an toan phong xa hat nhan

Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ ĐẶT VẤN ĐỀ LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý phóng xạ lĩnh vực mẽ, gắn liền với phát triển muộn rực rỡ ngành vật lý Các xạ hạt nhân tương tác với môi trường vật chất, gây hiệu ứng làm biến đổi môi trường Hơn 100 năm nay, kể từ xạ hạt nhân phát hiện, người không ngừng khám phá chất xạ hạt nhân ứng dụng vào thực tế đời sống như: khảo cổ học, y học, công nghệp, nông nghiệp, quân Trong lịch sử phát triển ngành hạt nhân tai nạn hạt nhân tàn khốc như: vụ nổ bom nguyên tử chiến tranh giới thứ II Nhật Bản; vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Checnobyl Ukraina;… Trong năm gằn phóng xạ vấn đề nóng bỏng thông tin đại chúng quốc gia chạy đua sản xuất loại vũ khí hạt nhân kiện rò rỉ phóng xạ nhà máy điện hạt nhân Fukushima Nhật Bản gióng lên hồi chuông để cảnh tỉnh quốc gia việc sử dụng lượng hạt nhân Với Việt Nam, lượng hạt nhân vấn đề mẽ nhận thức thực tiễn Người dân nói chung học sinh trường THPT nói riêng chưa biết nhiều nhà máy điện hạt nhân, lượng hạt nhân, ngồi hình ảnh trung tâm xử lí giống cách chiếu xạ hạt nhân Đà Lạt Liên Xô (cũ) xây dựng Hiện bắt đầu nói nhiều lượng hạt nhân nhà nước bắt đầu có kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân Đặt biệt có thơng tin Trung Quốc cho xây dựng ba nhà máy điện hạt nhân gần biên giới nước ta kế hoạch hỗ trợ xây dựng nhà máy điện hạt nhân cho Campuchia Trung Quốc, … Từ kiện làm cho người dân Việt Nam nói chung nhân dân gần khu vực có nhà máy điện hạt nhân nói riêng hoang man, lo ngại vấn đề an tồn phóng xạ hạt nhân, lo ngại Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ hậu mà nhà máy điện hạt nhân gây môi trường sức khỏe người Chính từ ứng dụng rộng rãi xạ hạt nhân lĩnh vực khoa học tác hại đến môi trường sống thu hút vào nghiên cứu đề tài “Ứng dụng an toàn phóng xạ”, với mong muốn cung cấp số thơng tin ứng dụng an toàn tia phóng xạ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Cung cấp số thơng tin ứng dụng an tồn tia phóng xạ Qua lồng ghép vào học hạt nhân mơn Vật lí, Sinh học, Y học, Hóa học,… để giúp cho học sinh có nhìn sâu sắc phóng xạ an tồn sử dụng phóng xạ Từ trang bị cho học sinh kỹ sống thời đại phát triển công nghiệp hạt nhân, giúp học sinh biết kỹ bảo vệ cho người xung quanh trước tác hại xạ hạt nhân NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Đề tài tập trung nghiên cứu sở vật lí phóng xạ, ứng dụng xạ hạt nhân, an tồn sử dụng phóng xạ liên hệ thực tế Đề tài liều lượng phóng xạ người chịu đựng thời gian định ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHẠM VI ÁP DỤNG Các loại tia phóng xạ Các ứng dụng tác hại phóng xạ Đề tài đưa thơng tin phóng xạ bối cảnh Trung Quốc xây dựng ba nhà máy điện hạt nhân cỡ lớn gần biên giới với nước ta Qua bạn đọc giáo viên dùng làm tư liệu để tích hợp vào giảng mơn Vật Lý, Hóa Học, Sinh Học, Y học ,… nhằm khơi dậy hứng thú học tập say mê nghiên cứu khoa học học sinh Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an toàn phóng xạ Đề tài áp dụng rộng rãi công tác giảng dạy giáo viên trường phổ thơng đại học tồn quốc PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý luận, quan sát tổng kết kiện giới xảy ngành Vật lý hạt nhân Kết hợp thực tiễn giáo dục trường THPT Vạn Tường thông qua việc sử dụng tư liệu đề tài để lồng ghép vào tiết dạy số môn học Mặc dù thân cố gắng tránh khỏi sai sót Rất mong nhận góp ý, bổ sung từ quý thầy cô giáo bạn đọc để đè tài ngày hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ VẬT LÝ PHÓNG XẠ ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 1.1 Hạt nhân Hạt nhân cấu tạo từ proton neutron (hay gọi nuclon) Hạt 1/3 nhân có dạng hình cầu, bán kính trung bình hạt nhân là: R = R0 A −15 Với R0 = 1, fm = 1, 2.10 m ; A: số khối 1.2 Độ hụt khối Thực nghiệm chứng tỏ khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng nuclon tạo thành Sự chênh lệch khối lượng gọi độ hụt khối, kí hiệu ∆m Xét hạt nhân A Z X ta có độ hụt khối: ∆m = Zm p + ( A − Z )mn − mX Với: Z điện tích hạt nhân X, số proton hạt nhân X N=A-Z: Số neutron hạt nhân X mp: khối lượng proton mn: khối lượng neutron mX : khối lượng hạt nhân X 1.3 Năng lượng liên kết Năng lượng liên kết đại lượng vật lí đặc trưng cho mức bền vững hạt nhân Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ Kí hiệu Wlk Wlk = ∆m.c = [Zm p + ( A − Z )mn − mX ].c Giá trị lượng liên kết rõ ràng phụ thuộc vào tổng số nuclon có hạt nhân thể qua ∆m , để so sánh mức độ bền vững hai hạt nhân khác ta cần so sánh giá trị lượng trung bình cho nuclon Năng lượng liên kết tính cho nuclon gọi lượng liên kết riêng w lk = Wlk với wlk lượng liên kết riêng, A số khối A PHÂN RÃ PHĨNG XẠ 2.1 Định nghĩa Phóng xạ tự nhiên biến đổi tự phát hạt nhân không bền nguyên tố thành hạt nhân nguyên tố khác đồng thời phát tia phóng xạ Hiện tượng phóng xạ tự nhiên thường thấy hạt nhân nặng, xếp cuối bảng hệ thống tuần hồn Mendeleep 2.2 Các tia phóng xạ 2.2.1 Phóng xạ α Hạt α hạt nhân hêli có kí hiệu He Hạt nhân mẹ có ki hiệu phóng xạ α tạo thành hạt nhân A Z α X  → 24 He + A Z X A− Z −2 Y theo phương trình sau: A−4 Z −2 Y Hạt nhân tạo có số điện tích giảm hai đơn vị số khối giảm bốn đơn vị Nó thuộc nguyên tố đứng trước nguyên tố hạt nhât mẹ hai bảng hệ thống tuần hồn Ví dụ: 210 84 α Po  → 24 He + 206 82 Pb Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ Hạt α có vận tốc lớn, khơng khí qng đường vài centimet Khả ion hóa khơng khí lớn, tạo 10 đến 104 ion milimet đường Khả đâm xuyên yếu so với loại phóng xạ khác 2.2.2 Phóng xạ β  Phóng xạ β − : Hạt phát hạt electron A Z −1 e − β X  → −10 e + Z +A1Y Trong phóng xạ β − , hạt nhân lùi ô bảng hệ thống tuần hồn so với hạt nhân mẹ  Phóng xạ β + : Hạt phát hạt pozitron A Z +1 e + β X  → 10 e + Z −A1Y Trong phóng xạ β + , hạt nhân tiến ô hệ thống tuần hoàn so với hạt nhân mẹ Các hạt −1 e +1 e bay với vận tốc gần vận tốc ánh sáng, khơng khí bay quãng đường vài mét Khả ion hóa yếu tia α , chúng tạo 100 ion milimet đường chúng lại có khả đâm xuyên mạnh tia α 2.2.3 Phóng xạ γ Tia γ xạ điện từ có bước sóng cực ngắn, với photon có lượng vào bậc MeV, tạo hạt nhân trạng thái kích thích chuyển trạng thái trạng thái kích thích thấp A Z γ X *  → ZA X + γ Dấu (*) để kí hiệu hạt nhân trạng thái kích thích Tia γ photon mang lượng nên chúng bay xa Khả ion hóa yếu khả đâm xuyên mạnh 2.3 Các đặc trưng thời gian phân rã hạt nhân Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ 2.3.1 Hằng số phân rã ( λ ) Hằng số phân rã đại lượng vật lý đặc trưng cho tốc độ phân rã nguồn phóng xạ đơn vị thời gian Đơn vị: λ có đơn vị 1/s hay s-1 2.3.2 Thời gian sống trung bình ( τ ) Thời gian sống trung bình thời gian tồn trung bình hạt nhân khơng bền bị phân rã τ= có đơn vị giây (s) λ 2.3.3 Chu kì bán rã (T) Chu kì bán rã khoảng thời gian để số hạt nhân phóng xạ ban đầu (N 0) giảm nửa T= ln có đơn vị giây (s) λ 2.4 Định luật phân rã phóng xạ Gọi m0, N0, H0 lần lược khối lượng, số hạt nhân độ phóng xạ ban đầu chất phóng xạ m, N, H lần lược khối lượng, số hạt nhân độ phóng xạ lại sau thời gian t N = N e − λt = N −t /T m = m0 e − λt = m0 2−t /T H = H e − λt = H 2− t /T Số hạt, khối lượng độ phóng xạ có liên hệ với hệ thức sau: m= N A ln ; H = λ N = N ; Với NA =6,023.1023 số Avơgađrơ, số ngun NA T tử có mol vật chất Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ CÁC ĐƠN VỊ ĐO PHĨNG XẠ Các xạ hạt nhân có tác động lên môi trường vật chất thể sống Để đo hiệu tác động tia phóng xạ lên mơi trường vật chất nói chung, người ta dùng nhiều đơn vị đo khác 3.1 Đơn vị đo độ phóng xạ Curie (Ci) Ci độ phóng xạ lượng chất phóng xạ có tốc độ phân rã 3,7.10 10 nguyên tử giây 1Ci = 3, 7.1010 Bq = 3,7.1010 phân rã / giây Độ phóng xạ khả phát tia phóng xạ nguồn phóng xạ, đơn vị Becquerel (viết tắt Bq) Bq = phân rã/giây khả nguồn phóng xạ mà hạt nhân nguyên tử biến đổi giây sau sinh tia phóng xạ Ngồi ra, người ta dùng đơn vị biểu thị ảnh hưởng tia phóng xạ người Sievert (Sv) Các đơn vị nhỏ mSv (1Sv = 103mSv) Trong định nghĩa khơng nói chất phóng xạ 3.2 Đơn vị Rưent gen (R) Röent gen (R) liều chiếu tia X tia gamma ion hóa tạo lượng điện tích 3,3.10-10C 1cm3 khơng khí điều kiện tiêu chuẩn Kết tương đương với việc tạo 1cm khơng khí 2.109 cặp ion Ngồi người ta dùng đơn vị mR kR 1mR = 10-3R 1kR = 103R Ví dụ: Liều chiếu tia X dùng để chữa cung cấp liều lượng 300mR giây 3.3 Đơn vị liều hấp thụ Radiation Alsorbed Dose (Rad) Rad liều lượng hấp thụ xạ ion hóa truyền cho gam vật chất bị chiếu lượng 100erg ( với 1erg = 107J) Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ Ví dụ: Tồn thể người nhận liều tia gama 300Rad thời gian ngắn gây tử vong 50% Trong năm thể người bình thường nhận liều chiếu tự nhiên hay nhân tạo khoảng 0,2Rad 3.4 Đơn vị liều hiệu ứng sinh học (rems) Rems liều xạ ion hóa loại phóng xạ gây hiệu ứng sinh học hiệu ứng Rad tia X 1Rems = 1Rad RBE Với RBE: hệ số hiệu sinh học tương đối 3.5 Đơn vị lượng eV 1eV động electron gia tốc hiệu điện vôn Với 1eV = 1,6.10-19J; 1MeV = 1,6.10-13J TÁC ĐỘNG CỦA CÁC TIA PHÓNG XẠ ĐỐI VỚI CƠ THỂ SỐNG Tất loại phóng xạ nguy hiểm tổ chức sống Chúng hủy hoại tế bào ion hóa gây biến đổi di truyền, gây đột biến gen, gây tử vong Chúng tác động trực tiếp gián tiếp, có biểu tức thời có hiệu ứng khơng biểu ngay.Các tia phóng xạ gây thay đổi hình thái thay đổi chức tế bào quan tổ chức sống