An toàn bức xạ trong quá trình sản xuất dược chất phóng xạ 18FFDG tại Trung tâm máy gia tốc 30 MeV, Bệnh viện 108

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN QUANG HƯƠNG
NGUYỄN QUANG HƯƠNG

AN TOÀN BỨC XẠ TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 18F-FDG TẠI TRUNG TÂM MÁY
GIA TỐC 30MeV - BỆNH VIỆN 108
AN TOÀN BỨC XẠ TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 18F-FDG TẠI TRUNG TÂM MÁY
GIA TỐC 30MeV - BỆNH VIỆN 108
Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử
Mã số: 60440106

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Đàm Nguyên Bình

Hà Nội – Năm 2014

Hà Nội – Năm 2014

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được thực hiện tại Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV
- Bệnh viện Trung ương Quân đội 108.

Tên tôi là Nguyễn Quang Hương, học viên cao học khóa 2011 – 2013,
chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao, trường Đại học

Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên,
giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể.

Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin cam đoan Luận văn thạc
sĩ ‘‘An toàn bức xạ trong quá trình sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG tại

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đàm Nguyên Bình
đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình.
Tôi xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã

Trung tâm máy gia tốc 30 MeV, Bệnh viện 108’’ là công trình nghiên cứu của
riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao chép.
Học viên

đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng hữu ích trong những năm học
vừa qua.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Lãnh đạo và các anh chị tại
Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV, Ban Giám hiệu, Khoa Vật lý, Bộ môn
Vật lý hạt nhân và Phòng Sau đại học trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại
học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và nghiên

cứu.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn
bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên
cứu của mình.
Hà Nội, ngày 20 tháng 8 năm 2014
Học viên

Nguyễn Quang Hương

Nguyễn Quang Hương


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
DANH MỤC CÁC BẢNG
MỞ ĐẦU . ........................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. AN TOÀN BỨC XẠ TRONG SẢN XUẤT ĐỒNGVỊ PHÓNG XẠ
TRÊN MÁY GIA TỐC CYCLOTRON ............................................................................. 4
1.1. Máy gia tốc Cyclotron dùng cho sản xuất đồng vị phóng xạ ................................ 4
1.2. Tác hại của bức xạ đến sức khỏe con người ......................................................... 8
1.3. Tiêu chuẩn về an bức xạ trong tiếp xúc, vận chuyển vật liệu phóng xạ và quản
lý chất thải phóng xạ ................................................................................................. 14
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 18
2.1. Sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc cyclone 30 tại Trung tâm Máy gia
tốc – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 ............................................................... 18
2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 27
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN ........................................ 37
3.1. Suất liều bức xạ tại một số vị trí quan trọng Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron
30 MeV – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 trong quá trình sản xuất 18F-FDG 34

3.2. Độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG 44
3.3. Xác định hoạt độ phóng xạ của một số đồng vị phóng xạ có trong màng mỏng
của cửa sổ buồng bia ................................................................................................. 46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 62
PHỤ LỤC 1. BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ GAMMA TẠI
TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC ....................................................................................... 64

PHỤ LỤC 2. BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ NEUTRON TẠI
TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC ....................................................................................... 66
PHỤ LỤC 3. BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT
TẠI PHÒNG HOTCELL TỔNG HỢP, CHIA LIỀU 18F-FDG ....................................... 67
PHỤ LỤC 4. BẢNG SỐ LIỆU DÙNG PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG
LÁ HAVAR ..................................................................................................................... 68


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

Cyclotron

Máy gia tốc vòng

PET

Positron Emission Tomography; Chụp cắt lớp bằng bức xạ
Positron

SPECT

Single Photon Emission Computed Tomography; Chụp cắt lớp
bằng bức xạ đơn Photon

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Nguyên lý gia tốc cyclotron. ............................................................................... 5
Hình 1.2. Sơ đồ chung một cơ sở sản xuất đồng vị phóng xạ dùng gia tốc Cyclotron. ...... 6
Hình 1.3. Minh họa đứt gãy liên kết trong phân tử AND do bức xạ ion hóa. .................. 12
Hình 2.1. Máy gia tốc Cyclone 30 của hãng IBA . ........................................................... 19
Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống máy gia tốc Cyclone 30. .......................................................... 19
Hình 2.3. Sơ lược cấu tạo nguồn ion . ............................................................................... 20

FDG

Fludeoxyglucose

RF

Radio frequency

D

Điện cực Dee

α, β, γ, neutron

Bức xạ anpha, beta, gamma và nơ tron

DNA

Deoxyribonucleic acid; là nguyên liệu di truyền ở người

CT

Computed Tomography; Chụp cắt lớp vi tính

QCVN

Quy chuẩn Việt nam

BKHCN

Bộ Khoa học và Công nghệ

RFLL

Radio frequency low level

Hình 2.12. Cấu trúc phân tử 18F-FDG. .............................................................................. 26

Coil

Cuộn dây

Hình 2.13. Sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia tốc và các điểm khảo sát suất liều bức xạ,

FDM

Fluorodeoxymannose

nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt . ............................................................................................ 28

Hotcell

Xưởng nóng, nơi tổng hợp, pha chế dược chất phóng xạ

Lab

Phòng thí nghiệm

NNDC

National Nuclear Data Center

Hình 2.4. Sơ lược cấu tạo hệ thống bơm chùm ion dọc trục............................................. 21
Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống RF, Các điện cực Dee, lỗ và khớp nối RF. .............................. 21
Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo đường chùm . .............................................................................. 22
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý đưa proton ra. ......................................................................... 23
Hình 2.8. Giản đồ miêu tả dòng proton có thể chuyển ra ở 5 cổng khác nhau. ................ 23
Hình 2.9. Hình dạng bề ngoài (trái) và bên trong (phải) của hệ thống hotcell ................. 25
Hình 2.10. Cửa sổ thủy tinh chì để quan sát hoạt động của cánh tay rôbốt . .................... 25
Hình 2.11. Điều khiển hệ thống hoạt động thông qua máy tính bên ngoài. ..................... 26

Hình 2.14. Thiết bị AT6012A sử dụng đo suất liều bức xạ gamma ................................. 29
Hình 2.15. Phản ứng giữa neutron và He3 ........................................................................ 30
Hình 2.16. Máy đo Thermo (hình trái) và cấu tạo bên trong (hình phải). ........................ 30
Hình 2.17. Các vị trí đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt trong phòng hotcell. ................. 32
Hình 2.18. Thiết bị Radiagem 2000. ................................................................................. 32

Hình 2.19. Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100. ................................................................. 32

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 2.20. Sơ đồ khối hệ phổ kế bán dẫn BEGe-Canberra . ............................................ 34

Bảng 1.1. Giới hạn của Việt Nam về liều chiếu xạ đối với các đối tượng theo quy định

Hình 2.21. Khối phân tích số DSA-1000 .......................................................................... 36

tại Thông tư số 19/2012/TT-BKHCN ngày 8/11/2012 của Bộ Khoa học và Công nghệ . 16

Hình 3.1. Mặt ngoài hệ hotcell. ......................................................................................... 39

Bảng 2.1. Một số phản ứng hạt nhân tại hệ thống bia....................................................... 24

Hình 3.2. Khe hở đường ray cửa buồng bia dẫn đến lọt bức xạ neutron. ......................... 40

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật đầu dò của phổ kế AT6102A. ............................................. 29

Hình 3.3. Sự thăng giáng suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong

Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật đầu dò neutron FH 40 GL-10. ............................................ 31

quá trình bắn chùm tia vào bia theo các ngày sản xuất đồng vị. ....................................... 40

Bảng 3.1. Trung bình suất liều bức xạ gamma tại các vị trí trong khu vực kiểm soát

Hình 3.4. Sự thay đổi độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia

Trung tâm máy gia tốc. ..................................................................................................... 38

liều 18F-FDG. ................................................................................................................... 45

Bảng 3.2. Trung bình suất liều bức xạ neutron tại các vị trí trong thời gian bắn chùm tia

Hình 3.5. Cấu tạo của bia lỏng đặt ngoài dùng sản xuất F-FDG.................................... 47

gia tốc vào buồng bia. ....................................................................................................... 38

Hình 3.6. Đường chuẩn năng lượng. ................................................................................. 50

Bảng 3.3. Trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia

Hình 3.7. Đường cong hiệu suất ghi. ................................................................................ 52

liều 18F-FDG. ................................................................................................................... 44

18

Hình 3.8. Tỉ lệ đóng góp hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá Havar được đo. .............. 56

Bảng 3.4. Phản ứng hạt nhân có thể xảy ra khi chùm proton và neutron thứ cấp tương
tác với lá Havar. ................................................................................................................ 48
Bảng 3.5. Thông tin nguồn gamma chuẩn. ....................................................................... 49
Bảng 3.6. Số liệu các tia gamma được chọn để chuẩn năng lượng và vị trí cực đại
(kênh) tương ứng. .............................................................................................................. 50
Bảng 3.7. Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của các đỉnh năng lượng được chọn để xây
dựng đường cong hiệu suất ghi. ........................................................................................ 51

Bảng 3.8. Hiệu suất ghi của hệ đo với các đỉnh năng lượng được chọn để xây dựng
đường cong hiệu suất ghi. ................................................................................................. 51
Bảng 3.9. Danh sách các đồng vị phóng xạ sinh tra trên lá Havar. .................................. 54
Bảng 3.10. Kết quả xác định hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá Havar. ...................... 56
Bảng 3.11. Mức hoạt độ miễn trừ. .................................................................................... 57


MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, ứng dụng kỹ thuật bức xạ và

năng tạo ra khoảng 10 loại đồng vị phóng xạ được sử dụng nhiều trong y học hạt nhân
là: 124I, 123I, 201Tl, 67Ga, 111In, 11C, 18F,13N, 15O, 22Na, 48V.

hạt nhân hiện đang được sử dụng ngày càng nhiều và rộng rãi trên thế giới trong các

