5. Các bước thực hiện
2.5. phóng xạ trong thủy sinh vật
2.5.1 Độ phóng xạ trong cá ở sông Đanuýp của Hungari
Người ta đã bắt cá ở các đoạn sông trên nhiều địa phương khác nhau, và sau đó phân loại riêng thịt và xương để theo dõi độ phóng xạ có trong các mẫu đó. Kết quả thu được trong các năm 1978 đến 1980 được trình bày ở bảng 2.12.
35 Bảng 2.12. Độ phóng xạ trong các mẫu cá Loại cá Các phần của cá Năm 1978 – 1979 (mBq/g) Năm 1979 – 1980 (mBq/g) Sr90 Cs137 Tổng cộng Sr90 Cs137 Cá chép Phần không ăn 35,4 - 1402±76 34,50±4,20 10,26 Phần ăn - 19,32 8405±257 - 11,57 Cá măng Phần không ăn 19,31 - 741±70 18,48±3,40 14,70 Phần ăn - 16,83 7607±210 - 33,62±5,52
Những năm 1970, người ta đã đo độ phóng xạ tổng cộng trong cá. Kết quả được minh họa trong bảng 2.13.
Bảng 2.13. Độ phóng xạ tổng cộng trong cá
Năm Các loại mẫu Độ phóng xạ bêta tổng cộng mBq/g(pCi/g)
1973 Thịt cá Xương cá 392 (10,6) 337 (9,1) 1974 Thịt cá Xương cá 1232 (33,3) 322 (8,7) 1975 Thịt cá Xương cá 418 (11,3) 270 (7,3) 1976 Thịt cá Xương cá 410 (11,1) 233 (6,3) 2.5.2 Độ phóng xạ trong hải sản ở Nhật Bản.
Kết quả xét nghiệm phần lớn loài cá gần bờ biển phía đông bắc Nhật Bản cho thấy nồng độ phóng xạ Cs134 và Cs137 trong cơ thể chúng vẫn thấp hơn ngưỡng an toàn. Tuy nhiên có khoảng 40% các loài cá sống ở đáy biển như cá bơn lưỡi ngựa, cá tuyết, cá bơn, đều ở trên ngưỡng an toàn. Đây là phát hiện của Ken Buesseler, một nhà hóa học hải dương của Viện Hải dương Woods Hole tại Mỹ.
36 Mức độ an toàn của cá và các loại thực phẩm khác xung quanh tỉnh Fukushima vẫn là mối quan tâm của người dân tại Nhật Bản, một trong số những nước tiêu thụ nhiều hải sản nhất thế giới nếu tính theo bình quân đầu người.
Thế nhưng cá ở Fukushima có nồng độ phóng xạ gấp 5.000 lần so với mức giới hạn của chính phủ. Đài Tiếng nói nước Nga dẫn nguồn tin từ nhà điều hành Tokyo Electric Power quản lý cơ sở hạt nhân Fukushima số 1 của Nhật Bản cho biết gần nhà máy điện hạt nhân này, một con cá được đánh bắt cho thấy nồng độ phóng xạ cesium trong cơ thể cao hơn bình thường 5.000 lần.
Theo các chuyên gia, một người ăn con cá này ngay lập tức sẽ nhận liều bức xạ 7,7 millisievert, nhiều gấp đôi tỷ lệ bức xạ trung bình một năm đối với cơ thể.
Khi khủng hoảng tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima 1 xảy ra sau thảm họa sóng thần, người ta đã dùng nước biển để làm nguội các lò phản ứng. Công ty Điện lực Tokyo, chủ sở hữu của nhà máy điện hạt nhân Fukushima 1, xác nhận rằng lượng nước ấy đã chảy ra biển.
“Chu kỳ bán rã của Cs137 là 30 năm. Điều đó có nghĩa là ngay cả khi phóng xạ ngừng rò rỉ hoàn toàn, phóng xạ sẽ vẫn nằm trong các lớp trầm tích trong vài thập kỷ nữa”, Buesseler khẳng định.
Các chuyên gia cho rằng nước nhiễm phóng xạ từ nhà máy Fukushima 1 đã ngấm xuống đất và đang tiếp tục di chuyển về phía Thái Bình Dương. Hideo Yamazaki, một nhà sinh học hải dương của Đại học Kinki tại Nhật Bản, cũng cho rằng Cesium đang rò rỉ từ nhà máy Fukushima 1 và nó sẽ tiếp tục ngấm vào các loài động vật biển trong vòng hơn một thập niên nữa.
2.5.3 Độ phóng xạ trong rong, rêu và tảo
Trên sông Đanuýp chảy qua Hungari, người ta thường thấy những cây rong, rêu hoặc các loại tảo (Alga), vào thời gian mùa thu hoặc mùa xuân số lượng các cây Alga hoặc rong rêu này lại càng tăng, đặc biệt khi môi trường nước sông bị bẩn thì số lượng các cây rong, rêu hoặc Alga lại tăng lên đột ngột. Người ta đã lấy những cây rong, rêu và Alga này đem đốt sấy ở nhiệt độ 1050C rồi đo hoạt độ trên phổ kế gamma. Kết quả nhận được trình bày ở (bảng 2.14).
37
Bảng 2.14. Mức độ phóng xạ ở một vài thủy sinh vật trên sông Đanuýp
Tên mẫu
Các đồng vị phóng xạ nhận được trong những năm 1978 – 1980
Đơn vị tính [mBq/g] TU
I131 Cs137 K40 Be7 Ce141 Ce144 H3
Alga 4,8 3,9 675 0,31 - - 687
Cây rong rêu dưới nước (nơi có nước hồ đổ ra sông)
- 0,01 418 0,04 - 0,02 1109
2.6 ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Vật liệu xây dựng có nguồn gốc từ các khoáng vật như gạch, đá hộc, tro, betong thường chứa Th232, Ra226 và K40. Các đồng vị này thường phát ra bức xạ gamma. Các đồng vị khác thuộc họ phóng xạ này thường xuất hiện gồm radon (Rn222) va thoron (Rn220). Cường độ phóng xạ tự nhiên của gỗ rất nhỏ, có thể bỏ qua. Trong những công trình xây dựng hiện đại, người ta thường dùng nhiều vật liệu kim loại và thủy tinh. Độ phóng xạ tự nhiên trong các vật liệu này cũng nhỏ. Nói chung ở các vật liệu xây dựng có nguồn gốc từ các khoáng vật thì độ phóng xạ tác động lên con người lớn hơn các vật liệu như gỗ, thủy tinh và kim loại. Thậm chí, các bức xạ từ radon còn thâm nhập vào cơ thể con người tới tận phổi và nội tạng do quá trình hô hấp.
Có hai cách để xác định liều hiệu dụng đối với con người sống trong ngôi nhà. Cách thứ nhất, dùng máy đo liều để đo suất liều theo đơn vị µSv/h ở độ cao 1 m so với mặt đất, ta nhận được liều chiếu xạ ngoài. Để có liều chiếu xạ trong người ta đo nồng độ Ra222 trong không khí trong nhà. Cách thứ hai là lấy mẫu vật liệu xây dựng để đo hoạt độ phóng xạ riêng theo đơn vị Bq/kg. Các hạt nhân được đo là Ra226
, Th232 và K40. Từ hoạt độ riêng của các hạt nhân này người ta tính được liều chiếu ngoài dựa trên một mô hình ngôi nhà chuẩn và dùng phương pháp toán học thích hợp. Khi đó liều chiếu trong được xác định qua hoạt độ riêng của Ra226. Ngày nay phương pháp thứ hai được sử dụng rộng rãi hơn còn phương pháp thứ nhất chỉ dùng để kiểm định lại sự đúng đắn của mô hình tính toán.
38
Bảng 2.15. Độ phóng xạ trung bình ghi nhận trên các vật liệu xây dựng tại các nước khác nhau ở chân Âu
Vật liệu xây
dựng Tên nước Số lượng mẫu đo
Độ phóng xạ trung bình (mBq/g) Th232 Ra226 K40 Bê tông Tây Đức 69 63 66 555 Thụy Điển 15 85 48 703 Liên Xô 87 30 33 555 Anh Giá trị trung bình 52 55 583 Gạch Tây Đức 132 96 96 592 Thụy Điển 21 126 96 925 Liên Xô (cũ) 55 37 55 740 Gạch Hà Lan 48 26 666 Anh 23 45 52 629 Giá trị trung bình 70 65 710
Bằng việc ghi các phổ gamma, người ta đã xác định được hoạt độ phóng xạ trong vật liệu xây dựng như trình bày ở bảng 2.15.
Ngoài ra, trong vật liệu xây dựng, người ta còn có thể xác định được lượng radi hiệu dụng trên cơ sở sử dụng công thức sau:
) 1 ( t t Ra e G Q C (mBq/g) (2.1)
Trong đó, Qt là lượng radon từ các loại vật liệu xây dựng phát tán vào không khí trong thời gian t; G là khối lượng của vật liệu xây dựng và λ là hằng số phân rã của radon.
Ở Liên Xô trước đây, người ta đã sử dụng công thức trên để xác định lượng radi hiệu dụng trong các vật liệu xây dựng thông dụng. Số liệu ví dụ như ở bảng 2.16.Bảng
39
2.16. Hàm lượng radi hiệu dụng trong các loại vật liệu xây dựng Vật liệu xây dựng CRa(hiệu dụng) (mBq/g)
Bêtông nặng 1,5
Bêtông nhẹ 2,0
Gạch đỏ 0,8
2.6.1 Liều hiệu dụng trong nhà và tiêu chuẩn an toàn bức xạ đối với vật liệu xây dựng dựng
2.6.1.1 Phương pháp xây dựng tiêu chuẩn
Khi con người ở trong ngôi nhà thì ngôi nhà trở thành một “lô cốt” chắn gần hết các tia bức xạ từ không gian bên ngoài chiếu vào nhà. Do đó liều chiếu ngoài và chiếu trong đối với con người chủ yếu do vật liệu xây dựng, tức là nền nhà, tường nhà và trần nhà gây nên. Để xây dựng tiêu chuẩn an toàn cho vật liệu xây dựng người ta đo liều chiếu ngoài và liều chiếu trong của một số ngôi nhà xây dựng từ các vật liệu phổ biến trong vùng ta quan tâm. Ví dụ ở Áo liều trung bình đo được vào khoảng 2 mSv/năm. Nếu dùng vật liệu xây dựng có phóng xạ cao thì liều bổ sung của nó không được vượt quá 1 mSv/h theo tiêu chuẩn an toàn bức xạ đối với dân chúng, tức là giới hạn trên của liều hiệu dụng tổng cộng là 3 mSv/năm. Nước Áo chọn giới hạn liều hiệu dụng 2,5 mSv/năm. Một số nước khác chọn giới hạn liều hiệu dụng từ 0,8 đến 2 mSv/năm đối với chiếu xạ ngoài còn giới hạn liều đối với chiếu xạ trong được tính riêng (xem bảng 2.17 dưới đây).
2.6.1.2 Tiêu chuẩn theo liều hiệu dụng chiếu ngoài
Để xác định liều hiệu dụng chiếu ngoài trong nhà người ta lấy các mẫu vật liệu và đo hoạt độ phóng xạ riêng (đơn vị Bq/kg) đối với các hạt nhân Ra226, Th232 và K40. Việc tính toán từ hoạt độ phóng xạ riêng (Bq/kg) sang liều hiệu dụng chiếu ngoài (mSv/năm) được thực hiện đối với ngôi nhà chuẩn có kích thước 3 m × 3 m × 3 m với các bức tường dày vô hạn, không có cửa và cửa sổ. Theo mô hình đó liều hiệu dụng chiếu ngoài được tính toán theo công thức sau:
He = 8,8.10-3 ×(0,461CRa + 0,623CTh + 0,0414CK) (đơn vị mSv/năm) (2.2)
Trong đó, CRa, CTh và CK là hoạt độ riêng của Ra226, Th232 và K44 theo đơn vị Bq/kg. Ví dụ với các giá trị trung bình trên thế giới của hoạt độ riêng đối với vật liệu xây dựng CRa = 50 Bq/kg, CTh = 50 Bq/kg và CK = 500 Bq/kg thì He = 0,66 mSv/năm.
