Khảo sát suất liều phóng xạ một số khu vực ở thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ


CHU TẤT TRANG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2013


1

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn – ThS. Trương
Trường Sơn. Thầy đã tận tình hướng dẫn chuyên môn và tạo điều kiện tốt nhất để
em thực hiện luận văn này. Em cảm thấy mình thật may mắn vì đã được thầy truyền
thụ kiến thức cũng như hướng dẫn thực hiện luận văn nghiệp tốt nghiệp đại học.
Thông qua luận văn, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn đối với thầy!
Em xin cảm ơn quý thầy cô khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm Tp Hồ Chí
Minh đã chỉ dạy cho em những kiến thức quý báu, giúp em tự tin thực hiện luận văn
của mình.
Xin cảm ơn tập thể lớp Lý Cử Nhân – K35, những người bạn đã gắn bó và
giúp đỡ em trong suốt khoá học.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình cùng những người bạn thân đã luôn động
viên và hỗ trợ em cả về vật chất lẫn tinh thần để em hoàn thành tốt khoá học!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013
Chu Tất Trang

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


2

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Mục lục
Bảng chữ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục hình ảnh
MỞ ĐẦU
Chương 1 – HỆ THỐNG KHÁI QUÁT VỀ CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO
LƯỜNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ
1.1. Hoạt độ phóng xạ .................................................................................................9
1.2. Suất liều bức xạ ....................................................................................................9
1.3. Liều hấp thụ........................................................................................................11
1.4. Liều tương đương trong cơ quan hoặc trong mô ...............................................11
1.5. Liều hiệu dụng....................................................................................................12
1.6. Liều tích luỹ .......................................................................................................13
1.7. Liều chiếu ...........................................................................................................14
1.8. KERMA .............................................................................................................15
1.9. Liều tập thể .........................................................................................................15
1.10. Liều hiệu dụng tập thể ......................................................................................15
1.11. Mức làm việc ....................................................................................................15
Chương 2 – TÌM HIỂU CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ VÀ PHÔNG PHÓNG XẠ
MÔI TRƯỜNG
2.1. Các nguyên tố phóng xạ .....................................................................................17
2.1.1. Họ nguyên tố phóng xạ tự nhiên .................................................................17

2.1.2. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên đơn lẻ .....................................................24
2.1.3. Họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo .................................................................24
2.2. Phông phóng xạ môi trường ...............................................................................27

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


3

Chương 3 – CÁC TÁC HẠI SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ĐỐI VỚI TẾ BÀO CON
NGƯỜI
3.1. Đôi nét về tế bào con người ...............................................................................30
3.2. Tác dụng sinh học của bức xạ ............................................................................33
3.2.1. Cơ chế tác động của bức xạ lên con người ..................................................33
3.2.2. Các hiệu ứng bức xạ ....................................................................................35
Chương 4 – KHẢO SÁT SUẤT LIỀU PHÓNG XẠ MỘT SỐ KHU VỰC Ở TP.
HỒ CHÍ MINH
4.1. Mô tả khu vực khảo sát và cách thu thập số liệu ...............................................39
4.2. Kết quả đo suất liều và nhận xét ........................................................................43
4.2.1. Kết quả đo suất liều tại quận Tân Bình .......................................................43
4.2.2. Kết quả đo suất liều tại quận Tân Phú .........................................................47
4.2.3. Kết quả đo suất liều tại quận 3 ....................................................................54
KẾT LUẬN ...............................................................................................................57
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................59

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


4

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Dạng đầy đủ và nghĩa
Acid Deoxyribo Nucleic: Phân tử acid nucleic mang
thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng và

ADN

phát triển của các vật chất hữu cơ bao gồm cả một số
virus.