Việc sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc Cyclotron 30MeV, quá trình

lĩnh vực của đời sống như y tế, công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học, vv…

tổng hợp, kiểm nghiệm, vận chuyển các dược chất phóng xạ, lưu trữ các vật liệu phóng

và đem lại những hiệu quả kinh tế, xã hội đáng ghi nhận. Qua nhiều thập kỉ, các chất

xạ sinh ra từ quá trình sản xuất dược chất phóng xạ đòi hỏi công tác đảm bảo an toàn

phóng xạ nhân tạo đã đem lại nhiều lợi ích to lớn trong chẩn đoán, điều trị bệnh, cũng

bức xạ phải được quan tâm một cách nghiêm ngặt, nhất là trong quá trình bắn chùm tia

như trong kỹ thuật khoa học, nghiên cứu, nông nghiệp và công nghiệp. Những thành

gia tốc vào bia để tạo đồng vị phóng xạ, các tia bức xạ gamma, tia X, chùm tia neutron

tựu này đã góp phần cải thiện cuộc sống trên Trái đất với mức độ khó có thể đánh giá

được sinh ra có thể gây nguy hiểm cho các kỹ sư vận hành cũng như các nhân viên làm

được.

việc ở phạm vi gần nếu không được che chắn phù hợp. Việc khảo sát, đo đạc suất liều
Tuy nhiên, việc sử dụng kỹ thuật bức xạ và hạt nhân cũng tiềm ẩn nhiều nguy

bức xạ gamma và suất liều chùm tia neutron trước, trong và sau khi vận hành máy gia

cơ mất an toàn và an ninh bức xạ, hạt nhân, ảnh hưởng đến sức khỏe của nhân viên làm

tốc sản xuất đồng vị là việc hết sức quan trọng để đánh giá mức độ an toàn bức xạ và

việc và cộng đồng nếu không được kiểm soát và bảo vệ chặt chẽ. Vấn đề quản lý, vận

khả năng che chắn của các khối vật liệu.

chuyển, lưu giữ chất thải phóng xạ, ảnh hưởng của phóng xạ đối với môi trường và con

Luận văn này được thực hiện nhằm mục đích đánh giá mức độ an toàn bức xạ

người là những vấn đề rất quan trọng trong công tác quản lý pháp quy về an toàn bức

dựa vào các biện luận khoa học từ các phép đo suất liều bức xạ gamma và neutron, độ

xạ. Trong số các cơ sở bức xạ, đáng lưu ý là các cơ sở sử dụng máy gia tốc dùng sản

nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại một số địa điểm xung quanh khu vực máy gia tốc

xuất đồng vị phóng xạ, đặc thù của các cơ sở này là thường có nhiều chất phóng xạ tồn

Cyclotron 30MeV trước, trong, sau khi sản xuất đồng vị phóng xạ 18F. Ngoài ra Luận

tại bên trong hệ thống máy gia tốc, mặc dù các cơ sở vận hành máy gia tốc được thiết

văn còn tiến hành các phép đo và tính toán nhằm xác định hoạt độ của một số đồng vị

kế rất công phu, nhằm đảm bảo các chất phóng xạ được giam giữ trong hệ thống tòa

phóng xạ có trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc Cyclotron 30MeV,

nhà máy gia tốc nhưng rõ ràng vẫn tiềm ẩn nhiều nguy cơ có thể xảy ra các tai nạn ví

các màng mỏng này bị kích hoạt trở thành vật liệu phóng xạ trong quá trình bắn chùm

dụ như các hỏng hóc hoặc hư hại máy móc, thiết bị vv…, các thiếu sót trong thiết kế,

tia gia tốc vào bia, kết quả của việc xác định hoạt độ sẽ làm cơ sở tham khảo cho công

các thao tác chủ quan sai lầm của các nhân viên vận hành hoặc việc không quan tâm

tác quản lý và lưu giữ các vật liệu phóng xạ này trước khi thải ra môi trường.

đúng mức tới công tác quản lý chất lượng, kiểm tra theo dõi thường xuyên để đề phòng
những phát sinh bất thường.

Hiện nay Bệnh viện Trung ương quân đội 108 đang quản lý và vận hành một
máy gia tốc Cyclotron 30 MeV của hãng IBA đặt tại Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron
30 MeV. Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV có khả năng gia tốc hai loại hạt là proton và
deuteron, 3 kênh dẫn chùm tia dùng để bắn vào các bia rắn, lỏng, khí và một kênh dùng
cho nghiên cứu cơ bản về vật lý, hóa học. Máy gia tốc Cyclotron 30MeV này có khả

1

Với mục đích nêu trên, Luận văn được hoàn thành với bố cục gồm 3 chương:
Chương 1. An toàn bức xạ trong sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc
cyclotron: Trình bày khái quát về máy gia tốc cyclotron, các loại bức xạ phát ra trong
quá trình sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc cyclotron; tác hại của bức xạ đến
sức khỏe con người; các tiêu chuẩn an toàn bức xạ trong tiếp xúc, vận chuyển và quản
vật liệu phóng xạ của Việt Nam.

2


Chương 2. Đối tượng và Phương pháp nghiên cứu: Trình bày nội dung và đối
tượng khảo nghiên cứu của Luận văn, giới thiệu về máy gia tốc cyclotron 30 MeV
dùng sản suất đồng vị phóng xạ, hệ thiết bị tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ 18F-

CHƯƠNG 1
AN TOÀN BỨC XẠ TRONG SẢN XUẤT ĐỒNGVỊ PHÓNG XẠ TRÊN
MÁY GIA TỐC CYCLOTRON

FDG, quy trình sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG, các phương và thiết bị được sử
dụng để khảo sát suất liều bức xạ gamma, neutron, độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt và
xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc.
Chương 3. Kết quả thực nghiệm và bàn luận: Trình bày kết quả khảo sát thực

nghiệm phông bức xạ, suất liều bức xạ gamma và neutron trong quá trình sản xuất
dược chất phóng xạ

1.1. MÁY GIA TỐC CYCLOTRON DÙNG CHO SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ
PHÓNG XẠ
1.1.1. Giới thiệu
Nguyên lý gia tốc tuần hoàn được khám phá vào khoảng năm 1920 là một nền

F-FDG tại một số vị trí quan trọng trong khu vực máy gia tốc

tảng quan trọng trong vật lý năng lượng cao. Theo nguyên lý này, sự gia tốc được thực

Cyclotron 30 MeV; xác định độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại khu vực hệ thiết bị

hiện bằng phương pháp hiệu điện thế biến thiên theo thời gian thay cho hiệu điện thế

tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ F-FDG; xác định hoạt độ của một số đồng vị

tĩnh sử dụng trong các máy gia tốc ví dụ như máy gia tốc Van de Graff. Máy gia tốc

phóng xạ trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia.

đầu tiên có tầm quan trọng thực tiễn dựa trên nguyên lý gia tốc tuần hoàn là cyclotron,

18

18

do Ernest Orlando Lawrence phát minh ra.
Ban đầu, cyclotron được dùng để gia tốc các ion (proton, deuteron và các hạt

nặng hơn) tới động năng cỡ vài MeV sử dụng trong nghiên cứu vật lý hạt nhân cơ bản,
nhưng sau đó đã trở nên quan trọng trong các ứng dụng y học. Nó cho phép tạo ra các
đồng vị phóng xạ cho y học hạt nhân cũng như tạo ra các chùm proton cho xạ trị.
Trong cyclotron, các hạt được gia tốc theo các quỹ đạo xoắn ốc đi trong hai điện cực
hình bán trụ chân không bởi từ trường đều (khoảng 1T) được tạo ra giữa các cực của
một nam châm lớn. Một điện áp tần số vô tuyến (RF) với tần số từ 10 đến 30MHz được
đặt vào giữa hai điện cực. Các hạt mang điện được gia tốc khi chúng vượt qua khoảng
trống giữa hai điện cực này. Bên trong các điện cực không có điện trường và các hạt
này chuyển động dưới ảnh hưởng của từ trường theo quỹ đạo nửa vòng tròn với tốc độ
không đổi cho tới khi chúng lại đi qua khoảng trống giữa hai điện cực, lúc này điện
trường đổi chiều và hạt sẽ lại được gia tốc khi qua khoảng trống giữa hai điện cực, hạt
có thêm một lượng động năng nhỏ khi di chuyển trong điện cực kia theo nửa vòng tròn
có bán kính lớn hơn nửa vòng tròn trong điện cực trước, tạo nên một quỹ đạo hình

3

4


xoắn ốc và động năng của hạt tăng dần sau một số lớn lần vượt qua khoảng trống giữa
hai điện cực.

