Tìm hiểu về bức xạ và phóng xạ pdf

Tìm hiểu về bức xạ và
phóng xạ
Các câu hỏi được trả lời trong bài này: Bức xạ là gì? Sự phân rã phóng
xạ là gì? Đơn vị hoạt độ phóng xạ (Becquerel) là gì? Chu kỳ bán rã diễn ra
như thế nào? Bức xạ tự nhiên và bức xạ nhân tạo là gì? Chất phóng xạ được
sử dụng như thế nào trong cuộc sống? Bức xạ có ảnh hưởng như thế nào tới
các mô sống ?
Bức xạ là gì?
Mọingười và mọi vật đềucấu tạo từ nguyên tử.
Một người lớn trungbình là tập hợp của khoảng
4.000.000.000.000.000.000.000.000.000 nguyên tử oxy, hydro, cacbon, nito, phốt
pho và các nguyêntố khác.
Khối lượng nguyên tử tập trungở phần hạt nhân nguyêntử mà độ lớn của
nó chỉ bằng một phần tỷ của nguyên tử.Xung quanh hạt nhân hầu như là khoảng
trống, ngoại trừ những phần tử rất nhỏ mang điện tích âm quay xungquanhhạt
nhânđược gọi là electron.Các electronquyết định tính chất hoá học củamộtchất
nhất định.Nó không liên quangì với hoạt độ phóng xạ. Hoạt độ phóng xạ chỉ phụ
thuộcvào cấutrúc hạtnhân.
Một nguyên tố được xác định bởi số lượng Proton tronghạt nhân. Hydrocó
1 proton,Heli có 2, Liti có3, Berili có 4, Bo có5 và Cacboncó 6 proton.Số lượng
Proton nhiều hơn, thì hạt nhân nặng hơn.Thori có 90 proton, Protatini có91 và
Urani có 92 protonđược xemlà những nguyên tố siêu Urani.
Số lượng các nơtron quyết định hạtnhân cómang tínhphóng xạ haykhông.
Để các hạt nhânổn định, số lượng nơtron trong hầu hết mọi trường hợpđều phải
lớn hơnsố lượng Protron một ít. Ở các hạt nhân ổn địnhprotron và nơtron liên kết
với nhaubởi lực hút rất mạnhcủa hạt nhân mà không phần tử nào thoát ra ngoài.
Trongtrường hợp như vậy, hạt nhân sẽ tồn tại bền vững. Tuy nhiênmọi việc sẽ
khác đi nếu số lượng nơtron vượt khỏi mức cân bằng. Trongtrường hợpnày, thì
hạt nhân sẽ có năng lượng dư và đơn giản là sẽ không liênkết được với nhau. Sớm
hay muộn nó cũngphải xả phần năng lượng dư thừa đó.
Hạt nhân khác nhauthì việc giải thoátnăng lượngdư cũng khácnhau, dưới

dạng các sóng điệntừ và các dòngphân tử. Năng lượngđó được gọi là bức xạ.
Sự phân rã phóng xạ là gì?
Quátrình mà nguyên tử không bềngiải thoát năng lượng dư của nó gọilà sự
phân rã phóng xạ. Hạt nhân nhẹ, với ít Proton và nơtron trở lên ổnđịnhsau một
lần phân rã. Khi một nhân nặng như Radi hayUrani phân rã, những hạt nhânmới
được tạora có thể vẫn khôngổn định, mà giai đoạnổn định cuối cùng chỉ đạtđược
sau mộtsố lần phânrã.
Ví dụ: Urani238 có 92proton và 146 nơtron luôn mất đi 2 protonvà2
nơtron khi phân rã. Số lượng proton còn lạisau một lần Urani phân rã là 90,nhưng
hạt nhân có số lượng proton 90 lại là Thori, vì vậyUrani238 sau một lần phân rã
sẽ làm sinh ra Thori234cũng không ổn địnhvà sẽ trở thành Protatinisaumột lần
phân rã nữa. Hạt nhân ổn định cuối cùng làchìchỉ được sinhra saulần phân rã
thứ 14.
