O H+ H → H
3.2. Các đường xâm nhập cơ thể
Có bốn cách mà sự nhiễm bẩn phóng xạ có thể gây nguy hại cho thể, đó là:
b) Ăn uống, đó là lối vào qua miệng;
c) Ngấm qua da, hoặc qua miệng vết thương bị nhiễm bẩn; d) Chiếu xạ da trực tiếp.
Khi các bẩn xạ có mặt trong khí quyển thì chúng sẽ bị hít vào phổi và một phần chất đó sẽ được truyền vào máu. Một phần khác bị đẩy khỏi phổi và bị nuốt; phần còn lại bị thở ra ngoài. Lượng bẩn xạ được truyền vào máu, nuốt hoặc thở ra phụ thuộc vào nhiều yếu tố chẳng hạn như các tính chất vật lý và hóa học của chất bẩn, tính chất cơ thể của cá nhân bị nhiễm. Tương tự, khi ăn hoặc uống phải các bẩn xạ thì lượng bẩn đi qua thành của đường tiêu hóa vào chất dịch của cơ thể phụ thuộc vào bản chất của chất bẩn đó và các điều kiện trong cơ thể.
Vì đặc điểm giải phẫu và sinh lý của các cá nhân có sựu khác biệt rộng rãi nên ICRP đã đưa ra khái niệm người định chuẩn (reference man) dùng để tính liều riêng cho mục đích bảo vệ bức xạ. Người định chuẩn là một cá nhân hoàn toàn giả tưởng và chỉ đơn thuần mang các giá trị trung bình trên một phổ rất rộng của các đặc trưng giải phẫu và sinh lý của cơ thể con người. Một số đặc trưng điển hình được liệt kê trong bảng. Ví dụ, có thể thấy rằng một người định chuẩn hít thở khoảng 23 m3 không khí và uống khoảng 3 lít nước mỗi ngày.
a) Các cơ quan của người định chuẩn Cơ quan Khối lượng m
(kg)
Phần trăm toàn bộ cơ thể (%) Toàn bộ cơ thể 70 100 Bộ xương 10 14 Cơ 28 40 Mỡ 13.3 19 Máu 5.5 7.9
(kể cả các thành phần bên trong)
Tuyến giáp 0.02 0.029
b) Cân bằng nước và không khí Hấp thụ nước (lít/ngày) Bài tiết (lít/ngày) Thực phẩm 0.7 Nước tiểu 1.4 Chất lỏng 1.95 Mồ hôi 0.65
Ôxy hóa 0.35 Không nhìn
thấy
0.85
Phân 0.1
Tổng cộng 3.0 3.0
Cân bằng không khí
Sinh lượng của phổi 4.3 lít
Lượng không khí hít thở trong một ngày làm việc 8 giờ
9.6 m3
Lượng không khí hít thở trong 16 giờ không làm việc
13.2 m3
Tổng cộng 23 m3/ngày
Bảng: Một số đặc trưng cơ thể của người định chuẩn
Trên đây đã chỉ ra rằng sự mất đi của một đồng vị phóng xạ xác định trong cơ thể phụ thuộc vào các tính chất lý hóa của nó. Ví dụ, một vài nguyên tố phân bố khá đồng đều và do đó gây ra chiếu xạ đồng đều toàn thân. Tuy nhiên, đa số các nguyên tố có khuynh hướng tập trung ở một vài cơ quan nhất định, chẳng hạn như iodine tập trung ở các tuyến giáp và plutoni tập trung ở phổi hoặc xương. Vì vậy việc ăn hoặc uống một hoạt độ phóng xạ nào đó có thể dẫn đến các suất liều khác nhau trên các cơ quan khác nhau của cơ thể. Hệ thống giới hạn liều trong
khuyến cáo của ICRP cho phép tính các liều đối với từng cơ quan và mô sử dụng công thức trọng số mô.
Suất liều trong một cơ quan bất kỳ tỷ lệ với hoạt độ phóng xạ trong cơ quan đó và giảm đi khi chúng bị phân rã hoặc bị bài tiết. Sự phân rã phóng xạ có đặc trưng hàm mũ và tốc độ bài tiết hầu hết các chất ra khỏi cơ thể được tìm ra là gần như hàm mũ. Điều này có nghĩa là hằng số phân rã hiệu dụng có thể được dùng để mô tả tốc độ loại bỏ chất phóng xạ ra khỏi cơ thể, như sau:
eff = r + b
ở đây
r = hằng số phân rã phóng xạ b = hằng số phân rã sinh học Hình ...
Vì hằng số phân rã bằng loge2/chu kỳ bán rã, nên phương trình này trở thành:
1/Teff = 1/Tr + 1/Tb
ở đây,
Teff = chu kỳ bán ra hiệu dụng của chất phóng xạ trong cơ thể Tr = chu kỳ bán rã phóng xạ của chất đó
Tb = chu kỳ bán rã sinh học của chất đó
Hình 3.1 minh họa sự thay đổi của suất liều theo thời gian sau khi một đồng vị phóng xạ xâm nhập vào cơ thể. Lúc đầu, suất liều tăng lên trong một giai đoạn các nhân phóng xạ được vận chuyển đến cơ quan tập trung chúng. Suất liều cao nhất ở thời điểm hầu hết các nhân phóng xạ đã đến được cơ quan cần đến và cơ quan đó sẽ chịu suất liều cực đại đó. Tiếp theo, suất liều trên cơ quan đó giảm dần như theo hàm mũ do
các nhân phóng xạ phân rã và bị bài tiết. Tổng liều cơ quan đã nhận bằng diện tích dưới đường cong suất liều đó. Như vậy, sự hấp thụ một lượng đồng vị phóng xạ sẽ làm cho một (hoặc những) cơ quan vào tình trạng bị chiếu xạ bởi các nhân đó đến một liều nào đó, gọi là sự tích lũy liều. Mức tích lũy liều phụ thuộc vào suất liều ban đầu và vào tốc độ bài tiết. Với một đồng vị xác định, một lượng hấp thụ nhất định bất kể là lượng đó bị hấp thụ trong một lần hay trong nhiều lần thường được cho rằng sẽ gây ra cùng một mức tích lũy liều. Một đại lượng đặc biệt của mức tích lũy liều gọi là liều tích lũy, đó là liều tích lũy trong 50 năm, đại diện cho tuổi thọ cực đại có thể của cá nhân sau khi hấp thụ chất phóng xạ.
Hình 3.1.