Chƣơng 1 : TỔNG QUAN
1.5. Bức xạ hạt nhân và các đơn vị đo liều bức xạ
Trong q trình phân rã các ngun tố phóng xạ sẽ phát ra các tia bức xạ, bao gồm: bức xạ anpha, bức xạ bêta, bức xạ gamma, bức xạ nơtron và các mảnh phân hạch. Khi tác dụng với mơi trƣờng vật chất, các bức xạ này có những khả năng gây ra sự ion hóa khác nhau. Và để đánh giá mức độ ảnh hƣởng của các loại tia bức xạ này, các nhà khoa học hạt nhân đã đƣa ra khái niệm về bức xạ hạt nhân.
1.5.1. Hoạt độ phóng xạ
Hoạt độ phóng xạ của một nguồn phóng xạ hay một lƣợng chất phóng xạ nào đó chính là số hạt nhân phân rã phóng xạ trong một đơn vị thời gian. Nếu trong một lƣợng chất phóng xạ có N hạt nhân phóng xạ, thì hoạt độ phóng xạ của nó đƣợc tính theo cơng thức sau:
) . exp( ) . exp( . . () 0 (0) ) ( N N t A t dt dN At t
Trong đó: A là hoạt độ phóng xạ, λ là hằng số phân rã phóng xạ, N là số hạt nhân phóng xạ hiện có.
Đơn vị đo hoạt độ phóng xạ là Becquerel, viết tắt là Bq. Một Becquerel tƣơng ứng với một phân rã trong 1 giây. Trƣớc kia, đơn vị đo hoạt độ phóng xạ là Curie, viết tắt là Ci. Curie là hoạt độ phóng xạ của 1 gam 226 Ra, tƣơng ứng với 3,7.1010 phân rã trong một giây. Mối liên hệ giữa hai đơn vị :
1Ci=3,7.1010Bq 1Ci=37GBq
1Bq=2,7.10-11Ci=27pCi 1.5.2. Liều hấp thụ
Liều hấp thụ trung bình DT trong mơ T đƣợc tính bằng năng lƣợng bức xạ truyền cho một đơn vị khối lƣợng mô. Trong hệ SI, đơn vị đo liều hấp thụ là Gray( Gy)
1Gy=1J/kg=100 Rad
Trƣớc đây, thƣờng dùng đơn vị là Rad ( radiation absorbed dose).
Rad là liều lƣợng bức xạ mà 1 kg vật chất hấp thụ đƣợc một năng lƣợng bằng 10-2J. 1Rad= 10-2 J/kg
1.5.3. Liều tƣơng đƣơng sinh học và liều hiệu dụng
Cùng một liều hấp thụ nhƣng tác dụng sinh học của bức xạ còn tùy thuộc vào loại bức xạ và loại mô ( cơ quan sinh học) bị chiếu xạ.
Để đặc trƣng cho các loại bức xạ khác nhau, ngƣời ta dùng đại lƣợng có tên gọi là hệ số phẩm chất hay trọng số bức xạ ωR. Trọng số bức xạ (wR ) là một hệ số mà biến
đổi liều hấp thụ trong một mô hay cơ quan thành liều tƣơng đƣơng và đƣợc xác định theo loại và năng lƣợng của bức xạ mà cơ quan hay mơ đó bị chiếu. Nhƣ vậy, liều tƣơng đƣơng sinh học của mô ( cơ quan) T nào đấy của cơ thể trong một trƣờng bức xạ đƣợc tính theo hệ thức R T R R T D H ,
Trong đó, tổng đƣợc lấy theo tất cả các loại bức xạ trong trƣờng bức xạ. Đối với các photon, electron, muon, năng lƣợng bất kỳ thì ωR = 1
Giá trị ωR của các loại bức xạ đƣợc ghi trong bảng 1.9 . Bảng 1.9 đƣa ra trọng số của tất cả các loại bức xạ với các năng lƣợng khác nhau
Bảng 1. 9. Trọng số của các loại bức xạ ω R Bức xạ Năng lƣợng ωR Nơtron <10keV 5 10keV÷100keV 10 100keV÷ 2MeV 20 2MeV÷20MeV 10 >20MeV 5 Proton 5 α, hạt nặng khác 20 γ, β, µ 1
Liều hiệu dụng E đƣợc tính theo hệ thức sau:
T T
TH
E
Trong đó ωT là hệ số mô, tổng đƣợc lấy theo tất cả các mô chịu tác dụng của bức xạ.
1
T T
đối với toàn bộ cơ thể. Bảng 1.9 ghi giá trị hệ số mô của các mô khác nhau.
Bảng 1. 10 Hệ số mô
Mô( cơ quan) ω T
Da 0,01
Phổi 0,12
Dạ dày 0,12
Gan 0,05
Đơn vị liều tƣơng đƣơng sinh học và liều hiệu dụng là Sievert( Sv). Biết liều hấp thụ DT tính theo Gy, sử dụng các hệ số bức xạ ωR và hệ số mơ, ta có thể tính đƣợc liều tƣơng đƣơng hay liều hiệu dụng.
1.5.4. Liều giới hạn cho phép
ICRP ( năm 1991) đã đƣa ra khuyến cáo: Liều hiệu dụng E giới hạn ( cho phép) đối với các nhân viên chun nghiệp là 20mSv/năm, đó là giá trị trung bình trong 5 năm nhƣng trong 5 năm đó khơng có năm nào vƣợt quá 50mSv/năm. Đối với dân chúng thì liều hiệu dụng cho phép là 1mSv/năm, tính trung bình cho 5 năm liên tục, trong đó khơng có năm nào bị chiếu xạ nhiều đột xuất [11].
Những năm gần đây, mức liều giới hạn cho phép đó cịn đƣợc ICRP đề nghị giảm xuống thấp nữa. Đối với các mô hoặc cơ quan của ngƣời, ICRP cũng đƣa ra những khuyến cáo cụ thể : Chẳng hạn liều tƣơng đƣơng sinh học giới hạn cho phép đối với nhân viên chuyên nghiệp bị chiếu xạ vào mắt là 150mSv/năm, vào da là 500mSv/năm… Đối với dân chúng thì mức độ cho phép thấp hơn 10 lần.