Hình 1.1. Nguyên lý gia tốc cyclotron.
Quá trình gia tốc cứ tiếp diễn cho đến khi hạt đạt được năng lượng danh định và

Hình 1.2. Sơ đồ chung một cơ sở sản xuất đồng vị phóng xạ dùng gia tốc

tiến ra ngoài bán kính tách chùm tia. Năng lượng cực đại mà một ion có thể thu được
bằng gia tốc cyclotron được tính qua công thức:
1

2

Emax = mv =
2

Cyclotron.
1.1.2. Các loại bức xạ phát ra trong quá trình sản xuất đồng vị phóng xạ trên

(mv)2
2m

=

Trong đó: Rtach là bán kính tách chùm tia; Rtách =

(qBRtach )2
2m

(1.1)

mv
|q|B

m là khối lượng ion được gia tốc.

máy gia tốc cyclotron
Như đã đề cập tại mục 1.1.1, để tạo ra các đồng vị phóng xạ, ta cần gia tốc chùm
tia đến năng lượng đủ để xảy ra các phản ứng hạt nhân. Trong quá trình vận hành máy
gia tốc cyclotron, các chùm hạt gia tốc năng lượng cao không những bắn vào bia để tạo

v là vận tốc của ion tại bán kính tách.

ra đồng vị phóng xạ mà còn có khả năng va đập vào các vật liệu khác tạo ra các loại vật

q là điện tích của ion.

liệu phóng xạ bên trong hệ thống và cấu trúc xung quanh chùm tia. Các bức xạ sinh ra

B là từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng chuyển động

trong quá trình sản xuất đồng vị phóng xạ bằng máy gia tốc cyclotron có thể bao gồm:
a. Bức xạ tức thời

của hạt được gia tốc.
Việc sản xuất các động vị phóng xạ bằng gia tốc yêu cầu chùm hạt gia tốc cần

Bức xạ tức thời là bức xạ sinh ra do chùm tia gia tốc hoặc từ sự tương tác trực tiếp

có hai yếu tố sau: Các chùm hạt phải có đủ năng lượng để tạo ra phản ứng hạt nhân cần

của chùm tia gia tốc với các vật liệu. Bức xạ tức thời được sinh ra chỉ khi có chùm tia

thiết và dòng chùm tia đủ lớn để cho hiệu suất thực tế. Thiết kế mặt bằng chung của

gia tốc (máy gia tốc được vận hành). Bức xạ tức thời chủ yếu là tia X (hoặc tia gamma)

một cơ sở sản xuất đồng vị phóng xạ bằng cyclotron được thể hiện trên hình 1.2 [17]

năng lượng cao và bức xạ neutron. Việc chiếu xạ trực tiếp do chùm tia gia tốc hoặc bức

xạ tức thời có thể dẫn đến việc nhận liều bức xạ nguy hiểm hoặc gây chết người. (suất
liều quanh chùm tia gia tốc có thể lớn hơn 1,6 Sv/giờ). Do đó các điểm truy cập vào
các khu vực có thể tồn tại bức xạ tức thời cần phải có các rào cản an toàn để ngăn ngừa

5

6


chiếu xạ do bức xạ tức thời trong quá trình vận hành máy gia tốc. Một số địa điểm mà

mài, giũa, đốt, hàn, gia công, cắt hoặc khoan. Nhiễm bẩn phóng xạ cũng có thể xảy ra

mức độ bức xạ tức thời có thể tăng cao do gần với trường chùm tia gia tốc cần được

do sự kích hoạt của vật liệu vốn đã bị lão hóa hoặc xuống cấp như bụi, rỉ sét, chất bôi

xem xét như các đường ống đâm xuyên vào phòng máy gia tốc mà không được che

trơn và chất lỏng.

chắn, mặt sàn phía trên trần của phòng máy gia tốc, phần hệ thống che chắn trong vùng
lân cận của chùm tia gia tốc.

d. Các nguồn phóng xạ không có nguồn gốc từ chùm tia gia tốc
Các nguồn phóng xạ không có nguồn gốc từ chùm tia gia tốc có thể bao gồm:

b. Bức xạ thứ cấp

Nguồn phóng xạ hoạt độ nhỏ hoặc máy phát tia X được sử dụng trong việc hiệu chuẩn

Bức xạ tức thời năng lượng cao tương tác với các vật liệu cũng có thể gây ra sự

thiết bị đo, các tần số vô tuyến (RF) sử dụng để gia tốc chùm tia sinh ra các tia X khi

hình thành các vật liệu phóng xạ. Quá trình này thường được gọi là "kích hoạt" và các

hoạt động, do đó chúng cũng phải được hoạt động trong khu vực đã được che chắn,

vật liệu phóng xạ được tạo ra lại có khả năng phát các tia bức xạ gọi là "bức xạ thứ

kín. Một số thiết bị như ống klystron, nguồn điện áp cao và các thiết bị điện tử năng

cấp". Vật liệu bị kích hoạt chủ yếu phát ra bức xạ gamma và beta. Một số vật liệu

lượng cao khác cũng có thể tạo ra tia X khi hoạt động.

phóng xạ có thời gian sống ngắn và hoạt độ giảm nhanh chóng trong vòng vài ngày
hoặc vài tuần sau khi bị kích hoạt. Một số vật liệu phóng xạ khác phải mất nhiều năm
để phân rã các đồng vị đến mức ổn định. Việc chiếu xạ do các vật liệu phóng xạ này
chính là phần đóng góp lớn vào liều bức xạ của các nhân viên.
Vật liệu nằm trên các bộ phận đường chùm tia, từ trường, bộ hãm và dừng chùm
tia, bia, detector và các thiết bị thí nghiệm khác là những nơi thường xảy ra việc kích
hoạt vật liệu. Các vật liệu khác có thể bị kích hoạt là các chất bôi trơn, nước làm mát
và không khí bên trong các không gian đường chùm tia. Cần chú ý rằng hệ thống làm
mát khép kín kết hợp bộ hãm chùm tia có thể chứa một số vật liệu kích hoạt dẫn đến
nguy cơ chiếu xạ ngay tại thời điểm máy gia tốc vận hành và cả trong thời gian bảo trì
các hệ thống này. Do vậy các tòa nhà hoặc các phòng làm mát các bộ phận hệ thống
chùm tia năng lượng cao cũng cần thiết phải có các biện pháp kiểm soát ra vào.
c. Các vật liệu nhiễm phóng xạ

Vật liệu bị nhiễm phóng xạ là những thiết bị, công cụ bị nhiễm bẩn phóng xạ bề
mặt có thể tháo rời hoặc vật liệu bị nhiễm bẩn phóng xạ trên bề mặt nhưng có thể được
loại bỏ bằng cách mài mòn hoặc phản ứng hóa học. Các chất lỏng phóng xạ cũng là
một nguồn gây nhiễm bẩn phóng xạ. Các vật liệu kích hoạt có thể trở thành một nguồn
gây nhiễm bẩn phóng xạ trong quá trình hoạt động của máy gia tốc do các tác động

7

1.2. TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI
1.2.1. Các loại bức xạ ion hóa [1]
Thuật ngữ “bức xạ” được dùng chung để mô tả hiện tương vật lý khi vật chất phát
ra năng lượng dưới các dạng khác nhau vào môi trường. Có hai loại bức xạ là bức xạ
không ion hóa (non - ionizing) và bức xạ ion hóa (ionizing). Bức xạ không ion hóa là
loại bức xạ có đủ năng lượng để di chuyển các nguyên tử trong một phân tử hoặc làm
các nguyên tử rung động, nhưng không đủ năng lượng để bứt các điện tử ra khỏi
nguyên tử (ví dụ: sóng âm, ánh sáng mắt thấy được, sóng vi ba…). Bức xạ ion hóa là
loại bức xạ (một hạt hoặc một tia bức xạ bất kỳ) có đủ năng lượng để bứt các điện tử ra
khỏi các nguyên tử, phân tử hoặc ion và gây ra sự ion hóa môi trường vật chất mà nó đi
qua. Bức xạ ion hóa thường được chia làm hai loại là tia bức xạ hạt (α, β, neutron) và
tia bức xạ điện từ (tia X và tia gamma).
Tia anpha (α): Tia anpha là hạt nhân của nguyên tử hê li, mang điện tích dương
và có tác dụng ion hoá rất mạnh nhưng khả năng đâm xuyên rất kém (vài centimét
không khí hay da là đủ để chặn lại) tuy nhiên, nếu một chất phát tia anpha được đưa
vào trong cơ thể, nó có thể tạo ra liều chiếu trong nguy hiểm đối với các mô nhạy cảm
do các mô này không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da.

8


Tia bêta (β): Tia bêta gồm có hai loại, tia bêta cộng (β+) là hạt positron mang

1.2.2. Tác hại của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người

điện tích nguyên tố dương, tia bêta trừ (β-) là hạt electron mang điện tích nguyên tố âm.

Sau khi Becquerel khám ra hiện tượng phóng xạ và việc ông bà Curie tìm ra chất

Nói chung khả năng ion hoá của tia bêta kém hơn tia α rất nhiều nhưng tia bêta đâm

phóng xạ tự nhiên Radium và Poloium, bắt đầu một kỉ nguyên nghiên cứu và ứng dụng

xuyên mạnh hơn. Năng lượng của tia β có thể biến thành tia γ hay tia X khi các hạt β bị

đồng vị phóng xạ trong y sinh học. Cho đến nay các chất phóng xạ và các thiết bị phát

hãm lại lúc đi gần một hạt nhân của môi trường vật chất (bức xạ hãm).

bức xạ ion hóa được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong y tế. Việc sử

Tia gamma (γ): Tia gamma sinh ra từ quá trình phân rã các hạt nhân nguyên tử,

dụng bức xạ đã đem lại những hiệu quả vô cùng to lớn trong công tác chẩn đoán và

từ các phản ứng hạt nhân, hay tương tác giữa các hạt như quá trình hủy cặp electron-

điều trị. Những lợi ích của việc sử dụng bức xạ trong đời sống con người thực sự to lớn

positron. Tia gamma là một loại bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn, nhỏ hơn 10

−12

m

[24], không bị từ trường làm lệch hướng chuyển động do không mang điện. Nếu không
tính đến phản ứng hạt nhân, tương tác của bức xạ gamma với vật chất bao gồm: hiệu
ứng quang điện, hiệu ứng compton và hiệu ứng tạo cặp electron - posistron. Khả năng
ion hoá của tia gamma kém hơn rất nhiều nhưng lại có khả năng đâm xuyên rất mạnh
so với các tia α và β.

nhưng không vì thế mà con người xem nhẹ những tác hại của chúng.
Có hai con đường bức xạ ion hóa tác động lên cơ thể con người, đó là chiếu xạ từ
bên ngoài và chiếu xạ từ bên trong.
Chiếu xạ từ bên ngoài: Nguồn chiếu xạ nằm ngoài cơ thể con người. Việc chiếu
xạ xảy ra khi con người nằm trên đường đi của các tia bức xạ phát ra từ một thiết bị
phát bức xạ hay các chất phóng xạ nằm bên ngoài cơ thể con người. Việc chiếu xạ có

