Các phương pháp đo tia phóng xạ

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

115
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để bảo vệ con người đối với các tác hại của các tia phóng xạ cũng như việc sử dụng nó trong công nghiệp, y khoa… từ lâu các phương pháp đo phóng xạ đã được phát triển.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các phương pháp đo tia phóng xạ

Các phương pháp đo tia phóng xạ Để bảo vệ con người đối với các tác hại của các tia phóng xạ cũng như việc sử dụng nó trong công nghiệp, y khoa… từ lâu các phương pháp đo phóng xạ đã được phát triển. Vì tín hiệu ở ngõ ra của các thiết bị này cũng là tín hiệu điện, chúng ta có thể liệt kê chúng vào các loại cảm biến. Vào năm 1896 nhà vật lý người Pháp H.H.Becquerel đã quan sát lần đầu tiên các hiện tượng phóng xạ. Ông ta đã thấy rằng từ các quặng Uran có những tia vô hình làm đen giấy ảnh, có khả năng xuyên thấu các vật thể mà ánh sáng không đi qua được. Hai nhà khoa học cùng làm việc với ông là Marie Curie và Pierre Curie đã tiếp tục nghiên cứu vấn đề này và tìm thêm các nguyên tố có tính phóng xạ khác như Thorium, Polonium, Radium đã làm chấn động thế giới lúc đó! Nhanh chóng sau đó người ta biết tia phóng xạ có ba loại khác nhau. Ernest Rutherford đặt tên chó chúng là tia Alpha, Beta và Gamma. Tia a là các nhân Helium, tia b là các electron có năng lượng cao và tia g là sóng điện từ ở vùng Rưntgen cứng và siêu cứng. Có những chất phóng xạ thiên nhiên và nhân tạo. Uran, Radium và Thorium là những chất phóng xạ thiên nhiên. Những đồng vị phóng xạ do con người tạo ra trong các lò nguyên tử hay trong các máy gia tốc gồm có Phosphor 32, Kobalt 60, lod 131 v.v…Được gọi là chất đồng vị của một nguyên tố là các nguyên tử có cùng
điện tích ở nhân nhưng có số trọng khối khác với nguyên tố đó. Trong bảng tuần hoàn chúng đứng cùng vị trí với nguyên tố , có cùng hoá tính nhưng tính chất vật lý có sự khác biệt. Các nguyên tử của các chất phóng xạ không ổn định. Chúng phân rã qua sự phát tia phóng xạ hoặc biến thành các chất ở nấc giữa chừng hay biến ngay thành một chất khác có tính ổn định vĩnh viễn. Các tia phóng xạ phát ra qua sự phân rã khác nhau tuỳ từng chất. Tuy nhiên chúng có cùng một tính chất: chúng có thể làm ion hóa vật chất. Các electron của vật thể dưới tác dụng của tia phóng xạ bị đánh bật ra và để lại các ion dương. Với hiệu ứng sinh ra điện tích này cho ta khả năng dò tìm các tia phóng xạ. Thời gian giá trị phân nửa là thới gian mà cường độ phóng xạ ban đầu giảm còn phân nửa. Trong khi C14 có thời gian giá trị phân nửa là 5570 năm, l131 chỉ có 8 ngày! Trong công nghiệp tính chất thẩm thấu rất sâu của hai tia b và g được ứng dụng triệt để. Trong khi tia a bị lá nhôm ( dày > 0,05 mm) hoàn toàn hấp thụ, tia b (với 1,2 MeV) có khả năng xuyên thấu các tấm sắt dày đến 1 mm và tia g (1,2 MeV) có khả năng xuyên thấu tấm thép dầy đến vài cm! Phóng xạ môi trường đối với sức khỏe con người
Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều chất phóng xạ và điều này đã xảy ra ngay từ khi hình thành nên trái đất. Có trên 60 nhân phóng xạ được tìm thấy trong tự nhiên. Nguồn gốc của các nhân phóng xạ này có thể phân thành ba loại chính sau: 1. Các nhân phóng xạ có từ khi hình thành nên trái đất còn gọi là các nhân phóng xạ nguy ên 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 xạ tự nhiên còn các nhân phóng xạ do con người tạo ra được gọi là các nhân phóng xạ 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 trường sống như đất, nước và không khí Các nhân phóng xạ nguyên thủy phổ biến nhất là 238U, 232Th, 235U và các sản phẩm phân rã của chúng, 40K và 87Rb. 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: 50V, 113Cd, 115In, 123Tc, 138La, 142Ce, 144Nd, 147Sm, 152Gd, 174Hf, 176Lu, 187Re, 190Pt, 209Bi. Trong môi trường đất thường có mặt các nhân phóng xạ của ba chuỗi phóng xạ 238U, 232Th và 235U. 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 238U, 232Th và 235U. Bảng 1. Độ giàu đồng vị của các nhân phóng xạ nguyên thuỷ Độ giàu Nhâ Thời đồng vị n phóng gian bán huỷ xạ (năm) (%) 40 K 1.26x1 0.0117 09 87 4.8x109 Rb 27.83 232 1.4x101 T 100 0 h 235 7.1x108 U 0.72 238 4.5x109 U 99.274 Chuỗi phóng xạ 238U 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: 238U --> 234U; 230Th; 226Ra; 222Rn --> 214Po và 210Pb -->210Po. Uran khá phổ biến trong tự nhiên, về độ giàu nó đứng hàng thứ 38 trong số các nguy ên tố có mặt trên trái đất. Nó chủ yếu có mặt trong các đá gốc. Nồng độ của 238U trong đất dải từ 2 đến 300 Bq /kg và có giá trị trung bình trên toàn thế giới là 25 Bq /kg. Chuỗi phóng xạ 232Th có thể chia thành các chuỗi phóng xạ con sau: 232Th; 228Ra-->224Ra; 220Rn-->208Pb. Nồng độ của 232Th trong đất dải từ 2 đến 300 Bq /kg tương tự như 238U và có giá trị trung bình trên toàn thế giới là 40 Bq /kg. Nồng độ của 40K trong đất dải từ 37 đến 1100 Bq /kg và có giá trị trung bình 400 Bq /kg. Lượng nhân phóng xạ 235U chỉ chiếm 0.72% tổng lượng uran có trong tự nhiên nên có rất ít trong môi trường đất. Các chuỗi phóng xạ 238U, 232Th 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 tố này bị rửa trôi khác nhau. Điều 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 226Ra là một thành viên trong chuỗi phóng xạ 238U vì thế 226Ra có mặt trong tất cả các môi trường có chứa uran. Tuy nhiên do tính chất hóa học của 226Ra nó dễ ở trong trạng thái hòa tan hơn so với 238U và vì vậy đối với các đá gốc 226Ra thường bị rửa trôi nhiều hơn so với 238U. Mặt khác đất lại được hình thành từ quá trình phong hóa của đá vì vậy nó thường chứa nhiều 226Ra hơn so với lượng 226Ra cân bằng phóng xạ với 238U. Trong môi trường đất hoạt tính riêng của 226Ra trung bình là 48 Bq /kg trong khi đó hoạt tính riêng trung bình của 238U là 25 Bq /kg. Tất 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 chúng ở bên ngoài cơ thể của con người chúng gây ra một liều chiếu ngoài. Các nhân phóng xạ 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) năm 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. Hàng năm trung bình mỗi người chúng ta nhận một liều bức xạ từ các nguồn phóng xạ tự nhi ên 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 phòng chống thích hợp chúng ta có thể giảm đáng kể lượng liều chiếu này. Những 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 của 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 bệnh ung thư phổi. Theo các đánh giá dịch tễ học nếu chúng ta sống trong môi trường có nồng độ radon là 20Bq/m3 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. Đóng 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 nồng 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 thấp 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 radon trung bình trong một khoảng thời gian tương đối lớn (từ 3 đến 6 tháng). Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ và Môi trường thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân có cả hai loại thiết bị trên và có thể đáp ứng mọi yêu cầu về dịch vụ đo nồng độ radon trong không khí. Có thể giảm nồng độ radon trong nhà bằng một số biện pháp thích hợp như: cải thiện hệ thống thông thoáng, sơn sàn và tường nhà, lắp đặt các hệ thống thu góp radon v.v. Nhiều nước trên thế giới đã xác định nồng độ giới hạn của radon trong nhà ở. Một khi nồng độ radon trong nhà cao hơn giá trị này thì cần phải áp dụng các biện pháp giảm thiêủ radon để làm giảm nồng độ radon tới dưới giá trị giới hạn. Vì thế giá trị giới hạn của nồng độ radon còn được gọi là "mức hành động" (action level). Nhiều nước trên thế giới thừa nhận mức hành động đối với nồng độ radon là 200Bq/m3. Ngoài radon liều bức xạ gây bởi các thành phần khác thuộc họ uran và thô-ri có thể thay đổi mạnh theo các vị trí địa lý khác nhau, loại vật liệu xây dựng, kiểu kiến trúc v.v. Mức liều chiếu này có thể được kiểm tra bằng các thiết bị đo liều bức xạ xách tay hoặc các liều kế bức xạ môi trường nhiệt phát quang. Trung tâm Kỹ thuật An
toàn Bức xạ và Môi trường có cả hai loại thiết bị trên và có thể đáp ứng các yêu cầu dịch vụ xác định liều chiếu ngoài gây bởi các nguồn phóng xạ tự nhiên. Ảnh hưởng phóng xạ môi trường tự nhiên đối với sức khỏe của con người trên thế giới có vai trò lớn không thể bỏ qua. Việc biết và kiểm soát ảnh hưởng của nó đến chất lượng của cuộc sống là cần thiết. Đã đến lúc mỗi người dân cũng nên biết mức độ chiếu xạ nơi mình sinh sống để giảm thiểu những rủi ro gây bởi bức xạ tự nhiên.