4,2.2 Các hạt beta Giống như các hạt alpha,các hạt beta mất năng lượng do ion hoá và kích thích ,nhưng vì các cặp ion tạo trên đường đi của các hạt beta ít nên chặng đi trong vật [r]
(1)Tìm hiểu đồng vị phóng xạ phóngxạ- Thực phẩm
nhiễm xạ
1- Nguyên tố hoá học (chemical element)
Nguyên tố là chất bị phá vỡ biến đổi thành chất khác phượng tiện hóa học Các nguyên tố coi khối tạo nên vật chất
Hiện nhà khoa học phát đuợc upload.123doc.net loại nguyên tố khác Trong số nguyên tố ,có 92 nguyên tố những nguyên tố thiên nhiên (natural
element) số lại những nguyên tố nhân tạo (artificial element) người tạo máy gia tốc hạt nhân (accelerator )hay lò phản ứng hạt nhân (nuclear reactor)
Mổi nguyên tố nhà khoa học đặt cho tên ký hiệu
riêng Bảng “Chemical Elements table”cho biết tên (name) ký hiệu (symbole) tất nguyên tố hoá học Chẳng hạn nguyên tố hydrogen có ký hiệu H
2- Nguyên tử (atom)
Dạng nhỏ nguyên tố là nguyên tử
Nguyên tử cấu nhỏ cũa nguyên tố - có nhân (nucleus) số điệntử (electron) chuyển động chung quanh nhân trái đất xoay quanh mặt trời Nhân tạo nên nhựng proton neutron
(2)Điện tử (electron) mang điện âm(-) proton mang điện dượng (+) ,cịn neutron khơng mang điện Vì ngun tử trung hịa điện (neutral) nên số electron(-) xoay quanh nhân bẳng số proton (+) nhân Con số proton gọi là số bậc nguyên tử Z (atomic number Z)
Nguyên tử nguyên tố có số bậc nguyên tử Z xác đinh ,như có nghĩa tất nguyên tử nguyên tố đểu có số bậc nguyên tử Z Chẳng hạn tất nguyên tử nguyên tố hydrogen đểu có Z=1,tức có proton nhân
Số khối lượng ( atomic mass)
Vể phượng diện khối lượng có proton neutron có khối lượng mà thơi Tất nguyên tử nguyên tố có số Z proton nhân (như nói trên),nhưng có nhân số neutron khác Vì nguyên tử nguyên tố có khối lượng khác tùy theo số N neutron nhân Do tổng số Z proton N neutron nhân gọi là số khối lượng A (atomic mass A)
Z proton + N neutron = số khốilượng A
(3)Nhân nguyên tửcủatritium H-3co proron neutron nênZ=1 A-3
Đồng vị (isotope)
Nói tóm lại nhân nguyên tử nguyên tố có số bậc nguyên tử Z xác định có nhiều số khối lượng A khác Có số khối lượng A nguntố có nhiêu vị (isotope) Chẳng hạn nguyên tố hydrogen có Z=1,nhưng có A= 1,2,3 Ta bảo nguyên tố hydrogen có vị (isotope) : hydrogen thườngH-1 , deuterium H-2 tritium H-3
Bảng Chemical Elements table cho biết tổng số đồng vị mà nguyên tố có.Tỉ dụ iodine có 24 vị, caesium có 22 vị
H ký hiệu hydrogen Chỉ số phiá số bậc nguyên tử hydrogen Z=1 Chỉ số phía số khối lượng A (A=1 nhân có 1proton, A=2 nhân có proton+1 neutron, A=3 nhân có proton+2 neutron
Đổng vị phóng xạ (radioisotope)
Nhân nguyên tử vị nguyên tố có thể (stable) tức tồn mãi,hoặc không (unstable). Nhân vị không bền hủy biến tự nhiên theo thời gian để đạt tới trạng thái bền Đổng vị có nhân khơng bền đuợc gọi là đồng vị phóng
xạ (radioisotope) Tỉ dụ ba vị hydrogen đồng vị tritiumH-3 là đồng vị phóng xạ có nhân khơng bền