Bức xạ neutron: Neutron là một hạt hạ nguyên tử có trong thành phần hạt nhân
nguyên tử, trung hòa về điện tích và có khối lượng bằng 1,67492716×10−27 kg [24].
Bức xạ neutron được sinh ra trong quá trình phân hạch các hạt nhân nguyên tử nặng.
Neutron được chia làm 3 loại tùy thuộc vào năng lượng của chúng (neutron nhanh năng
lượng lớn hơn 100 keV, neutron trung bình năng lượng từ 0,025 đến 100 keV, neutron
nhiệt năng lượng nhỏ hơn 0,025 keV) [24].

thể xảy ra đối với toàn bộ cơ thể hoặc đối với một phần cơ thể con người. Việc chiếu
xạ ngoài sẽ kết thúc khi cơ thể thôi tiếp xúc với nguồn phát tia bức xạ.
Chiếu xạ từ bên trong: Chiếu xạ xảy ra khi chất phóng xạ nằm bên trong cơ thể,
các chất phóng xạ này có thể vào bên trong cơ thể con người bằng đường hô hấp, ăn
uống, tổn thương da, sau đó lan truyền bên trong cơ thể. Chiếu xạ bên trong chỉ kết
thúc khi chất phóng xạ bị đào thải ra khỏi cơ thể do sự bài tiết và do sự suy giảm cường

Neutron là hạt không tích điện và vì vậy chúng không gây ra sự ion hoá trực tiếp
môi trường mà chúng truyền qua, neutron tương tác với môi trường vật chất thông qua
ba phương thức là tán xạ đàn hồi, tán xạ không đàn hồi và hấp thụ neutron. Tương tác
của neutron với môi trường vật chất có thể kích hoạt các hạt nhân môi trường vật chất
phát ra tia gamma hay các hạt tích điện thứ cấp khác gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá.
Neutron có khả năng đâm xuyên rất mạnh nhưng tùy thuộc vào năng lượng của chúng.
Tia X: Giống như tia gamma, tia X cũng là bức xạ điện từ nhưng có bước sóng
dài hơn tia gamma. Các tính chất của tia X cũng tương tự như tia gamma.

9

độ phóng xạ theo thời gian.
Đối với cơ thể sống, Tác động sinh học cơ bản và nguy hiểm nhất của bức xạ ion
hóa là quá trình ion hoá xảy ra trong các tổ chức mô khi bức xạ đi qua. Sự ion hóa
những phân tử nước (thành phần chủ yếu của các phân tử cấu tạo nên tế bào) có thể
dẫn đến những thay đổi bên trong phân tử và tạo ra các loại hợp chất gây hại cho các
nhiễm sắc thể. Sự hủy hoại này thể hiện ở sự biến đổi về cấu trúc và chức năng của
phân tử. Trong cơ thể người, sự thay đổi này có thể tự biểu lộ qua các triệu trứng bệnh
lý như ốm mệt do phóng xạ, đục thủy tinh thể hoặc về lâu dài là ung thư.

10


Cơ chế gây tổn thương trực tiếp: Bức xạ ion hoá trực tiếp truyền năng lượng và

trong trường hợp này là những thương tổn đó có thể truyền sang cho con của người bị

gây nên quá trình kích thích, ion hoá các phân tử sinh học dẫn đến tổn thương các phân

chiếu xạ và các thế hệ sau nữa. Các tổn thương do bức xạ ion hóa có thể phân chia như

tử đó.

dưới đây.

Cơ chế gây tổn thương gián tiếp: Bức xạ ion hoá tác dụng lên các phân tử nước

a. Các tổn thương xảy ra ở mức độ phân tử

(chiếm 75% trong tổ chức sống) làm phân ly các phân tử nước tạo thành các ion: H +,

Khi chiếu xạ, năng lượng của chùm tia truyền trực tiếp hoặc gián tiếp cho các

OH- ..., các gốc tự do *H, *OH, ..., các hợp chất có khả năng ôxy hoá cao HO2, H2O2,

phân tử sinh học từ đó có thể phá vỡ mối liên kết hoá học hoặc phân ly các phân tử

..., chúng phản ứng với các phân tử sinh học và gây tổn thương.

sinh học. Kết quả làm cho các phân tử này bị tổn thương dẫn đến chết hoặc làm thay

Sau khi các phân tử sinh học cấu tạo tổ chức sống chịu tác dụng trực tiếp hoặc

đổi các thông tin bên trong của chúng.

gián tiếp của bức xạ ion hóa, các sản phẩm phản ứng tương tác với các phân tử hữu cơ
quan trọng của tế bào. Các gốc tự do và các tác nhân oxy hóa có thể tấn công các phân
tử phức tạp là thành phần của các nhiễm sắc thể, chúng có thể tự gắn vào một phân tử
hoặc làm gãy các liên kết trong các phân tử dạng chuỗi dài đó. Những tổn thương ở
giai đoạn đầu nếu không được hồi phục sẽ dẫn đến những rối loạn về chuyển hóa. Các

gốc tự do phản ứng với những gốc hoạt động của hệ thống men có nhóm –SH biến
chúng thành những nhóm disulfur không hoạt động. Kết quả là hoạt tính phân giải của
hệ thống men có gốc –SH bị phá hủy, một phần chất men này rất cần thiết đối với sự
tổng hợp nucleoproteit và acid nucleic là những nhân tố quan trọng trong sự sống của
cơ thể. Ngoài ra các gốc tự do và các tác nhân oxy hóalàm suy biến các chất men
Hình 1.3. Minh họa đứt gãy liên kết trong phân tử AND do tác động của bức xạ

enzym protein, các chất enzym này đóng vài trò là xúc tác điều hòa đời sống của tế

ion hóa.

bào, nếu chúng bị suy biến thì tế bào không thể hoạt động bình thường dẫn đến tế bào
bị chết hay bị hủy hoại. Do ảnh hưởng của sự chiếu bức xạ ion hóa, số lượng các DNA

b. Các tổn thương xảy ra ở mức độ tế bào

và dexexyripo nucleoproteit trong các tổ chức sống và nhân tế bào bị giảm nên tốc độ

Khi bị chiếu xạ các đặc tính của tế bào có thể thay đổi ở cả trong nhân và nguyên

hồi phục của chúng chậm.

sinh chất. Nếu bị chiếu xạ bởi liều cao tế bào có thể bị phá huỷ hoàn toàn. Theo mức

Các hiệu ứng của bức xạ trên cơ thể con người là kết quả của các thương tổn
trong từng tế bào đơn lẻ. Những hiệu ứng này có thể chia thành hai loại, loại soma và
loại di truyền. Các hiệu ứng soma bắt đầu từ những thương tổn trong các tế bào bình
thường của cơ thể và chỉ ảnh hưởng đến người bị chiếu xạ. Các hiệu ứng di truyền thì

độ tổn thương, tế bào sau khi bị chiếu có thể xảy ra các trường hợp sau:

-

Tế bào hồi phục bình thường;

-

Tế bào chết do tổn thương nặng ở nhân và chất nguyên sinh;

lại do những tổn thương trong các tế bào của cơ quan sinh dục. Sự khác biệt quan trọng

11

12


-

Tế bào không chết nhưng bị thay đổi. Ví dụ: không phân chia được nhưng số

Hiệu ứng muộn: Các hiệu ứng muộn được chia làm 2 loại là hiệu ứng sinh thể

nhiễm sắc thể tăng gấp đôi và thành tế bào khổng lồ; tế bào phân chia được

bao gồm giảm tuổi thọ, tần suất xuất hiện bệnh ung thư cao hơn, thường là ung thư

nhưng có rối loạn trong cơ chế di truyền...

máu, ung thư da, ung thư xương, ung thư phổi và hiệu ứng di truyền bao gồm tăng xác

Các nghiên cứu cho thấy không phải toàn bộ các tế bào cùng có độ nhạy cảm bức

xạ giống nhau mà chúng rất khác nhau. Một số tế bào có độ nhạy cảm với bức xạ cao
như:

suất xuất hiện các đột biến về di truyền, dị tật bẩm sinh, quái thai.
1.3. TIÊU CHUẨN AN TOÀN BỨC XẠ TRONG TIẾP XÚC, VẬN
CHUYỂN VẬT LIỆU PHÓNG XẠ VÀ QUẢN LÝ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ

-

Các tế bào non đang trưởng thành (tế bào phôi);

1.3.1. Tiêu chuẩn đối với liều chiếu xạ cá nhân

-

Các tế bào sinh sản nhanh, dễ phân chia (tế bào cơ quan tạo máu, niêm mạc

An toàn bức xạ bao gồm các hành động thực hiện để ngăn chặn các bức xạ

ruột, tinh hoàn, buồng trứng ...);

hoặc để hạn chế hậu quả của bức xạ tại những nơi có sử dụng, vận chuyển và lưu giữ

- Các tế bào thần kinh tùy thuộc loại ít phân chia nhưng cũng rất nhạy cảm phóng

nguồn phóng xạ như nhà máy điện hạt nhân, y tế, năng lượng, công nghiệp, và sử
dụng quân sự. Mục đích của các tiêu chuẩn cơ bản về an toàn bức xạ là để ngăn ngừa

xạ.
c. Các tổn thương xảy ra ở mức độ cơ thể

Tổn thương xảy ra ở mức độ cơ thể kèm theo các hiệu ứng biểu hiện theo thời
gian (hiệu ứng sớm, hiệu ứng muộn).

những hiệu ứng tất định và hạn chế những hiệu ứng ngẫu nhiên gây bởi bức xạ. Một
tiêu chuẩn quan trọng hàng đầu về an toàn bức xạ là các giới hạn về liều chiếu xạ
nghề nghiệp đối với nhân viên bức xạ và liều chiếu xạ dân chúng. Liều chiếu xạ của
một cá nhân được xác định như sau:

Hiệu ứng sớm: Là hiệu ứng xảy ra khi các cá thể bị chiếu bởi mức liều lớn (liều
toàn thân khoảng > 500mSv [5]). Các biểu hiện bệnh do bức xạ gây ra sẽ xuất hiện sau
khoảng thời gian ngắn. Các biểu hiện đầu tiên xuất hiện tại những cơ quan có tế bào
nhạy cảm với bức xạ như:

Hhd,tổng= Hhd,1 + Hhd,2

(1.2)

Hhd,tổng tổng liều hiệu dụng: là đại lượng được dùng để đánh giá liều bức xạ gây
nên cho tất cả các mô và cơ quan trong cơ thể; Hhd,1: liều hiệu dụng gây bởi chiếu xạ
từ bên ngoài trong một khoảng thời gian xác định; Hhd,2: Liều hiệu dụng gây bởi chất

Máu và cơ quan tạo máu: xuất huyết, phù nề, thiếu máu, giảm limpho, bạch cầu,
tiểu cầu và hồng cầu.

phóng xạ xâm nhập vào cơ thể trong cùng thời gian đó.
Đơn vị của liều hiệu dụng là jun trên kilogram và được gọi là Sivơ (Sv).