ARN

Acid ribonucleic: Chuỗi các ribonucleic
Adenosine triphosphate: Phân tử mang năng lượng, có

ATP

chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết
cho tế bào sử dụng
International Atomic Energy Agency: Cơ quan Năng

IAEA

lượng nguyên tử Quốc tế
International Commission on Radiological Protection:

ICRP

Ủy ban Quốc tế về An toàn bức xạ

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


5

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hằng số gamma K của một số nguồn phóng xạ .................................... 10
Bảng 1.2. Trọng số bức xạ đối với một số tia ........................................................ 11
Bảng 1.3. Trọng số mô và cơ quan trong cơ thể .................................................... 13
Bảng 1.4. Đánh giá mối nguy hiểm của radon hoặc thoron ................................... 16
Bảng 2.1. Thông tin các nguyên tố trong họ 232Th ................................................ 19
Bảng 2.2. Thông tin các nguyên tố trong họ 238U .................................................. 21
Bảng 2.3. Thông tin các nguyên tố trong họ 235U .................................................. 23
Bảng 2.4. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên đơn lẻ ............................................... 24
Bảng 2.5. Thông tin các nguyên tố trong họ phóng xạ nhân tạo 237Np.................. 26
Bảng 2.6. Các nguyên tố phóng xạ tạo ra từ tia vũ trụ........................................... 27
Bảng 2.7. Các nguyên tố phóng xạ chủ yếu trong vỏ Trái đất ............................... 27
Bảng 2.8. Các nguyên tố phóng xạ nhân tạo quan tâm .......................................... 28
Bảng 3.1. Thành phần cấu tạo tế bào và chức năng của chúng ............................. 31
Bảng 3.2. Phân loại các hiệu ứng bức xạ ............................................................... 36
Bảng 3.3. Các triệu chứng rõ ràng khi chiếu toàn thân .......................................... 37
Bảng 3.4. Các hội chứng bức xạ cấp ...................................................................... 38
Bảng 3.5. Giới hạn liều qua các thời kỳ của ICRP .......................................... 38
Bảng 4.1. Số liệu toạ độ và suất liều khảo sát tại quận Tân Bình .......................... 44
Bảng 4.2. Số liệu toạ độ và suất liều khảo sát tại quận Tân Phú ........................... 49
Bảng 4.3. Số liệu toạ độ và suất liều khảo sát tại quận 3 ....................................... 55

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


6

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Chuỗi phân rã của họ 232Th .................................................................... 18
Hình 2.2. Chuỗi phân rã của họ 238U ...................................................................... 20
Hình 2.3. Chuỗi phân rã của họ 235U ...................................................................... 22
Hình 2.4. Chuỗi phân rã của họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo 237Np .................... 25
Hình 3.1. Cấu tạo tế bào ......................................................................................... 30
Hình 4.1. Máy Gramin Etrex Legend HCx ............................................................ 41
Hình 4.2. Máy đo suất liều Inspector plus ............................................................. 42
Hình 4.3. Vị trí khảo sát tại quận Tân Bình .......................................................... 43
Hình 4.4. Đồ thị suất liều khảo sát tại quận Tân Bình ........................................... 46
Hình 4.5. Vị trí khảo sát tại quận Tân Phú ............................................................. 48
Hình 4.6. Vị trí khảo sát tại quận Tân Phú ............................................................. 48
Hình 4.7. Đồ thị suất liều khảo sát tại quận Tân Phú ............................................. 52
Hình 4.8. Ví trí khảo sát tại quận 3 ........................................................................ 54
Hình 4.9. Đồ thị suất liều khảo sát tại quận 3 ........................................................ 56

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


7

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Những năm gần đây, công nghệ bức xạ đã phát triển mạnh mẽ và thu được
những thành tựu nổi bật. Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, công nghệ

bức xạ đã và đang có nhiều những ứng dụng trong thực tế: Chiếu xạ y tế, chiếu xạ
tạo giống trong nông nghiệp, thanh trùng khử trùng, cấy ghép tạo bán dẫn, … Tuy
nhiên vấn đề an toàn bức xạ dường như vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Số
người am hiểu về bức xạ và an toàn bức xạ còn rất hạn chế.
Luận văn “Khảo sát suất liều phóng xạ một số khu vực ở thành phố Hồ Chí
Minh“ trình bày những vấn đề cơ bản về bức xạ và an toàn bức xạ. Nội dung trình
bày như sau:
Chương 1: Hệ thống khái quát về các đại lượng và đơn vị đo lường trong an
toàn bức xạ. [1] [2]
Chương 2: Tìm hiểu các nguồn phóng xạ và phông phóng xạ môi trường. [1] [3]
Chương 3: Các tác hại sinh học của bức xạ đối với tế bào con người. [4] [5]
Chương 4: Khảo sát suất liều phóng xạ một số khu vực ở thành phố Hồ Chí
Minh.
Dựa trên tiêu chuẩn an toàn bức xạ của ICRP và IAEA, luận văn sẽ trình bày
những so sánh, đánh giá kết quả đo thực nghiệm suất liều phóng xạ một số khu vực
ở thành phố Hồ Chí Minh, từ đó đưa ra các khuyến cáo cho dân cư trong vùng khảo
sát.
2. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp xạ trình đường bộ thu thập số liệu là suất liều chiếu ngoài tổng