Tính nhân nguyên tử phụ thuộc vào tỉ lệ số neutron số proton nhân Các ngun tố mà Z có tri số thấp nhân nểu tỉ lệ khoảng bẳng 1, ngun tố có Z cao tỉ lệ nảy phải bẳng khoảng từ 1.6 tới
(4)Sự phóng xạ (radioactivity) định nghĩa phân hủy tự động nhân ngun tử khơng bẳng cách phóng xạ (radiation) để biến thành nhân nguyên tử nguyên tố khác
Chẳng hạn nhân khơng vị phóng xạ tritium H-3 hydrogen tự phân hủy thành nhân nguyên tố helium bền đồng thời bắn hạt electron cao tốc goị tia phóng xạ beta β: 3H > 3He + ß- + anti-neutrino
Ngồi tia beta β, sư phân hủy nhân không cũa vị phóng xạ cịn phóng tia alpha α tia gamma γ
Thời gian để đồng vị phóng xạ giảm xuống phân nửa gọi bán sinh (half life)
Trục tung độ: số phẩn trăm phóng xạ cịn lại Trục hồnh độ: số bán sinh tính tử thời điểm Sau bánsinh phóng xa giảm cịn 50%,sau bán sinh 25% sau 10 bán sinh lại 1/1000
(5)Chẳng han vị i-ốt (iodine) phóng xạ I-131 có bán sinh ngày, nghĩa sau ngày mức phóng xạ giảm cịn 50%,sau 16 ngày cịn 25% Trong phân hủy ,nhân không i-ốt phóng xạ I-131 phóng tia beta (electron cao
tốc) để biến thành nhân nguyên tố xenon Đổng vị I-131
nói nhiểu tới vụ nạn hạt nhân Chernobyl Fukushima sản phẩm phóng xạ cũa phản úng phân hạch hạt nhân uranium Khi i- ốt I-131 xâm nhập vào thể qua thực phẩm tụ tuyến giáp (thyroid) phân hủy phóng tia beta làm tổn thượng hạch Nếu mức phóng xạ I-131 mà cao có rủi ro để lại di hại ung thư tuyến giáp gây viêm tuyến giáp.Rủi ro xẩy nhiểu cho trẻ con,thiếu niên với người trưởng thành Rủi ro giảm thiếu bẳng cách uống thuốc bổ sung iodine (khơng phóng xạ) đễ tăng lượng iodine khơng phóng xạ tuyến giáp giàm bớt hấp thu iodine phóng xạ I-131
Ngồi I-131, vị phóng xạ nguyên tố caesium Caesium-137 nguổn xa beta gamma tai nạn hạt nhân lò nguyên tử Chernobyl có nhiều tác hại lên sức khỏe người Bán sinh Cs-137 30 năm bán sinh sinh học 70 ngày (thời gian để phân nửa lượng chất caesium thải thể) Caesium -137 dễ hoà tan nước, xâm nhập vào thể phân tán khắp người,với nổng độ cao
cơ bắp Trong trường hợp nuốt phải caesium-137 trị bẳng Prussian Blue,chất
(6)Cs-137 (bán sinh 30 năm) hủy biến thành Ba-137 phát xạ beta gamma 4- Bức xạ phóng xạ
Tượng tác xạ với vật chất khuếch tán (scattering) hấp thu (absorption) Nhưng chế hấp thu xạ đáng quan tâm vì:
- xạ hấp thu vào mơ thể gây tổn thượng - hấp thu nguyên lý dùng làm sở việc dò đo xạ
- mức độ hấp thu yếu tố để xác định điểu kiện bảo vệ hữu hiệu chống xạ Sư truyển lượng từ xạ phóng thích sang cho vật chất xẩy theo hai cách là ion hóa và kích thích.Trong ion hóa,một electron bứt khỏi nguyên tử làm cho phẩn ngun tử cịn lại có dương tính Trong kích thích, lượng cung cấp thêm cho nguyên tử để đưa từ trạng thái nển lên trạng thái kích thích
4.1 Các loại xạ phóngxạ
Bức xạ phóng xạ chia làm hai nhóm:
-bức xạ hạt(particle radiation) hạt beta (electron mang điện âm) alpha (nhân helium
