bán rã Phản ứng hạt nhân, mô tả. Nguồn
Xuất hiện từ các nguồn tự nhiên và từ các phản ứn vũ trụ
C14 5.730 năm N14 C14, các nơtron nhiệt từ các nguồn vũ khí hạt nhân hoặc Vũ Trụ, phản ứng với N2. Si32 ~ 300 năm Ar40 Si32, các mảnh vụn hạt nhân (phân rã các hạt nhân) của Ar khí quyển do các proton tia Vũ Trụ.
K40 ~ 1,4 x 109
năm
0,0119% K tự nhiên.
Xuất hiện từ họ uran U238
Ra226 1.620 năm Khuếch tán từ quặng trầm
tích và khí quyển. Pb210 21 năm Ra226 → 6 bước → Pb210 Th230 75.200 năm U238 → 3 bước → Th230 sản ra tại chỗ. Th234 24 ngày U238 → Th234 sản ra tại chỗ.
26
Sr90 28 năm Đây là các đồng vị phóng xạ
sản phẩm phân đôi có ý nghĩa quan trọng nhất do hiệu suất và hoạt tính sinh học cao.
I131 8 ngày
Cs137 30 năm
Ba140 13 ngày
Các đồng vị từ Ba140 đến Kr85 được liệt kê trong bảng thường theo trình tự hiệu suất phân hủy giảm dần.
Zr95 65 ngày Ce141 33 ngày Sr89 51 ngày Ru103 40 ngày Kr85 10,3 năm Co60 5,25 năm Từ các phản ứng nơtron không phân hủy trong lò phản ứng.
Mn54 310 năm
Fe55 2,7 năm
Fe56 Fe55, từ tác động nơtron năng lượng cao lên Fe trong chế tạo vũ khí hạt nhân. Pu239 24.300 năm U238 Pu239, uran thu nơtron.
1.3.3. Ảnh hƣởng đối với không khí
– Các nguồn phóng xạ nguy hiểm nhất trong không khí là các vụ nổ thử vũ khí hạt nhân mà vật liệu làm chất nổ cho các loại vũ khí hạt nhân là các đồng vị phóng xạ U235, U238 và Pu239, mà các vụ nổ này tạo ra rất nhiều chất phóng xạ hình thành đám mây phóng xạ.
– Cường độ phóng xạ của Cs137 và Ba137 sau chừng 100 năm vẫn không giảm. Ngoài ra, các chất phóng xạ này lại thực hiện chu trình phân rã của mình tạo thành các khí phóng xạ hoặc sol khí phóng xạ. Các sol khí phóng xạ có kích thước khác nhau, con người hít thở không khí có sol khí này sẽ mắc các bệnh nguy hiểm. – Các lò phản ứng hạt nhân cũng là nguồn đáng kể phát tán các chất phóng xạ vào khí quyển.
– Cùng với hoạt động sản xuất trong các nhà máy nhiên liệu hạt nhân, các hoạt động nghiên cứu thực nghiệm quanh và trong các lò phản ứng hạt nhân thường phát tán các chất phóng xạ làm nhiễm bẩn môi trường.
27
1.3.4. Đánh giá chung ảnh hƣởng của các nguồn bức xạ đối với các cơ thể sống
i) Tác hại của tia phóng xạ
Bức xạ đi vào môi trường gây ra sự ion hóa trực tiếp hoặc gián tiếp các phân tử, nguyên tử của vật chất mà nó đi qua, nếu phạm vi ion hóa lớn vượt quá ngưỡng cho phép thì nó sẽ phá hủy môi trường nên rất có hại. Đối với cơ thể sống, khi bị chiếu xạ liều cao sẽ hủy diệt các tế bào hoặc làm tê liệt sinh ra dị chứng, mất khả năng sinh sản và có thể di truyền cho thế hệ sau. Tùy theo liều lượng chiếu, cường độ chiếu, thời gian và đối tượng bị chiếu mà có thể sinh ra các hiệu ứng khác nhau.
