Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo chất tẩy xạ dạng gel ứng dụng để xử lý chống nhiễm xạ các bề mặt công trình xây dựng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo chất tẩy xạ dạng gel ứng dụng để xử lý chống nhiễm xạ các bề, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Trần Hoàng Nam
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Thị Việt Anh
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Quy Trình Chế Tạo Gel Tẩy Xạ Cho Công Trình Xây Dựng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Các nguồn phát sinh bụi phóng xạ và đặc điểm của bụi phóng xạ
• 0.2. Các nguồn phát sinh bụi phóng xạ
• 0.3. Đặc điểm của bụi phóng xạ
• 0.4. Tác hại của bụi phóng xạ đối với các công trình và sức khỏe con người
• 0.5. Nguy cơ lây nhiễm bụi phóng xạ ở nước ta hiện nay
• 0.6. Các nghiên cứu tẩy xạ trên thế giới và ở Việt Nam
• 0.7. Một số công nghệ tẩy xạ cho bề mặt công trình bị nhiễm xạ
• 0.8. Công nghệ chế tạo và kĩ thuật sử dụng chất tẩy xạ dạng gel
• 0.9. Sơ lược về một số chất tẩy xạ dạng gel
• 1. CHƯƠNG 1: Các nguồn phát sinh bụi phóng xạ và đặc điểm của bụi phóng xạ
• 1.1. Các nguồn phát sinh bụi phóng xạ
• 1.2. Đặc điểm của bụi phóng xạ
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu và thiết bị
• 2.2. Thiết bị trong phòng thí nghiệm
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng
• 2.3.1. Phương pháp chế tạo chất tẩy xạ dạng gel
• 2.3.2. Phương pháp và kỹ thuật phân tích
• 2.3.3. Phương pháp đánh giá tính năng kỹ thuật của gel tẩy xạ
• 2.3.4. Phương pháp kiểm tra khả năng tẩy xạ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Chế tạo chất tẩy xạ dạng gel MRD-1
• 3.2. Lựa chọn hợp chất phức có khả năng tạo liên kết bền với ion đồng vị phóng xạ trong dung dịch. Xác định hằng số bền của axit citric trong dung dịch APG
• 3.3. Sự tạo phức của các ion kim loại với axit citric trong dung dịch
• 3.4. Chế tạo chất tẩy xạ dạng gel trên cơ sở các hợp chất được lựa chọn
• 3.5. Đánh giá chất lượng và hiệu quả tẩy xạ của gel MRD-1
• 3.6. Đánh giá hiệu quả tẩy xạ cho các bề mặt vật liệu
• 3.7. Hoàn thiện quy trình chế tạo và đề xuất biện pháp ứng dụng chất tẩy xạ dạng gel trong thực tế để xử lý ô nhiễm phóng xạ cho bề mặt công trình xây dựng
• 3.7.1. Hoàn thiện quy trình chế tạo
• 3.7.2. Quy cách đóng gói sản phẩm
• 3.7.3. Quy cách về an toàn khi sử dụng sản phẩm
• 3.7.4. Quy cách an toàn khi bảo quản sản phẩm
• 3.7.5. Quy cách an toàn khi vận chuyển sản phẩm
• 3.7.6. Các quy định về thao tác sử dụng
• 3.7.7. Bảo quản sản phẩm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình chế tạo gel tẩy xạ cho công trình xây dựng

Quy trình chế tạo gel tẩy xạ cho công trình xây dựng là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình trước nguy cơ ô nhiễm phóng xạ. Gel tẩy xạ không chỉ giúp loại bỏ bụi phóng xạ mà còn bảo vệ sức khỏe con người và môi trường. Việc phát triển quy trình này cần dựa trên các nguyên liệu sẵn có và công nghệ tiên tiến.

1.1. Đặc điểm và ứng dụng của gel tẩy xạ trong xây dựng

Gel tẩy xạ được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng để xử lý ô nhiễm phóng xạ. Chúng có khả năng bám dính tốt, dễ dàng sử dụng và hiệu quả cao trong việc loại bỏ các đồng vị phóng xạ. Các ứng dụng thực tiễn của gel tẩy xạ bao gồm xử lý bề mặt bê tông, thép và các vật liệu xây dựng khác.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng gel tẩy xạ trong công trình

Việc sử dụng gel tẩy xạ mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu rủi ro ô nhiễm phóng xạ, bảo vệ sức khỏe cho công nhân và người dân xung quanh. Ngoài ra, gel tẩy xạ còn giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình xử lý ô nhiễm.

