Tài liệu Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội ppt

Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội
PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI
Nguyễn Hào Quang
Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ và Môi trường
Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân
Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều chất phóng xạ và điều này đã
x
ảy ra ngay từ khi hình thành nên trái đất. Có trên 60 nhân phóng xạ được tìm
th
ấy trong tự nhiên. Nguồn gốc của các nhân phóng xạ này có thể phân thành ba
lo
ại chính sau:
1. Các nhân phóng xạ có từ khi hình thành nên trái đất còn gọi là các nhân
phóng x
ạ nguyên thủy.
2. Các nhân phóng xạ được hình thành do tương tác của các tia vũ trụ với
vật chất của trái đất.
3. Các nhân phóng xạ được hình thành do con người tạo ra.
Các nhân phóng xạ được hình thành do hai nguồn gốc đầu được gọi là các
nhân phóng x
ạ tự nhiên còn các nhân phóng xạ do con người tạo ra được gọi là
các nhân phóng x
ạ nhân tạo. So với lượng phóng xạ tự nhiên thì lượng phóng xạ
do con người tạo ra là rất nhỏ. Tuy nhiên, một phần lượng phóng xạ này đã bị
phát tán vào trong môi trường của thế giới chúng ta. Vì vậy chúng ta có thể phát
hiện thấy các nhân phóng xạ tự nhiên và nhân tạo có mặt ở khắp mọi nơi trong
các môi tr
ường sống như đất, nước và không khí
Các nhân phóng x
ạ nguyên thủy phổ biến nhất là
238

U,
232
Th,
235
U và các
s
ản phẩm phân rã của chúng,
40
K và
87
Rb. Bảng 1 đưa ra giá trị độ giàu đồng vị
của các nhân phóng xạ này. Còn có một số các nhân phóng xạ khác ít phổ biến
hơn và thường có thời gian sống dài hơn nhiều gồm:
50
V,
113
Cd,
115
In,
123
Tc,
138
La,
142
Ce,
144
Nd,
147
Sm,
152

Gd,
174
Hf,
176
Lu,
187
Re,
190
Pt,
209
Bi. Trong môi
tr
ường đất thường có mặt các nhân phóng xạ của ba chuỗi phóng xạ
238
U,
232
Th
và
235
U. Các nhân phóng xạ này là các nhân bắt đầu của mỗi chuỗi. Trong môi
trường đất nếu không có các quá trình biến đổi môi trường gây ra sự mất cân
bằng phóng xạ thì các chuỗi phóng xạ này thường có cân bằng phóng xạ. Điều
này cũng đồng nghĩa với hoạt độ phóng xạ của các nhân phóng xạ có trong mỗi
chuỗi là bằng nhau và bằng với hoạt độ phóng xạ của nhân bắt đầu mỗi chuỗi.
Hình 1,2,3 chỉ ra các nhân phóng xạ có trong các chuỗi phóng xạ tương ứng
238
U,
232
Th và
235

U.
B
ảng 1. Độ giàu đồng vị của các nhân phóng xạ nguyên thuỷ
Nhân phóng
x
ạ
Thời gian bán
huỷ (năm)
Độ giàu đồng vị
(%)
40
K 1.26x10
9
0.0117
Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội
87
Rb 4.8x10
9
27.83
232
Th 1.4x10
10
100
235
U 7.1x10
8
0.72
238
U 4.5x10
9

99.274
Chuỗi phóng xạ
238
U có thể chia thành các chuỗi phóng xạ con trong đó
hoạt tính phóng xạ của nhân phóng xạ đầu chuỗi sẽ chi phối hoạt tính phóng xạ
của các nhân phóng xạ khác có trong chuỗi. Đó là các chuỗi phóng xạ:
238
U -->
234
U;
230
Th;
226
Ra;
222
Rn -->
214
Po và
210
Pb -->
210
Po. Uran khá phổ biến trong tự
nhiên, về độ giàu nó đứng hàng thứ 38 trong số các nguyên tố có mặt trên trái
đất. Nó chủ yếu có mặt trong các đá gốc. Nồng độ của
238
U trong đất dải từ 2
đến 300 Bq /kg v
à có giá trị trung bình trên toàn thế giới là 25 Bq /kg.
Hình 1. Chuỗi phóng xạ
238

U
Chu
ỗi phóng xạ
232
Th có thể chia thành các chuỗi phóng xạ con sau:
232
Th;
228
Ra-->
224
Ra;
220
Rn-->
208
Pb. Nồng độ của
232
Th trong đất dải từ 2 đến 300 Bq
/kg tương tự như
238
U và có giá trị trung bình trên toàn thế giới là 40 Bq /kg.
Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội
Nồng độ của
40
K trong đất dải từ 37 đến 1100 Bq /kg và có giá trị trung bình 400
Bq /kg. L
ượng nhân phóng xạ
235
U chỉ chiếm 0.72% tổng lượng uran có trong tự
nhiên nên có rất ít trong môi trường đất.
Các chuỗi phóng xạ

