Phúng xạ gõy nguy hại cho sức khỏe con người. Vỡ vậy, ta cần nghiờn cứu tỏc động sinh học lờn cơ thể con người của cỏc loại bức xạ phúng xạ. Muốn thế, trước tiờn ta phải thiết lập cỏc đơn vị đo để biết liều chiếu lờn một bộ phận cơ thể là nhiều hay ớt, và cơ thể đú đó hấp thụ được bao nhiờu lượng phúng xạ.
Độ phúng xạ của một chất là số phõn ró phúng xạ trong một đơn vị thời gian. Đơn vị: Becquerel (Bq) (bằng số phõn ró trong một giõy) (trong hệ SI)
milicurie (1mCi = 10-3Ci = 3,7.107 phõn ró trong một giõy) và microcurie (
4
6 3,7.10
10
1Ci Ci phõn ró/s)
Để đo tỏc động của bức xạ, người ta cũn dựng nhiều đại lượng khỏc cú ý nghĩa phổ biến hơn. Khả năng ion húa của bức xạ giữ vai trũ quan trọng vỡ bức xạ gõy tỏc hại cho cỏc tế bào sinh vật chủ yếu thụng qua sự ion húa quỏ mức trong cỏc tế bào. Khả năng ion húa được đo bằng số điện tớch được giải phúng khi khụng khớ bị ion húa bởi tia X hay tia gamma. Đơn vị đo là rơnghen (R) được định nghĩa bằng 2,48.10-4 C/kg khụng khớ. Tuy nhiờn, vỡ rơnghen chỉ được định nghĩa đối với tia X và tia gamma trong khụng khớ, nờn đơn vị này khụng cũn được sử dụng rộng rói nữa. Một đại lượng quan trọng dựng để đo tỏc động vật lý do sự hấp thụ bức xạ trong vật chất được gọi là liều lượng hấp thụ D, hay đơn giản là liều hấp thụ D. Theo định nghĩa, liều hấp thụ là năng lượng của bức xạ được hấp thụ trong một đơn vị khối lượng. Trong hệ SI đơn vị đo liều hấp thụ là gray (Gy) được xỏc định bằng J/kg. Gray cú thể được dựng để đo năng lượng của mọi loại bức xạ bị hấp thụ trong mọi loại vật chất. Một đơn vị đo liều hấp thụ phổ biến khỏc là rad (Radiation Absorbed Dose: liều hấp thụ bức xạ): 1 rad = 0,01 Gy
Bức xạ gõy ra hai loại tỏc động sinh học: tỏc động cú tớnh di truyền và tỏc động lờn cơ thể. Tỏc động di truyền gõy ra cỏc đột biến ở cỏc tế bào sinh sản của một cơ thể sinh vật và do đú ảnh hưởng đến cỏc thế hệ sau. Vỡ tỏc hại di truyền chỉ xảy ra khi cỏc tế bào sinh sản bị chiếu xạ nờn cỏc bộ phận sinh dục cũng cần được bảo vệ thật tốt.
Cỏc tỏc động lờn cơ thể (thường gọi là “bệnh nhiễm xạ”) gõy hại trực tiếp lờn từng cỏ thể, chủ yếu là bằng sự ion húa cỏc phõn tử trong cỏc tế bào. Mức độ gõy hại khụng những phụ thuộc vào loại bức xạ mà cũn phụ thuộc vào cỏc bộ phận bị chiếu xạ trong cơ thể và tuổi tỏc của từng người. Núi chung, nếu bạn càng trẻ thỡ mối nguy hiểm của bức xạ càng nhiều. Thực tế, đối với thai nhi thỡ chiếu xạ lại càng nguy hiểm vỡ cú thể sinh ra cỏc cơ thể dị dạng. Vỡ vậy, phụ nữ cú thai cần rất cẩn trọng phũng trỏnh sự chiếu xạ. Một số bệnh nhiễm xạ thường gặp là xạm da, rụng túc, lở loột, xơ húa phổi, tạo hang trong cỏc mụ, suy giảm tế bào bạch cầu, đục thủy tinh thể trong mắt. Cũn một tỏc động đỏng sợ nhất của bức xạ là gõy ung thư da và cỏc cơ quan trong cơ thể.