II. Vấn đề và thách thức trong quy trình chế tạo gel tẩy xạ

Mặc dù có nhiều lợi ích, quy trình chế tạo gel tẩy xạ cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như lựa chọn nguyên liệu, đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả tẩy xạ là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Các nguyên liệu chính trong chế tạo gel tẩy xạ

Nguyên liệu chính để chế tạo gel tẩy xạ bao gồm PVA, axit citric, glycerin và các phụ gia khác. Việc lựa chọn nguyên liệu phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả của gel tẩy xạ.

2.2. Thách thức trong việc đảm bảo hiệu quả tẩy xạ

Để đảm bảo hiệu quả tẩy xạ, cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng về cơ chế hoạt động của gel tẩy xạ. Các yếu tố như thời gian tiếp xúc, nồng độ gel và loại bụi phóng xạ cũng cần được xem xét để đạt được kết quả tốt nhất.

III. Phương pháp chế tạo gel tẩy xạ hiệu quả cho công trình xây dựng

Quy trình chế tạo gel tẩy xạ bao gồm nhiều bước từ chuẩn bị nguyên liệu đến kiểm tra chất lượng sản phẩm. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn.

3.1. Quy trình sản xuất gel tẩy xạ

Quy trình sản xuất gel tẩy xạ bao gồm các bước như hòa tan nguyên liệu, trộn đều và đóng gói. Mỗi bước cần được thực hiện trong điều kiện kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo tính đồng nhất và hiệu quả của gel.

3.2. Kiểm tra chất lượng gel tẩy xạ

Sau khi sản xuất, gel tẩy xạ cần được kiểm tra chất lượng để đảm bảo hiệu quả tẩy xạ. Các phương pháp kiểm tra bao gồm đánh giá độ nhớt, khả năng bám dính và hiệu quả tẩy xạ trên các bề mặt khác nhau.

IV. Ứng dụng thực tiễn của gel tẩy xạ trong công trình xây dựng

Gel tẩy xạ đã được áp dụng thành công trong nhiều công trình xây dựng để xử lý ô nhiễm phóng xạ. Các nghiên cứu cho thấy hiệu quả tẩy xạ của gel rất cao, giúp bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.

4.1. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả tẩy xạ

Nghiên cứu cho thấy gel tẩy xạ có khả năng loại bỏ đến 90% bụi phóng xạ trên bề mặt vật liệu xây dựng. Điều này chứng tỏ tính hiệu quả của gel trong việc xử lý ô nhiễm phóng xạ.

4.2. Các ứng dụng cụ thể trong thực tế

Gel tẩy xạ đã được sử dụng để xử lý ô nhiễm phóng xạ tại các công trình xây dựng sau sự cố hạt nhân. Các ứng dụng này không chỉ giúp làm sạch bề mặt mà còn bảo vệ sức khỏe cho công nhân và người dân xung quanh.

V. Kết luận và tương lai của quy trình chế tạo gel tẩy xạ

Quy trình chế tạo gel tẩy xạ cho công trình xây dựng đang ngày càng được cải tiến để đáp ứng nhu cầu thực tiễn. Tương lai của quy trình này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp hiệu quả hơn trong việc xử lý ô nhiễm phóng xạ.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ chế tạo gel tẩy xạ

Công nghệ chế tạo gel tẩy xạ đang được nghiên cứu và phát triển để nâng cao hiệu quả và tính an toàn. Các nghiên cứu mới sẽ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và mở rộng ứng dụng của gel trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực chế tạo gel tẩy xạ là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng và sức khỏe con người. Việc đầu tư vào nghiên cứu sẽ giúp tạo ra các sản phẩm hiệu quả hơn và an toàn hơn trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm phóng xạ trên bề mặt công trình xây dựng là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt trong bối cảnh các sự cố hạt nhân và nguy cơ phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân lân cận. Theo ước tính, trên thế giới hiện có khoảng 430 nhà máy điện hạt nhân hoạt động, cung cấp khoảng 13% sản lượng điện toàn cầu, đồng thời tiềm ẩn nguy cơ phát tán phóng xạ ra môi trường. Ở Việt Nam, mặc dù chưa có nhà máy điện hạt nhân, nhưng nguy cơ ô nhiễm phóng xạ vẫn hiện hữu do các sự cố nhỏ trong quá trình sử dụng nguồn phóng xạ, khai thác khoáng sản chứa phóng xạ và ảnh hưởng từ các sự cố hạt nhân quốc tế.

Luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo chất tẩy xạ dạng gel nhằm xử lý chống nhiễm xạ các bề mặt công trình xây dựng. Mục tiêu cụ thể là phát triển gel tẩy xạ có hiệu quả cao trên các vật liệu phổ biến như gỗ, bê tông, thép và sơn alkyd, với hoạt độ phóng xạ mô phỏng trong khoảng 100-200 Bq/cm². Nghiên cứu được thực hiện tại Việt Nam trong giai đoạn 2017-2019, sử dụng các nguyên liệu và thiết bị trong nước nhằm tạo ra sản phẩm phù hợp với điều kiện thực tế.

Việc phát triển chất tẩy xạ dạng gel không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm phóng xạ mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Các chỉ số hiệu quả tẩy xạ, độ bền cơ học và tính an toàn của gel được đánh giá chi tiết, tạo cơ sở khoa học cho việc ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết tạo phức và vòng kìm: Sử dụng axit citric và các hợp chất tạo phức như EDTA để liên kết bền vững với ion kim loại phóng xạ (Sr²⁺, Co²⁺, Cs⁺), giúp hấp thụ và giữ ion phóng xạ trong gel. Hằng số bền của các phức được xác định qua chuẩn độ và mô phỏng phân bố thành phần theo pH.

• Mô hình cấu trúc gel polymer: Polyvinyl alcohol (PVA) và các polymer phụ trợ như CMC, SDS được sử dụng làm chất tạo gel, tạo màng dễ bóc tách sau khi khô, đồng thời đảm bảo độ bám dính và tính cơ học phù hợp.

• Khái niệm hoạt động bề mặt: Chất hoạt động bề mặt (APG, SDS) được thêm vào để điều chỉnh sức căng bề mặt, tăng khả năng phân tán và tiếp xúc của gel với bề mặt nhiễm xạ, đồng thời cải thiện hiệu quả tẩy xạ.

Các khái niệm chính bao gồm: hằng số bền tạo phức, hiệu suất tẩy xạ, độ nhớt gel, độ bám dính màng gel, và các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng mẫu vật liệu xây dựng phổ biến gồm gỗ thông, bê tông, thép CT-3, sơn alkyd trên nền thép, cao su cán tráng và gạch men. Các ion phóng xạ mô phỏng gồm U238, Cs137, Sr90 với hoạt độ từ 100 đến 200 Bq/cm².

• Phương pháp chế tạo gel: Gel MRD-1 được tổng hợp qua hai thành phần chính: thành phần polymer (PVA, CMC, glycerin) và thành phần tạo phức (axit citric, EDTA, chất hoạt động bề mặt APG, SDS). Quy trình bao gồm hòa tan polymer ở 60-65°C, phối trộn các thành phần tạo phức, sau đó kết hợp và khuấy trộn ở 50-55°C trong 1 giờ.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại như quang phổ hồng ngoại (IR), sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS), ICP-MS để định lượng ion kim loại, UV-VIS để xác định nồng độ ion Ni²⁺ và Co²⁺, và phân tích nhiệt TGA để đánh giá tính ổn định nhiệt của gel.

• Đánh giá tính năng kỹ thuật: Kiểm tra pH, độ nhớt, khối lượng riêng, độ dày màng gel, thời gian khô, độ bám dính, độ bền kéo đứt theo các tiêu chuẩn TCVN.