của mặt đất và tia vũ trụ ở điểm khảo sát bằng máy đo liều cầm tay Inspector
plus và máy định vị GPS (để xác định toạ độ của điểm khảo sát). [3]
 Xây dựng mạng lưới các vị trí khảo sát trước khi thực hiện đo ngoài hiện
trường. Mục đích là nhằm đảm bảo được độ dày và sự phân bố đồng đều của
các điểm khảo sát, người đo có thể chủ động được lịch trình để tiết kiệm thời
gian, công sức trong quá trình thực hiện đề tài.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn

8

 Đánh giá số liệu và đưa ra khuyến cáo dựa trên việc so sánh kết quả đo đạc
với các tiêu chuẩn của Việt Nam cũng như của ICRP, IAEA và giá trị phông
phóng xạ môi trường trung bình trên thế giới.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


9

Chương 1: HỆ THỐNG KHÁI QUÁT VỀ CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO
LƯỜNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ
1.1. Hoạt độ phóng xạ
Định nghĩa: Hoạt độ phóng xạ của một nguồn là số hạt nhân chất phóng xạ
phân rã trong một đơn vị thời gian.
Biểu thức định nghĩa: A =

dN
dt

Trong đó: dN là số hạt nhân chất phóng xạ phân rã trong thời gian dt.
A là hoạt độ phóng xạ của nguồn.
Đơn vị của A là Becquerel (Bq): 1 Bq = 1 phân/giây
Đơn vị cũ của hoạt độ phóng xạ A là Curie (Ci) với 1 Ci = 3,7.1010 Bq.
1.2. Suất liều bức xạ
Định nghĩa: Suất liều bức xạ tỉ lệ thuận với hoạt độ phóng xạ và tỉ lệ nghịch
với bình phương khoảng cách.
Biểu thức định nghĩa: P = K .

A
r2

Trong đó: K được gọi là hằng số gamma của nguồn. Giá trị của hằng số K phụ
thuộc vào đơn vị đo của suất liều P, hoạt độ phóng xạ A, khoảng cách r.
Suất liều tại điểm cách nguồn một khoảng r 1 là P1 = K .

A
r1

Suất liều tại điểm cách nguồn một khoảng r 2 là P2 = K .
Do đó ta có mối liên hệ giữa suất liều và khoảng cách như sau:

2

A
2
r2
P1 r22
=
P2 r12

Từ biểu thức định nghĩa suất liều bức xạ, ta tìm được biểu thức của hằng số gamma
k của nguồn K = P. r

2

A

Vì vậy có thể định nghĩa hằng số gamma K của nguồn như sau: Hằng số

gamma K là suất liều của một nguồn có hoạt độ một đơn vị gây ra tại một điểm

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


10

cách nguồn một đơn vị khoảng cách. Giá trị của K phụ thuộc vào đơn vị đo của A,
P, r cho bởi bảng 1.1.
Bảng 1.1. Hằng số gamma K của một số nguồn phóng xạ
60

