LUẬN văn sư PHẠM vật lý xử lý AN TOÀN bức xạ ION hóa, góp PHẦN bảo vệ môi TRƯỜNG và sức KHỎE CON NGƯỜI

TRƢỜNG ĐAI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ

XỬ LÝ AN TOÀN BỨC XẠ ION HÓA, GÓP PHẦN BẢO VỆ
MÔI TRƢỜNG VÀ SỨC KHỎE CON NGƢỜI

Luận văn Tốt Nghiệp
Ngành: Sƣ phạm vật lý

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. Dƣơng Quốc Chánh Tín

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Hồng Loan
Lớp: Sƣ phạm vật lý k35
MSSV: 1090209

CẦN THƠ – 05/2013


LỜI CẢM ƠN
Bốn năm đại học là khoảng thời gian khá ngắn để tìm đến tri thức khoa học. Cũng
trong khoảng thời gian này, các thầy cô đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức của mình
cho không chỉ riêng em mà còn nhiều sinh viên khác. Kiến thức mà các thầy cô truyền đạt
không chỉ trong chuyên nghành vật lý mà còn có những kỹ năng sống giúp chúng em
vững bước sau này. Để có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp thì việc vận dụng những
kiến thức ấy vô cùng quan trọng. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lời chúc sức khỏe
đến toàn thể quý thầy cô vì đã cho em những hành trang quý giá để hoàn thành tốt đề tài
và phục vụ cho công việc sau này.
Để giúp cho em thực hiện được đề tài này thầy Dương Quốc Chánh Tín đã nhiệt tình

hướng dẫn, chỉnh sữa cũng như góp ý, giúp em có hương đi đúng và thực hiện xong đề tài
của mình một cách nhanh chóng. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy, chúc thầy luôn
dồi dào sức khỏe và thành công trong công tác giảng dạy.
Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn những tác giả của các tài liệu đã cung cấp
những thông tin chính xác giúp em hoàn thành tốt luận văn.
Gia đình và bạn bè là những người luôn động viên, khích lệ em về mặt tinh thần. Em
xin gửi lời cảm ơn đến mọi người.
Đề tài tuy được chuẩn bị và thực hiện một cách chu đáo, nghiêm túc nhưng vẫn không
thể tránh khỏi thiếu sót. Một phần do hạn chế về thời gian, một phần do hạn chế trong
kinh nghiệm và kiến thức. Em mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô
và các bạn để có thể tìm cách khắc phục kịp thời.
Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn và lời chúc sức khỏe đến tất cả mọi người.
Xin chân thành cảm ơn!!!!!!
Người thực hiện đề tài

Nguyễn Thị Hồng Loan


MỤC LỤC
Trang
Phần 1: MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………1
1. Lý do chọn đề tài…………………………………………………………………….1
2. Mục đích của đề tài…………………………………………………………………..1
3. Mục tiêu của đề tài……………………………………………………………...........1
4. Các bƣớc thực hiện đề tài……………………………………………………………1
5. Các phƣơng pháp và phƣơng tiện nghiên cứu……………………………………….2
6. Cơ sở lý thuyết.………………………………………………………………………2
7. Giới hạn của đề tài.…………………………………………………………………..2
Phần 2: NỘI DUNG……………………………………………………………………….3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ION HÓA……………………………………... 3

1.1 Các nguồn phóng xạ tự nhiên…………………………………………………..........3
1.1.1
Các nguồn phóng xạ trong vỏ trái đất………………………………………..3
1.1.2
Bức xạ vũ trụ…………………………………………………………………3
1.1.3
Các nhân phóng xạ có trong cơ thể ngƣời……………………………………3
1.2 Các nguồn phóng xạ nhân tạo……………………………………………………….4
1.2.1
Các nguồn electron……………………………………………………….......4
1.2.2
Các nguồn hạt nặng mang điện………………………………………………5
1.2.3
Các nguồn bức xạ điện từ…………………………………………………….5
1.2.4
Nguồn nơtron ………………………………………………………………...5
1.3 Các thiết bị bức xạ…………………………………………………………………...6
1.3.1 Máy phát tia X (X-ray generation)…………………………………………...6
1.3.2
Lò phản ứng hạt nhân………………………………………………………...6
1.3.3
Máy gia tốc các hạt tích điện (Charged particle accelerator)………………..7
1.4 Ứng dụng của các nguồn bức xạ…………………………………………………...8
1.4.1 Các ứng dụng của nguồn bức xạ trong y tế…………………………………..8
1.4.2
Các ứng dụng của nguồn bức xạ trong công nghiệp…………………………8
1.4.3
Các ứng dụng khác của nguồn bức xạ………………………………………..9
Chƣơng 2: TÁC ĐỘNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA ĐỐI VỚI MÔI TRƢỜNG VÀ CƠ
THỂ SỐNG……………………………………………………………………………..10

2.1 Bức xạ ion hóa với vấn đề môi trƣờng...….……………..……………………….10
2.2 Bức xạ ion hóa trong môi trƣờng...…...…………..……………………………...10
2.1.1 Bức xạ ion hóa trong môi trƣờng tự nhiên……………………………….10
2.1.2 Môi trƣờng với các vụ sử dụng và thử vũ khí hạt nhân………………….11
2.1.3 Môi trƣờng và các tai nạn hạt nhân………………………………………11


2.3 Đƣờng trao đổi chất phóng xạ từ môi trƣờng vào cơ thể sống...….………………13
2.4 Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa…………………………………………….13
2.4.1 Cơ thể con ngƣời…..……………………………………………………14
2.4.2 Các hiệu ứng bức xạ ở mức phân tử…..………………………………...17
2.4.3 Các hiệu ứng bức xạ ở mức tế bào………..…………………………….17
2.4.4 Các hiệu ứng bức xạ ở mức cơ thể…..………………………………….19
Chƣơng 3: XỬ LÝ AN TOÀN BỨC XẠ ION HÓA……………………………………20
3.1 Xử lý an toàn bức xạ lƣợng tử…………………………………………………….20
3.1.1 Một số đại lƣợng thƣờng gặp trong xử lý an toàn bức xạ gamma……….20
3.1.2 Các phƣơng pháp tính và thiết kế xử lý an toàn bức xạ gamma…………20
3.2 Xử lý an toàn bức xạ nơtron....……………………………………………………23
3.2.1 Tính phân bố nơtron trong không gian theo phƣơng pháp độ dài lũy
biến……………………………………………………………………………………….23
3.2.2 Tính bảo vệ theo phƣơng pháp tiết diện loại…………………………….24
3.2.3 Thành phần liều nơtron trong vật liệu bảo vệ....…………………………28
3.2.4 Tính và thiết kế bảo vệ đối với nguồn nơtron loại (,n)……………… 30
3.3 Xử lý an toàn bức xạ từ các nguồn electron………………………………………33
3.3.1 Suất liều gây bởi chùm electron………………………………………….33
3.3.2 Liều gây bởi nguồn điểm phóng xạ beta…………………………………36
3.3.3 Liều gây bởi đồng vị phóng xạ xâm nhập vào cơ thể……………………37
3.4 Xử lý an toàn phóng xạ alpha…..…………………………………………………40
3.5 Vùng xử lý an toàn bức xạ………...………………………………………………41
3.5.1 Vùng kiểm soát……...……………………………………………………41

3.5.2 Vùng giám sát…………...………………………………………………..43
3.6 Yêu cầu chung đối với mỗi cơ sở bức xạ………….………………………………43
Phần 3. KẾT LUẬN……………...………………………………………………………44
TÀI LIỆU THAM KHẢO…….…………………………………………………………45


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

Phần 1: MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ở nước ta hiện nay ngành khoa học nói chung, ngành hạt nhân nói riêng đang phát
triển mạnh lĩnh vực ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình. Kỹ thuật hạt
nhân và bức xạ ion hóa ngày càng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: nghiên cứu, y tế,
công nghiệp, nông nghiệp… Số thiết bị hạt nhân sử dụng trong các nhà máy cán thép, xi
măng, giấy, khai thác dầu khí, nước giải khát… lên đến con số hàng ngàn (theo Cục An
toàn bức xạ, hạt nhân), thiết bị chuẩn đoán bệnh trong y tế: X- quang thông thường, tăng
sóng truyền hình, chụp răng, xạ trị,.. Nhiều thiết bị bức xạ, hạt nhân đã trở nên quen
thuộc với người dân, không thể thay thế và đã trở thành công cụ, phương pháp hữu hiệu
trong việc chuẩn đoán và điều trị bệnh, chiếu xạ khử trùng, bảo quản thực phẩm, thăm
dò và khai thác tài nguyên…
Như chúng ta đã biết bức xạ ion hóa rất nguy hiểm tới sức khỏe con người. Các
nguồn phóng xạ bao gồm (nguồn phóng xạ và các thiết bị bức xạ) đang được sử dụng
rộng rãi trong y tế, công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu đào tạo… Nó có thể làm suy
giảm bạch cầu, vô sinh, ung thư, di truyền… Ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đối với cơ
thể sống và đối với môi trường có ý nghĩa tích cực hay tiêu cực, ở mức không đáng kể
hay đáng kể, điều phụ thuộc vào nhiều yếu tố, mà những yếu tố chủ quan – trong đó có
nhận thức và thái độ của chúng ta – luôn luôn có ý nghĩa rất quan trọng. Vì vậy cần phải
có một sự hiểu biết về vấn đề bức xạ ion hóa cũng như cách xử lý an toàn để bảo vệ sức

khỏe và môi trường sống. Và cũng chính vì thế mà em chọn đề tài này nhằm tìm hiểu rõ
về vấn đề bức xạ ion hóa, cách xử lý cũng như cách phòng chống để đảm bảo an toàn
cho sức khỏe con người và môi trường hiện nay.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu các phương pháp xử lý an toàn bức xạ ion hóa cũng như cách phòng tránh
để đảm bảo an toàn sức khỏe con người và môi trường.