• Đánh giá hiệu quả tẩy xạ: Mẫu vật liệu được gây nhiễm phóng xạ bằng cách phun dung dịch chứa ion phóng xạ, đo hoạt độ trước và sau khi phủ gel, bóc màng gel và thu gom lớp nhiễm xạ. Hiệu suất tẩy xạ được tính theo tỷ lệ giảm hoạt độ phóng xạ trên bề mặt.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong khoảng 2 năm (2017-2019), bao gồm giai đoạn tổng hợp gel, phân tích hóa lý, thử nghiệm hiệu quả tẩy xạ và hoàn thiện quy trình công nghệ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định hằng số bền tạo phức của axit citric với ion phóng xạ:

   • Hằng số bền log β của axit citric với Sr²⁺ trung bình đạt 8,27, với Co²⁺ là 9,23, cho thấy khả năng tạo phức bền vững, trong khi với Cs⁺ khả năng tạo phức rất yếu hoặc không đáng kể.
   • Phân bố các phức ion theo pH cho thấy ở pH 6-7, các phức SrCit⁻ và CoCit⁻ chiếm ưu thế, hỗ trợ hiệu quả hấp thụ ion phóng xạ trong gel.

2. Đặc tính vật lý và hóa học của gel MRD-1:

   • Gel có độ nhớt phù hợp (theo TCVN 4859:2013), pH ổn định trong khoảng 5-7, khối lượng riêng đạt tiêu chuẩn TCVN 10237-1:2013.
   • Màng gel tạo thành có độ dày từ 100-200 µm, thời gian khô lớp màng khoảng 24-48 giờ ở nhiệt độ phòng, dễ dàng bóc tách khỏi bề mặt vật liệu.

3. Hiệu quả tẩy xạ trên các vật liệu xây dựng:

   • Gel MRD-1 đạt hiệu suất tẩy xạ trung bình trên 85% đối với các ion U238, Cs137, Sr90 trên bề mặt gỗ, bê tông, thép và sơn alkyd.
   • So sánh với gel Decon gel 1108 (Mỹ), MRD-1 có hiệu quả tương đương hoặc cao hơn khoảng 5-10% trên các mẫu thử nghiệm.
   • Lượng gel tiêu hao trung bình khoảng 1,0-1,2 L/m², phù hợp với yêu cầu thực tế.

4. Tính ổn định và an toàn của gel:

   • Gel MRD-1 có khả năng ổn định trong điều kiện nhiệt độ từ 10 đến 40°C, hạn sử dụng trên 12 tháng khi bảo quản đúng quy cách.
   • Không gây ăn mòn bề mặt vật liệu, an toàn cho người sử dụng và thân thiện với môi trường.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả tẩy xạ cao của gel MRD-1 được giải thích bởi cơ chế tạo phức bền vững giữa axit citric và các ion kim loại phóng xạ Sr²⁺, Co²⁺, giúp giữ ion phóng xạ trong màng gel và dễ dàng bóc tách. Sự kết hợp các polymer PVA, CMC và chất hoạt động bề mặt APG tạo ra lớp gel có độ bám dính tốt, đồng thời dễ dàng khô và bóc tách mà không làm hư hại bề mặt vật liệu.

So với các nghiên cứu trước đây và sản phẩm nhập khẩu như Decon gel 1108, gel MRD-1 có ưu điểm về nguyên liệu sẵn có trong nước, chi phí thấp hơn và hiệu quả tương đương. Các số liệu hiệu suất tẩy xạ được minh họa qua biểu đồ so sánh hoạt độ phóng xạ trước và sau xử lý trên từng loại vật liệu, cho thấy sự giảm đáng kể hoạt độ sau khi sử dụng gel.

Ngoài ra, việc đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn quốc gia đảm bảo tính ứng dụng thực tiễn và an toàn trong quá trình sử dụng. Kết quả nghiên cứu góp phần đa dạng hóa các sản phẩm tẩy xạ dạng gel hiệu năng cao, phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai sản xuất gel MRD-1 quy mô công nghiệp

   • Động từ hành động: Xây dựng dây chuyền sản xuất, chuẩn hóa quy trình công nghệ.
   • Target metric: Đạt công suất sản xuất 1000 lít/tháng trong 12 tháng đầu.
   • Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp hóa chất trong nước phối hợp với viện nghiên cứu.

2. Đào tạo và hướng dẫn sử dụng gel cho lực lượng quân đội và cứu hộ

   • Động từ hành động: Tổ chức tập huấn kỹ thuật phun, quét, bóc tách gel.
   • Target metric: 100% cán bộ kỹ thuật được đào tạo trong 6 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ Quốc phòng, Bộ Khoa học và Công nghệ.

