Nghiên cứu định liều chiếu trong cho nhân viên bức xạ đối với đồng vị i 131 dựa trên kỹ thuật lấy mẫu không khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN XUÂN HỒI NGHIÊN CỨU ĐỊNH LIỀU CHIẾU TRONG CHO NHÂN VIÊN BỨC XẠ ĐỐI VỚI ĐỒNG VỊ I-131 DỰA TRÊN KỸ THUẬT LẤY MẪU KHƠNG KHÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Tp Hồ Chí Minh – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN XUÂN HỒI NGHIÊN CỨU ĐỊNH LIỀU CHIẾU TRONG CHO NHÂN VIÊN BỨC XẠ ĐỐI VỚI ĐỒNG VỊ I-131 DỰA TRÊN KỸ THUẬT LẤY MẪU KHƠNG KHÍ Ngành: Vật lý ngun tử hạt nhân Mã số ngành: 62 44 05 01 Phản biện 1: GS.TS Lê Hồng Khiêm Phản biện 2: PGS.TS Đỗ Quang Bình Phản biện 3: TS Trần Văn Hùng Phản biện độc lập 1: GS.TS Lê Hồng Khiêm Phản biện độc lập 2: PGS.TS Nguyễn Tuấn Khải NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Hùng PGS.TS Huỳnh Trúc Phương Tp Hồ Chí Minh – 2018 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến hai thầy hướng dẫn, PGS.TS Nguyễn Văn Hùng TS Huỳnh Trúc Phương, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để vượt qua khó khăn hồn thành luận án Đặc biệt, xin trân trọng cảm ơn ThS Lê Như Siêu (Viện NCHN) nhiệt tình hỗ trợ chun mơn q trình làm luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn đến GS.TS Châu Văn Tạo PGS.TS Trương Thị Hồng Loan tạo động lực lớn trình thực luận án Xin cảm ơn TS Võ Hồng Hải, TS Trần Duy Tập TS Trần Thiện Thanh giúp đỡ tơi tháo gỡ khó khăn truyền đạt kinh nghiệm việc đăng tải cơng trình khoa học Xin cảm ơn tất thầy cô Bộ môn Vật lý hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh truyền thụ kiến thức để tơi thực luận án Tơi xin cảm ơn thành viên thuộc Trung tâm An toàn xạ, Trung tâm Đào tạo Trung tâm Sản xuất Đồng vị phóng xạ thuộc Viện NCHN giúp đỡ việc lấy mẫu dẫn an tồn xạ Trong đó, tơi cảm ơn ThS Dương Văn Đông – Giám đốc Trung tâm Sản xuất Đồng vị phóng xạ nhiệt tình ủng hộ cho phép thực lấy mẫu khu vực nghiêm ngặt suốt năm Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè Trường Đại học Phú Yên động viên, hỗ trợ kinh phí thời gian để tơi yên tâm hoàn thành luận án i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi Tồn liệu luận án thân thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Hùng TS Huỳnh Trúc Phương chưa công bố cơng trình mà tơi khơng tham gia Tác giả luận án Trần Xuân Hồi ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục hình viii Danh mục bảng x MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LIỀU CHIẾU TRONG 1.1 Q trình chuyển hóa đồng vị phóng xạ thể người 1.1.1 Các đường thâm nhập vận chuyển 1.1.2 Mơ hình phổi 1.1.3 Thông số đặc trưng sinh lý người 15 1.2 Phương pháp tính tốn LCT 16 1.2.1 Một số công thức 16 1.2.2 Tính tốn liều hiệu