Khi nhận lượng tia phóng xạ thời gian ngắn thể người có biểu sau: Mức 0,2Sv : khơng có biểu bệnh lý Mức 0,5Sv : giảm cầu lymph máu Mức 3Sv : làm rụng tóc Mức 5Sv : tỷ lệ tử vong 50% Mức 10 Sv: tỷ lệ tử vong gần 100% (1030 mSv - millisievert) Vụ rò rỉ hạt nhân sau trận động đất, sóng thần lớn lịch sử diễn hôm 11/3/2011 khu vực nhà máy điện hạt nhân Fukushima số Nhật Bản đo Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ mức 1.000 millisievert/giờ, lớn giới hạn 250 millisievert mà phủ Nhật cho ngưỡng an tồn Ơng Takashi Kurita, phát ngơn viên thuộc đơn vị quản lý, vận hành nhà máy, cho biết với mức phơi nhiễm phóng xạ này, người tiếp xúc chết vòng 30 ngày Người ta phát độ phóng xạ nước ngầm xung quanh nhà máy điện hạt nhân Fukushima cao gấp 10.000 lần giới hạn cho phép 4.1 Cơ chế tác động tia phóng xạ lên thể sống Các tổ chức tế bào thể sau nhận lượng từ tia phóng xạ chịu biến đổi theo hai giai đoạn 4.1.1 Giai đoạn hóa-lý Giai đoạn ngắn khoảng từ 10 -13 đến 10-16 giây Trong giai đoạn phần tử sinh học chịu tác dụng trực tiếp gián tiếp xạ ion hóa Trong giai đoạn hóa-lý, số phần tử sinh học men, nucleoprotein bị tổn thương Những tổn thương gọi tổn thương hóa-sinh 4.1.2 Giai đoạn sinh học Nếu tổn thương hóa –sinh khơng phục hồi kéo theo tổn thương hình thái kéo theo tổn thương chức tổ chức sống Giai đoạn gọi giai đoạn sinh học, kéo dài từ vài ngày đến vài chục năm 4.2 Tác dụng tia phóng xạ lên thực vật Các cơng trình thực nghiệm cho thấy xạ ion hóa liều cao (lớn 3000R) làm cho chậm lớn, ngừng phát triển làm thay đổi cấu tạo Nhờ người ta tìm nhiều giống trồng có đặt tính phù hợp với mơi sống, tạo giống thích nghi với điều kiện khắc nghiệt môi trường, nâng cao suất trồng Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 10 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ 1.1 Ứng dụng để chuẩn đốn bệnh Đây thành công rực rỡ phương pháp đánh dấu cách gắn đồng vị phóng xạ vào chất với dượt tính mong muốn chuẩn đốn q trình hoạt động vùng tổn thương thể Chụp X quang cắt lớp máy tính (X ray CT) máy chụp cắt lớp (PET) việc chẩn đoán bệnh chụp cắt lớp Đầu tiên, chiếu tia X từ nhiều hướng vào thể sau đo đạc cường độ tia X vào thể máy đo kiểm nghiệm, sử dụng liệu với máy tính để tái qua hình theo chiều Chụp X quang máy tính sử dụng việc chẩn đoán tổn thương mạch máu não, khối u não Hơn nữa, việc chẩn đoán bệnh việc cho vào thể người bệnh nguyên tố đồng vị phóng xạ dạng thuốc y tế, sau đo đạc tia phóng xạ phát phân tích máy tính đưa hình ảnh quan nội tạng áp dụng thực tiễn Ví dụ: Gắn đồng vị phóng xạ Tecneti 99 Tc với photpho hữu việc khám chữa bệnh xương; Gắn đồng vị phóng xạ 99 Tc với lưu huỳnh dạng keo để khám gan Đồng vị Iốt 131 I dượt phẩm tuyệt vời nghiên cứu tuyến giáp bệnh bứu cổ, chuẩn đoán bệnh tim mạch đường tiêu hóa cách cho đồng vị 131 I vào bên thể thông qua quan sát hoạt độ đồng vị phóng xạ cho phép chuẩn đốn cách xác bệnh khối u thể Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Hình Tia X dùng chụp X-quang Trang 12 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an toàn phóng xạ Ứng dụng khả đâm xuyên mạnh tia X tia γ việc chiếu điện, chụp điện, siêu âm nhằm phát cấu trúc bị sai lệch xương thể Các máy phát tia X thường dùng làm nguồn chiếu xạ đối tượng mỏng như: vi khuẩn, vi rút…ưu điểm phương pháp chiếu điện liều chiếu cao giá thành thấp Hình Máy PET máy gia tốc vòng – Cyclotron, để sản xuất đồng vị phóng xạ có đời sống ngắn 1.2 Điều trị bệnh phóng xạ Cơ sở phương pháp hiệu ứng sinh vật học xạ iơn hóa thể sống Có thể dùng liều chiếu bên bên thể Dùng Iốt 131 I để loại trừ ung thư tuyến giáp, dùng phốt 32 P để trị bệnh đa hồng cầu, bệnh bạch cầu mãn tính… Loại trừ tuyến giáp: Để loại trừ tuyến giáp người ta cho bệnh nhân uống liều điều trị Iốt 131 I có nồng độ khoảng 400 đến 500 µCi / h Hình Điều trị ung thư tuyến giáp 131I Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 13 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ Điều trị ung thư tuyến giáp: Dùng liều nhỏ từ 10 đến 25mCi đồng vị phóng xạ Iốt 131 I thời gian 10 ngày đến tuần… Kiểm tra dày chụp tia X nhận 0,6mSv/lần, kiểm tra chụp tia X cắt lớp vùng ngực nhận 6,9mSv/lần ỨNG DỤNG TRONG KHẢO CỔ HỌC Với khoa học ngày tiến bộ, người muốn quay tìm hiểu nguồn gốc bí ẩn vật, trình hình thành sống Các nhà khoa học khảo cổ tìm giải thích số vấn đề thơng qua di vật hóa thạch sót lại Để xác định di vật khảo cổ người ta dùng phương pháp cacbon 14C 2.1 Cơ sở lí thuyết phương pháp Cacbon 14 C Là chất phóng xạ β − , tạo khí thâm nhập vào vật trái đất với chu kì bán rã khoảng 5600năm Các Hình Chiếu xạ 14C để tính tuổi hộp sọ cổ tổ chức sống động thực vật trao đổi CO2 với môi trường xung quanh tích tụ 14C tổ chức sống Khi tổ chức chết hấp thụ khơng đo, phóng xạ nên hàm lượng 14 C tổ chức giảm dần So sánh giá trị độ phóng xạ mẫu vật cổ với giá trị độ phóng xạ mẫu loại, khối lượng với mẫu vật cổ ta tính tuổi mẫu vật cổ Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 14 Trường THPT Vạn Tường H = H e − λt ⇒ e λt = với λ= ln ⇒t = T Ứng dụng an tồn phóng xạ H0 H ⇒ λt = ln( ) ⇒ t = H H ln( H0 ) H λ H0 ) H0 H T = log ( H ) T ln ln( 2.2 Ví dụ Đo độ phóng xạ đĩa gỗ Ai Cập ta thấy độ phóng xạ 0,15Bq Đo độ phóng xạ mẫu chặt loại khối lượng kết 0,25Bq Lấy chu kì bán rã 14 C gỗ 5600năm Tính tuổi đĩa gỗ Chọn gốc thời gian lúc mẫu gỗ làm đĩa bắt đầu chết Áp dụng định luật phóng xạ, ta có H = H e − λt ⇒ eλt = H0 H ⇒ λt = ln( ) ⇒ t = H H ln( H0 ) H λ 0, 25 H0 ln( ) ) ln Với năm 0,15 H λ= ⇒t = T = 5600 = 4100 T ln ln ln( Vậy tuổi đĩa gỗ 4100 năm Ngồi ra, người ta dùng đồng vị tỉ lệ mẫu quặng người ta xác định tuổi trái đất, tuổi vũ trụ, tuổi quặng, ứng dụng cơng nghiệp khai khống ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP Với phát triển ngày nhanh dân số đòi hỏi sản xuấ phải nâng cao suất Trong nơng nghiệp đòi hỏi phải tạo loại trồng, giống vật nuôi có đặt tính bậc, phù hợp với điều kiện thực tế như: Năng suất cao, khả chịu sâu bệnh, điều kiện khắc Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 15 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ nghiệt thời tiết điều kiện thổ nhưỡng…Cải thiện giống nông sản chiếu xạ tia gamma từ nguồn Cobalt 60 Cesium 137 tạo giống giống mạ có khả chịu gió, hoa