3. Xây dựng quy định an toàn và bảo quản gel tẩy xạ

   • Động từ hành động: Ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn bảo quản, vận chuyển.
   • Target metric: Tiêu chuẩn được phê duyệt trong 9 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp Bộ Y tế.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng gel cho các loại vật liệu và đồng vị phóng xạ khác

   • Động từ hành động: Thực hiện các đề tài nghiên cứu tiếp theo.
   • Target metric: Hoàn thành 2 đề tài nghiên cứu trong 2 năm tới.
   • Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Khoa học Môi trường, Hóa học

   • Lợi ích: Nắm bắt quy trình chế tạo gel tẩy xạ, phương pháp phân tích phức tạp, ứng dụng thực tiễn.
   • Use case: Phát triển sản phẩm mới, nghiên cứu sâu về xử lý ô nhiễm phóng xạ.

2. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn bức xạ và môi trường

   • Lợi ích: Cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, tiêu chuẩn kỹ thuật về xử lý ô nhiễm phóng xạ.
   • Use case: Ban hành quy định, hướng dẫn kỹ thuật xử lý phóng xạ.

3. Lực lượng quân đội và cứu hộ cứu nạn

   • Lợi ích: Nắm vững kỹ thuật sử dụng gel tẩy xạ, nâng cao hiệu quả xử lý sự cố phóng xạ.
   • Use case: Ứng dụng trong các tình huống khẩn cấp, sự cố hạt nhân.

4. Doanh nghiệp sản xuất và cung cấp vật liệu, hóa chất xử lý phóng xạ

   • Lợi ích: Tham khảo công nghệ chế tạo gel, cải tiến sản phẩm, mở rộng thị trường.
   • Use case: Sản xuất gel tẩy xạ trong nước, giảm phụ thuộc nhập khẩu.

Câu hỏi thường gặp

1. Gel tẩy xạ dạng gel MRD-1 có thể sử dụng trên những loại vật liệu nào?
   Gel MRD-1 đã được thử nghiệm hiệu quả trên các vật liệu phổ biến như gỗ thông, bê tông, thép CT-3, sơn alkyd và cao su cán tráng, phù hợp với đa dạng bề mặt công trình xây dựng.

2. Hiệu quả tẩy xạ của gel MRD-1 so với các sản phẩm nhập khẩu như thế nào?
   Theo kết quả thử nghiệm, gel MRD-1 có hiệu suất tẩy xạ trên 85%, tương đương hoặc cao hơn 5-10% so với Decon gel 1108, đồng thời sử dụng nguyên liệu trong nước giúp giảm chi phí.

3. Gel có an toàn cho người sử dụng và môi trường không?
   Gel MRD-1 không gây ăn mòn bề mặt vật liệu, có pH trung tính và được đánh giá an toàn theo tiêu chuẩn quốc gia, không gây độc hại cho người sử dụng và thân thiện với môi trường.

4. Thời gian khô và bóc tách gel trên bề mặt là bao lâu?
   Thời gian khô lớp màng gel khoảng 24-48 giờ ở nhiệt độ phòng (20-25°C), sau đó màng gel có thể dễ dàng bóc tách mà không để lại dư lượng trên bề mặt.

5. Gel có thể xử lý được những đồng vị phóng xạ nào?
   Gel MRD-1 hiệu quả với các đồng vị phóng xạ phổ biến như U238, Cs137, Sr90 trong hoạt độ từ 100 đến 200 Bq/cm², phù hợp với các tình huống ô nhiễm phóng xạ trên bề mặt công trình.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công quy trình chế tạo gel tẩy xạ MRD-1 sử dụng nguyên liệu trong nước, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về độ nhớt, pH, độ bám dính và tính ổn định.
• Gel MRD-1 có khả năng tạo phức bền vững với ion phóng xạ Sr²⁺ và Co²⁺, giúp nâng cao hiệu quả tẩy xạ trên các vật liệu xây dựng phổ biến.
• Hiệu suất tẩy xạ đạt trên 85%, tương đương hoặc vượt trội so với các sản phẩm nhập khẩu, đồng thời an toàn cho người sử dụng và môi trường.
• Đề xuất triển khai sản xuất công nghiệp, đào tạo sử dụng và xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật để ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm phóng xạ.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu với các đồng vị phóng xạ khác, cải tiến công thức gel và phát triển sản phẩm đa dạng hơn.

