bức xạ gamma phát ra từ vật liệu bị chiếu xạ sau hoặc trong quá trình chiếu xạ.

Phân tích kích hoạt neutron là một kỹ thuật có độ nhạy cao được sử dụng để xác định sự hiện diện và số lượng các nguyên tố chính, phụ và vết trong mẫu vật liệu. Kỹ thuật này khác với các phương pháp khác ở chỗ nó dựa vào hạt nhân của nguyên tử và bỏ qua công thức hóa học, không giống như phương pháp phổ khối hoặc phương pháp sắc ký. Kỹ thuật này đòi hỏi nguồn neutron, máy dò tia gamma và hiểu biết sâu sắc về cách các nguyên tố phản ứng với sự bắn phá neutron.

Một số lĩnh vực thường sử dụng phân tích phóng xạ bao gồm:

• Phương pháp này chủ yếu được ưa chuộng trong các nghiên cứu và phát triển. Khoảng 65 nguyên tố có thể được phát hiện ở mức độ từ phần triệu đến phần nghìn tỷ hoặc thấp hơn. Nếu ma trận cần phân tích không trở nên quá phóng xạ khi được kích hoạt bởi neutron hoặc nếu độ phóng xạ không mong muốn phân rã nhanh chóng, thì các nhóm nguyên tố vết thường có thể được đo đồng thời.
• Trong phân tích pháp y, phương pháp này có nhiều kinh nghiệm trong việc phân tích pháp y các tài liệu chứng cứ. Ví dụ bao gồm mảnh đạn, cặn thuốc súng, nhựa, tóc, móng tay và vật liệu địa chất. So sánh vật liệu mà không phá hủy là một trong những lợi thế chính của kỹ thuật này đối với pháp y.
• Silica, silicon, nhôm, các vật liệu và hợp chất khác có độ tinh khiết cao không tạo thành các chất phóng xạ tồn tại lâu, bộ lọc không khí cellulose và các vật liệu như than chì là những ma trận tuyệt vời cho phân tích hoạt hóa neutron có độ nhạy cao. Những vật liệu như vậy có thể được chiếu xạ trong nhiều giờ để xác định nhiều nguyên tố ở mức dưới ppb. Các tấm silicon và silicon dioxide được sử dụng trong sợi quang là một trong những mẫu được phân tích.
• Trong lĩnh vực phân tách hóa học phóng xạ, có thể đo được lượng cực thấp của một số nguyên tố (ví dụ như iridi) bằng cách sử dụng thiết bị phân hủy vi sóng và các kỹ thuật phân tách hóa học đơn giản.
• Trong phòng thí nghiệm phân tích hoạt hóa neutron, các nguyên tố bari, brom, europi, antimon, terbi và urani cũng như các nguyên tố xeri, coban, crom, xesi, sắt, lantan, natri, rubidi, scandi và thori có thể được xác định với độ nhạy cao trong các mẫu đất, trầm tích, đá, kim loại và khoáng sản.
• Các nguồn phóng xạ luôn gây ra những rủi ro nghiêm trọng cho môi trường, đất, không khí, nước và các sản phẩm nông nghiệp. Trong khi các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết được lấy từ đất, các chất phóng xạ cũng được trộn vào thực vật và do đó vào chuỗi thức ăn. Việc biết được hàm lượng các chất phóng xạ tự nhiên trong thực phẩm là cần thiết để ước tính lượng bức xạ mà con người phải tiếp xúc do tiêu thụ thực phẩm.
• Phân tích phóng xạ thường được thực hiện trong thực phẩm rắn, chẳng hạn như ngũ cốc, rau, sản phẩm từ sữa và nhiều mặt hàng tiêu dùng khác, và trong thực phẩm lỏng, chẳng hạn như nước uống, sữa và nước sốt lỏng.
• Trong phân tích môi trường, phân tích phóng xạ luôn được thực hiện trên các mẫu không khí và khí tương tự hoặc nước muối, nước ngọt và các mẫu chất lỏng tương tự, cũng như đất, trầm tích, cát, động vật, thực vật, tro và các mẫu rắn tương tự.
• Tương tự như vậy, các phân tích này cũng cần thiết đối với chất thải y tế, chất thải công nghiệp, giấy, nhựa và tất cả các loại polyme phát sinh sau quá trình xử lý.

Phương pháp phân tích kích hoạt neutron được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát và giám sát môi trường, phân tích mẫu môi trường, hóa học và khoa học vật liệu, khảo cổ học, y học, sinh học, phân tích thực phẩm, khoa học pháp y, lịch sử, nhân chủng học, địa chất và địa hóa học, công nghiệp, tài liệu tham khảo và phân tích kiểm soát chất lượng và nhiều lĩnh vực khác.

Nói một cách ngắn gọn, phân tích phóng xạ dựa trên nguyên tắc đếm các tia gamma đặc trưng do các đồng vị phóng xạ phát ra thu được từ việc chiếu xạ hạt nhân của các nguyên tử ổn định trong mẫu bằng neutron, sử dụng các máy dò có độ phân giải cao. Kết quả phân tích phổ gamma thu được từ các tia gamma đã đếm được sẽ tiến hành phân tích các nguyên tố trong mẫu. Đây là phương pháp phân tích cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố (30-40 nguyên tố) dưới ppm. Trong điều kiện thích hợp, độ không chắc chắn trong việc xác định nguyên tố ở mức 0,01 phần trăm.

Tổ chức của chúng tôi có đội ngũ nhân viên hùng hậu, luôn theo dõi sát sao những diễn biến trong lĩnh vực khoa học công nghệ trên thế giới và không ngừng cải tiến. Dịch vụ phân tích phóng xạ là một trong số nhiều dịch vụ thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá được cung cấp cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau.