5. Các bước thực hiện
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. Trong nước uống, uran có mặt ít, nhưng con cháu của họ phóng xạ này lại lớn như Th230, Ra226, Ra228. Vì vậy, trong xương người, người ta cũng tìm thấy lượng uran, radi, thori. Ngoài ra, còn thấy xuất hiện lượng chì và đặc biệt là đồng vị Po210 rã ra hạt alpha. Lượng K40 cũng vào cơ thể con người qua con đường thức ăn, hằng ngày con người nhận một lượng kali là 3,3g trong đó có cỡ 1,2.10-2
% là K40 phóng xạ.
Các đồng vị phóng xạ nhân tạo sinh ra từ các vụ nổ hạt nhân và sản phẩm năng lượng hạt nhân, rơi vào khí quyển, nước, đất cũng xâm nhập vào cơ thể con người qua con đường dinh dưỡng. Những đồng vị phóng xạ nhân tạo hay gặp là:
- Triti (H3) được sinh ra từ các vụ nổ, những năm 70 đã lên tới 2,4.1020
Bq, thường tồn tại dưới dạng nước.
- C14 sinh ra bởi nơtron tương tác với nitơ trong khí quyển, trong những năm 70 đã đạt tới 2,2.1017Bq.
- Sr90 là sản phẩm của các nguyên tố phóng xạ, thường cư trú ở trong xương của con người. Nó có thời gian sống lâu. Ngoài ra, chúng còn sinh ra các đồng vị con khác như Y90.
- Đồng vị Ru106 hay phát ra beta cứng và sinh ra đồng vị khác là Rh106.
- I131 là đồng vị có thời gian sống ngắn, nhưng thường thấy xuất hiện trong các lò phản ứng hạt nhân. Tuy vậy, khi ra môi trường, thì nó thường cư trú ở tuyến giáp trạng của con người. Ngoài ra, đồng vị này còn xâm nhập vào sữa và qua đó xâm nhập vào cơ thể chúng ta.
- Cs137 là đồng vị kim loại phóng xạ, có thời gian sống rất lâu. Nó cư trú trong toàn cơ thể con người, nhưng thường tập trung ở phần thịt nhiều hơn.
- Ce144 cũng là sản phẩm phân hạch, có thời gian bán rã nhỏ, chúng vào cơ thể con người và thường cư trú ở phổi.
43 - Pu239 và các đồng vị khác (Pu240, Pu241, Am241) thường hay kéo theo nhờ
phản ứng (γ, n) với uran. Các quá trình này hay phân rã ra hạt alpha.
Trong những năm 70 ở Hungari, người ta đã đo lượng phóng xạ sinh ra từ tự nhiên cũng như sinh ra từ các nguồn nhân tạo đã xâm nhập vào cơ thể con người được trình bày ở bảng 2.19.
Bảng 2.19. Lượng phóng xạ tự nhiên và nhân tạo xâm nhập vào cơ thể con người. Các đồng vị (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phóng xạ
Hoạt độ phóng xạ Bq/kg
Phổi Xương Ở mô mềm của cơ thể Toàn cơ thể
Tự nhiên H3 - - - 0,2÷0,9 C14 - - - 40 K40 - - - 60 Rb87 - - - 8,5 Dãy U238-U234 - 0,15 0,007 - Th230 0,02 0,20 0,002 - Ra226 - 0,30 0,005 - Pb210-Po210 - 3,00 0,200 - Dãy Th232 0,02 0,20 0,002 - Ra228-Ra224 - 0,09 0,004 - Nhân tạo Các vụ nổ hạt nhân sinh ra H3 - - - Sr90 - 8÷16 - 2÷3 Cs137 - - - 0,8÷1,6 Chúng ta lưu ý rằng, với Sr90
và Cs137 là những sản phảm sinh ra từ nhân tạo, người ta đã dõi theo và so sánh với lượng canxi, hoặc kali. Ở Hungari vào những năm 70, người ta đã thấy:
44 1 Bq Sr90/1g canxi → 1Bq Sr90/5g xương
1 Bq Cs137/1g canxi → 1Bq Cs137/500g toàn thân
Từ bảng kết quả chúng ta thấy ở trong phổi con người hình như các chất phóng xạ ít cư trú được, nhưng trên thực tế thì các chất phóng xạ khí như radon và thoron lại cư trú ở phổi nhiều nhất. Ở Hungari, người ta đã khảo sát và nhận được kết quả như trình bày ở bảng 2.20.
Bảng 2.20. Khảo sát hàm lượng phóng xạ lưu lại trên cơ thể con người
Nguồn chiếu xạ Hoạt độ phóng xạ cân bằng Bq/m3 Nhân tố
lưu lại Liều lượng phóng xạ vào phổi tính trung bình trong một năm
µGy/năm Rn222 và các nguyên tố con của Rn222:
- Trong môi trường tự do - Trong môi trường xây dựng:
+ Vật liệu xây dựng + Nước 20 0,004÷40 20 0,8 0,8 8 340 0,07÷700 Rn220 và các nguyên tố con của Rn220:
- Trong môi trường tự do - Trong môi trường xây dựng:
+ Vật liệu xây dựng 0,04 0,4 0,2 0,8 1 45
2.7.2 Phơi nhiễm phóng xạ và mức độ ảnh hƣởng đến cơ thể con ngƣời
Chất phóng xạ được chia thành hai loại: phóng xạ ion hóa và phi ion hóa. Phóng xạ phi ion hóa đến từ ánh sáng, sóng radio, sóng ngắn, sóng radar và một số dạng sóng khác. Thông thường loại phóng xạ này không tác động tới tế bào và mô của người. Ngược lại, hạt phóng xạ ion hóa gây nên phản ứng tức thời ở tế bào và mô khi tiếp xúc với cơ thể chúng ta. Chúng tới từ tia X, neutron, tia gamma, hạt alpha, hạt beta.
Về phương diện hóa học và vật lý, chất phóng xạ ion tạo nên những nguyên tử có khả năng xâm nhập tế bào trong cơ thể người, điện hóa các tế bào rồi tiêu diệt chúng. Nếu bị nhiễm phóng xạ thiên nhiên ở nồng độ thấp, cơ thể có khả năng tái tạo những tế bào bị điện hóa nên cơ thể vẫn bình thường.
“Phơi nhiễm” là sự nhiễm lượng phóng xạ trong không khí. Mức độ phơi nhiễm được đo bằng máy đếm Geiger và nhiều thiết bị tương tự, với đơn vị đo là Roentgen. Máy đếm Geiger lấy mẫu khí tại một khu vực nào đó rồi xác định số lượng hạt phóng xạ trong mẫu khí. Sau đó máy chuyển dữ liệu thành tín hiệu điện.
45 Con người không hấp thụ mọi hạt phóng xạ trong môi trường xung quanh, bởi phần lớn chúng đâm xuyên qua cơ thể chúng ta. Các mô của cơ thể hấp thụ một phần năng lượng của các hạt phóng xạ. Lượng năng lượng đó được đo bằng “lượng phóng xạ hấp thụ qua phơi nhiễm” hay còn gọi tắt là rad. Nếu tia gamma tạo ra một lượng hạt phóng xạ nhất định trong 1 cm3 không khí và toàn bộ số hạt phóng xạ đó tiếp xúc với cơ thể người thì lượng phóng xạ hấp thụ qua phơi nhiễm sẽ tương đương một rad.
“Lượng hấp thụ thực tế” là chỉ số phức tạp hơn đối với mức độ nhiễm phóng xạ. Chỉ số này chỉ tính tới mức độ gây hại của một loại hạt phóng xạ nào đó trong cơ thể.
Đối với các hạt beta và tia gamma, lượng hấp thụ qua phơi nhiễm chính là “lượng hấp thụ thực tế”. Còn với hạt neutron và alpha – hai loại đặc biệt đối với cơ thể người – “lượng hấp thụ thực tế” có giá trị lớn hơn so với “lượng hấp thụ qua phơi nhiễm”. Đơn vị đo của lượng hấp thụ thực tế là rem và sievert (Sv). Rem là ba chữ cái đầu của cụm từ “roentgen equivalent man” (roentgren tương ứng với người). Một Sv tương đương 100 rem. Lượng hấp thụ thực tế giúp chúng ta định lượng được mức độ nguy hiểm đối với một cá nhân bị nhiễm phóng xạ.
Lượng hấp thụ phóng xạ thực tế của một người bình thường vào khoảng 0,36 rem mỗi năm, trong đó 80% hạt phóng xạ tới từ các nguồn tự nhiên – chẳng hạn như chất phóng xạ trong vỏ trái đất và từ vũ trụ. 20% số hạt phóng xạ còn lại tới từ các nguồn phóng xạ nhân tạo như máy chụp tia X, thiết bị phát hiện khói trong công nghiệp, tàn dư của các vụ thử bom nguyên tử.
Hằng ngày, khi tiếp xúc với ánh sáng Mặt trời và không khí, đi siêu âm, khám, chữa bệnh, mỗi người đồng thời đã tiếp nhận một hàm lượng chất phóng xạ nhất định. Chất phóng xạ là một dạng năng lượng tự nhiên xuất phát từ ánh sáng Mặt trời và các tia vũ trụ. Trong điều kiện bình thường, mật độ của chất phóng xạ rất ít và gần như không ảnh hưởng gì đến cuộc sống của con người.