238
U,
232
Th chứa nhiều nhân phóng xạ trong các dạng
nguyên tố hóa học khác nhau. Do tính chất hóa học của các nguyên tố này khác
nhau nên trong quá trình phong hóa các nguyên t
ố này bị rửa trôi khác nhau.
Đ
iều này dẫn tới sự cân bằng phóng xạ của các chuỗi phóng xạ này là khó thực
hiện được trong môi trường đất. Ví dụ
226
Ra là một thành viên trong chuỗi
phóng xạ
238
U vì thế
226
Ra có mặt trong tất cả các môi trường có chứa uran. Tuy
nhiên do tính chất hóa học của
226
Ra nó dễ ở trong trạng thái hòa tan hơn so với
238
U và vì vậy đối với các đá gốc
226
Ra thường bị rửa trôi nhiều hơn so với
238
U.
M
ặt khác đất lại được hình thành từ quá trình phong hóa của đá vì vậy nó
thường chứa nhiều
226

Ra hơn so với lượng
226
Ra cân bằng phóng xạ với
238
U.
Trong môi tr
ường đất hoạt tính riêng của
226
Ra trung bình là 48 Bq /kg trong khi
đó hoạt tính riêng trung bình của
238
U là 25 Bq /kg.
Hình 2. Chuỗi phóng xạ
232
Th
T
ất cả các nhân phóng xạ có trong tự nhiên gây ra cho con người một liều
chiếu bức xạ nhất định. Các nhân phóng xạ phát ra các bức xạ ion hóa và nếu
Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội
chúng ở bên ngoài cơ thể của con người chúng gây ra một liều chiếu ngoài. Các
nhân phóng x
ạ cũng có thể xâm nhập vào trong cơ thể của con người qua đường
hô hấp và tiêu hóa gây nên một liều chiếu trong. Đóng góp lớn nhất vào liều
chiếu phải kể đến nhân phóng xạ radon và các con cháu của nó. Tổ chức
UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic
Radiation) n
ăm 2000 đã thống kê và cho thấy đóng góp của radon vào liều chiếu
bức xạ cho con người gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới 50%. Chính vì thế
radon có thể được xem như là một nguồn phóng xạ tự nhiên có ảnh hưởng lớn
nhất đến sức khỏe của con người.

Hình 3. Chuỗi phóng xạ
235
U
Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội
Hình 4. Đóng góp của các thành phần phóng xạ có trong tự nhiên vào liều
chiếu bức xạ đối với con người (UNSCEAR 2000)
Hàng năm trung bình mỗi người chúng ta nhận một liều bức xạ từ các
nguồn phóng xạ tự nhiên khoảng 2 mSv. Theo các nghiên cứu của tổ chức ICRP
mức liều này có thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong số 1000000
người (ICRP publication 60, 1990). Mức tử vong gây bởi bức xạ tăng tỷ lệ với
mức liều chiếu bức xạ. Mặc dù radon đóng góp tới 50% vào liều chiếu bức xạ
đối với con người, song nếu chúng ta có các biện pháp ph
òng chống thích hợp
chúng ta có thể giảm đáng kể lượng liều chiếu này.
Nh
ững hiệu ứng bất lợi về sức khỏe gây bởi radon là do các hạt alpha được
phát ra từ radon và các con cháu của nó. Các hạt alpha này sẽ phá hủy các tế bào
c
ủa cơ thể con người một khi nó được phát ra từ bên trong cơ thể của chúng ta.
Mối nguy hiểm chính khi bị chiếu một liều radon cao là khả năng mắc phải căn
b
ệnh ung thư phổi. Theo các đánh giá dịch tễ học nếu chúng ta sống trong môi
trường có nồng độ radon là 20Bq/m
3
thì có khả năng 3 trong số 1000 người sẽ
mắc phải căn bệnh ung thư phổi do radon gây ra. Và xác suất này tăng gấp 10
lần nếu kết hợp với việc hút thuốc lá.
Đó
ng góp lớn nhất vào liều chiếu radon là nồng độ radon trong nhà ở
(chiếm tới 95%). Trong khi đó nồng độ radon trong nhà ở lại phụ thuộc rất nhiều

vào kiểu nhà, vật liệu xây dựng, cầu trúc nền móng v.v.v. Có thể có khả năng là
n
ồng độ radon rất cao ở một căn nhà nào đó trong khi căn nhà ngay bên cạnh lại
có nồng độ radon thấp. Vì vậy cách tốt nhất để biết nồng độ radon trong nhà
mình cao hay th
ấp là tiến hành đo nồng độ radon. Nồng độ radon có thể đo bằng
nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên có hai cách đo phổ biến nhất là đo tức thời
bằng các thiết bị đo chủ động và đo tích lũy bằng các thiết bị đo thụ động. Thiết
bị đo chủ động là các thiết bị cho phép xác định nồng độ radon tại một thời điểm
nhất định còn thiết bị đo thụ động là các thiết bị cho phép đánh giá nồng độ