Liều hiệu dụng He theo công thức (2.2) ít được sử dụng để đánh giá mức độ an toàn bức xạ của vật liệu xây dựng. Tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến hơn là chỉ số hoạt độ nêu dưới đây.
40
2.6.1.3 Tiêu chuẩn theo chỉ số hoạt độ chiếu ngoài và chiếu trong
Cách phổ biến nhất để đánh giá giới hạn hoạt độ là dựa trên các chỉ số hoạt độ chiếu ngoài Iγ và chiếu trong Iα. Đối với liều chiếu ngoài dùng các giá trị hoạt độ đối với Ra266, Th232 và K49. Đối với liều chiếu trong, do Rn222 chỉ được sinh ra từ Ra266 nên giới hạn liều chiếu trong được xác định qua hoạt độ riêng của Ra266. Trong(bảng 2.17) dẫn ra một số công thức tính chỉ số hoạt độ chiếu ngoài Iγ và chiếu trong Iα. Giới hạn cực đại của các chỉ số này là Iγ ≤ 1 và Iα ≤ 1. Các công thức đối với chỉ số I gần giống nhau nhưng giới hạn Iγ ≤ 1 ứng với giới hạn liều hiệu dụng chiếu ngoài thay đổi từ 0,8 mSv/năm đến 2 mSv/năm.
Bảng 2.17. Giới hạn của các chỉ số hoạt độ chiếu ngoài Iγ và chiếu trong Iα Nước Chỉ số hoạt độ chiếu xạ
ngoài Iγ Chỉ số hoạt độ chiếu xạ trong Iα Liên Xô cũ 1 4810 260 370 CRa CTh CK I 1 185 CRa I Đông Đức cũ 1 4810 260 370 CRa CTh CK I 1 185 CRa I Ba Lan 1 3700 233 370 CRa CTh CK I 1 185 CRa I Thụy Sỹ 1 9990 703 999 CRa CTh CK I 1 185 CRa I Trung Quốc 1 4000 260 350 CRa CTh CK I 1 200 CRa I
Ví dụ với các giá trị trung bình trên thế giới của hoạt độ vật liệu xây dựng CRa= 50 Bq/kg, CTh = 50 Bq/kg và CK = 500 Bq/kg thì, theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ vàĐông Đức cũ, ta có Iγ = 0,43 và Iα = 0,27. Như vậy dùng vật liệu xây dựng có hoạt độphóng xạ trung bình trên thế giới để xây dựng nhà thì bảo đảm an toàn bức xạ.
Một đại lượng cũng thường được sử dụng, là biến điệu của chỉ số hoạt độ chiếu ngoài Iγ , đó là hoạt độ tương đương radi
) 8810 259 370 .( 370 Ra Th K eq C C C Ra = CRa+1,43CTh+0,007CK (2.3)
Giới hạn trên của Raeq là 370 Bq/kg. Với vật liệu xây dựng có giá trị trung bình trên thế giới như nêu trên thì Raeq = 160 Bq/kg.
41
2.6.1.4 Tiêu chuẩn đối với vật liệu khối và vật liệu lát bề mặt
Hai cách xây dựng tiêu chuẩn nói trên đều xuất phát từ mô hình nhà chuẩn, là mô hình an toàn nhất về phương diện an toàn bức xạ. Tuy nhiên có hai vấn đề cần xem xét:
- Thứ nhất là vật liệu xây dựng trong nhà được phân thành hai loại, gồm vật liệu khối tức là vật liệu của cả bức tường hay trần nhà, như betông, gạch, xỉ than,… và vật liệu mỏng dùng để lát nền và tường như gạch tráng men, đá ốp lát,…
- Thứ hai là ngôi nhà thực không giống ngôi nhà chuẩn, nghĩa các bức tường không phải dày vô hạn mà chỉ dày khoảng 20 cm.