dụng từ thực nghiệm 17 1.2.3 Hoạt độ phóng xạ tích lũy 17 1.2.4 Liều tích lũy 19 1.2.5 Tính toán liều lượng xạ 21 1.3 Các phương pháp định LCT 23 1.3.1 Định liều phương pháp trực tiếp 23 1.3.2 Định liều phương pháp gián tiếp 26 iii 1.3.3 Định LCT I-131 28 1.4 Các công thức sử dụng tính tốn sai số 34 1.4.1 Thống kê số đếm 34 1.4.2 Hoạt độ I-131 phin lọc 34 1.4.3 Nồng độ I-131 khơng khí 35 1.4.4 Liều hiệu dụng tích lũy 36 1.4.5 Giới hạn phát 37 1.5 Kết luận chương 37 CHƢƠNG KHẢO SÁT NỒNG ĐỘ I-131 TRONG KHÔNG KHÍ 39 2.1 Thiết bị dụng cụ 39 2.1.1 Máy lấy mẫu khí 39 2.1.2 Phin lọc 40 2.1.3 Hệ phổ kế gamma 43 2.1.4 Sự phát tán I-131 từ trình chưng cất 44 2.1.5 Các dụng cụ khác 44 2.2 Kỹ thuật lấy mẫu khơng khí 44 2.2.1 Khảo sát khu vực lấy mẫu 44 2.2.2 Các thông số lấy mẫu khơng khí 47 2.2.3 Xử lý mẫu 49 2.3 Đo đếm hoạt độ phóng xạ phin lọc 49 2.3.1 Các đường chuẩn hiệu suất 49 2.3.2 Đường chuẩn hiệu suất cho hình học Amersham 49 2.3.3 Khảo sát lớp hữu dụng phin lọc lấy mẫu 50 iv 2.3.4 Đường chuẩn hiệu suất cho hình học lớp hữu dụng phin lọc 55 2.4 Kết nhận xét 56 2.4.1 Kết đo nồng độ I-131 56 2.4.2 Nhận xét kết 59 2.4.3 Nhận xét số lượng mẫu khí thu thập 59 2.4.4 Nồng độ I-131 biến thiên mạnh 60 2.4.5 Thời điểm nồng độ đạt cực đại 61 2.4.6 Tương quan nồng độ sản lượng 61 2.5 Kết luận chương 63 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG KỸ THUẬT THU NHẬN THỜI GIAN PHƠI CHIẾU 64 3.1 Giới thiệu phép thu nhận thời gian phơi chiếu 64 3.2 Nghiên cứu thu nhận thời gian phơi chiếu điện thoại 66 3.2.1 Giới thiệu ứng dụng cảm biến chuyển động 66 3.2.2 Bố trí thực nghiệm thu thập liệu thời gian 68 3.3 Kết nhận xét 71 3.3.1 Sự di chuyển nhân viên tiểu môi trường 71 3.3.2 Đánh giá thời gian phơi chiếu 72 3.4 Kết luận chương 75 CHƢƠNG ĐỊNH LIỀU I-131 TỪ PHÉP LẤY MẪU KHƠNG KHÍ VÀ LỊCH SỬ PHƠI CHIẾU 77 4.1 Định lượng thâm nhập 77 4.1.1 Các cơng thức tính tốn 77 4.1.2 Định lượng phơi chiếu lượng thâm nhập 78 v 4.2 Kết định liều I-131 81 4.2.1 Định liều I-131 từ mẫu khơng khí 81 4.2.2 Đánh giá mức độ nguy hại từ kết định liều 83 4.2.3 Tham khảo từ phép định liều độc lập khác 85 4.2.4 Liều I-131 cho quan 87 4.3 So sánh với phép định liều từ nước tiểu 90 4.3.1 Tỉ số liều định lượng từ hai phương pháp 90 4.3.2 Nhận xét 91 4.4 Kết luận chương 94 KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN 96 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC 111 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Chữ gốc Nghĩa tiếng Việt AMAD Activity Median Aerodynamic Diameter Đường kính khí động học trung bình phóng xạ ALI Annual Limit on Intake Giới hạn lượng thâm nhập hàng năm ATBX An Toàn Bức Xạ - DAC Derived Air Concentration Nồng độ khơng khí dẫn xuất ETNA Effciency Transfer for Nuclide Activity measurements Chương trình chuyển đổi hiệu suất cho đo đếm hoạt độ phóng xạ GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cấu IAEA International Atomic Energy Agency Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế ICRP International Commission on Radiological Protection Ủy ban quốc tế Bảo vệ xạ ICRP-X ICRP Publication X Ấn X ICRP LCT Liều Chiếu Trong - LUDEP Lung Dose Estimation Program Chương trình định liều phổi NCHN Nghiên Cứu Hạt Nhân - NVBX Nhân Viên Bức Xạ - vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Các đường thâm nhập, chuyển hóa đào thải Hình 1.2 Mơ hình phổi ấn ICRP Hình 1.3 Giản đồ đường tích tụ, đào thải mơ hình định liều hệ hơ hấp ICRP-66 .10 Hình 1.4 Sơ đồ đường tích tụ đào thải đồng vị phóng xạ 12 Hình 1.5 Sơ đồ mơ tả q trình động học đồng vị phóng xạ hệ tiêu hóa 14 Hình 1.6 Mơ hình chuyển hóa iốt thể người .29 Hình 1.7 Các thành phần đóng góp vào sai số nồng độ mẫu khí 36 Hình 2.1 Máy lấy mẫu khí xách tay RAS-1 39 Hình 2.2 Phin lọc TC-12 40 Hình 2.3 Biểu đồ hiệu suất bắt giữ iốt phin lọc TC-12 .41 Hình 2.4 Phân bố hoạt độ iốt phin lọc sau lấy mẫu 42 Hình 2.5 Hệ phổ kế gamma phông thấp HPGe .43 Hình 2.6 Sơ đồ phịng sản xuất I-131 Viện NCHN Đà Lạt 45 Hình 2.7 Sơ đồ khu vực sản xuất I-131 vị trí lấy mẫu khí 45 Hình 2.8 Lắp đặt bố trí hệ thống lấy mẫu khí phịng vị trí S12 .48 Hình 2.9 Đường cong hiệu suất hệ phổ kế hình học Amersham 50 Hình 2.10 Giao diện chương trình ETNA cửa sổ khai báo thơng số đầu dị .52 Hình 2.11 Đường cong hiệu suất cho phin lọc đo mặt trước mặt sau 53 Hình 2.12 Kết khảo sát tỉ số FB theo bề dày lớp I-131 bị giữ phin lọc 54 Hình 2.13 Phổ gamma phin lọc lấy mẫu thể giao diện phần mềm Oxford PCA-Multiport 16K .55 viii Hình A.3 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 2/2015 Hình A.4 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 3/2015 120 Hình A.5 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 4/2015 Hình A.6 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 5/2015 121 Hình A.7 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 6/2015 Hình A.8 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 7/2015 122 Hình A.9 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 8/2015 Hình A.10 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 9/2015 123 Hình A.11 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 10/2015 Hình A.12 Lịch sử chiếm nhân viên vào đợt sản xuất tháng 12/2015 124 Hình A.13 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W1 năm 2015 Hình A.14 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W2 năm 2015 125 Hình A.15 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W3 năm 2015 Hình A.16 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W4 năm 2015 126 Hình A.17 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W5 năm 2015 Hình A.18 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W6 năm 2015 127 Hình A.19 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W7 năm 2015 Hình A.20 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W8 năm 2015 128 Hình A.21 Biểu đồ phơi chiếu nhân viên W9 năm 2015 Bảng A So sánh kết định liều từ phép lấy mẫu khơng khí phép phân tích nước tiểu thời điểm DA(*) DU(**) DA W1 DU DA W2 DU W3 Tháng - - 0,010 0,007 0,046 0,015 Tháng 0,086 0,025 0,023 0,002 0,025 0,009 Tháng - - 0,077 0,024 0,089 0,032 Tháng 0,184 0,008 0,030 0,024 0,108 0,021 Tháng 0,086 0,054 0,009 0,018 0,083 0,063 Tháng 0,203 0,034 0,012 0,038 0,201 0,016 Tháng 0,100 0,253 0,008 0,036 0,051 0,023 Tháng 1,980 0,07 - - - - Tháng - - - - 0,046 0,037 Tháng 10 - - 0,055 0,199 0,237 0,15 Tháng 11 - - - - - - Tháng 12 - - - - 0,107 0,7 129 Tổng DA(*) DU(**) DA DU DA DU 2,640 0,444 0,225 0,348 0,994 1,066 Tỉ số (DA/DU) (5,95) (0,65) (0,93) W4 W5 W6 Tháng 0,049 0,068 0,013 0,014 0,048 0,009 Tháng 0,043 0,051 0,019 0,008 0,051 0,002 Tháng 0,091 0,081 0,030 0,155 0,155 0,031 Tháng 0,104 0,13 - - 0,088 0,009 Tháng - - - - 0,059 Tháng 0,200 0,112 0,004 0,041 0,153 0,009 Tháng 0,053 0,348 0,027 0,027 0,058 0,013 Tháng 1,133 0,004 0,377 0,043 0,730 0,006 Tháng 0,063 0,01 0,007 0,047 0,129 0,04 Tháng 10 0,223 0,392 - - 0,303 0,051 Tháng 11 - - - - - - Tháng 12 0,095 0,225 - - 0,057 0,082 Tổng 2,054 1,421 0,477 0,335 1,829 0,252 Tỉ số (DA/DU) (1,45) (1,42) (7,26) W7 W8 W9 Tháng 0,053 0,011 0,000 0,003 0,004 0,011 Tháng 0,052 0,009 0,013 0,015 - - Tháng - - 0,014 0,013 0,011 Tháng 0,124 0,04 0,059 0,019 0,006 0,02 Tháng 0,098 0,28 0,054 0,052 0,000 0,007 Tháng 0,154 0,035 - - 0,012 0,009 Tháng 0,047 0,079 - - 0,023 0,008 Tháng 1,022 0,007 - - 0,104 0,005 Tháng 0,092 0,049 - - 0,007 0,016 Tháng 10 - - - - 0,033 0,021 130 DA(*) DU(**) DA DU DA DU Tháng 11 - - - - - - Tháng 12 - - - - 0,003 0,038 Tổng 1,642 0,510 0,140 0,089 0,206 0,146 Tỉ số (DA/DU) (3,22) (1,58) (1,41) (*)DA (mSv): LCT định từ mẫu khơng khí; (**)DU (mSv): LCT định từ phân tích nước tiểu Bảng A Liều chiếu I-131 quan trọng yếu liều toàn thân NVBX năm 2015 tính từ ứng dụng LUDEP 2.0* (Sv) W1 W2 W3 Bao tử (1,86±0,34).10-6 (1,56±0,29).10-7 (8,70±1,02).10-7 Gan (2,67±0,49).10-7 (2,24±0,41).10-8 (1,24±0,15).10-7 Phổi (1,99±0,36).10-6 (1,67±0,31).10-7 (9,30±1,09).10-7 Tuyến sinh dục (4,96±0,9).10-7 (4,15±0,77).10-8 (2,31±0,27).10-7 Tủy xương (1,53±0,28).10-6 (1,29±0,24).10-7 (7,16±0,84).10-7 Xương (1,45±0,26).10-7 (1,22±0,23).10-8 (6,78±0,8).10-8 Da (8,48±1,54).10-8 (7,11±1,32).10-9 (3,96±0,47).10-8 Tuyến giáp (1,48±0,27).10-3 (1,24±0,23).10-4 (6,92±0,81).10-4 Bàng quang (2,38±0,43).10-7 (1,99±0,37).10-8 (1,11±0,13).10-7 Đại tràng (7,37±1,34).10-7 (6,18±1,15).10-8 (3,44±0,4).10-7 Thực quản (7,06±1,28).10-7 (5,91±1,10).10-8 (3,29±0,39).10-7 Toàn thân (2,81±0,51).10-3 (2,36±0,44).10-4 (1,31±0,15).10-3 W4 W5 W6 Bao tử (1,11±0,29).10-6 (3,08±0,54).10-7 (9,57±2,52).10-7 Gan (1,59±0,42).10-7 (4,40±0,78).10-8 (1,37±0,36).10-7 Phổi (1,19±0,31).10-6 (3,29±0,58).10-7 (1,02±0,27).10-6 Tuyến sinh dục (2,96±0,78).10-7 (8,18±1,44).10-8 (2,54±0,67).10-7 Tủy xương (9,17±2,40).10-7 (2,53±0,45).10-7 (7,87±2,07).10-7 131 Xương (8,68±2,27).10-8 (2,40±0,42).10-8 (7,46±1,96).10-8 Da (5,07±1,33).10-8 (1,40±0,25).10-8 (4,35±1,15).10-8 Tuyến giáp (8,86±2,32).10-4 (2,45±0,43).10-4 (7,61±2,00).10-4 Bàng quang (1,42±0,37).10-7 (3,92±0,69).10-8 (1,22±0,32).10-7 Đại tràng (4,40±1,15).10-7 (1,22±0,21).10-7 (3,78±1).10-7 Thực quản (4,22±1,10).10-7 (1,17±0,21).10-7 (3,62±0,95).10-7 Toàn thân (1,68±0,44).10-3 (4,64±0,82).10-4 (1,44±0,38).10-3 W7 W8 W9 Bao tử (1,10±0,14).10-6 (1,66±0,57).10-7 (1,09±0,3).10-7 Gan (1,58±0,2).10-7 (2,37±0,81).10-8 (1,56±0,43).10-8 Phổi (1,18±0,15).10-6 (1,77±0,61).10-7 (1,17±0,32).10-7 Tuyến sinh dục (2,93±0,38).10-7 (4,40±1,51).10-8 (2,90±0,81).10-8 Tủy xương (9,08±1,18).10-7 (1,36±0,47).10-7 (8,98±2,49).10-8 Xương (8,60±1,11).10-8 (1,29±0,44).10-8 (8,50±2,36).10-9 Da (5,02±0,65).10-8 (7,53±2,58).10-9 (4,96±1,38).10-9 Tuyến giáp (8,77±1,14).10-4 (1,32±0,45).10-4 (8,68±2,41).10-5 Bàng quang (1,41±0,18).10-7 (2,11±0,72).10-8 (1,39±0,39).10-8 Đại tràng (4,36±0,57).10-7 (6,54±2,24).10-8 (4,31±1,20).10-8 Thực quản (4,17±0,54).10-7 (6,26±2,14).10-8 (4,13±1,15).10-8 Tồn thân (1,66±0,22).10-3 (2,50±0,85).10-4 (1,65±0,46).10-4 *Hệ số mơ lấy theo ICRP-103 [52] 132 Hình A.22 Bảng tính sai số thời gian phơi chiếu cá nhân Hình A.23 Bảng tính sai số lượng phơi chiếu cá nhân 133 Hình A.24 Bảng tính thống kê sai số lượng phơi chiếu cá nhân 134 ...Đ? ?I HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG Đ? ?I HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN XUÂN H? ?I NGHIÊN CỨU ĐỊNH LIỀU CHIẾU TRONG CHO NHÂN VIÊN BỨC XẠ Đ? ?I V? ?I ĐỒNG VỊ I- 131 DỰA TRÊN KỸ THUẬT LẤY MẪU KHƠNG KHÍ... hệ đo độ xác cần thiết [38] Từ lý trên, luận án thực v? ?i tên ? ?Nghiên cứu định liều chiếu cho nhân viên xạ đồng vị I- 131 dựa kỹ thuật lấy mẫu khơng khí? ?? Mục đích luận án nghiên cứu xây dựng quy... CHƢƠNG NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG KỸ THUẬT THU NHẬN TH? ?I GIAN PH? ?I CHIẾU 64 3.1 Gi? ?i thiệu phép thu nhận th? ?i gian ph? ?i chiếu 64 3.2 Nghiên cứu thu nhận th? ?i gian ph? ?i chiếu ? ?i? ??n tho? ?i