Call-to-action: Các tổ chức, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm có thể liên hệ để hợp tác phát triển và ứng dụng công nghệ gel tẩy xạ MRD-1 trong thực tế nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Bên cạnh các ưu điểm không thể thay thế trong lĩnh vực điện hạt nhân, bức xạ hạt nhân, y học hạt nhân, sinh học hạt nhân, vũ khí,… cũng tồn tại nguy cơ tiềm tàng, khó có thể lường trước về tác hại của hạt nhân- phóng xạ phát tán có chủ đích hoặc không có chủ đích ra môi trường. Nhân loại cũng đã chứng kiến nhiều sự cố hạt nhân- phóng xạ với mức độ tàn phá và ảnh hưởng chưa từng thấy trong lịch sử đối với con người, sinh vật và môi trường. Một thực tế rõ ràng rằng, dù hiện tại chúng ta chưa có điện hạt nhân, song sự cố hạt nhân và ô nhiễm phóng xạ cho bề mặt các công trình, trang thiết bị kỹ thuật luôn là nguy cơ tiềm tàng đối với nước ta, nhất là khi mà Trung Quốc đã và đang triển khai xây dựng, vận hành 03 nhà máy điện hạt nhân cách biên giới nước ta không xa. Trong biên chế của quân đội và lực lượng cứu hộ cứu nạn các nước hiện nay đều trang bị nhiều loại khí tài, thiết bị, dung dịch, chất tẩy xạ cho các đối tượng với quy mô khác nhau.

Với ưu điểm về độ thuận tiện khi sử dụng, hiệu quả tẩy xạ cao, phổ áp dụng rộng, nhiều loại chất tẩy xạ dạng gel đã và đang được quan tâm nghiên cứu nhằm đưa vào trang bị để xử lý các sự cố hoặc tấn công hạt nhân, bom bẩn, như: Decon gel 1108, decon gel 1120, Argonne supergel, Alara 1146, Pentek 604. Tiêu biểu trong họ sản phẩm này phải kể đến decon gel 1108, decon gel 1101, decon gel 1102 do công ty CBI poymers và Firstlinetech - Mỹ sản xuất theo ISO 9001. Nguyên tắc làm việc của họ sản phẩm này là dựa trên cơ sở phản ứng tạo phức vòng càng bền vững giữa hợp chất có khả năng tạo phức chất trong gel tẩy xạ với ion đồng vị phóng xạ. Phức vòng càng lôi kéo ion phóng xạ ra và lưu giữ chúng trong hợp phần chất tạo màng của gel.

Bên cạnh đó, trong thành phần chất tẩy xạ này còn có hợp phần chất hoạt động bề mặt, chất chống tái bám, chất an định, chất ức chế ăn mòn và một số phụ gia khác. Khi sử dụng, chất tẩy xạ dạng gel tự khô ở điều kiện thường và dễ dàng bóc lột ra khỏi bề mặt bị nhiễm xạ. Lớp màng nhiễm xạ sau khi bóc lột bỏ được thu gom và xử lý theo quy định hiện hành. Các sản phẩm này đã được EPA khuyến nghị sử dụng để tẩy các đồng vị phóng xạ ở dạng hạt, kim loại nặng, hợp chất hữu cơ tan hoặc không tan trong nước, thậm chí cả hợp chất của triti khi chúng bám nhiễm trên bề mặt nằm 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] ngang, thẳng đứng hoặc vòm của hầu hết các vật liệu như: bê tông được sơn, bê tông không sơn, nhôm, thép, chì, cao su, thủy tinh, gỗ, sứ, vữa, gạch men, gỗ.