có khả chống bệnh tật tốt hơn, Đồng thời, xử lý chiếu Hình Chuột bị đột biến bị nhiễm xạ sau thảm họa Checnobyl - Ukraina xạ giống hoa gây đột biến để có loại hoa nhiều màu sắc đẹp hình dáng độc đáo Đối với việc diệt trừ sâu phá hoại mùa màng trồng, người ta chiếu xạ vào sâu hại làm chúng khả sinh sản Chiếu xạ thực phẩm giúp ngăn chăn mọc mầm, giữ hoa lâu chín, diệt khuẩn sát trùng Các xạ ion hóa tác nhân gây đột biến với chế phức tạp tùy thuộc vào chất xạ Các xạ neutron, pozitron,… mà đặc biệt neutron có khả gây đột biến cao nhờ khả đâm xuyên mạnh ion hóa mạnh mẽ nguyên tử đường Các xạ α , γ dùng Hình Các hạt đậu tương màu vàng Viện Di truyền nông nghiệp sau chiếu xạ chọn lọc giống thu hạt giống tốt màu đen (bên phải) Ảnh: Loan Lê (nguồn Internet) Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 16 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ phổ biển việc gây đột biến biến dị tạo giống trồng mới, đem lại hiệu cao sản xuất nông nghiệp Qua nhiều năm thực hiện, với nhiều nổ lực việc sử dụng nguồn xạ người ta người ta tạo số giống như: Giống Đậu Hà Lan với suất tăng từ 10% trở lên; Lúa mạch mùa đơng với đặc tính chịu rét xuất cao; Đậu hạt với kiểu mọc thành bụi có khả kháng bệnh; Lúa mì với đặc tính chịu hạn suất cao, có khả kháng bệnh gỉ sắt thân lá… ỨNG DỤNG TRONG MỘT SỐ LĨNH VỰC KHÁC 4.1 Ứng dụng công nghiệp Trong cơng nghiệp khai khống nghiên cứu địa chất, người ta dựa vào thành phần tỉ lệ đồng vị phóng xạ có mẫu quặng để xác định tuổi quặng để dự đoán thời gian khai thác phát mỏ quặng Trong công nghiệp chế tạo máy, người ta dùng tia phóng xạ để kiểm tra khuyết tật sản phẩm đúc đòi hỏi tinh vi thâm nhập vào chi tiết máy, nhũng hệ thống khơng thể tiếp cận Các tia phóng xạ dùng để gây biến tính, chế Hình Chiếu xạ để kiểm tra khuyết tật sản phẩm đúc tạo chất dẻo, chất tổng hợp dùng làm xúc tác cho phản ứng hóa học,… Tia phóng xạ dùng để diệt khuẩn, giúp bảo quản thực phẩm tốt can thiệp vào Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 17 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ q trình sinh trưởng để giúp trái chín sớm muộn, đồng loạt theo mong muốn người trồng 4.2 Trong kinh tế, quốc phòng Thơng qua xạ phản ứng phân hạch hạt nhân người ta ứng dụng quốc phòng như: chế tạo loại vũ khí hạt nhân phục vụ cho an ninh quốc gia Chế tạo nhà máy điện hạt nhân có cơng suất lớn, gọn nhẹ Hình Phối cảnh nhà máy điện hạt nhân Việt Nam tương lai AN TỒN PHĨNG XẠ Mỗi người trung bình năm nhận khoảng 1,1mSv tia phóng xạ tự nhiên (nếu gộp 1, 3mSv nhận từ Radon khơng khí số trở thành 2,4mSv) Trong đó, khoảng 0, 38mSv từ không gian tia vũ trụ, khoảng 0,46mSv từ đất, ngồi có khoảng 0.24mSv phát từ thể thông qua đồ ăn uống hàng ngày Việc sử dụng đồng vị phóng xạ y học lĩnh vực khác sống, cần phải tổ chức cho Giáo viên thực hiện: Trần Cơng Cường Hình Biển báo cảnh báo phóng xạ Trang 18 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ đảm bảo an tồn cho người thiết bị Đối với nhân viên trực tiếp làm việc chịu trình chiếu xạ thường xun dẫn đến tình trạng nhiễm xạ vào bên thể Đối với bệnh nhân chịu liều chiếu thời gian ngắn