Mức độ gõy hại của bức xạ cho cỏc cơ thể sinh vật phụ thuộc đặc biệt vào loại bức xạ và năng lượng lắng đọng trong cơ thể. Thành thử liều lượng chỉ đo phần năng lượng lắng đọng trong một đơn vị khối lượng, thỡ khụng đủ để tỏ rừ tỏc hại của bức xạ trong cỏc mụ sống. Thay vào đú, ta dựng liều tương đương H, được định nghĩa bằng tớch của liều lượng (đo bằng gray) nhõn với một số khụng thứ nguyờn gọi là hệ số phẩm chất Q (hệ số này kể tới tỏc động sinh học của từng loại bức xạ). Hệ số phẩm chất là một tiờu chuẩn đỏnh giỏ, dựa vào thực nghiệm và kinh nghiệm, chứ khụng phải chỉ là kết quả trực tiếp của sự thử nghiệm đơn thuần. Liều tương đương trong hệ SI gọi là sievert (Sv)
H (đo bằng Sv) = D (đo bằng Gy) x Q Liều tương đương cũn đo bằng rem (Roentgen Equivalent in Man)
1 rem = 0,01 Sv
Cỏc dụng cụ kiểm soỏt liều lượng dựng cho cỏ nhõn đều được thiết kế để ghi nhận đỳng lượng liều lượng tớnh ra rem. Một vớ dụ về việc dựng đỳng đơn vị này là phỏt biểu sau:
Hướng dẫn của Hội đồng quốc gia về an toàn bức xạ quy định rằng khụng một cỏ nhõn nào được để bị chiếu bức xạ với đương lượng liều lượng vượt quỏ 500mrem (0,5 rem) trong một năm.
Bảng: hệ số phẩm chất đối với một số loại bức xạ
Loại bức xạ Hệ số phẩm chất
Tia X, tia gamma, hạt beta 1 Nơtron, năng lượng < 10keV 3 Nơtron, năng lượng > 10keV 10 Proton 10 Hạt alpha, mảnh phõn hạch, hạt nhõn lựi 20
Bảng: Liều cho phộp tối đa (khụng kể liều chiếu xạ để điều trị trong y tế) Đối tượng bị chiếu Liều cho phộp tối đa (mSv/năm)
Người làm việc với bức xạ:
Toàn thõn, bộ phận sinh dục, thủy tinh thể mắt 50 Da toàn thõn 300 Tay và chõn 750 Dõn cư
Toàn thõn 5 Bộ phận sinh dục 1,7
Cú hai phương phỏp cơ bản che chắn bất kỳ loại bức xạ nào: đú là cỏc phương phỏp dựng khoảng cỏch và dựng khối lượng. Cỏch đơn giản nhất là dựng khoảng cỏch. Phần lớn cỏc bức xạ được nguồn phỏt ra đều nhau theo khắp mọi phương và cường độ bức xạ suy giảm theo khoảng cỏch tới nguồn theo quy luật 1/r2. Thớ dụ: khi tăng khoảng cỏch tới nguồn phúng xạ 3 lần thỡ bạn sẽ nhận được liều chiếu giảm đi 9 lần. Một cỏch che chắn khỏc là bao quanh nguồn bức xạ bằng một loại vật liệu hấp thụ. Với cựng chiều dày cho trước thỡ vật liệu càng chắc nặng (tỉ trọng lớn), càng che chắn cú hiệu quả thành thử chỡ là vật liệu che chắn bức xạ rất tốt trong nhiều trường hợp. Nhưng vỡ chỡ giỏ đắt, nờn người ta thường dựng cỏc tấm vật liệu khỏc dày hơn, như cỏc tấm bờtụng đặc biệt. Riờng nơtron lại tương tỏc với vật chất theo cỏch rất khỏc biệt so với cỏc loại bức xạ kể trờn. Thành thử để che chắn notron, người ta dựng vật liệu chứa hạt nhõn nhẹ như hydro hấp thụ mạnh động năng của nơtron nhanh và cadmi hay bo cú xỏc suất bắt nơtron chậm rất cao. Thành thử nước parafin là vật liệu thường dựng để che chắn nơtron.