mang điện dượng)
-bức xạ điện từ(electromagnetic radiation) tia X hay tia gamma
4.2 Tương tác hạt mang điện
Khi hạt mang điện đụng vào electron hành tinh cũa nguyên tử electron bị đánh bật khỏi nguyên tử mộtcặp ion tạo thành: nguyên tữ mang điện dương (vì đimột electron) electron tư mang điện âm Vì khả tạo cặp ion nên loại xạ hat gọi làbức xạ ion hoá
4.2.1Các hạt alpha Hạt alpha nhân nguyên tử helium (tức nguyên tử helium bị lột hết electron hành tinh) Hạt alpha phóng với vận tốc bẳng 1/20 vận tốc ánh sáng với lương từ đến 9MeV Hạt alpha tạo nhiểu cặp ion đường nên chặng đường hạt ngắn.(khoảng vài cen-ti-mét khơng khí).Vỉ nguổn phóng xạ alpha bên ngồi thể khơng có nguy hiểm cho người.Nhưng vị phóng xạ alpha xâm nhập vào thể gây tổn thương cho mơ xung quanh nơi chất phóng xạ qui tụ
(7)thích tia X Như hạt beta gây nguy hại cho người từ nguồn phóng xạ bên ngồi thể bắn tới lẫn chất phóng xạ xâm nhập vào thể
4.3 Tương tác tia X vàtia gamma
Vì tia X γ khơng mang điện nên khơng ion-hóa trực tiếp vât chất hạt mang điện.Tuy nhiên tia có đủ lượng để tạo hat mang điện thứ cấp làmion hóa vật chất Tia gamma xạ điện từ tẩn số cao nên sức xuyên thấu vật chất mạnh tia alpha vả beta nhiểu Vì xạ phóng xạ bắn tử nguổn bên ngồi vào thể tia alpha beta gây tổn thượng khu trú (như da phóng xạ) tia gamma lại làm tổn thương khắp người tăng cao rủi ro ung thư Khi xâm nhập vào thể chất phóng xạ gamma gây nhiểu tỗn thương lượng tia gamma ỡ giải từ 3đến 10MeV
4.4 Các đơn vị liều lượng bứcxạ( radiation dose units)
Tác dụng cùa tia gamma xạ ion hóa khác lên mơ sống (living tissue) có liên hệ chặt chẽ với lượng để lại xạ Ngưởi ta gọi liểu lượng hấp thu(absorbed dose)
Gray (Gy) đơn vị tiêu chuẩn quốc tế (SI unit) liểu lượng hấp thu định nghĩa số lượng xạ cẩn thiết để để lại joule lượng kilogram vật chất thuộc loại
Rad đơn vị cũ (nay khơng cịn dùng) tương úng với 0.01 J để lại xạ kg vật chất Như 100rad = Gy
Liểu lượng tương đương (equivalent dose) số đo tác dụng sinh học xạ lên mô người Đối với tia gamma,liểu lượng tượng đương bẳng liểu lượng hấp thu Sievert (Sv) đơn vị tiêu chuẩn quốc tế liểu lượng tương đương
Rem đơn vị liểu lượng tương đương thường quen dùng
(8)Bảng đối chiếu Rem Sv rem = 0.01 Sv = 10 mSv
mrem = 0.00001 Sv = 0.01 mSv = 10 μSv Sv = 100 rem = 100,000 mrem (or millirem) mSv = 100 mrem = 0.1 rem
μSv = 0.1 mrem
4.5 Các triệu chứng chiếu xạ cấp tính(acute exposure) (trong ngày) Chiếu xạ mức độ cao thời gian ngắn gọi chiếu xạ cấp tính (acute exposure)
0– 0.25 Sv (0 – 250 mSv): khơng có
0.25 – Sv (250 – 1000 mSv): Buổn nôn không muốn ăn Tủy sống hạch bạch huyết lách bị tổn thương,
– Sv (1000 – 3000 mSv): Buổn nôn, không muốn ăn, nhiễm khuẩn.Tủy sống , hạch bạch huyết lách bị tỗn thượng nhiều,khó hồi phục