Hệ tiêu hoá: ỉa chảy, sút cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng cơ thể, những
thay đổi trong hệ thống tiêu hoá thường quyết định hậu quả bệnh phóng xạ.
Da: Sau khi bị chiếu liều cao, các ban đỏ xuất hiện trên da, da bị viêm, xạm, các

tổn thương này có thể dẫn đến viêm loét, thoái hoá, hoại tử da hoặc phát triển thành
ung thư da.

Đối với mọi công việc bức xạ bất kỳ, cần phải bảo vệ nhân viên bức xạ và dân
chúng tránh các rủi ro bức xạ bằng cách giữ cho liều chiếu xạ thấp hơn các giới hạn
liều tương ứng dưới đây.
Bảng 1.1. Giới hạn của Việt Nam về liều chiếu xạ đối với các đối tượng theo quy định
tại Thông tư số 19/2012/TT-BKHCN ngày 8/11/2012 của Bộ Khoa học và Công nghệ

13

14


Đối tượng

trong cả thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều

Giới hạn về liều

trị.

- Liều hiệu dụng 20 mSv trong một năm được lấy
trung bình trong 5 năm kế tiếp nhau (100 mSv trong 5

Người đang học nghề

năm) và 50 mSv trong một năm đơn lẻ bất kỳ;

liên quan đến bức xạ,

Nhân viên bức xạ

- Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 20 mSv

học sinh, sinh viên tuổi

chuyên nghiệp trên 18

trong một năm được lấy trung bình trong 5 năm kế tiếp

từ 16 đên 18 sử dụng

tuổi

nhau (100 mSv trong 5 năm)1 và 50 mSv trong một

nguồn phóng xạ trong

năm đơn lẻ bất kỳ;
- Liều tương đương đối với chân và tay hoặc da 500
mSv trong một năm;

- Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 20 mSv
trong một năm;
- Liều tương đương đối với chân và tay hoặc da2 150
mSv trong một năm.

1.3.2. Tiêu chuẩn về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt của Việt Nam [12]
Theo Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN ngày 23/11/2012 của Bộ Khoa học và

- Liều hiệu dụng 1 mSv trong một năm.

Công nghệ quy định: Vật nhiễm bẩn bề mặt là vật rắn, bản thân nó không phải là vật

- Trong những trường hợp đặc biệt , có thể áp dụng giá

liệu phóng xạ nhưng có chất phóng xạ bám trên bề mặt. Nhiễm bẩn phóng xạ là sự có

trị giới hạn liều hiệu dụng cao hơn 1 mSv, với điều

mặt của chất phóng xạ trên bề mặt với lượng lớn hơn 0,4 (Bq/cm2) đối với chất phát

kiện giá trị liều hiệu dụng lấy trung bình trong 5 năm

beta, chất phát gama và chất phát anpha độc tính thấp hoặc lớn hơn 0,04 (Bq/cm2) đối

kế tiếp nhau không vượt quá 1 mSv trong một năm.

với chất phát anpha khác.

- Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 15 mSv
trong một năm.
- Liều tương đương đối với da 50 mSv trong một năm.
Dân chúng

quá trình học tập

- Liều hiệu dụng 6 mSv trong một năm;

- Liều bức xạ của người chăm sóc, hỗ trợ và thăm
bệnh nhân trong chẩn đoán, xét nghiệm và điều trị
bằng bức xạ ion hóa hoặc dược chất phóng xạ có độ
tuổi từ 16 tuổi trở lên không được vượt quá 5 mSv
trong cả thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều
trị. Liều bức xạ của người chăm sóc, hỗ trợ và thăm
bệnh nhân trong chẩn đoán, xét nghiệm và điều trị
bằng bức xạ ion hóa hoặc dược chất phóng xạ có độ
tuổi nhỏ hơn 16 tuổi không được vượt quá 1 mSv

15

Nhiễm bẩn phóng xạ không được vượt quá các giới hạn sau: 4 (Bq/cm2) đối với
chất phát beta, chất phát gama và chất phát anpha độc tính thấp; 0,4 (Bq/cm2) đối với
các chất phát anpha khác. Các giá trị giới hạn được lấy trung bình trên diện tích 300
(cm2) hoặc toàn bộ diện tích bề mặt nếu nhỏ hơn 300 (cm2).
1.3.3. Tiêu chuẩn và điều kiện của Việt Nam về suất liều bức xạ trong vận
chuyển vật liệu phóng xạ
Theo Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN ngày 23/11/2012 của Bộ Khoa học và
Công nghệ quy định:
- Đối với kiện miễn trừ, suất liều bức xạ ở sát bề mặt kiện không lớn hơn 5
(µSv/h);
- Đối với các loại kiện khác, suất liều bức xạ trên mặt ngoài của kiện không
lớn hơn 2 (mSv/h);

16


- Đối với thiết bị hoặc vật phẩm không bao gói, suất liều bức xạ tại điểm cách
mặt ngoài 10 (cm) không lớn hơn 0,1 (mSv/h).

CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.3.4. Tiêu chuẩn và điều kiện miễn trừ, khai báo, cấp phép chất phóng xạ
nhân tạo của Việt Nam [11]

Như đã giới thiệu tại phần Mở đầu và Chương 1, Hiện nay Bệnh viện Trung
ương Quân đội 108 đang quản lý và vận hành một máy gia tốc Cyclone 30 có khả năng

Chất phóng xạ chứa nhiều hơn một loại nhân phóng xạ nhân tạo thỏa mãn công
thức sau:

tạo ra khoảng 10 đồng vị 124I, 123I, 201Tl, 67Ga, 111In, 11C, 18F,13N, 15O, 22Na, 48V sử dụng
trong y học hạt nhân. Đối tượng khảo sát trong phạm vi Luận văn bao gồm việc đo suất

n

Ci

X
i 1

1

(1.3)

i

liều bức xạ gamma và neutron, độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại một số địa điểm

xung quanh khu vực máy gia tốc Cyclone 30 trước, trong, sau khi sản xuất đồng vị
phóng xạ nhằm đánh giá mức độ an toàn bức xạ tại đây dựa trên các biện luận khoa

Trong đó:
-

n là số lượng nhân phóng xạ nhân tạo có trong chất phóng xạ;

học. Ngoài ra Luận văn còn tiến hành các phép đo và tính toán xác định hoạt độ của

-

Ci là tổng hoạt độ hoặc hoạt độ riêng của nhân phóng xạ nhân tạo i có

một số đồng vị phóng xạ có trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc

trong chất phóng xạ, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên

Cyclone 30 làm cơ sở tham khảo cho công tác quản lý và lưu giữ các vật liệu phóng xạ

gam (Bq/g) tương ứng;

trước khi thải ra môi trường.

-

Xi là mức miễn trừ khai báo, cấp giấy phép tương ứng đối với nhân

2.1 SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRÊN MÁY MÁY GIA TỐC

phóng xạ i, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên gam (Bq/g).

CYCLONE 30 TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC, BỆNH VIỆN TRUNG

Xi được quy định tại Phụ lục I của QCVN 5: 2010/BKHCN.

ƯƠNG QUÂN ĐỘI 108
2.1.1 Máy gia tốc Cyclone 30 [2] [15]
Máy gia tốc Cyclone 30 (tên riêng của máy gia tốc cyclotron 30MeV của hãng
IBA Bỉ) là máy gia tốc vòng có tần số ổn định, trường không đổi, có thể gia tốc H - tới
năng lượng cực đại 30 MeV. Năng lượng chùm ion chiết (beam) có thể thay đổi từ 15
đến 30 MeV với cường độ lên đến 350 µA.

17

18


a. Nguồn ion: Nguồn ion được cung cấp từ plasma đa cực tạo ra bởi nam châm
vĩnh cửu đặt dưới các tấm mạ nhôm. Bên trong buồng chứa khí H2 , các phân tử hydro
chuyển động hỗn loạn vì nhiệt, khi tiếp xúc với các điện tử mang năng lượng phát ra từ
ca-tốt được nung nóng, sẽ xảy ra phản ứng: H2 → ionH −

Hình 2.1. Máy gia tốc Cyclone 30 của hãng IBA.
Nguyên lý cấu tạo máy gia tốc Cyclone 30
Các hệ thống quan trọng cấu thành Cyclone 30 bao gồm: Nguồn ion (Ion Source);
Hệ thống nam châm chính (Main magnet System); Hệ thống RF (radio frequency
System); Hệ thống bơm chùm ion dọc trục (Axial Injection); Hệ thống chiết chùm
(tripper); Hệ thống chân không (Vacuum System); Các đường chùm (Beam line); Bia
(Target).