Bài tập mẫu 14
Một người bệnh khi chữa răng đó nhận được một liều tương đương bằng 1,0 mSv trong 0,2 kg mụ từ mỏy X-Quang hoạt động ở năng lượng 90 keV.
a) Tớnh năng lượng tổng cộng hấp thụ trong người bệnh.
b) Tớnh số photon tia X đúng gúp vào liều tương đương nếu giả thuyết mỗi photon đều truyền hết năng lượng cho người bệnh.
Giải.
a. Năng lượng tổng cộng bị hấp thụ ET sẽ bằng tớch của liều hấp thụ nhõn với khối lượng mẫu. Do vậy, để tỡm năng lượng tổng cộng trước hết ta phải tỡm liều hấp thụ (tớnh ra gray). Tia X cú hệ số phẩm chất Q = 1 nờn ta cú:
Gy mSv Q H D 1.10 3 1 1 = 10-3 J/kg Năng lượng hấp thụ tổng cộng ET bằng: ET = (10-3 J/kg)(0,2 kg) = 2.10-4 J b. Mỗi photon tia X cú năng lượng bằng:
J eV J eV)(1,6.10 19 / ) 1,44.10 14 90000 ( Số photon N bằng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
N = năng lượng tổng cộng / năng lượng của 1 photon = 14
4 10 . 44 , 1 10 . 2 T E N = 1,4 . 1010 photon. Ghi hình phóng xạ
Việc thể hiện bằng hình ảnh (ghi hình) bức xạ phát ra từ các mô, phủ tạng và tổn thơng trong cơ thể
bệnh nhân để đánh giá sự phân bố các dợc chất phóng xạ đánh dấu ở đó cũng ngày càng tốt hơn nhờ vào các tiến bộ cơ học và điện tử, tin học. Có nhiều kỹ thuật ghi hình phóng xạ : ghi hình vạch thẳng, chụp nhấp nháy (gamma camera), chụp cắt lớp bằng đơn photon (SPECT = Single Photon Emission Computerized Tomography) và chụp cắt lớp bằng pisitron (PET = Positron Emission Tomography).
Trên xạ hình tuyến giáp có vùng không bắt iod phóng xạ ở đáy và giữa thuỳ phải (nhân lạnh) do nang tuyến giáp.
Xạ hình toàn thân với MDP đánh dấu Tc-99m ở bệnh nhân bị ung th xơng (osteocarcinoma) đã di căn vào phổi. Bệnh nhân đã bị tháo khớp háng chi dới bên trái.
CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ BÀI 6
A-BÀI TẬP
BT-6.1. Chất iốt phúng xạ dựng trong y tế 131I
53 dựng trong y tế cú chu kỳ bỏn ró 8 ngày đờm. Nếu nhận được 100g chất này thỡ sau 8 tuần lễ sẽ cũn lại bao nhiờu gam.
BT-6.2. Tuổi của Trỏi Đất khoảng 5.109 năm. Giả thuyết ngay từ khi Trỏi Đất được hỡnh thành đó cú chất Urani, nếu ban đầu cú 2,72 kg Urani thỡ đến nay cũn bao nhiờu? Cho chu kỳ bỏn ró của Urani T = 4,5.109 năm.
BT-6.3. Xỏc định hạt nhõn X trong cỏc phản ứng sau đõy:
X O p F 168 19 9 X Na Mg 23 11 25 12
BT-6.4. Ban đầu cú 2 gam Rađon 222Rn
86 là chất phúng xạ cú chu kỳ bỏn ró T = 3,8 ngày. Tớnh:
a) Số nguyờn tử ban đầu.
b) Số nguyờn tử cũn lại sau thời gian t = 1,5T.
c) Tớnh độ phúng xạ của lượng Radon núi trờn sau thời gian t = 1,5T (theo đơn vị Bq và Ci)
BT-6.5. Cụban 60Co
27 là đồng vị phúng xạ phỏt ra tia
cú chu kỳ bỏn ró 71,3 ngày. a) Viết pt phản ứng.
b) Tớnh tỉ lệ Coban bị phõn ró sau 30 ngày (tớnh ra đơn vị %).
BT-6.6. Hạt nhõn Poloni 210Po
84 phúng xạ phỏt ra một hạt và một hạt nhõn X. Hóy cho biết cấu tạo của hạt nhõn X? Phõn ró này tỏa ra bao nhiờu năng lượng?
Cho mPo = 209,9373 u; mX = 205, 92944 u; m= 4,0015u; 1 931 2
c MeV u
Nếu khối lượng ban đầu của Poloni là 2,1g thỡ sau 276 ngày sẽ cú bao nhiờu hạt được tạo thành? Cho biết chu kỳ bỏn ró của Poloni là T = 138 ngày, NA = 6,02.1023
(hạt/mol).
BT-6.7. Một đồng vị phúng xạ cú chu kỳ bỏn ró 140 ngày. Hỏi sau bao nhiờu ngày thỡ độ phúng xạ của mẫu đồng vị đú chỉ cũn bằng một phần tư tốc độ phõn ró ban đầu?
BT-6.8. Gali (67Ga) cú nữa thời gian sống là 78h. Xột một mẫu ban đầu tinh khiết nặng 3,4g của đồng vị đú. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a) Tớnh độ phúng xạ của mẫu đú?
b) Tớnh độ phúng xạ của mẫu sau 48h sau đú?
BT-6.9. Một mẫu KCl nặng 2,71g nằm trong một kho húa chất được tỡm ra là chất phúng xạ cú tốc độ phúng xạ khụng đổi là 4490 phõn ró/s. Phõn ró này được dựng để đỏnh dấu nguyờn tốc kali, đặc biệt là 40K, đồng vị chiếm 1,17% trong kali thụng thường. Tớnh chu kỳ bỏn ró của nuclit này.
BT-6.10. Cỏc tế bào ung thư dễ bị tổn thương dưới tỏc dụng của tia X hoặc tia gamma hơn cỏc tế bào khoẻ mạnh. Mặc dự ngày nay đó cú cỏc mỏy gia tốc tuyến tớnh thay thế, nhưng trước kia nguồn tiờu chuẩn để điều trị là 60Co phúng xạ. Đồng vị này phõn ró thành 60Ni ở trạng thỏi kớch thớch, nhưng 60Ni ngay sau đú trở về trạng thỏi cơ bản và phỏt ra hai photon gamma, mỗi photon cú năng lượng sắp xỉ 1,2MeV. Biết
mặt trong nguồn 6000Ci thường được dựng trong cỏc bệnh viện. (1Ci = 3,7.1010 phõn ró/s)
BT-6.11. Một mẫu than củi- tàn tớch của một đống lửa thời cổ đại- nặng 5 kg, cú chứa
14C với độ phúng xạ bằng 63,0 phõn ró/s. Cacbon từ cõy cũn sống cú độ phúng xạ bằng 15,3 phõn ró trờn phỳt trờn 1 gam. Chu kỳ bỏn ró của 14C băng 5730 năm. Hỏi mẫu than củi đú cú tuổi bằng bao nhiờu?
BT-6.12. Nuclit 198Au, cú nữa thời gian sống là 2,7 ngày được dựng để điều trị bệnh ung thư. Tớnh khối lượng cần thiết của đồng vị đú để tạo được một độ phúng xạ bằng 250Ci.
BT-6.13. Một người nặng 75kg nhận một liều lượng bức xạ trờn toàn thõn là 24mrad được cung cấp bởi cỏc hạt với hệ số phẩm chất bằng 12. Tớnh:
a) Năng lượng bị hấp thụ ra Jun?
b) Đương lượng liều lượng tớnh ra rem?