Trong nước, nhóm tác giả Phạm Quỳnh Lương bước đầu đã nghiên cứu chế tạo và đánh giá được hiệu quả tẩy xạ trên bề mặt thép, gạch men, nhựa và thủy tinh của hệ gel trên cơ sở PVA, axit citric, glycerin cho kết quả khả quan. Gần đây, năm 2017-2018, nhóm nghiên cứu của TS. Vũ Ngọc Toán- Viện Hóa học- Vật liệu cũng đã và đang triển khai xây dựng nhiều thành phần đơn chế tạo chất tẩy xạ dạng gel trên cơ sở polyvinyl ancol, polyvinyl axetat, cacboxyl metyl xenlulo, EDTA, citric, citrat, dimetyl succinic acid, polypyrrol, glycerin,… Nhóm nghiên cứu này cũng tiến hành đánh giá hiệu quả tẩy xạ của sản phẩm trên mẫu vật liệu xây dựng như gỗ, gạch men, kính với các ion mô phỏng phóng xạ, kết quả thu được khá khả quan. Nhằm đóng góp thêm vào việc đa dạng hóa các sản phẩm chất tẩy xạ dạng gel hiệu năng cao, phổ sử dụng rộng, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo chất tẩy xạ dạng gel ứng dụng để xử lý chống nhiễm xạ các bề mặt công trình xây dựng” bằng các trang thiết bị, vật tư sẵn có trong nước như: PVA, axit citric, muối citrat, EDTA, polypyrol, glycerin, CMC, SDS, APG và một số phụ gia khác.

Hiệu quả tẩy xạ của sản phẩm được đánh giá đối với muối phóng xạ của U238, Cs137, Sr90, I131 trong khoảng 100-200 Bq/cm2 trên bề mặt một số loại vật liệu xây dựng gồm: gỗ, màng sơn ankyd, cao su cán tráng, thép CT-3, bê tông. Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng được quy trình chế tạo và đánh giá chất lượng, hiệu quả tẩy xạ của chất tẩy xạ dạng gel trên bề mặt một số vật liệu sử dụng phổ biến trong xây dựng như gỗ, bê tông, thép, sơn trên nền thép, sơn trên bê tông. Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Nội dung 1: Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo chất tẩy xạ dạng gel. - Nội dung 2: Nghiên cứu đánh giá chất lượng và hiệu quả tẩy xạ của sản phẩm chế tạo đối với một số loại vật liệu xây dựng.

- Nội dung 3: Hoàn thiện quy trình chế tạo và đề xuất biện pháp ứng dụng chất tẩy xạ dạng gel trong thực tế để xử lý ô nhiễm phóng xạ cho bề mặt công trình xây dựng. 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1. Các nguồn phát sinh bụi phóng xạ và đặc điểm của bụi phóng xạ 1. Các nguồn phát sinh bụi phóng xạ * Vũ khí hạt nhân Cùng với vũ khí hóa học, vũ khí sinh học, vũ khí hạt nhân (VKHN) là một trong ba loại vũ khí huỷ diệt lớn (VKHDL) sử dụng năng lượng giải phóng từ các phản ứng phân hạch và tổng hợp hạt nhân để tiêu diệt mục tiêu.

* Sự cố hạt nhân Dưới tác động chủ quan (do tấn công, phá hoại) hoặc không chủ quan (do mất cắp, trục trặc kỹ thuật, động đất, sóng thần, thiên tai,…) mà một số nơi, vị trí có chứa nguồn phóng xạ ở mức độ lớn, không được duy trì ở trạng thái hoạt động bình thường, tán phát phóng xạ ra môi trường xung quanh được xem là sự cố hạt nhân. Tùy thuộc vào tính chất, mức độ, bản chất của từng sự cố mà mức độ rò rỉ, tác hại của chúng đối với con người và môi trường sẽ khác nhau. Cơ quan năng lượng nguyên tử thế giới đã đưa ra 04 mức cảnh báo cho sự cố hạt nhân (4-8) [23]. Hiện nay, với mục đích hòa bình là sản xuất năng lượng điện để phục vụ cuộc sống, năng lượng điện hạt nhân đóng góp một phần không nhỏ trong ngành năng lượng, ví dụ: Mỹ- với 104 lò phản ứng hạt nhân, cung cấp 836,63 triệu kW.h/năm; Pháp- với 439,74 triệu kW.h/năm; Nhật Bản- với 263,83 triệu kW.h/năm; Nga- với 177,39 triệu kW.h/năm; Hàn Quốc- với 142,94 triệu kW.h/năm; Đức- với 140,53 triệu kW.

Hiện có khoảng 430 nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động trên toàn thế giới, cung cấp khoảng 5,7% sản lượng năng lượng trên thế giới và 13% sản lượng điện toàn cầu. Bên cạnh mặt tích cực này thì số lượng lớn các nhà máy điện hạt nhân, cùng với vô số vũ khí hạt nhân, nguồn phóng xa trên toàn thế giới cũng là những nguy cơ tiềm ẩn về sự cố hạt nhân có thể xảy ra bất kể lúc nào. Thế giới đã từng chứng kiến nhiều sự cố hạt nhân, như: ngày 10/10/1957 sự cố hạt nhân xảy ra tại Windscale fire- Anh (cấp độ 5); ngày 28/3/1979 tại Three Mile Island- Pennsylvania- Mỹ xảy ra sự cố tại hai lò phản ứng hạt nhân, rò rỉ 1,58 petabecqueral ra môi trường (cấp độ 5); ngày 26/4/1986 sự cố xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl- Nga (cấp độ 7); Đây là nhà máy điện hạt nhân lớn nhất 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Châu Âu với công suất 5.700 MW nằm bên bờ hồ trữ nước Kakhovka trên sông Dnieper cách Donetsk 300 km về phía Tây. Tùy thuộc vào từng tai nạn mà phóng xạ sẽ rò rỉ vào khí quyển ở các mức độ khác nhau.

Trường hợp xảy ra các vụ nổ thì lõi hạt nhân có thể sản sinh ra những đám mây phóng xạ (chứa nhiều 131I, 137Cs) trong không khí tồn tại hàng chục năm- không phân rã. Những ion phóng xạ này sẽ tự keo tụ lại và bị mưa hoặc gió vận chuyển xuống mặt đất- nhiễm xạ vào các công trình, công sự, hầm hào, động thực vật và nước mặt, sau đó hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp sẽ ảnh hưởng tới con người. Một số hình ảnh về sự cố hạt nhân được diễn tả trong hình 1. Hình ảnh sự cố và tác hại của hạt nhân, phóng xạ Về cơ bản, đối với các công trình xây dựng khi có tấn công hoặc sự cố hạt nhân xảy ra thì bụi phóng xạ là tác nhân gây hại chủ yếu kế sau sóng xung kích, nhiệt, bức xạ.

Chúng là những hạt nhỏ, có kích thước khác nhau, mức độ nhiễm xạ khác nhau sẽ xen bám trên bề mặt các công trình, công sự, hầm hào… và phát ra môi trường xung quanh tia phóng xạ [31]. * Các chất phóng xạ tạo ra trong vụ nổ - sự cố hạt nhân: Có thể nói, phân hạch hạt nhân là một trong các phương thức chính tạo ra hạt nhân phóng xạ, phát tán trong không khí, di chuyển, rơi lắng khắp nơi. Các sản phẩm của vụ nổ hoặc sự cố hạt nhân gồm: 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] + Các sản phẩm phân hạch: Phân hạch hạt nhân là một trong các phương thức chính tạo ra hạt nhân phóng xạ rơi lắng khắp nơi. Sản phẩm phân hạch có suất lượng đặc trưng phụ thuộc vào hạt nhân phân hạch và năng lượng nơtron bắn vào.

Suất lượng cao nhất khi phân hạch 235U xảy ra với các số khối trên hai điểm cực đại phân biệt giữa số khối 85-104 và các số khối 130-149. Các hạt nhân có khả năng phân hạch khác như 239Pu cũng có đường tương tự về suất lượng phân hạch. Suất lượng của các sản phẩm 90Sr và 137Cs là cao. Do đó hai sản phẩm phân hạch này thường được sử dụng để đánh giá khoảng và sự lan rộng của sự rơi lắng phóng xạ.

Tổng cộng có hơn 200 sản phẩm phân hạch khác nhau được phát ra trong một vụ nổ hạt nhân với chu kỳ bán rã nằm trong khoảng từ phần của giây cho tới 17 triệu năm [30]. Trong số hơn 200 sản phẩm phân hạch phát ra trong vụ nổ hạt nhân, chỉ có một vài sản phẩm có những tác động đến môi trường và thời gian sống đủ lâu để trở thành vấn đề môi trường và sinh thái. + Chất nổ hạt nhân không tham gia phản ứng: Phần không bị phân chia của hạt nhân nguyên tử là các hạt nhân không tham gia vào phản ứng hạt nhân dây chuyền còn lại sau vụ nổ.