Ra

198

Au

24

Na

22

P

K

mCi

cm

R
h

R.cm 2
mCi.h

13,5

3,2

8,4

2,4

19

12

Ci

m

R
h

R.m 2
mCi.h

1,35

0,32

0,84

0,24

1,9

1,2

MBq

m

C
Kg .h

R.m 2
.10 −9
MBq.kg.h

9,19

2,3

5,75

1,6

12,8

8,36

GBq

m

mSv
h

mSv.m 2
GBq.h

A

r

P

K

mCi

cm

R
h

Ci

m

GBq

Cs

226

r

MBq

Co

137

A

Na

0,351 0,081

42

125

131

R.cm 2
mCi.h

1,4

0,7

2,2

4,8

R
h

R.m 2
mCi.h

0,14

0,07

0,22

0,48

m

C
Kg .h

R.m 2
.10 −9
MBq.kg.h

1,39

4,87

1,35

3,34

m

mSv
h

mSv.m 2
GBq.h

K

I

I

192

Ir

0,13

99m

170

0,022

0,034

Tc

Tl

Với các chú ý sau:
R: Roentgen

C: Coulomb

1 Ci = 37 GBq.

1 R = 1 rad = 1 rem = 10mSv.

Khi nguồn gamma không đơn năng (tức nguồn phát gamma với nhiều năng
lượng khác nhau) thì hằng số K gamma của nguồn được xác định theo biểu thức
K = ∑ K i .ni

K i là hệ số gamma đối với tia gamma có năng lượng E i .

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn

11

N i là số tia gamma có năng lượng E i phát ra trong một phân rã.
1.3. Liều hấp thụ
Định nghĩa: Liều hấp thụ là năng lượng bị hấp thụ bởi một đơn vị khối lượng
vật chất mà bức xạ đi qua.
Biểu thức định nghĩa: D =

dE
dm

Trong đó dE là năng lượng bức xạ bị hấp thụ bởi vật chất có khối lượng là dm.
Đơn vị đo liều hấp thụ: J/Kg. Trong an toàn bức xạ sử dụng đơn vị Gy (Gray).
Đơn vị cũ là rad: 1 Gy = 100 rad.
Suất liều hấp thụ
 Định nghĩa: Suất liều hấp thụ là năng lượng bị hấp thụ bởi một đơn vị khối
lượng vật chất mà bức xạ đi qua trong một đơn vị thời gian.
 Biểu thức định nghĩa: D * =

dE
dm.dt

 Đơn vị đo suất liều hấp thụ: Gy/s
1.4. Liều tương đương trong cơ quan hoặc trong mô
Về mặt sinh học phóng xạ thì không những chỉ độ lớn của liều hấp thụ là quan
trọng mà cả loại bức xạ cũng rất quan trọng. Cùng những liều hấp thụ như nhau
nhưng sẽ gây ra các hiệu ứng sinh học khác nhau nếu bị chiếu xạ bởi các bức xạ
khác nhau. Để đặc trưng cho mức độ khác nhau này của các loại bức xạ, người ta

đưa ra hệ số có tên là trọng số bức xạ W R .
Bảng 1.2. Trọng số bức xạ đối với một số tia
STT

Loại bức xạ và khoảng năng lượng

WR

1

Tia gamma và điện tử với mọi năng lượng (trừ electron Auger)

1

2

Proton và các proton giật lùi có năng lượng > 2MeV

5

3

Alpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nặng

20

Năng lượng < 10 KeV
4

5

Neutron Năng lượng từ 10 KeV đến 100 KeV
Năng lượng từ 100 KeV đến 2 MeV

10
20

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


12

Năng lượng từ 2 MeV đến 20 MeV

10

Năng lượng > 20 MeV

5

Đối với neutron thì W R là một hàm của năng lượng: W R = 5 + 17.e − (ln 2 E ) 2 / 6
 Định nghĩa: Liều tương đương H T,R trong mô hoặc cơ quan T do bức xạ R
gây ra là liều hấp thụ trong mô hoặc cơ quan đó nhân với trọng số của bức xạ
tác dụng lên mô hoặc cơ quan đó.
 Biểu thức định nghĩa: H T , R = DT , R .WR
Đơn vị đo: Vì trọng số W R không có thứ nguyên nên đơn vị đo của liều hấp
thụ D T,R cũng là đơn vị đo của liều tương đương H T,R : J/Kg.
Trong an toàn bức xạ sử dụng đơn vị riêng là Sievert (Sv).
Đơn vị cũ là rem: 1 Sv = 100 rem.
Trong trường hợp có nhiều loại bức xạ và mỗi loại bức xạ lại có nhiều năng

lượng khác nhau thì để tính liều tương đương cho một mô T nào đó ta phải tính
riêng cho từng loại bức xạ theo từng khoảng năng lượng, sau đó mới tính tổng của
chúng lại:
H T = ∑ H T . R = ∑ DT , R .WR
R

Liều tương đương cho toàn cơ thể do đó là: H = ∑T H T
 Suất liều tương đương: Là liều tương đương tính trong một đơn vị thời gian.
 Biểu thức suất liều tương đương: H T* =

dH T
dt

Đơn vị của suất liều tương đương: Sv/s.
1.5. Liều hiệu dụng
Các mô khác nhau khi nhận cùng một liều bức xạ như nhau thì tổn thất sinh
học cũng khác nhau. Để đặc trưng cho tính chất này của từng mô hoặc từng cơ
quan, người ta đưa ra một đại lượng có tên là trọng số mô W T .

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


13

Các trọng số mô đặc trưng trong cơ thể người được cho ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Trọng số mô và cơ quan trong cơ thể
Cơ quan (mô)

WT

Cơ quan (mô)

WT

Thận

0,20

Vú

0,05

Tuỷ xương

0,12

Gan

0,05

Phổi

0,12

Tuyến giáp

0,05

Dạ dày

0,12

Da

0,01

Ruột kết

0,12

Mặt xương

0,01

Thực quản

0,05

Còn lại

0,005

Bọng đái

0,05

Định nghĩa: Liều hiệu dụng E T trong mô hoặc cơ quan T do bức xạ R gây ra
là liều tương đương trong mô hoặc cơ quan đó nhân với trọng số mô (cơ
quan) của nó.
Biểu thức định nghĩa: ET = H T .WT

Đơn vị đo: Do trọng số mô W T không có thứ nguyên nên liều hiệu dụng E T và liều
tương đương H T có cùng đơn vị đo là Sievert (Sv).
Liều hiệu dụng cho toàn cơ thể khi đó sẽ là E = ∑ ET
T

 Suất liều hiệu dụng: Là liều hiệu dụng tính trong một đơn vị thời gian.
 Biểu thức định nghĩa suất liều hiệu dụng: E * =

dE
dt

 Đơn vị đo của suất liều hiệu dụng: Sv/s.
1.6. Liều tích luỹ
Chất phóng xạ xâm nhập vào cơ thể thông qua đường tiêu hoá, đường hô hấp
và da; nhưng chủ yếu là qua đường tiêu hoá và đường hô hấp. Do đó, nó gây ra sự
chiếu xạ bên trong cơ thể.
Chất phóng xạ khi xâm nhập vào cơ thể sẽ chiếu xạ các cơ quan trong cơ thể
trong một thời gian lâu dài cho đến khi chúng bị bài tiết ra ngoài (chu kỳ phân rã

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


14

sinh học) hoặc phân rã (chu kỳ phân rã vật lý) hoặc một sự hỗn hộp nào đó giữa hai
quá trình trên. Vì vậy kể từ khi xâm nhập vào cơ thể người và chưa bị thải ra ngoài
hay chưa bị phân rã hết thì chất phóng xạ sẽ gây ra một liều bức xạ cho cơ thể. Liều
bức xạ này được gọi là liều tích luỹ.
Thời gian làm việc của một nhân viên bức xạ là khoảng 50 năm. Nên khi tính
liều cho một cơ quan hay mô nào đó ta phải lấy tổng (lấy tích phân) suất liều gây ra

cho mô hay cơ quan đó trong thời gian 50 năm.
Giả sử liều tương đương cho mô T tại thời điểm t là H T (t) thì liều tương đương
tích luỹ cho mô T của nhân viên bức xạ làm việc trong thời gian 50 năm là:
H T (50) = ∫ H T (t )dt
50

H T (50) là liều tương đương tích luỹ cho mô T trong 50 năm thì liều hiệu dụng tích
luỹ cho mô T trong thời gian 50 sẽ là:
E T (50)= W T . H T (50)
Nếu lấy tổng liều hiệu dụng tích luỹ trong 50 năm của tất cả các mô trong cơ thể thì
ta sẽ được liều hiệu dụng tích luỹ trong 50 năm làm việc của nhân viên bức xạ
E (50) = ∑ ET (50)
T