Quátrình phânrã nàyxảy ra đốivới nhiều hạt nhân phóng xạ có ở trong môi
trường.
Đơn vị hoạt độ phóng xạ (Becquerel) là gì?
Hoạt độ phóng xạ chỉ khả năng phátra bức xạ của mộtchất. Hoạt độ không
có nghĩalà cường độ của bức xạ được phát ra hay những rủi rocó thể xảy ra đối
với sức khoẻ conngười. Nóđược quyđịnh bằng đơn vị hoạt độ Becquerel(Bq),
phỏngtheo tênmột nhàvật lý người Pháp,Henri Becquerel.
Hoạt độ phóng xạ củamột tập hợp các hạtnhân phóng xạ được tínhbởi số
các phân rã trongnó trong một đơn vị thời gian.Nếu số lượngphân rãlà 1/1giây,
thì hoạt độ của chấtđó được tínhlà 1 Bq. Hoạt độ không liên quan gì đến kích
thướchay khối lượng của một chất. Một nguồn phóng xạ có độ lớn bằng điếu thuốc
lá dùngtrong một dụngcụ quantrắc phóng xạ có thể có hoạt độ lớnhơn hoạt độ
cả thùng lớnchất thải phóng xạ hàng tỷ lần. Nếu số lượng phân rã xảy ra ở một
lượng nhỏ của một chất là 1000/1 giây, hoạt độ của chấtđó lớn hơn 100 lần so với
một số lượng lớn chất chỉ có 10 phânrã xảy ra trong1 giây.
Chu kỳ bán rã diễn ra như thế nào?
Tốc độ phân rã được mô tả bằng chu kỳ bán rã, đó là thời gian mà 1/2số hạt

nhânkhôngbền củamột chấtnào đó phân rã.Chu kỳ bán rã là đơn nhất và không
thayđổi cho từng hạt nhânphóngxạ và có thể là từ một phần giây đến hàng tỷ
năm. Chu kỳ bán rãcủa Sulfua - 38 là 2 giờ 52 phút, của Radi - 223là 11,43ngày,
và Cacbon - 14 là 5.730 năm. Trong các chu kỳ bán rã liên tiếp,hoạt độ chất phóng
xạ giảm bởi phân rã từ 1/2, 1/4,1/8, 1/16… so với hoạt độ ban đầu.Điều đó cho
phép tínhhoạt độ còn lại của bất cứ chất nào tại mộtthờiđiểm bất kỳ trong tương
lai.
Bứcxạ có khắp nơi trong môi trường. Hầu hết các chất phóng xạ có đờisống
dài đều sinh ra trướckhicó Trái đất, vì vậy một lượng xạ luôn tồntại là điều bình
thường không thể tránhkhỏi. Trongthế kỷ vừa qua, phôngphóngxạ đã tăng lên
khôngngừng docác hoạtđộngnhư thử vũ khí hạt nhân và phát điệnhạt nhân.
Mức độ phóng xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: địa điểm, thànhphần của đất, vật
liệu xây dựng, mùa, vĩ độ, vàmức độ nào đấy nữa là điềukiện thời tiết: mưa, tuyết,
áp suấtcao, thấp,hướng gió… tấtcả đều ảnhhưởngđến phôngbức xạ. Bứcxạ
được xemlà tự nhiên haynhântạo là do nguồn gốc sinhra của nó.
Bức xạ tự nhiên và bức xạ nhân tạo là gì?
Bức xạ tự nhiên
Một phần của phôngphóng xạ là bức xạ vũ trụ đến từ không gian.Chúng hầu
hếtbị cản lạibởi khíquyển bao quanhTráiđất, chỉ một phầnnhỏ tớiđược Trái đất.
Trênđỉnh núicao hoặcbên ngoài máy bay, độ phóngxạ lớn hơn nhiều so với ở
mặtbiển. Các phihành đoàn làm việc chủ yếu ở độ cao có bức xạ vũ trụ lớn hơn
mức bình thườngở mặt đất khoảng 20 lần.