ii) Hiệu ứng ngẫu nhiên (Stochastic effect) và hiệu ứng đƣơng nhiên(Non-stochastic effect)
Đứng về quan điểm an toàn bức xạ mà nói thì không thể đặt một ngưỡng liều bức xạ để nói rằng liều chiếu trên ngưỡng thì nguy hiểm còn liều chiếu dưới ngưỡng thì không nguy hiểm. Nhưng người ta cũng xác định được một ngưỡng mà nếu bị chiếu trên ngưỡng này thì chắc chắn hiệu ứng bức xạ sẽ xảy ra với cơ thể sống và gọi là hiệu ứng đương nhiên. Nhưng đối với một nhóm người bị chiếu xạ với liều lượng thấp hơn ngưỡng cho phép thì sau đó sẽ có một số người xuất hiện hiệu ứng bức xạ. Tuy nhiên hiện nay không có cách gì để chẩn đoán được cho những cá nhân nào trong số những người bị chiếu xạ dưới ngưỡng cho phép nhưng vẫn xuất hiện hiệu ứng và người ta gọi hiệu ứng đó là hiệu ứng ngẫu nhiên. Cũng chính từ lý do này mà hiện nay ngoài các tiêu chuẩn cho phép về an toàn bức xạ, Ủy an bảo vệ an toàn bức xạ quốc tế ICRP còn đưa ra một khuyến cao về nguyên tắc ALA “tiếp xúc càng ít thì càng tốt” khi phải làm việc với các nguồn bức xạ hạt nhân
Bảng 1-10 Ảnh hƣởng phơi nhiễm sức khỏe lên cơ thể ngƣời (Nguồn: U.S. Environment Protection Agency) Mức phơi nhiễm (rem) Tác hại với sức khỏe
Thời gian phơi nhiễm (không đƣợc chữa trị)
5-10 Những thay đổi về
sinh hóa máu
50 Buồn nôn Vài giờ
55 Choáng váng
70 Nôn
28 Mức phơi nhiễm (rem) Tác hại với sức khỏe
Thời gian phơi nhiễm (không đƣợc chữa trị) 90 Tiêu chảy 100 Băng huyết 400 Có thể tử vong Trong vòng 2 tháng 1000 Phá hủy niêm mạc ruột
Chảy máu trong
Tử vong 1-2 tuần
2000 Tổn thương thần
kinh trung ương Vài phút
Tử vong Vài giờ đến vài ngày
iii) Hiệu ứng cấp (acute effect) và hiệu ứng muộn (delayed effect)
- Hiệu ứng cấp là do cơ thể bị chiếu xạ liều cao trong một thời gian ngắn (chiếu xạ tai nạn) và các hiệu ứng bức xạ xuất hiện ngay sau khi bị chiếu xạ
- Hiệu ứng muộn là do cơ thể bị chiếu xạ liều cao quá mức quy định trong một thời gian lâu dài liên tục. Thì dụ phải làm việc, tiếp xúc với các nguồn bức xạ thường xuyên hoặc hít thở ăn uống phải các chất phóng xạ mà chúng định cư ở một cơ quan nào đó trong cơ thể gây liều chiếu liên tục. Các hiệu ứng bức xạ không thể hiện ngay lập tức mà sau một thời gian dài cơ thể bị chiếu xuất hiện bệnh ung thư, giảm tuổi thọ, đục thủy tinh thể…
iv) Hiệu ứng bản thân (somatic effect) và hiệu ứng di truyền (genetic effect)
Khi cơ thể bị chiếu xạ quá liều lượng quy định thì tùy theo loại tế bào nào bị chiếu xạ mà cơ thể có thể xuất hiện các hiệu ứng khác nhau. Nếu tế bào sinh sản bị chiếu xạ và hư hỏng thì hiệu ứng bức xạ có thể di truyền đến vài thế hệ sau. Đó là hiệu ứng di truyền. Nếu các tế bào khác bị chiếu xạ thì chỉ ảnh hưởng đến cá thể bị chiếu xạ và gọi là hiệu ứng bản thân.
Các bệnh phóng xạ (bệnh tia) do bị chiếu xạ bắt đầu xuất hiện khi bị chiếu một liều 100 Rad. Bệnh tia nặng xuất hiện khi bị chiếu xạ một liều cao hơn 400 Rad. Theo
29
các nghiên cứu mới đây cho thấy tác hại của bức xạ ion hóa đến cơ thể con người có thể diễn ra với một tốc độ chậm (sau từ 10 đến 25 năm).
Với mức chiếu xạ dân chúng bình thường do các chất phóng xạ trong tự nhiên và do chiếu chụp X-quang, trung bình mỗi người nhận được một liều chiếu là 0.1-0.2 Sv sau 50 năm và do đó dẫn đến tỷ lệ chết do phóng xạ là 1.25x10-9 có nghĩa là 1-2% tổng số người chết là do tác động của phông phóng xạ với xác suất 1.4x10-1
Đối với xạ khí Radon và các sản phẩm phân rã của nó, RaA, RaB, RaC là các chất phóng xạ phát bức xạ alpha rất độc hại đối với cơ thể do khả năng ion hóa cao. Khí Radon rất dễ xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp. Các sản phẩm phân rã của Radon có thể lưu lại trong phổi gây liều chiếu trong nguy hiểm cho sức khỏe của con người.
30
CHƢƠNG 2 ĐO ĐẾM PHÓNG XẠ
2.1. TỔNG QUAN ĐO PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƢỜNG 2.1.1. Các đơn vị đo lƣờng phóng xạ
Phần tổng quan các đại lượng đo lường phóng xạ đã đưa ra một số khái niệm cơ bản thường được biết đến trong các công tác đo phóng xạ. Ở đây sẽ đi sâu hơn về mặt kỹ thuật để phục vụ cho phần báo cáo tiếp theo của đề tài.
Lượng phóng xạ trong một lượng vật chất có thể xác định bằng số curies của vật chất. Một lượng lớn vật chất có thể có một lượng nhỏ phóng xạ và ngược lại.
Theo hệ thống đơn vị quốc tế, becquerel (Bq) là đơn vị hoạt độ (độ hoạt động) phóng xạ. Một Bq tương đương một tan rã trong 1s (dps). Một curie bằng 37 tỉ Bq. Do 1 Bq là lượng rất thấp, ta thường sử dụng tiền tố với đơn vị này
1 MBq (27 microcuries)
1 GBq (27 millicuries)
37 GBq (1 curie)
1 TBq (27 curies)
Bảng 2-1 SI Bảng đơn vị SI đo lƣờng các đại lƣợng phóng xạ
Đơn vị Độ phóng xạ (Radioactivity) Liều suất hấp thụ (Absorbed dose) Liều suất tƣơng đƣơng (Equivalent dose) Phơi nhiễm (Exposure) Đơn vị thƣờng
curie (Ci) rad rem roentgen (R)
Đơn vị SI