B-CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYấN TỬ - TP TIA PHểNG XẠ
6.1. Cấu tạo của hạt nhõn Liti (7
3Li) gồm:
A. 3 proton và 7 nơtron B. 3 proton và 3 electron C. 4 proton và 3 nơtron D. 3 proton và 4 nơtron E. 3 proton, 4 nơtron và 3 electron
6.2. Khi hạt nhõn natri thường (23Na
11 ) được bắn phỏt bởi hạt Detơri, sản phẩm tạo ra là một hạt neutron và: A. 27Al 13 B. 24Na 11 C. 24Mg 12 D. 25Mg 12 E. 20Ne 10 6.3. Một hạt nhõn Rađi 226Ra
86 phõn ró phúng xạ alpha. Số proton của hạt nhõn con là: A. 84 B. 85 C. 86 D. 88 E. Số khỏc
6.4. Cấu tạo của hạt nhõn Nhụm (27
13Al) gồm: A. 13 proton và 27 nơtron
B. 13 proton và 14 electron C. 14 proton và 13 nơtron D. 13 proton và 14 nơtron
E. 13 proton, 14 nơtron và 13 eletron
6.5. Một hạt beta là:
A. một hạt nhõn Heli
B. một hạt electron hoặc một hạt positron C. một nguyờn tố phúng xạ
D. một hạt mang điện õm nào đú E. hạt nhõn nguyờn tử hidro
6.6. Chu kỳ bỏn ró của một chất phúng xạ là: A. thời gian để chất đú phõn ró hoàn toàn. B. thường khoảng 50 năm.
C. thời gian để Rađi chuyển thành Chỡ. D. được tớnh toỏn từ hệ thức E = mc2.
E. thời gian để một nữa chất phúng xạ phõn ró. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6.7. Cụng thức nào sau đõy mụ tả chớnh xỏc quy luật phõn ró của chất phúng xạ cú chu kỳ bỏn ró T: A. ( ln 2)/ 0 t T N N e B. / 0 t T N N e C. N N e0 tT D. / .ln 2 0 t T N N e E. ln 2 0 tT N N e
6.8. Đồ thị bờn dưới mụ tả sự thay đổi độ phúng xạ R theo thời gian t cho ba mẫu phúng xạ. Hóy sắp xếp theo thứ tự tăng dần (từ ngắn nhất đến dài nhất) của chu kỳ bỏn ró của ba mẫu này?
A. 1, 2, 3 B. 1, 3, 2 C. 2, 1, 3 D. 2, 3, 1 E. 3, 2, 1 6.9. Polonium phúng xạ 214
84Po khi phõn ró phỏt ra hạt alpha, hạt nhõn con tạo thành là: A. 210 84Po B. 210 82Pb C. 214 85At D. 218 84Po E. 210 83Bi 6.10. Một nguyờn tử 235 92U chuyển thành 207
82Pbvới chu kỳ bỏn ró khoảng một triệu năm bằng việc phỏt ra 7 hạt alpha và bao nhiờu hạt?
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 E. 7 6.11. Trong phản ứng hạt nhõn: 24 2 4 12Mg1H �X 2He. Hạt X là: A. 23 11Na B. 22 10Ne C. 21 11Na D. 21Ne 10 E. 22 11Na
6.12. Nguyờn tố phúng xạ A phõn ró thành nguyờn tố bền B với chu kỳ bỏn ró T. Thời điểm ban đầu A tinh khiết và chưa cú B, hỡnh nào bờn dưới biểu diễn chớnh xỏc sự biến đổi số nguyờn tử của chất phúng xạ A, kớ hiệu NA, như là hàm của thời gian t?
6.13. Biết chu kỳ bỏn ró của 60Co là 5,27 năm. Số hạt nhõn 60Co cú mặt trong nguồn 5000 Ci là:
A. 6,02 1022 B. 4,44 1022 C. 5,33 1022 D. 1,2 1012 E. 8,75 1022
ĐỊNH LUẬT PHểNG XẠ
6.14. Chất iốt phúng xạ dựng trong y tế 131I
53 dựng trong y tế cú chu kỳ bỏn ró 8 ngày. Nếu nhận được 100g chất này thỡ sau 16 ngày sẽ cũn lại bao nhiờu gam.
A. 0,78g B. 6,25g C. 12,5g D. 25g E. Đỏp số khỏc
6.15. Chất iốt phúng xạ dựng trong y tế 131I
53 dựng trong y tế cú chu kỳ bỏn ró 8 ngày. Nếu nhận được 100g chất này thỡ sau 24 ngày sẽ cũn lại bao nhiờu gam.