Các chất phóng xạ có đời sống dài cótrong thiên nhiên thường ở dạng các
chất bẩn trong nhiên liệu hoáthạch. Tronglòng đất, các chấtnhư vậy không làm ai
bị chiếu xạ, nhưng khibị đốt cháy, chúng được thải vào khí quyển rồi sau đó
khuyếch tán vào đất, làm tăng dần phông phóng xạ.
Nguyên nhân chung nhất của sự tăngphôngphóng xạ là Radon, một chất khí
sinh ra khiRadi kimloại phân rã.Các chất phóngxạ khác đượctạo thànhtrongquá
trìnhphân rãtồn tại tại chỗ trong lòng đất, nhưng Radon thì bay lênkhỏi mặtđất.
Nếu nó lan toả rộngvà hoàtan đi thì không gây ra nguyhại gì, nhưngnếu

một ngôi nhà xây dựng tại nơi có Radon baylêntới mặtđất, thì Radon có thể tập
trung trong nhàđó, nhất làkhi các hệ thống thông khí không thíchhợp. Radon tập
trung trong nhàcó thể lớn hơn hàng trăm lần, có khi hàng ngàn lần sovới bên
ngoài.
Loại trừ khí Radon, bứcxạ tự nhiên không có hại đối với sức khoẻ. Nó là một
phần củatự nhiên và các chất phóngxạ có trong cơ thể con ngườicũnglà một
phần củatạohoá.
Bức xạ nhân tạo
Những hoạt động của con ngườicũng tạo ra cácchất phóng xạ được tìm thấy
trong môi trường vàcơ thể. Mộtsố chất đã được thảivào khí quyển do cácvụ thử
vũ khí hạt nhân và phần nhỏ hơn nhiều là cácnhà máy điện hạt nhân. Nhữnggiới
hạn phát thải được phép đối vớinhà máy điện hạt nhân bảo đảmchúng không gây
tác hạigì. Hầuhết các chất phóngxạ sinh ratừ phânhạchhạtnhân nằmtrongchất
thải phóng xạ và được lưu giữ cách biệt với môi trường.
Chất phóng xạ được sử dụng như thế nào trong cuộc sống?
Sản phẩm tiêu dùng
Một số sản phẩm tiêu dùngcũng có chứa chấtphóngxạ. Các ngôinhàthường
được trangbị các thiết bị phát hiệnkhói cóchứa nguồn phóng xạ alpha nhỏ, sơn dạ
quangđồng hồ và các dụng cụ cũngcó chất phóng xạ tác động vào chất phôtpho
làm nósáng lên.
Công nghiệp
Nhiều người phải tiếp xúc hàngngày với các vậtliệu phóngxạ trong rất
nhiều ngành côngnghiệp. Con mắt bứcxạ nhìnđược mọi thứ được sử dụng trong
nhiều trường hợp khác nhau, thường để bảo đảm an toàn chocon người.
Tia X được dùng để soi hành lý tại các sân bay, kiểm tra cáckhuyết tật mối
hàn vàcác vết hàn hoặc cácvết nứtcác trong công trình xây dựng,các đường ống
và các cấu trúc khác. Trong quá trình kiểmtra, nó có thể giúp theo dõi những bất
thường trong độ dày của sản phẩm giấy, của phimnhựa vàcáclá kim loại. Bức xạ
được dùng đo mức độ chấtlỏng trong các bồn chứa lớn.
Nông nghiệp

Bứcxạ mạnh đã được sử dụngthànhcông trong việc phát triển 1500 giống
cây lương thực và cây trồng khác cho sản lượng cao hơn, chống chịu tốt hơn với
điều kiện thiên nhiên và sâu bệnh.
Bứcxạ được dùng để kiểm soát ruồi Tsetseở Zambia,ruồi hạihoa quả
ở Mexico và sâu cuốn lá ở NamMỹ và Bắc Phi.Trong kỹ thuật vô sinh côn trùng,
côn trùngđựcđược đemchiếu xạ làm cho chúng bị mấtkhả năng sinhsảntrước
khi thả chungvới côn trùng cái,thế hệ sausẽ không được sinh ra.Không giống các
hoá chất diệt côn trùng, biện pháp này không gây ô nhiễm và cómứctác dụng chọn
lọc cao.
Bức xạ trị bệnh
Tronglĩnh vựcy tế, cácứng dụngbức xạ hầu hết được dựa vào khả năngcủa
chất bức xạ cho phép nhìn xuyênqua vàkhả năng diệt các tế bào của cácbức xạ
mạnh.
Ở nhiềunước, phụ nữ trung niên được kiểm tra bằng thiết bị chụp để theo
dõi bệnh ungthư vú. Nhasỹ dùngthiết bị chụp hàm để phát hiện các dị thường của
xương hàm.Xương được chụp để pháthiệncác hiện tượng saikhớp haygẫy xương.
Có khi điều trị cần phải chẩn đoán bằng cách tiêmchấtphóng xạ vàocơ thể. Bứcxạ
có thể được dùngriêng để chữa ung thư hayđược sử dụng hỗ trợ cho điều trị bằng
phẫu thuật hoặchoá chất.
Chẩn đoán sớm
Nhiều căn bệnh được phát hiện sớm bằng chụp X quang còn có thể chữa
được.
Khi tia X vào cơ thể, nó tạo một hình ảnh có nhữngvùng tối hơn và có những
vùng sánghơn, chophép chụpcác cơ quannội tạng để chẩn đoán bệnh.Xương
được tạohình ảnh rất rõ trên phim nhưng để kiểm tra ruột hoặc sụn, bệnhnhân
thường được tiêm, uốnghoặc đưa vào cơ thể một chất tương phản, chất đó sẽ
đọnglại ở nơi sẽ chụp vàdo tính dễ hấp thu bứcxạ đó sẽ cho hình ảnhrất rõ về bộ
phận được chụp trên phim X quang.
Xạ trị
Khi cần nguồn xạ năng lượnglớnhơn Xquang như trong xạ trị, thì ngườita

dùngthiết bị Telecobalt, hay gần đây hơn là dùng máy giatốc tuyến tính.Máy gia
tốc tuyến tính truyền chùm electron năng lượng cao vào sâu trongkhối tế bào cần
điều trị như các khối u.Vì chùm tia electron rất dễ căn chuẩn,nó chiếu thẳng vào
các khối u và phá huỷ khối u trongthời gian vài tuần mà không gây tổn hại gì nhiều
cho tế bào xungquanhhoặc cho da. Các tế bào xungquanh nếu bị ảnh hưởng sẽ có
thời gian hồi phục giữa các đợtđiều trị. Khi cần thiết, máy gia tốc tuyếntính cóthể
chụp ảnh các cơ quan nội tạng với hình ảnh rõ hơnnhiều sovới chụp X quang.
Một hìnhthứckhác nữa của xạ trị là điều trị hocmôn tuyếngiáp và một số
dạng u giáp trạng. Bệnh nhânđược uốngmột dungdịch có chứaiôt 131, chất này
đi vào tuyến giáp và tạo ra nội xạ trị.Trongtrường hợp đặc biệt, một nguồn xạ nhỏ
liên tục được đưa vào trong cơ thể bên cạnhvùng cần điều trị để thực hiện vùng
điều trị ngắn tạichỗ.
Chiếu xạ khử trùng và bảo quản thực phẩm
Nguồn phóng xạ rất mạnh có thể được sử dụng để khử trùng các dụng cụ
như dụng cụ phẫu thuật, găng tay, những dụng cụ khôngthể khử trùngbằngnhiệt
độ cao. Một số loại thuốc cũng được khử trùng bằng chiếu xạ; thực phẩm cũng có
thể chiếu xạ để bảo quản được lâuhơn. Hiện naykhoảng20%thực phẩm bị hỏng
trướckhi đếnđược với người tiêudùng trongkhi thực phẩm chiếu xạ cũng có thể
bảo quản nhiều tháng. Chiếu xạ thực phẩm còn loại trừ được các ký sinh trùngvà
khuẩncó hại. Thực phẩm đã được chiếu xạ khôngmang tính phóng xạ và không
nguy hại đối với người tiêudùng.
Bức xạ có ảnh hưởng như thế nào tới các mô sống?
Bứcxạ sinhra dưới nhiều hình thức. Đốivới sức khỏecon người, thì các
dạng quantrọngnhất là các dạngcó thể xuyên quavật chất và làmcho nó bị điện
tích hoá hay ionhoá. Nếu bức xạ ion hoá thấmvào cácmô sống, các iôn đượctạo ra
đôi khi ảnh hưởngđến quátrình sinhhọc bình thường.Tiếpxúc với bất kỳ loại nào
trong số các loại bứcxạ ionhoá, bức xạ alpha, beta, các tia gamma, tia Xvà nơtron,
đều cóthể ảnh hưởngtới sức khoẻ.
Bức xạ Alpha
Bao gồm các phần tử nặngmangđiện tíchdươnghoặc cáctập hợp gồm hai

protonvà hai notron được phát ra bởi các nguyêntử của các nguyên tố nặng như
Uran,Radi, Radonvà Plutoni. Trong không gian,bức xạ alphakhông truyền xavà
bị cản lại toànbộ bởi một tờ giấy hoặcbởi lớp màng ngoài của da. Tuy nhiên, nếu
một chấtpháttia Alphađược đưa vào trongcơ thể, nó sẽ phát ranăng lượngra các
tế bào xung quanh. Ví dụ trong phổi, nó có thể tạo ra liều chiếu trongđối với các
mô nhạycảm, mà các mônàythì khôngcó lớp bảo vệ bên ngoài giống như da.
Bức xạ Beta
Bao gồm các electron nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alphavà nó có thể
thấmsâu hơn. Betacó thể bị cản lại bởi tấm kimloại, kính hay quần áo bình
thường và nó có thể xuyên qua được lớp ngoài của da. Nócó thể làm tổn thương
lớp dabảo vệ.Trong vụ tai nạnở nhà máy điện hạt nhânChernobyl năm1986,các
tia Beta mạnh đã làm cháy da những người cứu hoả. Nếu các bức xạ Betaphátra
trong cơ thể, nó cóthể chiếu xạ trong các môtrong đó.
Bức xạ Gamma
Bứcxạ Gamma lànăng lượngsóng điện từ. Nó đi đượckhoảngcách lớn
trong không khí và có độ xuyên mạnh.Khi tiagamma bắt đầu đi vào vật chất,
cường độ củanó cũng bắt đầu giảm. Trong quá trình xuyên vào vậtchất, tia gamma
va chạm với cácnguyêntử. Các vachạm đó với tế bào củacơ thể sẽ làmtổn hại cho
da và các mô ở bên trong. Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm chắn lý tưởng đối
với tiagamma.
Bức xạ tia X
Bứcxạ tia X tươngtự như bứcxạ Gamma,nhưngbức xạ Gammađược phát
ra bởi hạt nhân nguyên tử, còn tia X docon ngườitạo ra trong một ống tiaX mà
bản thân nó khôngcó tínhphóngxạ. Vì ống tia X hoạt động bằngđiện, nên việc
pháttia X cóthể bật, tắt bằng công tắc.
Bức xạ Nơtron
Bứcxạ Nơtron được tạo ra trong quá trìnhphátđiện hạt nhân,bảnthân nó
khôngphải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu vachạm vớicác hạtnhân khác, nó có thể
kíchhoạt các hạt nhân hoặcgây ratia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián
tiếp gâyra bức xạ ionhoá. Nơtron có sức xuyên mạnh hơn tiaGammavà chỉ có thể

bị ngăn chặn lại bởi tường bêtông dày, bởi nước hoặc tấm chắn Paraphin.May
mắn thay,bứcxạ Nơtron không tồn tại ở đâu,trừ lò phảnứng hạt nhânvà nhiên
liệu hạt nhân.