với liều lượng tính trước nên tương đối an toàn 5.1 Những kĩ thuật an toàn nhân viên trực tiếp làm việc Nhân viên làm việc sở hạt nhân cần trọng tránh nguy nhiểm xạ cho dù liều lượng nhỏ, cần tuân thủ nguyên tắc sau: Phải giữ tuyệt đối diện tích làm việc Giấy thấm phải trải mặt bàn Hình 10 Người Nhật đối mặt với nguy nhiễm phóng xạ trước thao tác với chất phóng xạ Đều giúp thấm nhũng chất phóng xạ rơi rớt Giữ khoảng cách thích hợp, tận dụng phương tiện cản tia thao tác với chất phóng xạ Khơng hút thuốc hay ăn uống phòng có thao tác với phóng xạ Thực thao tác kiểm tra, đếm số tế bào máu sáu tháng lần; mang liều lượng kế nhân bên minh làm việc; thường xuyên kiểm tra mức độ phóng xạ quần áo trang bị bảo hộ lao động 5.2 Liều lượng tối đa cho phép cơng tác phóng xạ Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 19 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ Đối với nhân viên làm việc trực tiếp với tia phóng xạ liều lượng tối đa cho phép quan thể quy định theo công thức sau: Da= (N – 18) với N: tuổi nhân viên; Da: liều tích lũy phóng xạ tính rems Ví dụ: Một nhân viên 45 tuổi liều tích lũy người suốt q trình tiếp xúc phóng xạ khơng vượt giá trị sau: Da = 5(N – 18) Hình 11 Những tình nguyện viên đường đến khắc phục hậu vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Checnobyl-Ukraina = 5(45 – 18) = 135rems Theo quy định an tồn phóng xạ nước giới nhân viên tiếp xúc với phóng xạ nhận liều chiếu không 5R/năm 0,1R/ tuần Đối với số tổ chức sống khác liều lượng phóng xạ cho phép khác Hình 12 Các binh sĩ thu dọn mảnh vỡ nhiễm xạ chết người trường vụ nổ nhà máy điện hạt nhân ChecnobylUkraina Nhóm A: Nhóm nhân viên làm cơng tác phóng xạ Nhóm B: Người dân sống xung quanh sở phóng xạ Nhóm C: nhóm dân cư nói chung Người ta quy định cho bốn nhóm quan thể Nhóm I: Các vùng Mắt, quan tạo máu Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 20 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ Nhóm II: nhóm quan Da, Tuyến Giáp, Xương Nhóm III: Các quan nội tạng khác Nhóm IV: Các vùng bàn tay, cách tay, bàn chân Nhóm Đối tượng A B C I II III IV tháng tháng tháng tháng ≤ 3rems ≤ 8rems ≤ 4rems ≤ 15rems năm năm năm năm ≤ 5rems ≤ 30rems ≤ 15rems ≤ 60rems năm năm năm năm ≤ 1,5rems ≤ 3rems ≤ 1,5rems ≤ 5rems năm năm năm năm ≤ 0,5rems ≤ 3rems ≤ 1,5rems ≤ 6rems Các xạ nói chung nguy hiểm nên khơng cần thiết khơng nên tiếp xúc với chúng Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 21 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Phóng xạ hạt nhân, lĩnh vực tương đối mới, biết đến ứng dụng 100 năm Con người ngày phát nhiều ứng dụng phóng xạ phát khơng hiểm họa tìm ẩn xạ hạt nhân Phóng xạ hạt nhân vừa có lợi vừa có hại Cho đến lượng hạt nhân người biết đến nguồn lượng lớn, góp phần đáng kể an ninh lượng quốc gia Tuy nhiên sau thảm họa hạt nhân xảy thời gian gần phần gióng lên hồi chng báo động an tồn phóng xạ hạt nhân Có thảm họa hạt nhân chủ quan vụ nổ bom nguyên tử, bom hạt nhân, vụ thử vũ khí hạt nhân quốc gia nhung có thảm họa khách quan, thiên tai mà điển hình vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Checnobyl – Ukraina vào năm 1986 vụ rò rỉ hạt nhân nhà máy điện hạt nhân Fukushima Nhật Bản vào ngày 11/3/2011 Nhưng dù khách quan hay chủ quan tàn phá hệ lụy mang lại cho người mơi trường làrất rớn, kéo dài đến hàng chục năm Đề tài hoàn thành nhiệm vụ đặt ra, cụ thể là: trình bày sở vật lí phóng xạ, tương tác xạ lên môi trường thể sống Qua cung cấp cho người đọc thơng tin bổ ích phóng xạ hạt nhân để lồng ghép vào giảng phóng xạ hạt nhân làm cho giảng thêm sinh động thực tiễn Mang đến cho học sinh nhìn khách quan phóng xạ, tạo hứng thú, niềm đam mê vật lí học sinh Mặc dù có nhiều cố gắng song đề tài tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô giáo bạn đọc để đề tài ngày hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 22 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn phóng xạ TÀI LIỆU THAM KHẢO David Halliday- sở vật lí- tập 6- NXBGD 1999 Ronald Gautreau – william Savin- vật lý đại- NXBGD 1997 Phan Văn Duyệt- phóng xạ y học – NXN KH&KT Hà Nội – 1982 Đinh Ngọc Lan – ứng dụng đồng vị phóng xạ - NXB KH&KT 1995 Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 23 Trường THPT Vạn Tường XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Ứng dụng an tồn phóng xạ Tơi xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học “Ứng dụng an tồn phóng xạ” thân thực hiện, biên soạn với tinh thần lao động nghiêm túc, sáng tạo, không chép nội dung người khác, vi phạm chịu xử lý theo quy định./ Bình Sơn, ngày 20 tháng 12 năm 2017 Người viết Trần Công Cường Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 24 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an toàn phóng xạ PHẦN NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ, XẾP LOẠI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Tên đề tài: Ứng dụng an tồn phóng xạ - Tác giả: Trần Cơng Cường Tổ: Vật lí- KTCN Trường THPT Vạn Tường Nội dung Xếp loại Nội dung Xếp loại - Đặt vấn đề - Đặt vấn đề - Biện pháp - Biện pháp - Kết phổ biến, ứng dụng - Kết phổ biến, ứng dụng - Tính khoa học - Tính khoa học - Tính sáng tạo Xếp loại chung: - Tính sáng tạo Xếp loại chung: Ngày tháng năm 2017 Ngày Tổ trưởng chuyên môn tháng năm 2017 Hiệu trưởng Nguyễn Trường Trang Ngô Ngọc Lâm Căn kết xét, thẩm định hội đồng khoa học ngành GD&ĐT cấp tỉnh; Giám đốc Sở GD&ĐT Quảng Ngãi thống công nhận SKKN xếp loại: …………… Ngày tháng năm 2017 GIÁM ĐỐC Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang 25 Trường THPT Vạn Tường Giáo viên thực hiện: Trần Cơng Cường Ứng dụng an tồn phóng xạ Trang 26 ... photon mang lượng nên chúng bay xa Khả ion hóa yếu khả đâm xuyên mạnh 2.3 Các đặc trưng thời gian phân rã hạt nhân Giáo viên thực hiện: Trần Công Cường Trang Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn... tốc độ phân rã nguồn phóng xạ đơn vị thời gian Đơn vị: λ có đơn vị 1/s hay s-1 2.3.2 Thời gian sống trung bình ( τ ) Thời gian sống trung bình thời gian tồn trung bình hạt nhân khơng bền bị phân... qua quan sát hoạt độ đồng vị phóng xạ cho phép chuẩn đốn cách xác bệnh khối u thể Giáo viên thực hiện: Trần Cơng Cường Hình Tia X dùng chụp X-quang Trang 12 Trường THPT Vạn Tường Ứng dụng an tồn