Đây là đại lượng thường được cho trong các bảng quy định các giới hạn liều.
1.7. Liều chiếu
Định nghĩa: Liều chiếu của tia X và tia gamma là phần năng lượng của nó
mất đi để biến đổi thành động năng của các hạt mang điện trong một đơn vị
khối lượng của không khí, khí quyển ở điều kiện tiêu chuẩn. Kí hiệu là D ch .
Biểu thức định nghĩa: Dch =

dQ
dm

Đơn vị đo của liều chiếu: C/Kg.
Chú ý rằng: 1 C/Kg = 34 Sv
 Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian.
 Biểu thức của suất liều chiếu: Dch* =

dDch

dt

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


15

 Đơn vị đo của suất liều chiếu: C/Kg.s
1.8. KERMA
Biểu thức định nghĩa: K =

dEtr
dm

dE tr là tổng động năng ban đầu của tất cả các hạt điện tích được giải phóng
bởi hạt ion hoá không mang điện trong vật liệu khối lượng là dm.
Đơn vị đo của KERMA là J/Kg hay còn được gọi là Gray.
1.9. Liều tập thể
Liều tập thể là sự biểu thị toàn bộ bức xạ mà dân chúng phải chịu.
Liều tập thể được định nghĩa như là tích của số người bị chiếu bởi nguồn
phóng xạ với liều bức xạ trung bình của họ.
Đơn vị đo là: Man-Sievernt (Sv.Man).
1.10. Liều hiệu dụng tập thể
Để tính liều hiệu dụng tập thể của một vùng dân cư bị chiếu xạ (do một tai nạn
bức xạ nào đó chẳng hạn), ta chia số dân cư này ra làm nhiều nhóm phụ với tiêu chí
là mỗi nhóm phụ có liều hiệu dụng cá nhân xấp xỉ bằng nhau.
Ta tính liều hiệu dụng tập thể cho từng nhóm phụ sau đó lấy tổng cho tất cả các
nhóm.
Gọi N i là số người trong nhóm thứ i.
H i là liều hiệu dụng trung bình của một cá nhân trong nhóm thứ i thì liều

hiệu dụng tập thể cho nhóm thứ i là: N i .H i
Liều hiệu dụng cho toàn bộ dân cư khi đó sẽ là: S = ∑i H i .N i
1.11. Mức làm việc
Mức làm việc (working level) được kí hiệu là W L .
Định nghĩa: Mức làm việc là đại lượng để đo năng luợng tiềm tàng của hạt
alpha phát ra bởi con cháu của radon hoặc thoron có trong một đơn vị thể tích
không khí khi chúng phân rã hoàn toàn.
1 W L = 2,1.10-5 J/m3 = 1,3.105 MeV/l

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


16

 Đánh giá mức độ nguy hiểm của radon hoặc thoron
Nếu không khí chứa 1 Bq/m3 có nghĩa là trung bình trong 1m3 không khí, mỗi
giây sẽ có một phân rã của nguyên tử radon hoặc thoron. Ước tính rằng nếu 1 triệu
người sống trong môi trường này (Rn có nồng độ 1 Bq/m3) thì sẽ có từ 1 – 2 người
chết vì ung thư phổi (Nhà ở Australia có nồng độ cỡ 12 Bq/m3).
Bảng 1.4. Đánh giá mối nguy hiểm của radon hoặc thoron[4]

WL

Bq/m

pCi/l

Số người chết vì
ung thư phổi trên
1000 người

1

7400

200

440 – 770

0,5

3700

100

270 – 630

0,2

1480

40

120 – 380

0,1

740

20

60 – 210

0,05

370

10

30 – 120

0,02

148

4

13 – 50

0,01

74

2

7 – 30

0,005

37

1

3 – 13

0,001

7,4

0,2

1–3

3

So sánh các mức
chiếu
1000 lần mức
ngoài trời
100 lần mức trong
nhà
100 lần mức
ngoài trời
10 lần mức trong
nhà