3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu về những tác động của bức xạ đối với cơ thể con người và môi trường
nhằm tìm ra những giải pháp và những tiêu chí an toàn nhất trong khi vẫn khai thác được
những lợi ích tiềm tàng và đa dạng của năng lượng hạt nhân và nguyên tử.

4. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
 Bước 1: Nhận đề tài luận văn tốt nghiệp từ GVHD, định hướng công việc.
 Bước 2: Nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài, nghiên cứu cơ sở lý thuyết của đề
tài từ những tài liệu tham khảo được.
 Bước 3: Tiến hành viết đề cương và trao đổi với GVHD.
 Bước 4: Thực hiện đề tài.
 Bước 5: Đưa GVHD nhận xét và chỉnh sữa.
 Bước 6: Hoàn tất và báo cáo luận văn.
1


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan
5. CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
 Sưu tầm, phân tích các dữ liệu có trong sách tham khảo, các phương tiện thông tin
đại chúng.
 Tìm tài liệu trên mạng Internet.

 Trao đổi với GVHD, với các bạn cùng lóp về vấn đề khó hiểu.
 Nghiên cứu lý thuyết, phân tích và tổng hợp các tài liệu, các thông tin có được, sau
đó sắp xếp chúng lại thành bài luận văn hoàn chỉnh.

6. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, các nguồn bức xạ ion hóa được sử
dụng ngày càng nhiều trong hàng loạt lĩnh vực như: công nghiệp, nông nghiệp, sinh học,
xây dựng, y tế,… Việc sử dụng các nguồn bức xạ ion hóa ngày trở nên phổ biến hơn và
thường xuyên hơn. Trong khi đó cơ thể không đủ nhạy cảm để cảm nhận tức thời được
hết tác động của các loại bức xạ ion hóa. Song, những hiểu biết về liều lượng học bức xạ
có thể bổ sung cho chúng ta thêm một giác quan mới để xác định chúng. Vì vậy các
phương pháp xác định liều lượng bức xạ và bảo vệ an toàn bức xạ phải được áp dụng ở
bất kỳ nơi nào có sử dụng nguồn bức xạ ion hóa.

7. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Khi thực hiện đề tài em vẫn là một sinh viên ngồi trên ghế nhà trường, sự hiểu biết
về vấn đề xử lý an toàn bức xạ còn hạn chế. Các kiến thức thực hiện đề tài chỉ nằm trong
phần tổng hợp các kiến thức đã học và trên các phương tiện truyền thông. Chứ chưa có
những phát kiến cho bản thân để tìm đề tài. Cho nên đề tài chỉ nghiên cứu dưới góc nhìn
của sinh viên chứ chưa thực sự ở góc nhìn nhà nghiên cứu nên có nhiều điều thiếu sót
cũng như đề tài chỉ dừng lại ở mức độ hiểu biết của bản thân.

2


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

Phần II: NỘI DUNG

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ ION HÓA
Bức xạ là sự phát năng lượng vào môi trường dưới dạng tia (tia bức xạ). Bức xạ ion
hóa là bức xạ gây ra sự ion hóa trong vật chất mà nó đi qua, gồm: Bức xạ dạng hạt như
anpha, bêta, nơtron… và bức xạ dạng sóng điện từ như tia gamma, tia X. Các bức xạ bao
gồm các nguồn phóng xạ và các thiết bị bức xạ. Các nguồn phóng xạ là các chất phát các
hạt bức xạ như alpha, beta, gamma và neutron. Các thiết bị bức xạ gồm các lò phản ứng
hạt nhân, máy gia tốc hạt tích điện, máy phát neutron, máy phát tia X, v.v. Sau đây
chúng ta sẽ xem xét các nguồn phóng xạ thường gặp.

1.1 CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN
Nguồn phóng xạ được chia thành hai loại, gồm nguồn phóng xạ tự nhiên (natural
radioactive source) và nguồn phóng xạ nhân tạo (nartificial radioactive source). Nguồn
phóng xạ tự nhiên, mà người ta thường gọi là phông phóng xạ tự nhiên, là các chất đồng
vị phóng xạ có mặt trên mặt trên trái đất, trong nước hay trong bầu khí quyển. Còn
nguồn phóng xạ nhân tạo do người chế tạo ra bằng cách chiếu các chất trong lò phản
ứng hạt nhân hay máy gia tốc.
1.1.1 Các nguồn phóng xạ trong vỏ trái đất
Phông phóng xạ trên Trái Đất gồm các nhân phóng xạ tồn tại cả trước và khi Trái
Đất được hình thành. Trong tự nhiên có nhiều đồng vị phóng xạ, chẳng hạn một loạt các
đồng vị phóng xạ xuất hiện trong ba họ phóng xạ tự nhiên: Thorium (Th232), Uranium
(U238), Actinium (U235). Tuy nhiên các nhân phóng xạ phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất
thường là các đồng vị sống lâu như: U235, U238, Th232, Ra226, Rn222, K40. Các nhân phóng
xạ này tồn tại chủ yếu trong đất, trong nước biển và trong một số vật liệu xây dựng nhà
ở như: Cát sỏi, xi măng, tường khô, phụ gia thạch cao, gỗ, gạch đất nung, …
1.1.2 Bức xạ vũ trụ
Cùng với các nhân phóng xạ tạo nên khi các tia vũ trụ tương tác với lớp khí quyển,
bản thân các tia vũ trụ cũng góp phần vào tổng liều hấp thụ của con người. Tia vũ trụ
đến Trái Đất có nguồn gốc từ Mặt Trời và từ khoảng không giữa các vì sao. Nó bao gồm
các tia bức xạ rất đa dạng, có sức xuyên lớn, gây ra các phản ứng hạt nhân khác nhau với
các nguyên tố chúng gặp trong các tầng khí quyển. Có thể nói khí quyển Trái Đất giống

như một tấm lá chắn làm giảm đi rất nhiều tác động của tia vũ trụ. Chẳng hạn, suất liều
trung bình mặt biển khoảng 0,2 mSv/y thì suất liều ở độ cao 3000m là 1 mSv/y.
1.1.3 Các nhân phóng xạ có trong cơ thể ngƣời
Cơ thể con người được cấu tạo nên từ các nguyên tố hóa học, vì vậy trong cơ thể
người có các nhân phóng xạ. Một số nhân phóng xạ vào cơ thể do ăn thực phẩm và uống
nước cũng như do hít thở hằng ngày. Suất liều của các nhân phóng xạ trong cơ thể con
người phụ thuộc rất nhiều vào nơi sinh sống, chế độ và thói quen ăn uống của các cá thể.
Bảng bên dưới trình bày một số nhân phóng xạ chính trong cơ thể người lớn, nặng 70kg.
3


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín
Nhân phóng Tổng lượng chất phóng
xạ
xạ tìm thấy trong cơ thể
Uranium
Thorium
K40
Radium
C14
Tritium
Polonium

90 g
30 g
17 mg
31 pg
95 g
0.06 pg
0,2 pg

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan
Tổng hoạt độ (Bq)

Lượng hấp thu hàng
ngày

1,1
0,11
4400
1,1
15.000
23
37

1,9 g
3 g
0,39 mg
2,3 pg
1,8 g
0,003 pg
Khoảng 0,6 pg

Bảng 1. Một số nhân phóng xạ chính trong cơ thể người

1.2 CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ NHÂN TẠO
Cùng với nguồn phóng xạ tự nhiên, trong một thế kỷ nay, con người đã đưa thêm
vào cuộc sống của mình nhiều chất phóng xạ nhân tạo.
1.2.1 Các nguồn electron
a) Phân rã bêta

Nguồn electron (e-) thông dụng nhất là các đồng vị phân rã - . Công thức phân rã:

+ - + v
Đa số các hạt nhân phân rã bêta thường ở trạng thái kích thích, nên phân rã bêta
thường xảy ra kèm theo phát xạ gamma ngay sau đó. Tuy nhiên cũng có một số hạt nhân
phân rã bêta ở trạng thái cơ bản như: 3H, 14C, 32P, 33P, 35S,…
b) Eletron biến hoán nội
Sau quá trình phân rã ,  hoặc bắt electron (EC), hạt nhân thường ở trạng thái kích
thích, khi trở về trạng thái cơ bản hạt nhân có thể phát xạ trực tiếp photon gamma. Tuy
nhiên ở một số trường hợp, sự phát xạ này bị cấm, khi đó năng lượng kích thích của hạt
nhân Eex được chuyển trực tiếp cho mỗi electron quỹ đạo nào đó và làm cho nó bắn ra
khỏi quỹ đạo, trong quá trình này điện tích của hạt nhân không thay đổi và được gọi là
quá trình biến hoán nội. Các nguồn electron biến hoán thông dụng là: 113Sn, 137Cs,
109
Cd,…
c) Electron Auger
Electron Auger cũng gần tương tự như electron biến hoán nội, nhưng chúng bắt
nguồn từ các kích thích của nguyên tử chứ không phải từ hạt nhân. Chẳng hạn khi diễn
ra một quá trình chiếm đoạt electron bởi hạt nhân, điện tích của hạt nhân giảm đi một
đơn vị, đồng thời tạo ra một lỗ trống. Vị trí này sau đó được một electron ở lớp ngoài
chiếm, kèm theo sự phát xạ photon tia X đặc trưng. Năng lượng của tia X có thể bị hấp
thụ bởi một electron ngoài cùng và làm cho nó bật ra khỏi nguyên tử. Electron đó được
gọi là electron Auger.
4