Hình 2.3. Sơ lược cấu tạo nguồn ion.
b. Hệ thống bơm chùm ion dọc trục (axial Injection): Hệ thống bơm chùm
ion dọc trục là bộ phận chuyển H- được sinh ta từ nguồn ion tới trung tâm của máy gia
tốc, các bộ phận chính bao gồm:
-

Nam châm lái: Cho phép di chuyển chùm sang bên dọc theo hai trục X và Y
vuông góc với nhau và với trục bơm;

-

Thấu kính tĩnh điện Einzell: Có tác dụng hội tụ chùm yếu;

-

Thấu kính solenoid (Glazer): Có tác dụng hội tụ chùm mạnh;

-

Bộ gom hạt (puller): Nguồn ion được tạo ra là dòng liên tục, nhưng do tính
chất tuần hoàn của cyclotron chỉ cho phép khoảng 10% chùm được gia tốc.
Bộ gom hoạt động theo tốc độ của các hạt, tăng số hạt tới D đúng pha gia
tốc;

-

Bơm tĩnh điện: Đẩy chùm gia tốc xuống đường bơm tới từ trường của
cyclotron.

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống máy gia tốc Cyclone 30.

19

20


e. Hệ thống chân không: Hệ thống chân không trong cyclotron phải đảm bảo
độ chân không cao để tránh sự ion hóa các điện tích bởi các khí dư. Buồng ion và hệ
thống dẫn chùm tia được hút chân không đến 10−8 − 10−10 bar, buồng cyclotron được
hút chân không đến 5 × 10−10 bar.
g. Đường chùm (Beam line): Sau khi ra khỏi cyclotron, dòng proton này sẽ
được truyền qua đường chùm (beam line) đến kích hoạt bia đã được làm giàu tạo ra các
đồng vị phóng xạ. Đường chùm là một ống được chế tạo bằng nhôm để hạn chế việc
Hình 2.4. Sơ lược cấu tạo hệ thống bơm chùm ion dọc trục.

kích hoạt.

c. Hệ thống RF: Hệ thống RF cung cấp điện trường dao dộng để đẩy các ion
qua các khe gia tốc, là nơi mà chúng thu nhận năng lượng sau mỗi vòng, cho tới khi đạt
tới năng lượng mong muốn ở bán kính chiết.

Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống RF, Các điện cực Dee, lỗ và khớp nối RF.
Hệ thống RF về cơ bản là hệ thống khuếch đại năng lượng cao, khuếch đại sóng
sin của bộ dao động thạch anh nhỏ tới năng lượng 25 hoặc 40kW. Năng lượng RF cấp
tới hai cặp điện cực gia tốc phẳng đối diện bên trong cyclotron.
d. Hệ thống nam châm chính (Main magnet System): Tạo ra từ trường đều có
phương vuông góc với mặt phẳng chuyển động của hạt được gia tốc. Đặc tính của hệ

Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo đường chùm.

h. Hệ thống triết chùm: Được đặt cuối đường chùm để tách chùm tia đến các
cổng đã được lắp đặt hệ thống bia. Hệ thống chiết chùm lấy điện tử của các ion khi
chúng đi qua lá carbon. Chùm hạt sau khi đi qua lá các bon là proton mang điện dương
được lái ra ngoài bởi từ trường đến các đường chiết chùm tia.

thống nam châm chính gồm: Số lượng các sector: 4; góc các sector: 54-58 độ; Cường
độ từ trường vùng đồi: 1,7 Tesla; Cường độ từ trường vùng rãnh: 0,12 Tesla; Năng
lượng dòng một chiều trong các cuộn dây: 7,2 kW.

21

22


13

N

16

O(p,α)N13

5mM ethanol trong nước vô trùng
15

11

chuyển mạch. Vai trò của nam châm chuyển mạch là lái chùm tới một trong các cổng
đó.

14

N(p,α)C11

18

F

18

O(p,n)F18

18

F

18

O(p,n)F18

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý đưa proton ra.
Có 5 cổng chiết chùm tia được lắp trên buồng chân không của nam châm

C

N2 + 16O2

[11C]CO2

(1%)

H218Oc
18

[13N]NH4

[18F]F[18F]F2e

O2

j. Hệ điều khiển: Việc điều khiển hoạt động của cyclotron thông qua hệ thống
tự động thiết kế linh hoạt, tin cậy, được xây dựng xung quanh bộ điều khiển logic lập
trình PLC – Siemens simatic S7-400, chạy trên PC.
2.1.2 Hệ hotcell tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ 18F-FDG [4]
Hiện tại máy gia tốc cyclone 30 tại Trung tâm máy gia tốc 30 MeV - Bệnh viện
Trung ương Quân đội 108 được sử dụng chủ yếu để sản xuất đồng vị 18F là nhân phóng
xạ positron dùng cho máy chụp hình cắt lớp bức xạ positron (Positron Emission
Tomography-PET).18F được tạo ra tại buồng bia lỏng theo phản ứng hạt nhân
18

O(p,α)18F trong khoảng 20-30 phút ở điều kiện năng lượng chùm tia proton 18 MeV,

cường đội chùm tia khoảng 35-40 μA. Sản phẩm

18

F được tạo ra có hoạt độ 1000 –

1200 mCi sau đó sẽ được dẫn truyền vào hệ tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ (hệ
Hình 2.8. Giản đồ miêu tả dòng proton có thể chuyển ra ở 5 cổng khác

hotcell). Tại đây một phần 18F sẽ được tổng hợp thành FDG, 1 phần sẽ đi vào lọ thải.

nhau.

Sau khi tổng hợp xong, hệ hotcell sẽ tự động chia liều tùy theo lượng hoạt độ mỗi liều

i. Hệ thống bia: Nằm bên ngoài cyclotron, có 3 loại vật liệu bia là: rắn, lỏng,
khí. Chùm proton năng lượng cao bắn vào bia tạo ra các phản ứng hạt nhân, từ đó sinh

đã được đặt trước bởi kỹ thuật viên cho việc kiểm nghiệm hoặc cho các đơn vị sử
dụng.
Hệ chia liều là hệ thống rôbốt được thiết kế với độ an toàn rất cao trong việc

ra các đồng vị phóng xạ.
Bảng 2.1. Một số phản ứng hạt nhân tại hệ thống bia.
Đồng
vị

Phản ứng
hạt nhân

Vật liệu bia
15

15

O

15

N(p,n)O15

N2 + 16O2
(2.5%)

23

Công thức hóa học
của sản phẩm đồng vị

che chắn bức xạ đồng thời có hệ thống giám sát liều lượng bên trong và bên ngoài đi
kèm.

[15O]O2

24


Hình 2.11. Điều khiển hệ thống hoạt động thông qua máy tính bên ngoài.
2.1.3. Quy trình sản xuất dược chất phóng xạ18F-FDG [4] [16]
Hình 2.9. Hình dạng bề ngoài (trái) và bên trong (phải) của hệ thống hotcell.
Phần bên trong hệ hotcell là khu vực tiếp xúc trực tiếp với chất phóng xạ, được
thực hiện bởi cánh tay rôbốt rất linh hoạt có 6 bậc tự do.
Để quan sát quá trình tổng hợp, chia liều và hoạt động của cánh tay rôbốt, có một

a. Giới thiệu chung về 18F-FDG
18

F-FDG là một dạng tương tự của đường glucose trong đó nhóm hydroxyl trên

một nguyên tử C của một phân tử glucose được thay thế bằng một nguyên tử F.
FDG có tên hóa học là Fluoro deoxy glucose, khối lượng phân tử 181.15 g/mol.

tấm cửa thủy tinh chì dày 75 mm, kích thước 140 x 140 mm.

Hình 2.12. Cấu trúc phân tử 18F-FDG.
Hình 2.10. Cửa sổ thủy tinh chì để quan sát hoạt động của cánh tay rôbốt.
Việc chia liều dược chất phóng xạ được đảm bảo độ chính xác cao bằng hệ
thống Theodorico lập trình chia liều tự động cho rôbốt bằng máy tính.

25

-

Dạng hóa học: 18F-FDG

-

Phản ứng trên bia: 18O (p,n) 18F

-

Thời gian bán rã T1/2 = 110 phút

-

Vật liệu bia: H218O

-

Năng lượng chùm proton: 18 MeV

26

18

F-


-

Thời gian chiếu: 60 phút cho 400µl hoặc 120 phút cho 2 ml

tốc hình 2.13, phòng lấy mẫu 18F-FDG (phòng Lab phân tích phổ gamma), phòng kiểm

-

Hoạt độ (mCi): 700 (400µl), 5000 (2ml)

nghiệm 18F-FDG (phòng Lab sắc ký) trước, trong và sau khi sản xuất 18F-FDG.
Đo suất liều gamma bên ngoài các container chứa dược chất phóng xạ 18F-FDG

b. Quy trình sản xuất 18F-FDG
Các giai đoạn sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG gồm:
- Chuẩn bị bia, bia dùng cho sản xuất 18F là bia nước giàu 18O;

sau khi đã tổng hợp và bên ngoài xe kéo tay chở các container này.
Các giá trị suất liều gamma được đo 03 lần và lấy giá trị trung bình.

- Tính toán tối ưu các điều kiện chiếu xạ và chiếu bia;

- Xử lý hóa học bia nóng sau khi đã được chiếu xạ;
- Tổng hợp 18F thành dược chất phóng xạ 18F-FDG;
- Chia liều dược chất phóng xạ 18F-FDG;
- Kiểm nghiệm dược chất18F-FDG đáp ứng các tiêu chuẩn dược chất;
Trong các giai đoạn sản xuất dược chất phóng xạ

18

F-FDG, giai đoạn tổng hợp,

chia liều và vận chuyển dược chất phóng xạ là khoảng thời gian chủ yếu gây nên liều
chiếu cho các nhân viên ngay tại thời điểm sản xuất. Quá trình xử lý, lưu giữ chất thải
phóng xạ sinh ra trong quá trình sản xuất 18F-FDG cũng có nguy cơ làm tăng liều chiếu
xạ đối với các nhân viên. Ngoài ra như đã trình bày tại Chương 1, một số vật liệu nằm
trong hệ thống máy gia tốc có thể bị chiếu xạ và kích hoạt trở thành vật liệu phóng xạ,
do đó trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa máy gia tốc, đặc biệt là tại buồng bia có thể

Hình 2.13. Sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia tốc và các điểm khảo sát suất liều
bức xạ, nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt.

gây liều chiếu xạ thêm cho nhân viên.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

b. Thiết bị đo
Thiết bị sử dụng đo suất liều bức xạ gamma là máy phổ kế AT6102A cầm tay

2.2.1. Khảo sát suất liều gamma

đa chức năng, bên trong có đầu dò nhấp nháy với tinh thể Na(TI) Ø40x40 mm và ống

a. Phương pháp và vị trí đo

đếm Geiger-Muller.