Hằng năm, mỗi người nhận liều bức xạ từ nguồn phóng xạ tự nhiên khoảng 2mSv, trong khi mức an toàn tối đa là 50-100mSv. Bức xạ đi vào một tế bào sống có thể gây ảnh hưởng lâu dài đến mô và toàn bộ hoạt động của tế bào. Cơ thể đón nhận liều phóng xạ quá cao trong 1 lần thông qua nước uống, không khí, thức ăn… thì có thể gây ngộ độc, buồn nôn, ban đỏ, rụng lông, chảy máu chân răng, hoại tử, thậm chí tử vong. Các nhà chuyên môn cho rằng, chỉ cần một lượng rất nhỏ chất phóng xạ ion hóa (100mSv) là đã có thể làm tăng nguy cơ ung thư, dù sự gia tăng đó là rất ít. Bên cạnh đó, khi nhiễm phóng xạ, sức khỏe con người còn chịu nhiều ảnh hưởng nghiêm trọng khác. Người ta chia tác hại của các chất phóng xạ thành 2 kiểu: Trước mắt và lâu dài. Ngay sau khi nhiễm phóng xạ, người bị phơi nhiễm sẽ thấy các dấu hiệu buồn nôn, mệt mỏi, ban đỏ không rõ nguyên nhân. Sau loạt triệu chứng này có thể là quãng thời gian vài tuần hoàn toàn bình thường. Thời kỳ ủ bệnh mới thực sự nguy hiểm, đặc trưng bởi các triệu chứng viêm nhiễm, chảy máu, bệnh dạ dày và ruột, thiếu các tế bào máu… Nếu không được chữa trị kịp thời, nhiễm phóng xạ có thể dẫn đến ung thư, hiểu nôm na là các tế bào trong
46 cơ thể sẽ tự động phân hủy. Cho dù được chữa trị khỏi nhưng các tổn hại do phóng xạ gây ra không thể nào khôi phục được, có thể dẫn đến những đột biến ở cơ chế di truyền như: Chứng nhỏ não, mắt không hoàn chỉnh, chậm phát triển trí tuệ…
2.7.3 Con ngƣời có thể nhiễm phóng xạ khi bay
Giới khoa học đã biết bão có thể tạo nên những chùm tia gamma rất mạnh. Những chùm tia này chỉ tồn tại trong thời gian cực ngắn. Chúng xuất hiện ở những độ cao mà phi cơ thương mại thường di chuyển (từ 9 tới 12 km). Độ sáng của chùm lớn đến nỗi những thiết bị cách chúng vài trăm km có thể phát hiện chúng. Thế nhưng giới chuyên gia lại
gọi chúng là "tia chớp tối". Các nhà khoa học của Viện Công nghệ Florida tại Mỹ đã xây dựng một mô hình (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
vật lý để tính toán tác động của những tia chớp tàng hình đối với cơ thể người trong phi cơ.
Mô hình cho thấy, nếu phi cơ di chuyển gần đỉnh của cơn bão, lượng phóng xạ mà cơ thể người tiếp nhận từ chớp tối tương đương với 10 lần chụp ngực bằng tia X, hay một năm phơi nhiễm phóng xạ ở mặt đất. Nếu phi cơ bay ở giữa cơn bão, lượng phóng xạ mà hành khách nhận có thể tương đương 10 lần lượng phóng xạ khi chúng ta chụp cắt lớp toàn bộ cơ thể. Tuy nhiên theo nghiên cứu thì lượng bức xạ mà cơ thể người nhận từ tia chớp tối không đủ lớn để có thể gây tác hại.
2.8 ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG THUỐC LÁ
Một nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học California, Los Angeles, đã công bố phát hiện phóng xạ trong thuốc lá trên phiên bản trực tuyến của tạp chí Y khoa Mỹ trong nghiên cứu về thuốc lá và chất nicôtin.
Họ tiến hành phân tích 27 tài liệu và phát hiện ra ngay từ năm 1959, Po210
là một đồng vị của nguyên tố Polonium.Po210 có chu kỳ nửa phân rã ngắn 138 ngày. Đó là chất phóng xạ mạnh và phóng các hạt anpha vào các mô xung quanh. Đây là một chất cực độc, chỉ cần một lượng rất nhỏ cũng đủ để gây chết người. Ngoài chất phóng xạ Po210
, khói thuốc lá còn chứa nhiều loại hóa chất được cho là gây ung thư.
Khi thuốc lá cháy, nó đạt tới nhiệt độ 600-800 0C, cao hơn nhiệt độ nóng chảy của polonium. Polonium nóng chảy dính vào các hạt li ti trong khói thuốc lá và sau đó đọng
Hình 2.4 Minh họa chùm tia gamma phát sinh trong một cơn bão. (Nguồn: NASA)
47 lại ở trong đường hô hấp và phổi người. Khi đã theo khói thuốc vào phổi, nó sẽ đọng lại ở những nền móng do chất tar (nhựa thuốc lá) tạo nên ở tiểu phế quản. Theo thời gian, hàm lượng Po210 tích tụ ngày một nhiều lên. Sau một năm, lượng phóng xạ trong các tiểu phế quản của người hút mỗi ngày một bao rưỡi thuốc lá là 1,3 rem, tương đương với việc mỗi ngày chụp X-quang phổi một lần trong suốt cả năm. Po210 là thủ phạm của 25% trong tổng số tất cả các ca ung thư phổi do thuốc lá.