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

1.2.2 Các nguồn hạt nặng mang điện
a) Phân rã apha
Hạt alpha do những đồng vị phóng xạ nhất định phát ra khi chúng phân hủy thành
một nguyên tố bền. Nó gồm hai proton và hai neutron; nó mang điện dương. Nguyên tố
trải qua “phân rã alpha” biến thành một nguyên tố mới có số nguyên tử giảm hai và số
khối giảm bốn so với nguyên tố ban đầu. Phân rã alpha xảy ra khi một hạt nhân có quá
nhiều proton nên lực hạt nhân mạnh không có khả năng cân bằng với lực đẩy mạnh của
lực điện giữa các proton. Quá trình phân rã như sau:

+
b) Phân hạch tự phát
Tất cả các hạt nhân nặng thường không bền vững về phương diện phân hạch tự phát
thành hai mảnh phân hạch với khối lượng nhỏ hơn khối lượng của hạt nhân ban đầu và
có năng lượng phản ứng khá lớn. Nguồn phân hạch điển hình là 252Cf, phân rã alpha với
suất lượng 1,92x107 hạt /s và có chu kỳ bán rã là 2,65 năm.
1.2.3 Các nguồn bức xạ điện từ
a) Nguồn gamma dựa trên quá trình phân rã bêta
Tia gamma thường phát ra bởi những hạt nhân kích thích ngay sau quá trình phân rã
 của hạt nhân nhẹ. Bốn quá trình phân rã  sau đây thường được sử dụng trong các
nguồn gamma chuẩn: bắt e ( EC), phân rã + và EC, phân rã - với 2 chuyển mức
gamma và phân rã - với 1 chuyển mức gamma.
b) Nguồn gamma phát ra sau phản ứng hạt nhân
Sau phản ứng, hạt nhân được tạo ra có thể ở trạng thái kích thích, sau đó phát ra tia
gamma. Ví dụ 12C sau phản ứng phát ra tia gamma năng lượng 4,44 MeV. Tuy nhiên, do
quá trình phát ra tia gamma thường xảy ra ở trạng thái chuyển động của hạt nhân, nên
năng lượng của nó thường mở rộng theo hiệu ứng Doppler. Phản ứng trên cũng có thể sử
dụng để tạo nguồn nơtron.
1.2.4 Nguồn nơtron
a) Nguồn nơtron phân hạch tự phát
Nhiều nguyên tố vượt Urani có khả năng phân hạch tự phát, phát ra vài nơtron

nhanh trong mỗi sự kiện phân hạch. Nguồn nơtron phân hạch thông dụng nhất là Cf với
chu kỳ bán rã 2,65 năm. Cường độ phát xạ theo năng lượng dN/dE. Ngoài phân hạch tự
phát, đồng vị này còn phân rã alpha với tốc độ lớn gấp 32 lần phân hạch tự phát.
b) Nguồn nơtron dựa trên phản ứng (,n)
Các nguồn nơtron đồng vị (,n) thường dựa trên phản ứng:
 + 9Be  12C + n
Phản ứng này có giá trị năng lượng Q = 5,71 MeV. Ngoài 9Be, Người ta còn sử
dụng các đồng vị khác như 10B, B11, 19F, 13C, 7Li để phát nơtron trong phản ứng (,n).

5


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

Tuy nhiên, hiệu suất phát nơtron của các nguồn đồng vị này thường thấp hơn so với
phản ứng 9Be(,n).

1.3 CÁC THIẾT BỊ BỨC XẠ
Các thiết bị bức xạ (Radiation equipment) là các máy do người chế tạo để phát các
tia bức xạ. Các thiết bị thường dùng là máy phát tia X, lò phản ứng hạt nhân và máy gia
tốc các hạt tích điện.
1.3.1 Máy phát tia X (X-ray generation)
Máy phát tia X gồm ống phóng tia X và nguồn cao thế. Ống phát tia X là ống tia
katot ở áp suất cỡ 10-3 mmHg có 3 cực. Gồm cathodde C hình chỏm cầu, electron được
cung cấp bằng dây kim loại (wolfram, constantan…) nung nóng với bộ nguồn riêng; Đối
cực nằm giữa anot A và katot C bằng kim loại có nguyên tử lượng lớn và khó nóng chảy
(platin, wolfram…) để chắn dòng tia katot. Đối âm cực thường được nối với anot A; Và
anot.

Hoạt động của ống phát tia x: Hiệu điện thế giữa A và C khoảng vài vạn vôn thì
dòng electron được tăng tốc đập vào đối âm cực làm phát ra tia X. Đối âm cực hình
chỏm cầu để hội tụ dòng electron. Chỉ có 1% electron đập vào đối cathode làm phát ra
tia X còn 99% e khi đập vào đối cathode làm nó tỏa nhiệt rất mạnh nên cần có bộ phận
giải nhiệt.
Cơ chế phát tia X: Electron của tia âm cực được tăng tốc trong điện trường mạnh
nên có động năng rất lớn. Khi gặp các nguyên tử của đối âm cực, các electron này xuyên
sâu vào vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và các electron lớp trong cùng của nguyên
tử và dừng lại đột ngột làm phát ra sóng điện từ có bước sóng rất ngắn gọi là bức xạ hãm
hay tia X.
1.3.2 Lò phản ứng hạt nhân
a) Nguyên tắc hoạt động
Lò phản ứng hạt nhân là một thiết bị để khởi động, kiểm soát, và duy trì một chuỗi
các phản ứng phân hạch hạt nhân. Đó là các phản ứng của hạt neutron với các hạt nhân
nặng như U235, Pu239, trong đó hạt nhân ban đầu bị phân thành hai mảnh và nhiều hạt bức
xạ như neutron, gamma, v.v. được phát ra. Chính việc phát ra các neutron sau phản ứng
làm cho phản ứng này tự nó có thể duy trì, người ta gọi đó là phản ứng phân hạch hạt
nhân dây chuyền (chain fission reaction). Lò phản ứng hạt nhân được xây dựng trên cơ
sở phản ứng hạt nhân dây chuyền này. Và thường được sử dụng để tạo ra điện và cung
cấp năng lượng cho một số tàu ngầm. Phản ứng phân hạch hạt nhân có hai đặc điểm
quan trọng là phát ra nhiều tia bức xạ như neutron, gamma, v.v. và giải phóng năng
6


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

lượng rất lớn, gấp khoảng 2 triệu lần nhiệt lượng sinh ra do đốt cháy nhiên liệu thông

thường. Do đó lò phản ứng hạt nhân thường được sử dụng bằng cách khai thác một trong
hai đặt tính trên, và ta có hai ứng dụng cơ bản của lò phản ứng. Lò phản ứng dùng để sản
xuất điện gọi là lò phản ứng năng lượng (energetic reator). Các lò phản ứng sử dụng các
bức xạ neutron và gamma trong các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật, chiếu xạ các vật
liệu hạt nhân, thuộc loại lò phản ứng nghiên cứu (research reator). Người ta sử dụng lò
phản ứng nghiên cứu để chiếu xạ vật liệu, sản xuất các chất đồng vị phóng xạ.
b) Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt
Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt thuộc Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt, sử dụng
nhiên liệu U235. Lò này được xây dựng trên cơ sở lò phản ứng TRIGA MARK II cũ của
Mỹ và công suất của lò được nâng từ 250 kW lên 500 kW. Lần nạp nhiên liệu đầu tiên
vào ngày 1/11/1983 và lò bắt đầu làm việc ở công suất danh định vào đầu tháng 2/1984.
Lò phản ứng Đà Lạt thuộc loại lò nghiên cứu, dùng để nghiên cứu khoa học, sản xuất
các chất đồng vị phóng xạ, phân tích kích hoạt neutron và đào tạo cán bộ.
1.3.3 Máy gia tốc các hạt tích điện (Charged particle accelerator)
Máy gia tốc các hạt tích điện là thiết bị để tạo ra những chùm hạt (điện tử, proton,
anpha và hạt nhân nguyên tử nhẹ) định hướng, có năng lượng cao từ hàng trăm KeV đến
hàng trăm GeV. Nguyên lí hoạt động: trong máy, các hạt cần gia tốc được nhận thêm
năng lượng khi chuyển động trong trường tĩnh điện, trường điện cảm ứng hay trường
điện từ xoay chiều cao tần. Tuỳ theo dạng quỹ đạo chuyển động của hạt khi gia tốc, chia
ra: máy gia tốc thẳng [chẳng hạn máy tại Xtanfơt (Stanford) Hoa Kì, dài 3.350 m, có thể
tạo chùm điện tử có năng lượng đến 24 GeV]; máy gia tốc vòng - trong đó hạt chuyển
động dưới tác dụng của một từ trường ngang, theo qũy đạo tròn hoặc đường xoắn ốc mở
rộng và đi qua thiết bị gia tốc nhiều lần, tuỳ theo tính chất của từ trường và điện trường
mà có tên gọi khác nhau: xiclotron, phazotron, xincrotron. Được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực. Loại năng lượng thấp và trung bình (30 - 40 MeV) được dùng để chế tạo các
đồng vị phóng xạ, phân tích kích hoạt, nghiên cứu vật lí hạt nhân, xử lí vật liệu, ứng
dụng trong y học, vv.. Loại năng lượng cao (76 – 1.000 GeV) chủ yếu để nghiên cứu vật
lí hạt nhân và hạt cơ bản.