Do hai lý do này, nếu một loại vật liệu xây dựng nào có liều hiệu dụng chiếu ngoài hoặc chỉ số hoạt độ chiếu ngoài cao hơn giới hạn thì phải xét tình huống cụ thể đó. Ví dụ khi đo đạc độ phóng xạ của mẫu đá granite lát nền nhà ở Đài Loan người ta nhận được chỉ số hoạt độ Iγ = 1,57, tức là lớn gấp 1,57 lần mức cho phép. Người ta đã tiến hành tính toán cho một phòng với kích thước 6 m × 4 m × 3 m với tường dày 20 cm và nền nhà granite dày 2 cm, khi đó granite chỉ chiếm 2,2% trọng lượng vật liệu xây dựng, thì nhận được Iγ = 0,38. Nếu tăng hoạt độ của granite lên 10 lần thì Iγ = 0,62, vẫn dưới mức cho phép. Người ta cũng tiến hành đo liều gamma trong 85 ngôi nhà ở Đài Loan có sử dụng granite thì thấy suất liều nằm trong khoảng 0,04 - 0,16 µSv/h, tức là không khác suất liều trong các nhà không sử dụng granite. Tính toán với một số mô hình, người ta đưa tới tiêu chuẩn đối với chỉ số Iγ được nêu trong bảng 2.18.
Bảng 2.18. Các giới hạn của các chỉ số Iγ và Iα đối với vật liệu khối và vật liệu lát nền. Tiêu chuẩn liều 0,3 mSv/năm 1 mSv/năm
Vật liệu khối I 0,5 I 1
Vật liệu lát nền I 2 I 6
Như vậy khi xét độ phóng xạ của vật liệu xây dựng phải xem xét vật liệu đó thuộc loại nào. Cùng với tiêu chuẩn 1 mSv/năm như nhau nhưng vật liệu khối có mức giới hạn Iγ ≤ 1 còn vật liệu lát mặt ngoài thì giới hạn tăng lên 6 lần, tức là Iγ ≤ 6. Theo tiêu chuẩn này thì mẫu đá granite lát nền nhà ở Đài Loan có chỉ số hoạt độ Iγ = 1,57 (< 6) vẫn không vi phạm an toàn bức xạ.
Chú ý rằng tiêu chuẩn Iα ≤ 1 đối với chiếu xạ trong vẫn đúng đối với cả vật liệu khối lẫn vật liệu lát bề mặt. Do đó sau khi xem xét liều chiếu ngoài xong phải tiếp tục xem xét liều chiếu trong. Đối với mẫu đá granite Đài Loan nói trên thì Iα < 1.
42
2.7 ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG CƠ THỂ NGƢỜI 2.7.1 Độ phóng xạ trung bình trong cơ thể ngƣời
Do bức xạ của các tia trong vũ trụ mà sinh ra đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ tự nhiên. Có thể kể tên một số đồng vị hay gặp, dễ xâm nhập vào cơ thể con người qua con đường thực phẩm (dinh dưỡng) như:
- Triti (H3) thường ở dạng nước và thấm vào trong đất. - Be7
- C14 có hàm lượng lớn trong môi trường sinh ra do sự tương tác của các nơtron trong vũ trụ với nguyên tử của bầu khí quyển.
- Na22 xâm nhập vào cơ thể con người nhiều hơn H3 và Be7.
Trong các đồng vị tự nhiên sinh ra có nguồn gốc từ đất, người ta hay gặp là U238
, U235, Th232 cùng các sản phẩm phân rã trong các họ phóng xạ này như đồng vị K40, Rb87. Những đồng vị này sống ở dưới đất, tất nhiên là vào cơ thể con người không nhiều lắm.