Khảo sát phông và suất liều bức xạ gamma tại các vị trí cửa buồng bia (1), cửa
phòng hệ hotcell (2), trung tâm phòng hotcell (3), hành lang đi lại (4), cách cửa buồng
bia 0,5m (5), cách cửa buồng bia 4m (6) thể hiện trên sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia

27

28


tại
3

đây

neutron

nhiệt

sẽ

phản

ứng

với

He3

theo

phương

trình

He  n  T  p  0, 764MeV .
3

Hình 2.15. Phản ứng giữa neutron và He3.
Các hạt mang điện Triti và proton sẽ được phát hiện bởi đám mây tích điện
được tạo ra trong vùng khí của ống đếm tỉ lệ hoặc ống đếm Gerger Muler.
Thiết bị đo suất liều neutron được sử dụng trong Luận văn là Thermo FH 40
Hình 2.14. Thiết bị AT6012A sử dụng đo suất liều bức xạ gamma.
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật đầu dò của phổ kế AT6102A.
Loại đầu dò của

Khoảng đo suất liều bức xạ Khoảng năng lượng bức xạ

phổ kế AT6012A

gamma

gamma ghi nhận được (keV)

Nal (Tl)

0.01 uSv/h - 300 uSv/h

50 - 3000

Geiger-Muller

10uSv/h-100 mSv/h

60 - 3000

GL-10 có cấu tạo và đặc tính kỹ thuật được mô tả tại hình 2.16 và bảng 2.3. Cấu tạo
Thermo FH 40 GL-10 gồm: ống trụ có vỏ dày làm bằng polyetylen; lớp bột Vonfram;
ống đếm chứa khí He-3; vá cao su tẩm boric; tiền khuếch đại; màn hình hiển thị Led;
cáp kết nối

2.2.2. Khảo sát suất liều neutron
a. Phương pháp và vị trí đo
Khảo sát phông và suất liều bức xạ neutron tại các vị trí 1, 2, 3, 4, 5, 6 trên sơ đồ
mặt bằng khu vực máy gia tốc hình 2.13 trước, trong và sau khi sản xuất 18F-FDG. Các
giá trị suất liều neutron được đo 03 lần và lấy giá trị trung bình.
b. Thiết bị đo [7]
Nguyên lý ghi đo bức xạ neutron: Neutron năng lượng cao bay đến, bị làm chậm

Hình 2.16. Máy đo Thermo (hình trái) và cấu tạo bên trong (hình phải).

khi đi qua lớp polyetylen và trở thành neutron nhiệt. Sau đó đi vào ống chứa khí He-3,

29

30

Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật đầu dò neutron FH 40 GL-10.
Dải đo (Cf-252)

1 nSv/h – 100 mSv/h

Độ nhạy (Cf-252)

0,84 s 1 /(µSv/h)

Dải năng lượng

25 meV – 5GeV

Góc đo

± 20% tất cả các hướng

Gamma truyền qua

<5. 105 với 100 mSv/h (Cs137)

Khí lấp đầy

He3, 2 bar

Kích thước/Khối lượng

Φ 230 mm×h 340 mm/13,5 kg

Cửa đưa vào,
ra
container
chứa dược chất
phòng xạ 18FFDG

2.2.3. Khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt
a. Phương pháp, vị trí đo

Hình 2.17. Các vị trí đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt trong phòng hotcell.

Như đã biết, Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30 MeV hiện chủ yếu chỉ sản

Ta thấy rằng tại vị trí cửa đưa vào, ra container chứa dược chất phóng xạ

18

F-

xuất F-FDG, F là đồng vị phát bức xạ positron năng lượng 0.6335 MeV với suất ra

FDG có thể có khả năng nhiễm bẩn phóng xạ cao, tuy nhiên nếu thực hiện khảo sát độ

97%. Ngoài đồng vị chính 18F còn nhiều các đồng vị khác sinh ra trong quá trình bắn

nhiễm bẩn tại đây, kết quả đo sẽ không khách quan do bên trong hệ hotcell đang có

bia, đối tượng khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt không chỉ có positron và gamma

dược chất phóng xạ 18F-FDG, do đó không thực hiện đo nhiễm bẩn phóng xạ tại vị trí

mà có thể có cả beta- và alpha. Tuy nhiên trong quá trình khảo sát, chưa khi nào phát

này.

18

18

hiện được nhiễm bẩn phóng xạ alpha, do đó loại bức xạ gây nhiễm bẩn bề mặt được
đánh giá trong Luận văn là bức xạ positron, beta- và gamma.
Do quá trình sản xuất 18F-FDG là một chu trình khép kín, nhiễm bẩn phóng xạ

b. Thiết bị đo
Việc đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thiết
bị Radiagem 2000 đi kèm đầu dò Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100.

bề mặt thường có khả năng lớn nhất xảy ra tại phòng hotcell tổng hợp và chia liều 18FFDG. Đo nhiễm bẩn bằng phương pháp trực tiếp, giữ đầu dò đo nhiễm bẩn cách bề mặt
cần đo 0,1 cm tại các vị trí cách chân hệ hotcell 1m (B), 0,3m (C), sát chân hệ hotcell
(B) thể hiện tại hình 2.17. Mỗi điểm đo 3 lần, mỗi lần đo trong thời gian 2 phút và lấy
giá trị trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt.
Hình 2.18. Thiết bị Radiagem 2000.

Hình 2.19. Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100.

Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100: Đầu dò có khả năng chỉ đo bức xạ alpha; chỉ
đo bức xạ beta; cả bức xạ alpha và beta; cả bức xạ anpha, beta và gamma. Đầu dò sử

31

32


dụng một tấm phim nhấp nháy ZnS(Ag) đặt lên trên một tấm plastic nhấp nháy dày

b. Hệ phổ kế gamma bán dẫn dùng xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ [23]

0.5mm. Diện tích phát hiện 102 cm2 (68 x 150 mm). Dải đo từ 0 – 10000 c/s.

Phổ kế gamma với detector bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu

2.2.4. Xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ bằng hệ phổ kế gamma [8] [9] [23]

cơ bản cũng như ứng dụng của khoa học và công nghệ hạt nhân. Trung tâm Máy gia

a. Phương pháp xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ

tốc Cyclotron 30MeV – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 hiện được trang bị một

Hiện nay, để xác định hoạt độ của một số đồng vị trong mẫu môi trường,

hệ phổ kế gamma bán dẫn dải năng lượng rộng BEGe- Canberra, với tinh thể có đường

phương pháp thường được sử dụng nhiều đó là phương pháp tuyệt đối. Trong phương

kính 80.5mm, diện tích 5000 mm2, chiều dày 31mm, làm lạnh bằng ni tơ lỏng do hãng

pháp này, chúng ta cần phải xác định được hiệu suất ghi đối với đỉnh năng lượng tia

Canberra chế tạo. Hệ phổ kế gamma này được sử dụng tại Trung tâm cho công tác

gamma phát ra tương ứng với dạng hình học của mẫu. Chính điều này đặt ra nhu cầu

kiểm nghiệm dược chất phóng xạ và nghiên cứu.

xây dựng đường cong hiệu suất đối với detector ứng với từng đỉnh năng lượng theo độ

Trong phạm vi của Luận văn, hệ phổ kế gamma này được sử dụng để xác định

cao. Việc xây dựng đường cong hiệu suất này giúp tính toán hoạt độ phóng xạ của các

hoạt độ của một số đồng vị phóng xạ có trong các màng mỏng của cửa sổ buồng bia

mẫu đo có dạng hình học nhất định. Đường cong hiệu suất ghi là đường mô tả sự phụ

máy gia tốc (lá Havar). Màng mỏng này bị chiếu xạ và kích hoạt bởi chùm proton trong

thuộc của hiệu suất ghi vào năng lượng bức xạ gamma. Hiệu suất ghi đỉnh của detector

quá trình bắn phá bia tạo ra các đồng vị phóng xạ 18F.

ηh(E) được tính theo công thức:
ηh(E) =

Sơ lược cấu tạo hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe- Canberra

N

[7] [8] [9]

Iγ Afsum t

Cấu tạo hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra gồm: buồng chì, detector

(2.1)

bán dẫn Ge giải năng lượng rộng (BEGe), các hệ điện tử như tiền khuếch đại, khuếch

Trong đó: N: diện tích (số đếm) của đỉnh năng lượng quan tâm,

đại phổ, bộ biến đổi tương tự số (ADC), máy phân tích biên độ nhiều kênh (MCA),

Iγ [%]: là hiệu suất phát gamma ứng với năng lượng Eγ

nguồn nuôi cao áp…

A [Bq]: hoạt độ của mẫu tại thời điểm đo
fsum: hệ số hiệu chỉnh cho hiệu ứng trùng phùng tổng
t [s]: thời gian đo mẫu
Ngoài ra còn có các hiệu chỉnh khác như: tự hấp thụ, hình học đo…
Hiệu suất ghi đỉnh là hàm theo năng lượng, ηh(E) có dạng:
ln[ηh(E)] = a0 + a1.ln(E) + a2.[ln(E)]2 + a3.[ln(E)]3 + a4.[ln(E)]4…. [23]

(2.2)
Hình 2.20. Sơ đồ khối hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra.