Máy gia tốc CYCLOTRON 30 MEV

7


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan
1.4 ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUỒN BỨC XẠ
Các nguồn bức xạ được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp, y tế, địa chất, nông
ngiệp, giao thông, xây dựng, v.v. Ở đây trình bày tóm lược các ứng dụng trong y tế,
công nghiệp và một vài nghành khác.
1.4.1 Các ứng dụng của nguồn bức xạ trong y tế
Trong y tế thường dùng các máy phát tia X, các nguồn phóng xạ kín và hở để chuẩn
đoán và điều trị bệnh. Các ứng dụng chính như bức xạ trị bệnh, chuẩn đoán sớm, xạ trị.
a) Bức xạ trị bệnh
Trong lĩnh vực y tế, các ứng dụng bức xạ hầu hết được dựa vào khả năng của chất
bức xạ cho phép nhìn xuyên qua và khả năng diệt các tế bào của các bức xạ mạnh. Ở
nhiều nước, phụ nữ trung niên được kiểm tra bằng thiết bị chụp để theo dõi bệnh ung thư
vú. Nha sĩ dùng thiết bị chụp hàm để phát hiện các dị thường của xương hàm. Xương
được chụp để phát hiện các hiện tượng sai khớp hay gẫy xương. Có khi điều trị cần phải
chẩn đoán bằng cách tiêm chất phóng xạ vào cơ thể. Bức xạ có thể được dùng riêng để
chữa ung thư hay được sử dụng hỗ trợ cho điều trị bằng phẫu thuật hoặc hoá chất.
b) Chuẩn 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 những vùng tối hơn và có những vùng sáng
hơn, cho phép chụp các cơ quan nội tạng để chẩn đoán bệnh. Xương được tạo hình ảnh
rất rõ trên phim nhưng để kiểm tra ruột hoặc sụn, bệnh nhân thường được tiêm, uống
hoặc đưa vào cơ thể một chất tương phản, chất đó sẽ đọng lại ở nơi sẽ chụp và do tính dễ
hấp thu bức xạ đó sẽ cho hình ảnh rất rõ về bộ phận được chụp trên phim X quang.
c) Xạ trị
Khi cần nguồn xạ năng lượng lớn hơn X quang như trong xạ trị, thì người ta dùng
thiết bị Telecobalt, hay gần đây hơn là dùng máy gia tốc tuyến tính. Máy gia tốc tuyến

tính truyền chùm electron năng lượng cao vào sâu trong khối 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 trong thời gian vài tuần mà không gây tổn hại gì nhiều cho tế bào xung quanh
hoặc cho da. Các tế bào xung quanh nếu bị ảnh hưởng sẽ có thời gian hồi phục giữa các
đợt điều trị. Khi cần thiết, máy gia tốc tuyến tính có thể chụp ảnh các cơ quan nội tạng
với hình ảnh rõ hơn nhiều so với chụp X quang.
Một hình thức khác nữa của xạ trị là điều trị hoocmôn tuyến giáp và một số dạng u
giáp trạng. Bệnh nhân được uống một dung dịch có chứa iôt 131, chất này đi vào tuyến
giáp và tạo ra nội xạ trị. Trong trường hợp đặc biệt, một nguồn xạ nhỏ liên tục được đưa
vào trong cơ thể bên cạnh vùng cần điều trị để thực hiện vùng điều trị ngắn tại chỗ.
1.4.2 Các ứng dụng của nguồn bức xạ trong công nghiệp
Nhiều người phải tiếp xúc hàng ngày với các vật liệu phóng xạ trong rất nhiều
ngành công nghiệp. Con mắt bức xạ nhìn được mọi thứ được sử dụng trong nhiều trường
hợp khác nhau, thường để bảo đảm an toàn cho con người. Tia X được dùng để soi hành
lý tại các sân bay, kiểm tra các khuyết tật mối hàn và các vết hàn hoặc các vết nứt các
8


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

trong công trình xây dựng, các đường ống và các cấu trúc khác. Trong quá trình kiểm
tra, nó có thể giúp theo dõi những bất thường trong độ dày của sản phẩm giấy, của phim
nhựa và các lá kim loại. Bức xạ được dùng đo mức độ chất lỏng trong các bồn chứa lớn.
1.4.3 Các ứng dụng khác của nguồn bức xạ
a) Sản phẩm tiêu dùng
Một số sản phẩm tiêu dùng cũng có chứa chất phóng xạ. Các ngôi nhà thường được
trang bị các thiết bị phát hiện khói có chứa nguồn phóng xạ alpha nhỏ, sơn dạ quang
đồng hồ và các dụng cụ cũng có chất phóng xạ tác động vào chất phôtpho làm nó sáng

lên.
b) Nông nghiệp
Bức xạ mạnh đã được sử dụng thành công 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. Bức xạ được dùng để kiểm soát ruồi Tsetse ở Zambia, ruồi hại
hoa quả ở Mexico và sâu cuốn lá ở Nam Mỹ và Bắc Phi. Trong kỹ thuật vô sinh côn
trùng, côn trùng đực được đem chiếu xạ làm cho chúng bị mất khả năng sinh sản trước
khi thả chung với côn trùng cái, thế hệ sau sẽ không được sinh ra. Không giống các hoá
chất diệt côn trùng, biện pháp này không gây ô nhiễm và có mức tác dụng chọn lọc cao.
c) 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 không thể khử trùng bằng nhiệt độ cao. Một số
loại thuốc cũng được khử trùng bằng chiếu xạ; thực phẩm cũng có thể chiếu xạ để bảo
quản được lâu hơn. Hiện nay khoảng 20% thực phẩm bị hỏng trước khi đến được với
người tiêu dùng trong khi thực phẩm chiếu xạ cũng có thể bảo quản nhiều tháng. Chiếu
xạ thực phẩm còn loại trừ được các ký sinh trùng và khuẩn có hại. Thực phẩm đã được
chiếu xạ không mang tính phóng xạ và không nguy hại đối với người tiêu dùng.

9


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

CHƢƠNG II: TÁC ĐỘNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA ĐỐI VỚI MÔI
TRƢỜNG VÀ CƠ THỂ SỐNG
2.1 Bức xạ ion hóa với vấn đề môi trƣờng
Môi trường – đó là nhà ta ở, là nơi là ta làm việc, là nẻo đường dẫn tới mọi nơi, là
không khí ta hít thở, là đồ ăn thức uống ta dùng… Không một ai có thể tồn tại ở ngoài

môi trường. Và chúng ta đang sống, làm việc trong một môi trường khổng lồ ngập tràn
bức xạ ion hóa với nhiều thành phần khác nhau như: bức xạ từ vũ trụ, bức xạ của các
đồng vị phóng xạ có trong lòng đất, trong không khí, trong đồ ăn thức uống hằng ngày,
vật liệu xây dựng, bức xạ của các đồng vị phóng xạ có ở ngay trong cơ thể của mỗi
người, và bức xạ của các nguồn phóng xạ do chính bàn tay con người tạo nên. Ảnh
hưởng của bức xạ ion hóa đối với cơ thể sống rất phức tạp, nhưng tất cả đều bắt đầu
bằng một quá trình vật lý thuần túy. Đó là quá trình hấp thụ năng lượng của bức xạ. Quá
trình này chỉ xảy ra trong khoảng 10-12  10-16, nhưng có thể để lại trong cơ thể sống
những mầm mống của các biến đổi sinh học sâu sắc. Mức độ tác động của bức xạ đối
với cơ thể phụ thuộc vào liều lượng bức xạ được hấp thụ, loại bức xạ, điều kiện chiếu
xạ, đặc điểm riêng của cơ thể bị chiếu xạ, và điều kiện tồn tại của cơ thể sau khi bị chiếu
xạ.
Bức xạ ion hóa tác động lên cơ thể con người và môi trường theo mọi cung bậc khác
nhau:
 Từ mức hoàn toàn không tạo nên một biến đổi có lợi nào cho con người, tới mức
tạo nên những biến đổi quan trọng rất có lợi cho sức khỏe và có ích cho cuộc sống của
con người.
 Từ mức hoàn toàn không gây nên một biến đổi bất lợi nào cho cơ thể, tới mức
gây tử vong cho cơ thể, hoặc thậm chí có thể gây tử vong và tổn thương nặng nề cho rất
nhiều cá thể trong khoảng thời gian có khi kéo dài tới hàng chục năm.
 Từ mức hoàn toàn không tạo nên một biến đổi có lợi nào cho môi trường, tới
mức tạo nên những biến đổi quan trọng rất lợi cho việc xử lý chất thải, xử lý vật liệu
hoặc loài sinh học để bảo vệ môi trường.
 Từ mức hoàn toàn không gây nên một biến đổi bất lợi nào cho môi trường, tới
mức có thể gây nên những hậu quả nghiêm trọng khôn lường cho cả một vùng sinh thái
rộng lớn có khi bao trùm cả mấy châu lục trong khoảng thời gian không ngắn.
Ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đối với cơ thể sống và đối với môi trường có ý nghĩa
tích cực hay tiêu cực, ở mức này hay mức khác, điều phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, mà
những yếu tố chủ quan – trong đó có nhận thức và thái độ của chúng ta – luôn luôn có ý
nghĩa vô cùng quan trọng.

2.2 Bức xạ ion hóa trong môi trƣờng
2.2.1 Bức xạ ion hóa trong môi trƣờng tự nhiên
Các nguồn bức xạ ion hóa trong môi trường tự nhiên (môi trường chưa bị ảnh hưởng
do hoạt động hạt nhân của con người) có thể có nguồn gốc khác nhau như: tia vũ trụ, hạt
10


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

nhân phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ, hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc ở trái đất. Các
nguồn bức xạ này làm cho cơ thể bị chiếu xạ từ bên ngoài vào hoặc từ bên trong ra (khi
chúng lọt vào được cơ thể qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa).
Trong số các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc ở trái đất, nhất là đồng vị 40K, các đồng
vị thuộc dãy 238U và dãy 232Th. Đồng vị 40K phát bức xạ beta và gamma, có chu kỳ bán
rã rất dài (1,25 tỷ năm), chiếm 0,0118% hàm lượng của nguyên tố kali trong tự nhiên
(kali có hàm lượng rất cao trong vỏ trái đất là 2,35% và trong thạch quyển là 2,60%).
40
K và các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc vũ trụ gây nên những liều bức xạ trung bình
tương đối ổn định và đồng đều trên trái đất. Liều bức xạ gây bởi các thành phần khác có
thể thay đổi rất mạnh tùy thuộc vào vị trí và độ cao địa lý của khu vực, vào điều kiện
sống và làm việc của con người, đặc biệt là vào vật liệu xây dựng, vào thiết kế và độ
thoáng khí của nhà ở. Nồng độ của khí radon và thoron cùng các sản phẩm phân rã của
chúng (thuộc các dãy 238U và 232Th) trong không khí có ý nghĩa quyết định đối với liều
bức xạ bên trong khi chúng lọt vào cơ thể qua đường hô hấp.
2.2.2 Môi trƣờng với các vụ sử dụng và thử vũ khí hạt nhân
Từ năm 1945 đến năm 1980 đã liên tiếp xảy ra các vụ sử dụng và thử vũ khí hạt
nhân trong không khí. Theo đánh giá, tổng hiệu suất phân hạch của các vụ nổ hạt nhân
này lên tới 155Mt (1Mt = 1 triệu tấn thuốc nổ TNT). Trong khi đó, chỉ cần một vụ nổ hạt

nhân với hiệu suất phân hạch là 1 Mt đã đủ để tạo nên và tung vào môi trường một
lượng lớn đồng vị phóng xạ như 131I, 90Sr và 137Cs.
Công suất của vụ nổ hạt nhân trong không khí không những ảnh hưởng tới lượng
chất phóng xạ được tung vào môi trường mà còn ảnh hưởng tới phân bố chất phóng xạ
trong môi trường. Đối với những vụ nổ hạt nhân công suất nhỏ, các chất phóng xạ chỉ
được cuốn lên tới tầng đối lưu rồi sau đó lại rơi xuống trái đất trong vòng vài ngày hoặc
vài tuần. Những vụ nổ hạt nhân công suất lớn cuốn phần lớn chất phóng xạ lên tầng bình
lưu. Các chất phóng xạ này được lưu lại ở tầng bình lưu trong một thời gian trung bình
khoảng từ 1÷5 năm, tùy thuộc vào vĩ độ và độ cao mà chúng được cuốn lên; sau đó
chúng lại dần dần được rơi trở lại trái đất.
2.2.3 Môi trƣờng và các tai nạn hạt nhân
Có rất nhiều nguyên nhân khác nhau có thể dẫn tới hậu quả là các đồng vị phóng xạ
nhân tạo bị thải vào môi trường. Có những tai nạn hạt nhân chỉ gây nhiễm bẩn phóng xạ
trong một phạm vi hẹp và chỉ làm một ít người bị chiếu xạ. Cũng có những tai nạn hạt
nhân dẫn tới hậu quả nghiêm trọng trong phạm vi lãnh thổ rộng lớn và làm cho một bộ
phận đông đảo dân cư bị chiếu xạ. Dưới đây là một số tai nạn gây ảnh hưởng đến môi
trường.
a) Tai nạn Chernobyl
Tai nạn xảy ra ngày 26-4-1986 trên lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân ở
Chernobyl (thuộc Ucraina, Liên Xô cũ) là một thảm họa khủng khiếp nhất trong lịch sử
ứng dụng năng lượng hạt nhân vào mục đích hòa bình. Tai nạn này đã hủy hoại lò phản
ứng và trong vòng chục ngày đã thải vào môi trường một lượng đồng vị phóng xạ lớn
11


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

4

3

khoảng 1,2.10 PBq, trong đó khoảng (6÷7)x10 PBq là các khí trơ, khoảng (3÷4)% của
số nhiên liệu hạt nhân đang được sử dụng ở trong lò phản ứng tại thời điểm xảy ra tai
nạn đã lọt ra khỏi vỏ lò và cùng với khoảng 100% các khí trơ và (20-60)% các đồng vị
phóng xạ dễ bay hơi khác đã bị ném tung vào môi trường. Đồng vị phóng xạ 134Cs cùng
các đồng vị 137Cs, 131I, 14C, 222Rn là những đồng vị phóng xạ chủ yếu đã bị thải vào môi
trường.
Theo đánh giá của Hội thảo Quốc tế “Mười năm sau thảm họa Chernobyl: Tổng kết
hậu quả” (ngày 8-12 tháng 4-1996) do Ủy ban Châu Âu cuàng Cơ quan Năng lượng
Nguyên tử Quốc tế và Tổ chức Y tế Thế giới phối hợp tổ chức, thì tai nạn đã dẫn đến
những hậu quả sau:
 116 nghìn người di tản.
 Độ phóng xạ của 137Cs vượt quá mức 185 kBq/km2 chiếm một vùng lãnh thổ
rộng của Belarus (16,5 nghìn km2), của Nga (4,6 nghìn km2) và của Ucraina (8,1 nghìn
km2).
 Để khắc phục hậu quả tai nạn, đã huy động tới 0,6÷0,8 triệu lượt người.
 Ở Liên bang Nga năm 1991, vùng lãnh thổ có đất bị nhiễm bẩn chiếm diện tích
hơn 57 nghìn km2 với 2,5 triệu cư dân. Bụi phóng xạ chủ yếu rơi xuống lãnh thổ Liên Xô
cũ tuy nhiên nó đã gây nhiễm xạ một vùng lãnh thổ Châu Âu rộng lớn cách Chernobyl
trong vòng bán kính khoảng 2 nghìn km. Riêng đói với vùng lân cận nằm cách lò phản
ứng trong vòng 10 km , liều bức xạ cao tới mức gây tử vong trong một số hệ sinh thái
nhạy phóng xạ ở địa phương, đặc biệt là các cây thuộc loài tùng bách và loài động vật
nỏ có vú.
 Đối với con người, mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào điều kiện bị chiếu xạ.
Nguyên nhân chủ yếu là do bẩn phóng xạ trên bề mặt (gây chiếu xạ từ bên ngoài), không
khí và đồ ăn thức uống bị nhiễm xạ (gây chiếu xạ từ bên trong cơ thể). Trong vài tuần
đầu sau khi khi xảy ra tai nạn,, đồng vị 131I có ảnh hưởng sinh học lớn nhất. Từ năm
1987, phần lớn liều bức xạ là do hai đồng vị 134Cs và 137Cs gây nên.

 Đến năm 1996, ở một số địa phương mức phóng xạ vẫn cao hơn nền bức xạ tự
nhiên và do đó một số thực phẩm vẫn cho thấy mức Csvuowtj quá qui định của Tổ chức
Y tế thế giới (WTO) và tổ chức Nông lương thế giới (FAO).
b) Tai nạn Kyshtym
Tai nạn xảy ra ngày 29-9-1957 ở vùng nam Uran của Liên Xô cũ. Các muối nitrat
và axetat khô bị nổ trong một thùng chứa chất thải có phóng xạ cao. Nguyên nhân của
vụ nổ hóa chất dẫn đến tai nạn Kyshtym là do hệ thống làm mát bị hỏng đã làm cho các
muối dễ nổ chứa trong thùng bị nóng lên. Vụ nổ đã tung vào môi trường khoảng 74PBq
sản phảm ứng phân chia hạt nhân, trong đó 144Ce và 95Zr chiếm 91%. Phần lớn bụi
phóng xạ rơi xuống một vùng rộng 300kmx50km.

12


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

c) Tai nạn Windscale
Tai nạn xảy ra ngày 10-101957 trong một nhà máy chế tạo nhiên liệu ở sellafield
(thuộc nước Anh) làm cho lò grafit bị cháy và thải vào môi trường một số đồng vị phóng
xạ như 131I (0,74 PBq), 137Cs (0,022PBq), 106Ru (0,003 PBq), 133Xe (1,2 PBq) và 210Po
(0,0088PBq). Ảnh hưởng nghiêm trọng nhất là đồng cỏ chăn nuôi bị nhiễm bẩn 131I.
Quyết định cấm sữa đã được thi hành kịp thời đã làm giảm đáng kể thành phần liều
chiếu trong theo đường trao đổi chất phóng xạ Cỏ→Bò→Sữa→Người.
Ngoài những tai nạn kể trên, còn có một số tai nạn xảy ra do máy bay chở vũ khí hạt
nhân bị hỏng như tai nạn ở Palomares (Tây Ban Nha năm 1966) và ở Thule (Greenland
năm 1968) làm môi trường bị nhiễm bởi 239Pu và 240Pu (trong phạm vi hẹp) .v.v…
2.3 Đƣờng trao đổi chất phóng xạ từ môi trƣờng vào cơ thể sống
Những hoạt động hạt nhân của con người có thể dẫn đến sự thải chất phóng xạ vào

môi trường dưới nhiều dạng: thải rắn, thải lỏng, thải khí và son khí, thải ở dạng bụi.
Thải phóng xạ ở dạng khí và son khí theo đường hô hấp lọt vào cơ thể và gây nên
liều chiếu trong. Nguy hại nhất là khi các khí và son khí này bị phân rã alpha. Một phần
khí phóng xạ có thể được thực vật hấp thụ trong quá trình trao đổi khí trực tiếp với môi
trường, một phần có thể bị hòa tan trong nước rồi được rễ cây hút lên, hoặc được các
loài thủy sản hấp thụ. Như vậy, cuối cùng một phần khí thải phóng xạ cũng có thể xâm
nhập vào cơ thể con người qua đường tiêu hóa và gây nên liều chiếu trong.
Thải lỏng có thể hòa vào môi trường nước hoặc thấm vào đất trồng trọt, tiếp đó,
theo hệ sinh thái đi vào các loại lương thực, thực phẩm rồi theo đường tiêu hóa gây nên
liều chiếu trong.
Thải ở dạng bụi theo nước mưa rơi xuống hoặc rơi lắng dần xuống làm nhiễm bẩn
bề mặt. Nó có thể trực tiếp gây nên liều chiếu ngoài. Nó cũng có thể thấm vào đất rồi
theo dòng nước ngầm dịch chuyển dần, khi gặp môi trường dễ hòa tan, nó sẽ hoàn tan
rồi sau đó có thể gây nên liều chiếu trong giống như các chất thải phóng xạ ở dạng lỏng.
Thải phóng xạ ở dạng rắn có thể gây liều chiếu ngoài. Tuy nhiên khi nằm trong
vùng có đủ điều kiện cho nó hòa tan, nó sẽ bị hòa tan dần, tạo nên thải phóng xạ lỏng để
rồi cuối cùng cũng có thể gây nên liều chiếu trong.
Một phần chất thải phóng xạ, sau khi lọt vào cơ thể sống, có thể thoát ra môi trường
sau đó một khoảng thời gian nào đó lại có thể lọt vào cơ thể theo đường thích hợp. Sự
am hiểu đường trao đổi chất phóng xạ từ môi trường vào cơ thể sống giúp ta nhanh
chóng tìm được biện pháp ứng phó đúng đắn, hoặc tìm được cách lựa chọn tốt nhất. Nhờ
vậy có thể làm giảm đáng kể thành phần này hoặc thành phần khác của liều bức xạ, làm
bớt hậu quả ô nhiễm môi trường.
2.4 Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa
Sự khác nhau cơ bản giữa bức xạ hạt nhân và các bức xạ thông thường là ở chổ bức
xạ hạt nhân có năng lượng đủ lớn để gây ion hóa. Sự ion hóa những phân tử nước có thể
dẫn đến những thay đổi bên trong phân tử và tạo ra các 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.
13

GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

Trong cơ thể người, sự biến đổi này thể hiện qua các triệu trứng bệnh lý như ốm mệt do
phóng xạ, đục thủy tinh thể hoặc về lâu dài là ung thư. Dưới tác dụng của bức xạ ion
hóa, tổ chức sống trải qua hai giai đoạn biến đổi: giai đoạn hóa lý và giai đoạn sinh học.
 Giai đoạn hóa lý thường xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn. trong giai đoạn
này các phân tử sinh học cấu tạo tổ chức sống chịu tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp của
bức xạ ion hóa.
 Giai đoạn vật lý: bức xạ ion hóa trực tiếp truyền năng lượng và gây nên quá
trình kích thích và ion hóa các phân tử sinh học dẫn đến tổn thương các phân tử đó, kéo
dài chỉ trong khoảng thời gian rất ngắn (10-6 s), và được mô tả bằng phương trình:

A→ A+ + eH2O → H2O+ + e-

 Giai đoạn hóa – lý: Kéo dài khoảng 10-6 s, trong đó các e- được tạo ra có thể bị
bắt bởi một nguyên tử khác để tạo ra ion âm. Trong giai đoạn này các ion tương tác với
các phân tử nước tạo thành một số sản phẩm mới. Ví dụ, một ion dương sẽ bị tách rời ra.

H2O+ → H+ + OH

Còn ion âm, là electron sẽ gắn vào một phân tử nước trung hòa rồi lại phân tách tiếp
thành:

H2O + e- → H2OH2O- → H + HO-

Trong cơ thể động vật, 75% trọng lượng của các cơ quan tổ chức là H2O. Các gốc tự
do tạo thành do ion hóa các phân tử nước có khả năng tham gia phản ứng với các chất

khác như một chất oxy hóa (thu electron) hoặc khử mạnh (cho electron). Quá trình xạ
phân đã tạo ra các ion (H+, OH-), các gốc tự do (OH, H) vì chúng có một electron không
kết cặp và có hoạt tính hóa học cao.
Ngoài ra còn có các hợp chất có khả năng ion hóa cao (HO2; H2O2) được tạo thành.
Những gốc trên được tạo thành như sau:

-eBức xạ ion hóa

H+
OH

H2 O+

H 2O
+e-

H2 O-

OHH
+
OH + OH → H2O2 (oxy hóa mạnh); H + H2O2 → H2O + OH
OH + H2 → H2O + H; H + O2 → HO2 (oxy hóa mạnh)
H + H → H2 ; H+ + OH- → H2O
 Giai đoạn hóa học: kéo dài khoảng vài giây, trong đó 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 nhiễm sắc thể. Ví dụ,
chúng có thể tự gắn vào một phân tử hoặc làm gãy các liên kết trong các phân tử dạng
chuỗi dài đó.
14

GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

 Giai đoạn sinh học: kéo dài từ vài giây đến hàng chục năm sau chiếu xạ. Những
tổn thương hóa sinh ở giai đoạn đầu nếu không được hồi phục sẽ dẫn đến những rối loạn
về chuyển hóa.
2.4.1 Cơ thể con ngƣời
Cơ thể con người là đối tượng quan trọng nhất khi nghiên cứu các hiệu ứng sinh học
của bức xạ. Việc hiểu biết cấu trúc và chức năng các cơ quan trong cơ thể và số phận các
chất phóng xạ xâm nhập vào cơ thể giúp ích trong việc xác định liều bức xạ của các chất
phóng xạ trong cơ thể và tính toán được giới hạn an toàn các chất phóng xạ được phép
xâm nhập vào cơ thể. Cơ thể con người dựa trên một bộ xương. Bao phủ bên ngoài là
một lớp da làm nhiệm vụ bảo vệ, trao đổi nhiệt và cân bằng thể dịch. Bên trong là những
cơ quan chức năng như hô hấp, tiêu hóa, tuần hoàn, tiết niệu,… Các cơ quan này có
nhiệm vụ thu nhận không khí, thức ăn, nước, vận chuyển vật chất và thải chất ra ngoài.
Về phương diện an toàn bức xạ, các cơ quan đó cũng là các phương tiện nhờ đó các
nhân phóng xạ xâm nhập vào cơ thể, vận chuyển bên trong đó và cuối cùng bị thải ra
ngoài.
a) Hệ thống tuần hoàn
Hệ thống tuần hoàn gồm tim và mạng lưới các mạch máu gồm động mạch, mao
mạch, tĩnh mạch. Có chức năng vận chuyển oxy từ các phế nang của phổi vào các tế bào
và khí cacbonic do tế bào thải ra tới phế nang, vận chuyển chất dinh dưỡng và các chất
chuyển hóa từ đường tiêu hóa tới các cơ quan khác nhau, vận chuyển các hormone và
kháng thể, vận chuyển các sản phẩm thải trong quá trình chuyển hóa tới thận để thải ra
ngoài. Hệ thống tuần hoàn còn đóng vai trò như một bể nước để giữ cân bằng chất lỏng
trong một số bộ phận có chất lỏng và giữ nhiệt độ không đổi trong cơ thể. Các chất
phóng xạ có thể xâm nhập vào cơ thể qua các vết thương hở hoặc qua đường tiêu hóa,
đường đường hô hấp và da đến hệ tuần hoàn. Mức độ tác động của các chất phóng xạ lên

mô, cơ quan phụ thuộc vào tính chất hóa học của nhân phóng xạ. Ví dụ, calcium,barium,
radium bị xương hấp thụ nhiều. Iodine tập trung ở tuyến giáp trạng vùng cổ. Trên cơ sở
khả năng hấp thụ đặc thù của cơ quan bị bệnh, người ta chế tạo các dược chất phóng xạ
thích hợp để điều trị hay chuẩn đoán y học.
b) Hệ thống hô hấp
Chức năng của hệ thống hô hấp là vận chuyển oxy từ môi trường vào máu và thải
khí cacbonic từ máu ra ngoài. Hệ thống hô hấp gồm mũi, khí quản và phổi. Phổi cấu tạo
từ các phế quản phân nhánh và tận cùng bằng các phế nang với mạch lưới mao mạch bao
bọc xung quanh. Sự trao đổi khí giữa các môi trường và máu diễn ra tại các phế nang và
mao mạch. Trong phổi có hàng triệu mao mạch và diện tích bề mặt tổng cộng để trao đổi
khí vào khoảng từ 50 m2 đến 200 m2. Về mặt an toàn bức xạ, hệ thống hô hấp là đường
xâm nhập vào cơ thể của các chất phóng xạ thể khí, đặc biệt là bụi phóng xạ. Các hạt bụi
có kích thước lớn hơn 10 µm thường bị ngăn cản ở phần ngoài đường hô hấp nhờ các
long mũi dày đặc. những hạt bụi nhỏ hơn có thể xâm nhập sâu hơn, nằm tại hệ thống hô
hấp và chỉ bị đẩy ra nhờ chuyển động quét của các nhung mao lót thành phế quản (kết
15


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

hợp hành động ho) hoặc bằng đường hóa học và sau đó là hành động nuốt. Như vậy vật
chất xâm nhập vào qua đường hô hấp sẽ đi đến hệ thống tiêu hóa. Những hạt bụi hòa tan
được ở phế nang sẽ xâm nhập vào máu và đi khắp cơ thể. Những hạt bụi không hòa tan
sẽ bị các tế bào limpho trong phổi “ăn” và tiêu diệt. bụi phóng xạ qua đường hô hấp vào
phổ sẽ gây nên sự chiếu xạ trong cơ thể. Liều chiếu xạ phụ thuộc vào các tính chất hóa
lý của vật liệu, mà nói riêng, phụ thuộc vào kích thước hạt bụi và tính chất hòa tan của
nó.
c) Hệ thống tiêu hóa