– Sv (3000 – 6000 mSv): Buổn nôn nhiểu, không muốn ăn, xuất huyết, nhiễm khuẩn, tiêu chảy, da tróc, vơ sinh, chết khơng chữa
– 10 Sv (6000 – 10000 mSv): triệu chúng kèm theo hệ thẩn kinh trung ượng bị tổn thượng, chờ chết
Trên 10 Sv (10000 mSv): Tàn phế tử vong 4.6 Mức phơi xạ bình thường
Một người trung bình nhận khoảng 2.4mSv / năm từ xạ nển khí radon, khí thoron tia vũ trụ Mỗi lần chụp CT scan liểu lượng xạ nhận 6.8 mSv Tại Hoa kỳ,liểu lượng phơi xạ cho cơng nhân xử lý chất phóng xạ 50 mSv/năm Trong trường hợp khẩn cấp Trung tâm Hạt nhân Fukushima Daìchi liểu lượng tối đa cho phép giới hạn mức 250mSv
5- Vấn đề nhiễm xạ thực phẩm
Rủi ro gây nhiễm xạ thực phẩm tùy thuộc vào nhiểu yếu tố, thời gian ảnh hưởng nhiễm xạ phụ thuộc đặc biệt vào loại vị phóng xạ mà thực
(9)Theo kinh nghiệm từ cố nhiễm xa trước ngun nhân bụi phóng xạ bay theo chiểu gíó phủ xuống trái hay rau hoa hoăc rơi xuống đất rổi bị cỏ rậm hấp thu Các chất vị phóng xạ sau xâm nhập vào đường dây thực phẩm (food chain) ,điểu giải thích sữa thịt gia súc lại có mức phóng xa cao bình thường Chính Nhật sau vụ rị rỉ phóng xạ lò phản ứng hạt nhận nhà máy điện Fukushima, người ta phát mức phóng xạ bất bình thường sữa rau bina (spinach) vùng lân cận Fukushima,và nước máy Tokyo bị nhiễm xạ ởmức không nguy hại cho dân chúng
Các chất phóng xa theo thực phẩm xâm nhập vào thể, gây nguy hiểm xạ phóng xạ chúng phóng thích chặt đứt mối nối phân tử DNA tăng nguy bị ung thư Vấn đề có tínhcách ngẳn hạn hay dài hạn tùy thuộc vào chất nguổn phóng xạ mức độ nhiễm xạ mội trường mà mức độ bị ảnh hưởng thời tiết
Chẳng hạn đồng vị phóng xạ i-ốt I-131 có bán sinh dài có ngày nên vịng vài tuẩn lể chất khơng cịn tổn Như ăn phải thực phẫm có nhiễm I-131 rủi ro sức khoẻ ngắn hạn mà thơi Vì iốt phóng xạ vào thể tụ tuyển giáp(thyroid) nên để phịng ngừa làm cho tuyến bão hồ i-ốt khơng phóng xạ trước cách uống potassium iodine
(10)Theo qui định cũa tổ chức Euratom lượng tối đa i-ốt phóng xạ I-131 150 Bq/kg hay Bq/l thực phẫm dành cho nít, 500 Bq/kg hay Bq/l bơ sữa, 2,000 Bq/kg hay Bq/l thực phẫm khác 500 Bq/l chất nước uống Lượng tối đa nguyên tố phóng xạ tổn 10 ngày—như caesium-137 chẳng
hạn- 400 Bq/kg hay Bql thực phẫm dành cho nít, 1, 000 Bq/kg hay Bq/l
trong bơ sữa, 1,250 Bq/kghay Bq/l thực phẩm khác 1,000Bq/l nước uống
Tại Nhật, có khun dân chúng khơng nên ăn thực phẩm tươi sản xuất Fukushima vùng lân cận Tuy nhiên quyền khuyến cáo dân chúng khơng nên hoảng loạn nên giữ bình tĩnh “ngay có ăn lẩm phải rau nhiễm xạ nhiều lẩn chẵng có hại cho sức khỏe” Thực ra, mơi trường thiên nhiên có xa, chẳng hạn xạ phóng thích từ vài loại đá Hơn nữa, từ lâu nhiều quốc gia cho phép chiếu xạ thực phẫm cách an toàn để tiêu diệt vi khuẩn nhằm kéo dài thời gian tồn trữ thực phẩm
Theo chun gia Nhật khun dân chúng khơng nên lo sợ vể nhiễm xạ thực phẩm nước mưa Dưới dịch vấn
(H) Điều xẩy ăn phải thực phẩm nhiễm chất vị phóng xạ?
(Đ) I-ốt phóng xạ có khuynh hướng tụ tập tuyến giáp,và hấp nạp lượng lớn chất rủi ro bị ung thư tuyến giáp tăng Tuy nhiên, bán sinh vị tượng đối ngắn có
ngày
Giáo sư Keiichi Nakagawa thuộc Đại học Tokyo Hospital cho biết “ I-ốt phóng xạ giảm xuống cịn phần 16 sau tháng gẩn khơng cịn sau tháng” Mặt khác cesium phóng xạ có bán sinh 30 năm tác dụng lên thể lại khác Ơng Nakagawa nói “ Vì cesium thải thể theo nước tiểu, nên sau khoảng 100 ngày lối phân nửa lượng cesium hấp nạp tống khỏi thể”
.(H) Mức độ xạ qui định tạm thời mà mẫu sữa rau bin vượt ?
(11)những loại vật liệu phóng xạ thưc phẫm khác đo theo đơn vị Becquerel Khi quan hữu trách phát sản phẫm bị nhiễm xạ mức an toàn thỉ biện pháp tiến hành đễ ngăn chăn sản phẫm đưa vào thị trường
(H) Các đơn vị Bequerel (Bq)và Siervert (Sv) khác sao?
(Đ) Đơn vị Bequerel biểu thị cường độ ngưồn phóng xạ phải hoán chuyễn sang đơn vị Sievert để phản ánh tác dụng nguổn phóng xa lên thể Thí dụ ngưởi ăn rau bina nhiễm 15,020 becqurels i-ốt phóng xạ kg tác dụng xạ phóng xạ lên thể người 0.33 millisievert Mơt ngưởi Nhật trung bình tiêu thư khoảng 15 gram rau bina ngày nên tác dụng iốt phóng xạ lên thể họ 0.0049 millisievert
(H) Ăn thực phẩm nhiễm xạ có khơng?
(Đ) Người Nhật trung bình nhận lãnh 0.3 millisievert xạ năm ăn cá, rau thực phẩm khác Theo giáo sư hổi hưu Jun Sekizawa thuộc Đại học
Tokushima thỉ hầu hết chất phóng xa tỉm thấy rau bina loại bỏ cách rửa nấu chín rau Cịn sữa mơt ngưởi uống nhiểu lẩn sữa bị nhiễm xạ nặng (như sữa Fukushima có mức nhiễm xạ lên tới 1,500
becqurel) nhận lượng xạ bẳng phần 10 lượng xạ người phải hứng chịu từ thiên nhiên Do dân chúng khơng khơng cịn tiếp tục uống sữa nhiễm xạ
(H) Uống nước máy có an tồn khơng?
(Đ) Múc dung nạp giới hạn cho lít nước 300 becquerel cho i-ốt phóng xạ 200 becqurel cho cesium phóng xạ Vào ngày 17tháng người ta phát nước máy Fukushima có tới 308 becquerel i-ốt phóng xạ Bơ Y tế cho biết dân chúng nên tránh uống nước có mức i-ốt cesium vượt mức giới hạn ,nhưng dùng nuớc để tắm lau rừa Ngồi khơng có đồ uống thay thể mà đấu dế phải uống nước an tồn
(H_ Khi trời mưa phải làm sao?
(Đ) Bộ Văn hố Giáo dục Nhật thị địa phượng phải trẳc nghiệm báo cáo vể mức phóng xạ bụi nước mưa ngày Cho tới ngày 20/3 lượng nhỏ i-ốt phóng xạ đãđược phát vùng quanh
(12)Tuy nhiên theo ơng Shunichi Tanaka, cựu phó chủ tich Cơ Quan Nguyên tử Nhật “ chất phóng xa lơ lửng khí nhiểu tháng mức phóng xạ cao có thễ có rủi ro cho sức khoẻ Những muốn tránh bị nhiễm xạ qua nước mưa (1) đừng ngồi trời mưa (2) tránh đừng để nước mưa tiếp xúc với tóc da (3) nghi bị nhiễm xạ nên xối nước rửa phẩn thể bị dính nuớc mưa (H) Phải làm ăn thực phẫm nghi bị nhiễm xạ?
(Đ) Theo Viện Khoa học Bức xa Qc gia thìnên rửa sạch, bóc vỏ hay vứt bỏ bên luộc rau cho kỹ rổi đổ nước luộc đi.Làm giảm nguy bị nhiễm xạ
“