Do vậy, đầu tiên cần xác định hiệu suất ghi ηh(E) tương ứng với từng đỉnh năng
lượng E của mẫu nguồn chuẩn, sau đó làm khớp bộ số liệu đo được với hàm tại biểu

Hệ phổ kế gamma tại Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeVđược sử dụng

thức (2.2) nêu trên để xác định hệ số ai. Sau khi đã xác định được hiệu suất ghi đỉnh

trong luận văn này không có các khối cao áp, khuếch đại như các hệ thông thường mà

ηh(E), áp dụng vào biểu thức (2.1) ta sẽ tính được hoạt độ A[Bq] của các đồng vị phóng

chúng đã được tích hợp vào khối phân tích phổ số (DSA-1000) sẽ được trình bày dưới

xạ có trong mẫu cần phân tích.

đây.

33

34


Một số đặc trưng kỹ thuật của hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe –
Canberra tại Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeV

điều tất yếu là phải có vật liệu che chắn thích hợp. Với detector BEGe dạng thẳng đứng
sử dụng buồng chì có vỏ ngoài làm bằng thép cacbon. [23]

Detector BEGe: Có dải năng lượng rộng từ 3 keV tới 3 MeV. Độ phân giải
năng lượng ở vùng năng lượng thấp của BEGe tương đương với độ phân giải năng
lượng của detector Ge năng lượng thấp, độ phân giải năng lượng ở vùng năng lượng
cao tương đương với độ phân giải năng lượng của detector đối xứng trục chất lượng
tốt.
Khối phân tích số DSA-1000: Là thiết bị được tích hợp bộ phân tích đa kênh

(MCA) 16000 kênh dựa trên kĩ thuật xử lý tín hiệu số tiên tiến (DSP). Khi kết hợp với
máy tính, DSA-1000 sẽ trở thành thiết bị phân tích phổ hoàn chỉnh, có khả năng thu
nhận và phân tích với chất lượng cao nhất. Thiết bị này tích hợp với phần lớn đầu dò
hiện nay như HPGe, NaI, Si (Li), CDT hoặc Cd(Zn)Te. [18]
DSA-1000 được vận hành thông qua phần mềm phân tích phổ Genie 2000. Phần
quan trọng nhất của DSA-1000 là hệ thống phụ xử lý tín hiệu số. Không giống như hệ
thống thường mà tại đó tín hiệu được số hóa ở cuối chuỗi xử lý tín hiệu, đối với DSA1000 thì tín hiệu được số hóa ở trước chuỗi xử lý tín hiệu. Phương pháp này giúp giảm
thiểu số mạch tương tự dẫn đến tăng tính ổn định, tính chính xác. [18]

Hình 2.21. Khối phân tích số DSA-1000.
Buồng chì: Để giảm bớt phông do các đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo
phân bố xung quanh detector làm ảnh hưởng tới kết quả phân tích phổ gamma đo được,

35

36


CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN

3.1. SUẤT LIỀU BỨC XẠ TẠI MỘT SỐ VỊ TRÍ QUAN TRỌNG TRUNG
TÂM MÁY GIA TỐC CYCLOTRON 30 MeV TRONG QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT
18

F-FDG

dược chất phóng xạ liều đơn

Cách xe chuyên chở 0,5m, cao 1m

Vận chuyển container chứa

Cách container 0,2m

dược chất phóng xạ liều tổng

Cách xe chuyên chở 0,5m, cao 1m

3,45 ± 0,67

Phòng Lab phân tích phổ

Cách phía sau bình phong chì nơi

33,33 ± 2,34

gamma (lấy mẫu kiểm nghiệm)

lấy mẫu 18F-FDG 0,2m

Phòng Lab sắc ký (kiểm nghiệm

Nơi đặt hệ máy kiểm nghiệm

dược chất phóng xạ)

dược chất phóng xạ

gian khảo sát thực hiện trong 6 lần sản xuất dược chất phóng xạ

18

F-FDG định kỳ

(khoảng 02 tháng) được thể hiện tại bảng 3.1 như dưới đây.

Điểm đặt thiết bị đo

neutron Thermo FH 40 GL-10 dùng trong luận văn có độ đáp ứng về thời gian chậm,
máy gia tốc, thiết bị đo suất liều neutron được dùng để đo theo thứ tự thời gian từ các
vị trí ít có khả năng có mặt của bức xạ neutron (cửa buồng cyclotron, cửa phòng hotcell,

soát Trung tâm máy gia tốc.
Vị trí đo

phản ứng hạt nhân trong quá trình vận hành máy gia tốc. Do thiết bị đo suất liều
nên để đảm bảo tính chính xác kết quả đo suất liều neutron, trong quá trình vận hành

Bảng 3.1. Trung bình suất liều bức xạ gamma tại các vị trí trong khu vực kiểm

trong phòng hotcell) đến các vị trí phía trước cửa buồng bia. Kết quả cho thấy chỉ phát

Trung bình suất liều bức xạ γ (µSv/h)

hiện được sự có mặt của bức xạ neutron tại vị trí cửa buồng bia trong quá trình bắn

Trước khi

Trong quá

Sau khi sản

Chuyển F

bắn chùm

trình bắn chùm

xuất 18F-

từ buồng bia

tia vào bia

tia vào bia

FDG 60 phút

đến hotcell

0,11 ± 0,02

0,13 ± 0,03

0,11 ± 0,02

Không đo

18

chùm tia gia tốc vào buồng bia, thể hiện ở bảng 3.2 dưới đây.
Bảng 3.2. Trung bình suất liều bức xạ neutron tại các vị trí trong thời gian bắn chùm tia
gia tốc vào buồng bia.

Phông bức xạ gamma: 0,11 µSv/h
buồng Cách cửa 0,5m; cao

Cyclotron

1m

Cửa buồng bia

Cách cửa 0,5m; cao

0,13 ± 0,02

1,07 ± 0,20

0,16 ± 0,02

Điểm đặt thiết bị đo

n (µSv/h)

Cửa buồng bia

Vị trí đo

(cách 0,5m; sát mặt đất)

3,32 ± 0,20

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; cao 1m)

Các vị trí cửa buồng cyclotron, cửa

1m
Cách cửa 4m; cao 1m
Cửa

0,19 ± 0,01

Như đã trình bày tại Chương 1, bức xạ neutron là bức xạ tức thời sinh ra do các

Suất liều bức xạ gamma được khảo sát tại các vị trí đã nêu tại Chương 2. Thời

Cửa

0,26 ± 0,05
168,50 ± 5,99

phòng Tại cửa, cao 0,5m

Không đo

1,01 ± 0,22

Không đo

0,12 ± 0,02

0,12 ± 0,01

0,10 ± 0,02

0,16 ± 0,01

0,16 ± 0,02

0,18 ± 0,01

phòng hotcell, trong phòng hotcell

hotcell
Phòng hotcell

Trung tâm phòng, cao

0,43 ± 0,13

0,5m

Vị trí đo
Vận chuyển container chứa

Điểm đặt thiết bị đo

Cách container 0,2m

37

1,37 ± 0,08
Không phát hiện có bức xạ neutron

Trung bình suất liều γ (µSv/h)
6,85 ± 0,67

38


Trong quá trình bắn chùm tia vào bia để tạo ra

3.1.1. Đánh giá kết quả đo

18

F, ta thấy có mặt bức xạ

Kết quả bảng 4.1 cho thấy suất liều bức xạ gamma tại các vị trí khu vực sản xuất

neutron tại vị trí cửa buồng bia. Mặt khác suất liều neutron tại cùng một khoảng cách

F-FDG Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeV về cơ bản nằm trong giới hạn suất

tới cửa buồng bia giảm dần khi đưa detector lên cao. Điều này có thể giải thích do bức

liều của khu vực kiểm soát. Chủ yếu suất liều bức xạ gamma tăng lên tại khu vực cửa

xạ neutron chỉ lọt được qua khe hở nhỏ giữa cửa buồng bia với mặt sàn và khe đường

buồng bia trong quá trình bắn chùm tia vào bia do xảy ra các phản ứng hạt nhân tại

ray cửa buồng bia (hình 3.2).

18

đây, tuy nhiên trong quá trình này hầu như không có bất kỳ nhân viên nào làm việc tại
khu vực cửa buồng bia.
Suất liều bức xạ gamma trong phòng hotcell cũng tăng lên trong khoảng thời
gian chuyển xạ 18F từ buồng bia vào hệ hotcell để tổng hợp 18F-FDG, tuy nhiên khoảng
thời gian này rất ngắn (khoảng 2 phút) và suất liều bức xạ gamma không cao do đó
không có nguy cơ lớn về bức xạ đối với nhân viên.

Hình 3.2. Khe hở đường ray cửa buồng bia dẫn đến lọt bức xạ neutron.
Suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong quá trình bắn chùm
tia vào bia thường khác nhau trong mỗi ca sản xuất do yêu cầu về lượng 18F trong mỗi
ca sản xuất khác nhau, điều kiện vận hành như cường độ, thời gian bắn tia, góc bắn

Hình 3.1. Mặt ngoài hệ hotcell.
Quá trình đáng chú ý nhất gây liều chiếu chủ yếu cho nhân viên là quá trình vận
chuyển các container đã chứa dược chất phóng xạ 18F-FDG và quá trình lấy mẫu kiểm

Suất liều (microSv/h)

tia… là khác nhau.
4

3,45

3,55

3,48

3,12

3,2

3,09

3
2
1

1,43

1,3
0,89

1,5

1,3

0,79

1,27
1,03

1,37 1

1,36 1,2

0
18.06.2013

25.06.2013

suất liều neutron
(vị trí cách 0.5m, sát mặt đất)

02.07.2013

09.07.2013

suất liều neutron
(vị trí cách 0.5m, cao 1m)

16.07.2013

suất liều gamma
(vị trí cách 0.5m, cao 1m)

23.07.2013

Ngày khảo sát

Hình 3.3. Sự thăng giáng suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong

nghiệm 18F-FDG sau khi sản xuất xong.

quá trình bắn chùm tia vào bia theo các ngày sản xuất đồng vị.

39

40