Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ suất liều phóng xạ

Năm học 2008 – 2009 3 ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SUẤT LIỀU PHÓNG XẠ Bùi Minh Lộc Sinh viên năm 4, Khoa Vật lý GVHD: TS. Thái Khắc Định 1. Đặt vấn đề Các hoạt động của con người ngày càng tác động mạnh mẽ đến môi trường. Vì thế mối quan tâm của Khoa học và Công nghệ trong nghiên cứu và kiểm soát chất lượng môi trường ngày càng lớn. Phóng xạ môi trường là một trong những chỉ số chất lượng môi trường quan trọng vì sự tồn tại khá phổ biến của các nhân phóng xạ trong đất, nước, không khí, động thực vật và trong cả cơ thể con người. Thêm vào đó là các ứng dụng ngày càng rộng rãi của ngành kỹ thuật hạt nhân. Ảnh hưởng của phóng xạ môi trường lên con người rất phức tạp và không nhận biết được bằng các giác quan nên là vấn đề nhạy cảm, được xã hội rất quan tâm. Để khảo sát phông phóng xạ môi trường nhằm đưa ra các khuyến cáo về an toàn phóng xạ, tại nhiều địa phương trên cả nước đã xây dựng bản đồ phông phóng xạ, một số tỉnh khác đang có đề tài xây dựng bản đồ phông phóng xạ. Và trong tương lai sẽ có một bản đồ phông phóng xạ cho toàn lãnh thổ Việt Nam. Việc làm này cần phải thu thập, xử lý, phân tích, lưu trữ một số lượng lớn các thông tin địa lý, phóng xạ. Ngày nay thông tin địa lý được số hóa nhờ khoa học máy tính làm cho hiệu quả thông tin đạt một tầm cao mới và công nghệ GIS trở thành một công cụ tối ưu phục vụ cho vấn đề xây dựng bản đồ phông phóng xạ. Đề tài “Ứng dụng kỹ thuật GIS để xây dựng bản đồ suất liều phóng xạ” cho sản phẩm cuối cùng là bản đồ suất liều của thành phố Biên Hòa với tỷ lệ 1/50.000, độ lớn của suất liều được thể hiện bằng thang màu do đề tài qui ước. Ngoài mục đích mô tả trực quan giá trị suất liều tại khu vực, bản đồ do đề tài thực hiện còn có tác dụng minh họa cho việc vẽ bản đồ phông phóng xạ về sau. Để vẽ được bản đồ suất liều đề tài đã thực hiện việc lấy số đo suất liều phóng xạ trên thực địa, thành phố Biên Hòa. Sau khi có bộ số liệu là 160 điểm đo suất liều được lấy ngẫu nhiên tại thành phố, sử dụng phần mềm Surfer 8.0 nội Kỷ yếu Hội nghị sinh viên NCKH 4 suy giá trị tại các điểm không có dữ liệu. Phần mềm Mapinfo 9.0 được sử dụng để chuẩn bị phần thông tin địa lý và vẽ bản đồ suất liều. Hình 1: Máy Inspector và máy định vị toàn cầu GPS được sử dụng khi lấy số đo suất liều (nguồn từ trang web của nhà sản xuất) 2. Kết quả đề tài Hình 2: Bản đồ suất liều tại thành phố Biên Hòa (bản đồ màu) Bản đồ màu trong hình 2 gồm các lớp: giao thông, thủy hệ, ranh giới và lớp suất liều phóng xạ. Ngoài ra, bản đồ đẳng xạ cũng được sử dụng để mô tả suất liều tại khu vực khảo sát. Bản đồ đẳng xạ trong hình 3 gồm các lớp: thủy hệ, ranh giới, lớp màu và lớp đường đẳng xạ. Năm học 2008 – 2009 5 Hình 3: Bản đồ suất liều (Bản đồ đường đẳng xạ) trên nền màu Sau khi thực hiện đề tài, ta có giá trị suất liều đo được tại các vị trí lấy mẫu tại thành phố Biên Hòa trong khoảng từ 0.077 Sv/h đến 0.179 Sv/h. Theo tính toán: Giá trị thấp nhất: 60.077.10 24 365 0.675    (mSv/năm) Giá trị cao nhất: 60.179.10 24 365 1.568    (mSv/năm) So với suất liều tương đương trung bình trên thế giới khoảng 2 mSv/năm thì các giá trị khảo sát là thấp. Nếu so với giá trị mức phông trên thế giới trong khoảng 0.08 Sv/h đến 0.15 Sv/h thì đa số các giá trị thu thập được là bình thường. Các giá trị suất liều cao hơn các điểm khác (hơn 0.15 Sv/h) tập trung gần khu vực phía Tây sân bay Biên Hòa, thuộc phường Tân Phong. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng 1.568 mSv/năm là mức phông thấp hơn giá trị suất liều tương đương trung bình trên thế giới. Màu sử dụng trên bản đồ chỉ do người thực hiện đề tài qui ước, không mang ý nghĩa cảnh báo khu vực có phóng xạ cao. Việc lấy mẫu không thể thực hiện được tại các khu vực quân sự và khu công nghiệp tại thành phố nên dẫn đến thiếu dữ liệu tại các khu vực này (phường Long Bình). Tuy nhiên, đây là các khu có mật độ dân cư thấp nên không ảnh hưởng nhiều đến kết quả đề tài. Kỷ yếu Hội nghị sinh viên NCKH 6 Qua khảo sát sơ bộ, nhìn chung khu vực khảo sát không có các điểm phóng xạ môi trường cao ở mức đáng lo ngại. Tuy nhiên cần phải có đề tài nghiên cứu cấp cao hơn mới đủ cơ sở khoa học để đưa ra các kết luận và khuyến cáo chính xác cho các cơ quan chức năng và người dân trong khu vực. Bản đồ suất liều đề tài đã thực hiện cho biết mức phông tại khu vực nhưng chưa phân biệt được mức đóng góp của phông thiên nhiên và nhân tạo. Để làm được điều này cần phải tiến hành phân tích mẫu môi trường bằng hệ phổ kế gamma phông thấp để xác định hàm lượng của các nguyên tố nhân tạo như 137Cs, 90Sr, từ đó xác định sự đóng góp của các nguyên tố nhân tạo vào phông phóng xạ môi trường trong khu vực. 3. Hướng phát triển của đề tài Việc lấy mẫu phải bảo đảm tính khách quan và tính thống kê. Vì vậy việc lấy mẫu phải đảm bảo một số lượng nhất định và phải theo qui trình, lưới lấy mẫu. Việc chọn số lượng mẫu, mật độ mẫu, kích thước ô lưới, phương pháp nội suy, tham số nội suy, phải được nghiên cứu nhằm giúp đề tài có cơ sở khoa học vững chắc hơn. Trong điều kiện thời gian không cho phép nên đề tài chưa thực hiện được nhưng đây sẽ là hướng phát triển của đề tài trong thời gian tới. Với điều kiện thực nghiệm tốt hơn, ngoài bản đồ suất liều phóng xạ, đề tài có thể thực hiện thêm bản đồ biểu diễn hoạt độ phóng xạ của các nguyên tố quan tâm. Khi đó có thể phân biệt rõ thành phần thiên nhiên và nhân tạo tại khu vực nghiên cứu. Việc này có thể thực hiện được tại các phòng thí nghiệm có hệ phổ kế gamma phông thấp hiện đại, trong đó có phòng thí nghiệm Vật lý hạt nhân của khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh. Nếu có bản đồ và kiến thức về địa chất ta có thể tìm mối liên hệ giữa mức phông và nền địa chất tại khu vực nghiên cứu. Từ đó có thể phát hiện và đưa ra các kết luận khoa học hơn về phóng xạ trong khu vực. Điều này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng bản đồ phông phóng xạ. Đề tài có thể phát triển để xây dựng bản đồ phóng xạ môi trường cho một khu vực rộng lớn, ở các tỉnh, thành phố, góp phần vào việc xây dựng bản đồ phóng xạ trên toàn lãnh thổ Việt Nam. Năm học 2008 – 2009 7 4. Kết luận Tuy việc xây dựng bản đồ phông phóng xạ là công việc không mới nhưng là một yêu cầu cấp thiết đối với các địa phương chưa có bản đồ phóng xạ. Trong những năm tới, việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân sẽ phát triển mạnh tại nước ta, bên cạnh đó là dự án nhà máy điện hạt nhân nên cần xây dựng càng sớm càng tốt một bản đồ phông phóng xạ chính xác, chi tiết và tỷ lệ càng nhỏ càng có giá trị thực tiễn. Công nghệ GIS cũng không phải là một công nghệ xa lạ. Công nghệ này đã được sử dụng thành công ở nhiều lĩnh vực trong nhiều thập niên trước. Việc sử dụng hiệu quả GIS mang lại lợi ích kinh tế xã hội to lớn. Nhưng việc sử dụng công cụ mạnh mẽ này trong xây dựng bản đồ phông phóng xạ tại Việt Nam vẫn còn dừng lại ở những bước khởi đầu. Chúng ta cần phải quan tâm nghiên cứu nhiều hơn nữa về khả năng ứng dụng công nghệ GIS trong việc lên kế hoạch, trình bày kết quả, lưu trữ, tra cứu và quản lý các thông tin về bản đồ phông phóng xạ. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. PGS.TS. Ngô Quang Huy (2005), An toàn bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản khoa học và Kỹ thuật. [2]. TS. Phạm Trọng Mạnh (1999), Cơ sở hệ thống thông tin địa lý trong quy hoạch và quản lý đô thị, Nhà xuất bản xây dựng. [3]. Võ Quang Minh, Hệ thống thông tin địa lý, www.vocw.edu.vn. [4]. Trần Tuấn Tú (2006), Giáo trình thực hành Bản đồ học và Hệ thống thông tin địa lý- GIS, Trường đại học Khoa Học Tự Nhiên TP. Hồ Chí Minh. [5]. Tom Bresnahan and Kari Dickenson, Surfer 8 Training Guide, Golden Software, Inc.