10 lần mức ngoài
trời
Mức trung bình
trong nhà

Mức trung bình
ngoài trời

So sánh các mức
rủi ro

Hút 4 bao thuốc
lá / ngày
20000 lần chụp X
quang / năm
Hút 2 bao thuốc
lá / ngày

20 lần chụp X
quang / năm

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


17

Chương 2: TÌM HIỂU CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ VÀ PHÔNG PHÓNG XẠ
MÔI TRƯỜNG
2.1. Các nguyên tố phóng xạ
2.1.1. Họ nguyên tố phóng xạ tự nhiên
Năm 1896 nhà bác học người Pháp, Becquerel phát hiện ra chất phóng xạ tự
nhiên, đó là uranium và con cháu của nó. Đến nay người ta biết các chất phóng xạ
trên trái đất gồm các nguyên tố uranium, thorium và con cháu của chúng, cùng một
số nguyên tố phóng xạ khác. uranium, thorium và con cháu của chúng tạo nên ba họ
phóng xạ tự nhiên:

 Họ Thorium (232Th)
 Họ Uranium (238U)
 Họ Actinium (235U)
Đặc điểm chung của ba họ phóng xạ tự nhiên
Thành viên thứ nhất của mỗi họ đều là đồng vị phóng xạ sống lâu, với thời
gian bán rã được đo theo các đơn vị địa chất.
Mỗi họ đều có một thành viên dưới dạng khí phóng xạ, chúng là các đồng vị
khác nhau của nguyên tố radon. Trong trường hợp họ uranium, khí

222

Rn

được gọi là radon; trong họ thorium, khí 220Rn được gọi là thoron, còn trong
họ actinium thì khí 219Rn được gọi là actinon.
Thành viên cuối cùng của mỗi họ đều là đồng vị bền.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Hình 2.1. Chuỗi phân rã của họ 232Th

18

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


19

Bảng 2.1, Thông tin các nguyên tố trong họ 232Th

Kiểu phân rã

Chu kỳ bán
rã

Cf

α

2,645 y

Năng lượng
giải phóng
(MeV)
61,181

Cm

α

3,4.105 y

5,162

244

α

8.107 y

4,589

240

U

β−

14,1 h

0,39

240

Np

β−

1,032 h

2,2

240

α

6561 y

51,683

236

U

α

2,3.107 y

4,494

232

232

Th

α

1,405.1010 y

4,081

228

228

Ra

β−

5,75 y

0,046

228

228

Ac

β−

6,25 h

2,124

228

228

α

1,9116 y

5,520

224

224

Ra

α

3,6319 d

5,789

220

220

Rn

α

55,6 s

6,404

216

216

α

0,145 s

6,906

212

212

β−

10,64 h

0,570

212

2,252

212

6,208

208

Kí hiệu
nguyên tố
252
248

244

Pu

240

240

240

Pu

236

Th

Po
Pb

212

Bi

212

Po

208

Tl

β−64.06%
α 35.94%

60,55 min

Sản phẩm
phân rã
248

Cm
Pu
U

Np
Pu
U

Th
Ra

Ac
Th
Ra

Rn
Po
Pb
Bi

Po
Tl

α

299 ns

8,955

208

β−

3,053 min

4,999

208

.

.

208

Pb
stable
Với các ký hiệu sau:
y: năm

d: ngày

h: giờ

min: phút

s: giây

ns: 10-9 giây

Pb
Pb

.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Hình 2.2. Chuỗi phân rã của họ 238U

20

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


21

Bảng 2.2. Thông tin các nguyên tố trong họ 238U

Kí hiệu
nguyên tố
238

U
234
Th

234m

Pa

234

Pa
U
230
Th
226
Ra
222
Rn
234

218

Po

218

At

218

Rn
Pb

214

214

Bi

214

Po
210
Tl
210
Pb
210

Bi

210

Po
Tl

206

Kiểu phân rã

Chu kỳ bán
rã

α
β−

β− 99.84%
IT 0.16%
β−
α
α
α
α
α 99.98%
β− 0.02%
α 99.90%
β− 0.10%
α
β−
β− 99.98%
α 0.02%
α
β−
β−
β− 99.9987%
α 0.0013%
α
β−

4,468.109 y
24,10 d

-

206

Pb

Năng lượng
giải phóng
(MeV)