Hệ thống tiêu hóa có nhiệm vụ dẫn nước thực phẩm vào cơ thể và chế biến chúng
thành các chất dinh dưỡng để nuôi sống tế bào. Hệ thống tiêu hóa là một cái ống dài
gồm nhiều đoạn chức năng như miệng, thực quản, dạ dày, ruột non, ruột già. Ngoài ra
con có các bộ phận phụ trợ như các tuyến nước bọt ở miệng, tuyến tụy ở gần dạ dày, gan
và túi mật. Trong hệ tiêu hóa, thực phẩm được biến thành các thành phần hóa học đơn
giản và được hấp thụ từ ruột non vào máu và được khuếch tán tới các tế bào và cơ quan.
Thực phẩm không được cơ thể hấp thụ sẽ tới ruột già, được cô đặc lại và đẩy ra ngoài
thành chất thải gọi la phân. Hệ thống tiêu hóa cũng là một trong các cửa ngõ chính bị các
chất phóng xạ xâm nhập vào cơ thể cùng với thực phẩm và nước uống. Nếu chất phóng
xạ hòa tan được thì chúng theo hệ tuần hoàn đi khấp cơ thể. Nếu không hòa tan được,
chúng sẽ bị đẩy ra ngoài cùng với phân.
d) Da
Da tạo nên lớp bao mặt ngoài cơ thể với diện tích trung bình 1,8 m2. Da gồm hai
lớp, lớp ngoài gọi là biểu bì và lớp trong gọi là chân bì, giữa chúng là màng nền ở độ sâu
70 µm từ bề mặt da. Cấu trúc của chân bì khác hoàn toàn với biểu bì. Chân bì cấu tạo từ
mô liên kết các sợi đàn hồi, nước và chất béo. Gắn trên chân bì là các tuyến mồ hôi,
tuyến nhờn, nang long, mạch máu và dây thần kinh. Da có chức năng bảo vệ cơ thể khỏi
các chất có hại như vi trùng và hóa chất, bài tiết các chất thải của cơ thể, sấy ấm hoặc
làm lạnh cơ thể và điều chỉnh sự lưu thong máu. Khi lớp da bị thương tổn thì đây là cửa
ngõ chất phóng xạ có thể xâm nhập vào các bộ phận khác trong cơ thể.
e) Hệ thống tiết niệu
Là con đường bài tiết chủ yếu các dịch thể dư thừa bao gồm cả các chất phóng xạ
dạng hòa tan từ cơ thể ra ngoài. Hệ thống tiết niệu gồm các thận, các niệu quản, bàng
quang và ống nước tiểu. Nguồn nước thải từ đường tiết niệu là một trong các thành phần
dùng để đánh giá lượng chất phóng xạ xâm nhập vào cơ thể. Vì vậy nguồn nước thải này
là đối tượng cần được xử lý vì chứa một lượng lớn chất thải phóng xạ từ cơ thể ra.
f) Hệ thống bạch huyết
Là một bộ phận của hệ thống tuần hoàn. Nó gồm có dịch bạch huyết nằm xen kẽ
giữa các mô, các bể bạch huyết và các tuyến bạch huyết nằm rải rác trên thành ống tiêu
hóa, đường hô hấp hoặc dưới da vùng cổ, nách, hang. Hệ thống bạch huyết có chức năng

vận chuyển nguyên vật liệu giữa các tế bào với hệ tuần hoàn. Nó còn giữ vai trò bảo vệ,
ngăn chặn, tiêu diệt các vi trùng, dị tật và độc tố xâm nhập vào hệ thống tuần hoàn. Khi
16


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

da bị tổn thương, chất phóng xạ sẽ xâm nhập qua hệ bạch huyết tới các vùng khác nhau
của cơ thể.
g) Các hệ thống khác
Ngoài các hệ thống có liên quan trực tiếp đến quá trình xâm nhập, vận chuyển và
bài tiết các chất phóng xạ, trong cơ thể còn các hệ thống khác không trực tiếp tham gia
các quá trình trên. Đó là hệ thống thần kinh, hệ thống nội tiết, hệ thống sinh sản, hệ
thống xương, hệ thống cơ bắp, hệ thống thị giác, hệ thống thính giác, v.v. Dưới tác dụng
cử bức xạ các hệ thống này bị tổn thương và mức độ tổn thương phụ thuộc vào liều
chiếu cũng như cấu trúc của chúng. Ví dụ hệ thống xương chứa nhiều calcium, do đó các
ion hóa trị hai radium, strontium và chì có thể trao đổi với calcium làm cho xương trở
thành một tổ chức dễ hấp thụ các nguyên tố này, kể cả khi chúng là các đòng vị phóng
xạ. chính các nhân phóng xạ gây ra ung thư xương, chủ yếu là các tế bào trên bề mặt
xương và các tế bào tạo máu trong tủy xương.
2.4.2 Các hiệu ứng bức xạ ở mức phân tử
Các tương tác của bức xạ ion hóa với tổ chức sống cũng giống như với môi trường
vật chất không sống, nghĩa là kích thích và ion hóa các nguyên tử, phân tử. Sự kích thích
và ion hóa nguyên tử hay phân tử làm thay đổi tính chất hóa học hay sinh học của các
phân tử sinh học, hay nói cách khác làm tổn thương các phân tử sinh học. Tổn thương
gây bởi bức xạ là hệ quả của các tổn thương ở nhiều mức độ liên tục diễn ra trong cơ thể
sống từ tổn thương phân tử, tế bào, mô đến tổn thương các cơ quan và các hệ thống cơ
thể. Hậu quả của các tổn thương này làm phát sinh những triệu chứng lâm sang, có thể

dẫn tới tử vong. Diễn tiến của tổn thương bức xạ luôn đi cùng với quá trình hồi phục tổn
thương. Sự hồi phục này cũng diễn ra từ mức độ phân tử, tế bào, mô, đến hồi phục các
cơ quan và các hệ thống trong cơ thể. Tác dụng bức xạ lên phân tử được phân thành hai
loại, là tác dụng trực tiếp và tác dụng gián tiếp. Tác dụng trực tiếp xảy ra khi bức xạ kích
thích hay ion hóa các phân tử hữu cơ còn tác dụng gián tiếp xảy ra khi bức xạ kích thích
hay ion hóa các phân tử nước, sau đó các sản phẩm độc hại của các phân tử nước tác
dụng lên phân tử hữu cơ.
2.4.3 Các hiệu ứng bức xạ ở mức tế bào
Các bộ phận trong cơ thể người được cấu trúc từ những phần tử cực nhỏ gọi là tế
bào. Các tế bào cùng với một số chức năng tập hợp với nhau tạo thành các mô. Các mô
khác nhau tập hợp thành các cơ quan. Các cơ quan hợp lại với nhau tạo các hệ thống cơ
thể. Tế bào gồm có 3 phần chính là màng tế bào, nhân tế bào và tế bào chất. Sự thay đổi
đặc tính của tế bào có thể xảy ra trong nhân và nguyên sinh chất của chúng sau khi bị
chiếu xạ. Trong nhiều trường hợp người ta thấy thể tích tế bào tăng lên do có sự hình
thành các khoảng trống trong nhân và trong nguyên sinh chất của chúng sau chiếu xạ.
Nếu bị chiếu xạ liều cao tế bào có thể bị phá hủy hoàn toàn. Các tổn thương phóng xạ
lên tế bào có thể làm cho:
 Tế bào chết do bị tổn thương nặng ở nhân và nguyên sinh chất.
 Tế bào không chết nhưng không phân chia được.
17


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

 Tế không phân chia được nhưng nhiễm sắc thể tăng lên gấp đôi và trở
thành tế bào khổng lồ.
 Tế bào vẫn phân chia thành hai tế bào mới nhưng có rối loạn trong cơ
chế di truyền.

Khi phân tử có số lượng trên 100.000 sẽ có chừng 10.000 liên kết hóa học. Cấu trúc
như thế này làm cho các phân tử sinh học gần giống các tinh thể nhỏ. Quá trình ion hóa
không nhất thiết làm đứt nhiều liên kết hóa học đến mức phân hủy phân tử mà nhiều khi
chỉ làm thay đổi phân tử ở mức làm mất thuộc tính sinh học của chúng.

2.4.4 Các hiệu ứng bức xạ ở mức cơ thể
a) Các hiệu ứng sớm
Khoảng một thời gian ngắn từ vài giờ đến một vài tuần sau khi bị chiếu xạ cấp diễn
tức là sau khi chịu liều chiếu xạ lớn trong một vài giờ thì trên cơ thể bị chiếu xạ có thể
xuất hiện các triệu chứng sinh học gọi là hiệu ứng sớm. Các hiệu ứng này xảy ra do sự
suy giảm nhanh chóng số lượng tế bào trong một số cơ quan của cơ thể, vì nhiều tế bào
đã bị hủy diệt hoặc quá trình phân chia tế bào bị cản trở hoặc chậm lại. Các hiệu ứng xảy
ra chủ yếu do tổn thương trên da, tủy xương, bộ máy tiêu hóa, hoặc các cơ thần kinh tùy
thuộc vào các liều chiếu đã nhận.
 Máu và cơ quan tạo máu: Mô limpho và tủy xương là những tổ chức nhạy cảm
cao với bức xạ. Sau khi bị chiếu xạ liều cao chúng có thể ngừng hoạt động và số lượng
tế bào trong máu ngoại vi giảm xuống nhanh chóng. Mức độ tổn thương phụ thuộc vào
liều chiếu và thời gian chiếu. Biểu hiện lâm sàng ở đây là các triệu chứng xuất huyết,
phù, thiếu máu. Trong y học gọi là triệu chứng huyết học.
 Hệ tiêu hóa: Chiếu xạ liều cao làm tổn thương niêm mạc ống vị tràng gây ảnh
hưởng đến việc tiết dịch của các tuyến tiêu hóa với các triệu chứng như: tiêu chảy, sút
cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng của cơ thể. Những thay đổi trong hệ thống tiêu
hóa thường quyết định hậu quả của bệnh phóng xạ.
 Da: Một hiệu ứng sớm xuất hiện trên da sau khi bị chiếu xạ với liều cao là hiệu
ứng ban đỏ xuất hiện trên da. Các tổn thương này có thể dẫn tới viêm da, xạm da. Nó
còn có thể dẫn đến viêm loét, thoái hóa, hoại tử da hoặc phát triển các khối u ác tính ở
da.
 Sự phát triển phôi thai: Những bất thường có thể xuất hiện trong quá trình phát
triển phôi thai và thai nhi khi người mẹ bị chiếu xạ trong thời gian mang thai, đặc biệt
trong giai đoạn đầu, với các biểu hiện như xảy thai, thai chết lưu hoặc sinh ra những đứa

trẻ bị dị tật bẩm sinh. Một bào thai đang phát triển, tất cả các tế bào phân chia rất nhanh
và do vậy chịu nguy hiểm lớn nhất.
 Ngoài ra các bộ phận khác như: Hệ thống tạo máu, hệ thần kinh trung ương,
đường ruột, mắt, cơ quan sinh dục,…cũng bị ảnh hưởng bởi các liều chiếu xạ.
b) Các hiệu ứng muộn
18


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

Với liều chiếu thấp hoặc sức đề kháng của cơ thể mạnh thì một thời gian sau khi
chiếu xạ các hậu quả của sự tác hại mới xuất hiện và được gọi là hiệu ứng muộn, và
được chia làm hai loại:
 Hiệu ứng sinh thể:
 Già sớm, giảm tuổi thọ.
 Tần số xuất hiện ung thư, bệnh bạch cầu, da là những ung thư thường gặp
trên các đối tượng bị chiếu xạ cao hơn bình thường. Ung thư là sự phát triển áp đảo của
một số loại tế bào nhất định trong cơ thể. Người ta cho rằng ung thư có thể là kết quả
của các tổn thương trong hệ thống điều khiển của tế bào, làm cho nó phân chia nhanh
hơn các tế bào bình thường. Sự sai lệch này được truyền sang các tế bào con vì vậy số
lượng vượt trội của tế bào bất thường sẽ gây tổn hại cho các tế bào bình thường trong cơ
quan đó.
 Đục nhãn cầu mắt: Xuất hiện sau nhiều tháng hay nhiều năm. Bệnh đục thủy
tinh thể là hiện tượng mất độ trong suốt của mắt. Thủy tinh thể của mắt đặc biệt ở chỗ nó
không có hệ thống thay thế tế bào, vì vậy nó sẽ trở nên bị đục khi các tế bào của nó bị
tổn thương.
 Hiệu ứng di truyền:
Nhân tế bào chứa các nhiễm sắc thể mà số lượng, cấu trúc, kích thước của chúng

là đặc trưng cho từng loài và mang chất liệu di truyền, chịu trách nhiệm truyền các đặc
tính di truyền. những thay đổi về số lượng, hình thái và cấu trúc nhiễm sắc thể của tể bào
sinh dục sẽ dẫn đến những di truyền mà ta gọi là đột biến xuất hiện một cách ngẩu nhiên
với tần số thấp và ổn định.
Bức xạ ion hóa gây đột biến gây ra những đột biến trong nhân tế bào mà dưới
tác dụng của liều chiếu xạ sẽ xuất hiện những biến đổi hóa lý trong các gen riêng biệt.
Những đột biến phát sinh, có thể là đột biến trội hoặc đột biến ẩn. Đột biến trội về tính di
truyền còn đột biến ẩn – thể hiện ở một số thế hệ sau trong di truyền thể hiện khi một
gen biến đổi với một gen có cùng sự phá hủy như vậy.
Nhiệm vụ chủ yếu của y học bức xạ là trên cơ sở các hiệu ứng sinh học bức xạ
đưa ra những liều lượng được phép cho các loại bức xạ khác nhau. Người ta đưa ra một
kiểu phân loại các mức nguy hiểm y học có thể xem xét đến các hiệu ứng bức xạ có thể
xảy ra phụ thuộc vào liều lượng và các điều kiện của bức xạ ion hóa.

19


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

CHƢƠNG III: XỬ LÝ AN TOÀN BỨC XẠ ION HÓA
3.1 Xử lý an toàn bức xạ lƣợng tử
3.1.1 Một số đại lƣợng thƣờng gặp trong xử lý an toàn bức xạ gamma
a) Hoạt độ phóng xạ
Hoạt độ phóng xạ (độ phóng xạ) là số biến đổi hạt nhân xảy ra ngẫu nhiên trong một
đơn vị thời gian trong một lượng vật chất xác định của nguồn phóng xạ. Được xác định
theo công thức:

A=

Với N là số hạt nhân phóng xạ có trong lượng vật chất của nguồn tại thời điểm t.
Trong hệ đơn vị SI, độ phóng xạ có đơn vị là becquerel (Bq). 1 Bq là độ phóng xạ
của một nguồn mà cứ mỗi giây là có phân rã phóng xạ xảy ra trong lượng vật chất của
nguồn đó, tức là 1Bq = 1(phân rã)/s. Ngoài đơn vị là Bq, vẫn còn sử dụng rộng rãi một
đơn vị ngoại hệ là currie (Ci). 1 Ci là độ phóng xạ của nguồn, mà trong lượng vật chất
đó xảy ra 3,7.1010 phân rã trong mỗi giây, tức là 1Ci=3,7.1010 (phân rã)/s = 3,7.1010 Bq.
b) Tƣơng đƣơng  gamma của nguồn phóng xạ
Để so sánh các nguồn phóng xạ gamma với nhau theo khả năng ion hóa của chúng,
thì còn sử dụng một đại lượng gọi là tương đương  gamma của nguồn. Các nguồn
phóng xạ gamma mà gây nên một suất liều chiếu xạ như nhau trong những điều kiện đo
đạc giống hệt nhau, thì có cùng một tương đương  gamma.
c) Hằng số  gamma năng lƣợng và hằng số  gamma ion hóa của nguồn
phóng xạ
Giả sử một nguồn phóng xạ gamma với độ phóng xạ bằng 1 đơn vị, là một nguồn
điểm đẳng hướng, không có bộ lọc. Khi đó, tại một điểm cách nguồn 1 cm, thì:
 Cường độ bức xạ tính cho một đơn vị độ phóng xạ được gọi là hằng số  gamma
năng lượng (toàn phần) của nguồn phóng xạ đó;
20


GVHD: ThS. Dương Quốc Chánh Tín

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Loan

 Suất liều chiếu xạ tính cho 1 đơn vị độ phóng xạ được gọi là hằng số  gamma ion
hóa (toàn phần) của nguồn phóng xạ đó.
3.1.2 Các phƣơng pháp tính và thiết kế xử lý an toàn bức xạ gamma
a) Nguyên tắc quan trọng nhất trong bảo vệ an toàn bức xạ
Nguyên tắc quan trọng nhất trong tính toán và thiết kế bảo vệ an toàn bức xạ là đồng
thời đảm bảo sao cho liều lượng bức xạ mà cơ thể phải chịu đựng là:

– Không vượt quá giới hạn cho phép;
– Thấp nhất mà có thể đạt được một cách hợp lý.
Mọi tính toán và thiết kế bảo vệ an toàn bức xạ chỉ được coi là đạt yêu cầu nếu đồng
thời thỏa mãn được cả hai yêu cầu trên của nguyên tắc này.

b) Ba nguyên tắc bảo vệ an toàn:
* Nguyên tắc đầu tiên trong bảo vệ an toàn bức xạ là đảm bảo sao cho nguồn bức
xạ được sử dụng là nguồn yếu nhất mà có thể đạt được một cách hợp lý. Ở đây “hợp lý”
được hiểu là nguồn bức xạ phải đáp ứng mọi yêu cầu (về kỹ thuật, chất lượng sản phẩm,
nâng suất lao động, hiệu quả kinh tế - xã hội…) của công việc. Và có “thể đạt được”
được hiểu là phụ thuộc vào những điều kiện cụ thể về phương tiện cũng như khả năng
kỹ thuật và tài chính để giải quyết vấn đề mà cơ sở sử dụng nguồn bức xạ đặt ra.
* Nguyên tắc thứ hai là đảm bảo sao cho người làm việc ở vị trí cách xa nguồn nhất
mà có thể đạt được một cách hợp lý.
* Nguyên tắc thứ ba là đảm bảo sao cho người lao động bị chiếu xạ trong khoảng
thời gian ngắn nhất, mà có thể đạt được một cách hợp lý.
Trong số 3 nguyên tắc bảo vệ là đảm bảo nguồn yếu, cách xa, thời gian ngắn, thì có
thể vận dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với nhau sao cho vừa phù hợp với hoàn cảnh thực tế
lạ vừa đáp ứng được những đòi hỏi của nguyên tắc quan trọng nhất. Có thể tổng hợp vai
trò của 3 nguyên tắc này bằng mối tương quan giữa số lần làm yếu (hoặc làm tăng) của
các đại lượng là liều hấp thụ (D), độ phóng xạ (A), khoảng cách (r) và thời gian chiếu xạ
(t):

Theo định nghĩa, suất liều bức xạ chính là liều bức xạ tính trên một đơn vị thời gian.
Do vậy, có thể áp dụng biểu thức trên cho độ thay đổi của suất liều bằng cách cho kt = 1
và thay kD bằng kP:

Trong đó các hệ số hiệu chỉnh kY được xác định như sau:

21