Mới đây, một nhóm các nhà khoa học Hàn Quốc đã phát triển một công nghệ mới cho phép quan trắc nhanh chóng nước bị nhiễm phóng xạ trong môi trường biển. Công nghệ mới này được nghiên cứu và ứng dụng trong bối cảnh ngày càng có nhiều lo ngại về nước bị ô nhiễm lưu trữ tại các cơ sở bức xạ và hạt nhân có khả năng thải ra biển.
Thiết bị tách nuclide tự động (Ảnh: Viện Nghiên cứu Năng lượng Nguyên tử Hàn Quốc)
Viện Nghiên cứu Năng lượng Nguyên tử Hàn Quốc (KAERI) đã công bố về việc phát triển một công nghệ mới có khả năng đảm bảo phân tích nhanh chất phóng xạ Stronti chứa trong nước biển bằng cách sử dụng thiết bị tách nuclide tự động.
Stronti có 4 đồng vị bền trong tự nhiên: 84Sr (0.56%), 86Sr (9.86%), 87Sr (7.0%) và 88Sr (82.58%). Chỉ có 87Sr sinh ra từ phân rã phóng xạ; nó được tạo ra bằng cách phân rã kim loại kiềm phóng xạ 87Rb, loại có chu kỳ bán rã 4,88×1010 năm. Tỉ lệ 87Sr/86Sr là chỉ số đặc trưng trong khảo sát địa chất; các tỉ lệ này trong khoáng vật và trong các đá dao động từ khoảng 0,7 đến lớn hơn 4,0. Vì stronti có bán kính nguyên tử tương tự như của canxi nên có thể sẵn sàng thay thế canxi trong các khoáng vật.
Nguyên tố hóa học stronti dưới dạng tinh thể tổng hợp
Stronti có 16 đồng vị phóng xạ tồn tại. Trong đó, quan trọng nhất là 90Sr với chu kỳ bán rã là 28,78 năm và 89Sr có chu kỳ bán rã 50,5 ngày. 90Sr là sản phẩm phụ trong phân hạch hạt nhân được tìm thấy trong các vụ nổ hạt nhân và gây ra các vấn đề sức khỏe vì khả năng thay thế canxi trong xương, chống lại việc đào thải ra khỏi cơ thể. Đồng vị này là một trong những tác nhân phát xạ beta năng lượng cao và tồn tại lâu, được sử dụng trong các thiết bị SNAP (Hệ thống cấp điện phụ trợ hạt nhân). Đây là loại thiết bị sử dụng trong các tàu vũ trụ, các trạm đo thời tiết từ xa,..nơi cần có nguồn năng lượng điện hạt nhân hoạt động trong thời gian dài và có khối lượng nhẹ. Nhờ đặc tính tự nhiên, bằng cách đo lượng 90Sr trong nước biển, chúng ta có thể xác định được vùng/dòng chảy nước bị nhiễm phóng xạ.
Cho đến nay, phương pháp kết tủa là phương pháp truyền thống và phổ biến được sử dụng để phân tích lượng 90Sr trong nước biển. Phương pháp này được thực hiện bằng cách lặp lại nhiều lần quá trình thêm các ion vào nước biển để biến nó thành dạng hợp chất muối stronti axit cacbonic và kết tủa. Tuy nhiên, do quá trình tiến hành phức tạp nên phương pháp này có hạn chế lớn khi thời gian phân tích mất hơn ba tuần.
Để khắc phục nhược điểm của phương pháp kết tủa, các nhà khoa học đã dựa trên đặc tính phân rã của 90Sr, phát triển một phương pháp mới nhanh và hiệu quả hơn. 90Sr phát ra tia beta trong quá trình phân rã và biến đổi thành 90Y với số lượng stronti tương đương với yttri chỉ sau 18 ngày.
Bằng cách sử dụng một loại nhựa hấp thụ 90Y và một thiết bị tách nuclide tự động được phát triển trong phòng điều khiển, các nhà khoa học đã tiến hành đo lượng 90Y. Từ việc xác định được lượng 90Y, các nhà khoa học đã gián tiếp xác định được lượng 90Sr. Thời gian tiến hành phương pháp chỉ mất 02 ngày, nhanh hơn 10 lần so với các phương pháp hiện có.
Công nghệ mới mà các nhà khoa học của KAERI công bố sẽ mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm thời gian trong việc xác định các khu vực nước biển bị nhiễm phóng xạ, tăng cường khả năng quan trắc phóng xạ đối với môi trường nước biển.
Từ khóa: 90Sr; 90Y; quan trắc phóng xạ;
– CMD&DND –