Sản phẩm
phân rã
234

138,376 d
4,199 min

4,270
0,273
2,271
0,074
2,197
4,859
4,770
4,871
5,590
6,115
0,265
6,874
2,883
7,263
1,024
3,272
5,617

7,883
5,484
0,064
1,426
5,982
5,407
1,533

Th
Pa
234
U
234
Pa
234
U
230
Th
226
Ra
222
Rn
218
Po
214
Pb
218
At
214
Bi

218
Rn
214
Po
214
Bi
214
Po
210
Tl
210
Pb
210
Pb
210
Bi
210
Po
206
Tl
206
Pb
206
Pb

stable

-

-

1,16 min
6,70 h
245500 y
75380 y
1602 y
3,8235 d
3,10 min
1,5 s
35 ms
26,8 min
19,9 min
0,1643 ms
1,30 min
22,3 y
5,013 d

234

Với các ký hiệu sau:
y: năm

d: ngày

h: giờ

min: phút

s: giây

ms: 10-3 giây

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Hình 2.3. Chuỗi phân rã của họ 235U

22

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


23

Bảng 2.3. Thông tin các nguyên tố trong họ 235U
Kiểu phân rã

Chu kỳ bán
rã

α

2,41.104 y

Năng lượng
giải phóng
(MeV)
5,244

235

U

α

7,04.108 y

4,678

231

231

Th

β−

25,52 h

0,391

231

231

α

5,150

227

0,045

227

5,042

223

6,147

223

1,149

223

5,340

219

5,979

219

6,275

215

1,700

219

Kí hiệu
nguyên tố
239

Pu

Pa

32760 y

−

227

Ac

β 98.62%
α 1.38%
α

227

Th

21,772 y
18,68 d

−

223

Fr

β 99.994%
α 0.006%
α

223

Ra

219

At

α 97.00%

U

Th
Pa

Ac
Th
Fr

Ra

Ra
At

Rn
Bi

β 3.00%
α

3,96 s

6,946

215

β−

7,6 min

2,250

215

7,527

211

0,715

215

Rn

215

Bi

Po

11,43 d

235

56 s

−

219

215

22,00 min

Sản phẩm
phân rã

α 99.99977%

Rn
Po

Po
Pb

β− 0.00023%

1,781 ms

215

At

α

0,1 ms

8,178

211

211

Pb

β−

36,1 min

1,367

211

6,751

207

0,575

211

211

Bi

α 99.724%

At
Bi
Bi
Tl

β− 0.276%

2,14 min

α

516 ms

7,595

207

207

Tl

β−

4,77 min

1,418

207

207

Pb

.

stable

.

211

Po

Po
Pb

Pb

.

Với các ký hiệu sau:
y: năm

d: ngày

h: giờ

min: phút

s: giây

ms: 10-3 giây

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


24

2.1.2. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên đơn lẻ
Trong các loại đất, đá trong lòng Trái đất cũng có một số những nguyên tố
phóng xạ khác, không nằm trong ba họ phóng xạ nêu trên. Các nguyên tố này có
thời gian sống khá dài.
Bảng 2.4. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên đơn lẻ
Tên nguyên tố

Ký hiệu

Các loại hạt bức xạ
α

β

γ

Chu kỳ bán rã

Kali

40

+

+

1,3.109 năm

Vanadi

50

V

+

+

6.1014 năm

Rb

+

4,8.1010 năm
6.1014 năm

K

Rubidi

87

Indi

115

In

+

Lantan

138

La

+

Samari

147

Luteti

176

Sm

+

1,1.1011 năm
1,05.1011 năm

+

Lu

+

+

2,2.1010 năm

Hoạt độ của các đồng vị phóng xạ này phụ thuộc vào thành phần đất, đá cụ thể.
Hoạt độ của các nhân phóng xạ trong các loại đá có nguồn gốc từ núi lửa như đá
granit…. thường cao hơn ở các đá có nguồn gốc từ phù sa như đá vôi, đá cuội…
2.1.3. Họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo

Họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo có tên là họ neptuni. Đứng đầu họ là

237
93

Np .

Chuỗi phân rã của neptuni sinh ra các đồng vị phóng xạ con cháu của nó. Kết thúc
chuỗi phân rã cho ta đồng vị bền là

205
81

Tl

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn