Định liều tai nạn đối với nơtron nhiệt bằng phương pháp phân tích thành phần natri trong máu người

T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (4), Tr. 426 - 428, 2004<br /> <br /> <br /> ®Þnh liÒu tai n¹n ®èi víi n¬tron nhiÖt b»ng ph ¬ng<br /> ph¸p ph©n tÝch thµnh phÇn natri trong m¸u ng êi<br /> §Õn Tßa so¹n 15-10-2003<br /> nguyÔn v¨n hïng, ph¹m hïng th¸i<br /> ViÖn Nghiªn cøu H¹t nh©n, §* L¹t<br /> <br /> <br /> Summary<br /> This report presented the method for thermal neutron dosimetry on base of determination of<br /> specific radioactive activity of measured 24Na in the irradiated Human blood. Stable sodium<br /> contents of 23Na in blood samples (for 150 people in Lamdong province, in which there are 85<br /> staffs working at the Nuclear Research Institute) determinated by the method of instrumental<br /> neutron activation analysis at the Reactor and have the average value of 1.90±0.27 mg/ml blood.<br /> Thermal neutron fluencies at two positions at the thermal column of the Reactor are determinated<br /> by the method of activation for gold foils. 44 blood samples are irradiated with difference<br /> intervals of time at these positions in order to determine a relationship between thermal neutron<br /> fluencies and specific radioactive activities of measured sodium in the samples. The experimental<br /> results shown that a relationship between equivalent dose for thermal neutron D (unit of Sv) and<br /> specific radioactive activity of sodium A (unit of Bq24Na/mg23Na) is D = 0.0612A. This<br /> experimental formula is used to evaluate equivalent dose for thermal neutron after determination<br /> of the specific radioactive activities of measured 24Na in blood samples of irradiated subjects.<br /> <br /> <br /> I - më ®Çu ng êi kh«ng phô thuéc v,o tuæi, vïng ®Þa lý,<br /> chñng téc, v.v.. L îng natri tæng céng trong c¬<br /> Ph ¬ng ph¸p ®Þnh liÒu n¬tron nhiÖt dùa trªn thÓ ng êi tõ 75 ÷ 105 g. Víi ng êi chuÈn quèc<br /> viÖc x¸c ®Þnh ho¹t ®é phãng x¹ riªng (®¬n vÞ tÕ nÆng 70 kg th× l îng natri l, 100 g hay 1,4<br /> Bq24Na/mg23Na) cña th,nh phÇn natri bÒn (23Na) g/kg. Do ®ã, viÖc sö dông th,nh phÇn natri trong<br /> cã trong m¸u ng êi khi bÞ kÝch ho¹t bëi n¬tron m¸u ng êi l, tin cËy nhÊt ®èi víi phÐp ®Þnh liÒu<br /> nhiÖt (víi tiÕt diÖn kÝch ho¹t 530±5 mbar) th,nh n¬tron nhiÖt.<br /> natri phãng x¹ (24Na) víi chu kú b¸n r8 T1/2 =<br /> 15,02 ± 0,02 giê theo ph¶n øng 23Na(n, )24Na. II - thùc nghiÖm<br /> Tõ ®ã x¸c ®Þnh ® îc liÒu t ¬ng ® ¬ng ®èi víi<br /> n¬tron nhiÖt m, ®èi t îng nhËn ® îc theo ®é 1. X¸c ®Þnh h m l îng natri trong m¸u<br /> lín cña ho¹t ®é phãng x¹ (gäi t¾t l, ho¹t ®é) ViÖc x¸c ®Þnh natri trong m¸u ng êi cã thÓ<br /> riªng cña th,nh phÇn natri bÞ kÝch ho¹t. ® îc thùc hiÖn b»ng mét sè ph ¬ng ph¸p nh :<br /> Natri cã mÆt trong tÊt c¶ c¸c m« v, c¬ quan ph¸t x¹ ngän löa, hÊp thô nguyªn tö hay ph©n<br /> cña c¬ thÓ ng êi: theo [2, 3] th× h,m l îng tÝch kÝch ho¹t n¬tron (NAA). ë ®©y chóng t«i<br /> trung b×nh cña natri trong m« mÒm l, 1,57 ®8 sö dông ph ¬ng ph¸p ph©n tÝch kÝch ho¹t<br /> mg/cm3, trong m¸u l, 1,9 mg/cm3 v, chu kú b¸n n¬tron dông cô (INAA) v× h,m l îng natri trong<br /> th¶i sinh häc cña natri ra khái c¬ thÓ l, kho¶ng m¸u l, lín (cì mg/ml m¸u) v, nã cã tiÕt diÖn<br /> 11 ng,y. Trong thùc tÕ th× l îng natri trong m¸u kÝch ho¹t rÊt lín ®èi víi n¬tron nhiÖt. Ngo,i ra,<br /> 426<br /> trong m¸u cã mét sè nguyªn tè kh¸c nh Cl, Br, 2. X¸c ®Þnh th«ng l îng n¬tron nhiÖt t¹i cét<br /> Fe, Zn, v.v. nh ng víi h,m l îng nhá h¬n. nhiÖt cña Lß ph¶n øng<br /> 150 mÉu m¸u (mçi mÉu cã thÓ tÝch tõ 1 ÷ 2 VÞ trÝ No. 1 trong cét nhiÖt c¸ch bÒ mÆt n»m<br /> ml) ® îc thu gãp tõ 150 ®èi t îng d©n c L©m ngang cña th,nh Lß l, 1 m, cßn vÞ trÝ No. 2 c¸ch<br /> §ång, trong ®ã cã 22 mÉu tõ d©n c x8 T©n H,, 2,18 m. Lç cét nhiÖt h×nh trßn víi ® êng kÝnh 1<br /> 16 mÉu tõ x8 §inh V¨n, 85 mÉu tõ nh©n viªn ë cm v, d,i 2,5 m tÝnh tõ bÒ mÆt th,nh Lß tíi<br /> ViÖn Nghiªn cøu H¹t nh©n (NCHN), v, 27 mÉu vïng ho¹t. Dïng l¸ dß v,ng v, l¸ cadmi d,y 0,5<br /> tõ d©n c §, L¹t. C¸c mÉu n,y ® îc l,m kh« mm ®Ó x¸c ®Þnh tû sè cadmi t¹i 2 vÞ trÝ n,y<br /> trªn m¸y ®«ng kh« v, ® îc c©n ®Ó tÝnh träng [v,ng ® îc chiÕu kÝch ho¹t n¬tron theo ph¶n<br /> l îng mÉu kh« trªn thÓ tÝch mÉu t ¬i (®¬n vÞ øng 197Au(n, )198Au víi tiÕt diÖn kÝch ho¹t<br /> mg/ml). Mçi mÉu ® îc c©n víi khèi l îng tõ 40 98,83 bar v, T1/2 = 2,7 ng,y; ®o sè ®Õm t¹i ®Ønh<br /> ÷ 80 mg, råi ® îc ®ãng gãi trong tói plastic 411,8 keV trªn phæ kÕ gamma]. KÕt qu¶ ®o cho<br /> s¹ch. C¸c mÉu chuÈn - chuÈn m¸u A13 cña thÊy tû sè cadmid R = 860,32 nghÜa l, th«ng<br /> IAEA v, chuÈn tinh thÓ NaCl còng ® îc chuÈn l îng n¬tron nhiÖt cã gi¸ trÞ rÊt lín [7].<br /> bÞ trong ®iÒu kiÖn t ¬ng tù nh mÉu nghiªn cøu.<br /> Dïng ph ¬ng ph¸p l¸ dß v,ng ®Ó chiÕu x¹<br /> Sau ®ã to,n bé chóng ® îc cho v,o c¸c hép<br /> t¹i 2 vÞ trÝ n,y trong cét nhiÖt cña Lß ë c«ng<br /> nhùa chuyªn dông ®Ó chiÕu x¹.<br /> suÊt 500 kW, sÏ x¸c ®Þnh ® îc th«ng l îng<br /> MÉu nghiªn cøu cïng mÉu chuÈn ®8 chuÈn tuyÖt ®èi cña n¬tron nhiÖt. KÕt qu¶ ®o cho thÊy<br /> bÞ ® îc chiÕu x¹ ®ång thêi víi thêi gian kho¶ng th«ng l îng t¹i vÞ trÝ No. 1 l, 5,590.109±5%<br /> 10 phót trªn kªnh kh« 7-1 ë Lß ph¶n øng h¹t n/(cm2.s) v, vÞ trÝ No. 2 l, 7,454.107±5%<br /> nh©n §, L¹t (gäi t¾t l, Lß) t¹i c«ng suÊt 500 n/(cm2.s).<br /> kW, sau ®ã ® îc l,m nguéi v,i giê ®Ó lo¹i trõ<br /> th,nh phÇn chñ yÕu cña 38Cl do ph¶n øng 37Cl 3. X©y dùng ® êng ®Æc tr ng liÒu n¬tron<br /> (n, )38Cl l,m nhiÔu mÉu ®o (38Cl cã T1/2 = 37,2 nhiÖt - ho¹t ®é phãng x¹ riªng cña natri<br /> phót). Sau ®ã chóng ® îc ®o trªn phæ kÕ gamma 44 mÉu m¸u ®8 chuÈn bÞ ë trªn ® îc chiÕu<br /> ph«ng thÊp Canberra (®Çu dß HPGe thÓ tÝch 153<br /> x¹ víi c¸c kho¶ng thêi gian kh¸c nhau (tõ 7 ÷<br /> cm3; ®é ph©n gi¶i 1,73 keV t¹i n¨ng l îng 1332<br /> 140 phót) t¹i 2 vÞ trÝ trong cét nhiÖt cña Lß ë<br /> keV cña nguån 60Co; hiÖu suÊt ghi t ¬ng ®èi<br /> c«ng suÊt 500 kW ®Ó cã c¸c th«ng l îng tÝch<br /> 33,4%) t¹i ®Ønh n¨ng l îng 1368,6 keV. NÕu<br /> víi sai sè thèng kª cì 3% v, thêi gian ®o 30 ph©n n¬tron nhiÖt kh¸c nhau (tõ 3.108 ÷ 5.1013<br /> phót (hiÖu suÊt ghi t¹i 1368,6 keV cña 24Na ®èi n/cm2). Sau ®ã ®o ho¹t ®é cña natri trong c¸c<br /> víi nguån ®iÓm ®Æt s¸t v, t¹i t©m ®Çu dß l, mÉu ®8 chiÕu x¹ trªn phæ kÕ gamma ®Ó tÝnh<br /> 2,12%) th× ®é nh¹y cña thiÕt bÞ ®o sÏ l, 0,136 th«ng l îng tÝch ph©n cña n¬tron nhiÖt t ¬ng<br /> Bq24Na/mg23Na. øng víi ho¹t ®é cña natri ®o ® îc trong mÉu.<br /> C¨n cø theo kÕt qu¶ c¸c gi¸ trÞ h,m l îng natri<br /> Sau khi ®o ho¹t ®é cña 24Na, sÏ x¸c ®Þnh bÒn ®8 x¸c ®Þnh ë trªn v, ho¹t ®é cña mÉu t ¬ng<br /> ® îc h,m l îng cña natri bÒn trong c¸c mÉu øng víi tõng ®èi t îng, sÏ x¸c ®Þnh ® îc ho¹t<br /> m¸u nghiªn cøu c¨n cø theo h,m l îng natri cã ®é riªng cña natri ®èi víi tõng mÉu m¸u, nghÜa<br /> trong c¸c mÉu chuÈn ®8 biÕt. KÕt qu¶ ®o cho l, ®èi víi tõng ®èi t îng.<br /> thÊy: d¶i h,m l îng cña th,nh phÇn natri bÒn<br /> trong m¸u cña 150 ®èi t îng d©n c L©m §ång Tõ sè liÖu ho¹t ®é riªng cña natri trong mçi<br /> mÉu m¸u ®8 chiÕu x¹ v, th«ng l îng tÝch ph©n<br /> l, tõ 1,30 ÷ 2,52 mg/ml, víi gi¸ trÞ trung b×nh l,<br /> ®o ® îc, sÏ tÝnh ® îc míi liªn quan gi÷a liÒu<br /> 1,90±0,27 mg/ml (tÝnh riªng cho 85 nh©n viªn ë t ¬ng ® ¬ng D (®¬n vÞ Sv) v, ho¹t ®é riªng A<br /> ViÖn NCHN th× cã gi¸ trÞ trung b×nh 1,91±0,29 (®¬n vÞ Bq24Na/mg23Na) cña natri. KÕt qu¶ cho<br /> mg/ml) - phï hîp víi kÕt qu¶ trong c¸c t,i liÖu ® îc c«ng thøc thùc nghiÖm sau (víi hÖ sè<br /> quèc tÕ ®8 khuyÕn c¸o (1,91 mg/ml). C¸c sè liÖu t ¬ng quan R2 = 0,999):<br /> thùc nghiÖm n,y ® îc sö dông ®Ó tÝnh ho¹t ®é<br /> riªng cña natri. D = 0,0612A (1)<br /> <br /> <br /> 427<br />  Víi ®é nh¹y cña thiÕt bÞ ®o cô thÓ ë trªn l, Tr êng hîp ch a ®o mÉu ngay v, ®Ó tr¸nh<br /> 0,136 Bq24Na/mg23Na th× liÒu t ¬ng ® ¬ng cùc ®ãng côc (l,m khã kh¨n trong viÖc ®Þnh h×nh<br /> tiÓu sÏ l, 8,323 mSv-t ¬ng øng víi th«ng l îng thÓ tÝch mÉu) th× dïng lithi heparin (kho¶ng 1<br /> tÝch ph©n cùc tiÓu ®èi víi n¬tron nhiÖt l, 5.108 mg/5 ml m¸u). NÕu ch a biÕt chÝnh x¸c h,m<br /> n/cm2. l îng natri cña b¶n th©n ®èi t îng th× cã thÓ sö<br /> dông gi¸ trÞ trung b×nh 1,9 mg23Na/ml m¸u ®8<br /> III - kÕt qu¶ v th¶o luËn x¸c ®Þnh thùc nghiÖm ë trªn. HiÖu chØnh ® îc<br /> Rt ë c«ng thøc (3) khi biÕt kho¶ng thêi gian tõ<br /> KÕt qu¶ nghiªn cøu ë trªn cho thÊy cã thÓ lóc x¶y ra chiÕu x¹ ®Õn lóc ®o mÉu.<br /> ®Þnh liÒu n¬tron nhiÖt trªn c¬ së ph©n tÝch th,nh - Tõ c«ng thøc thùc nghiÖm (1) sÏ kh¼ng<br /> phÇn natri trong m¸u ng êi. Ph ¬ng ph¸p n,y ® îc liÒu t ¬ng ® ¬ng D (Sv) ®èi víi n¬tron<br /> rÊt cÇn thiÕt trong tr êng hîp x¶y ra tai n¹n sù nhiÖt cho tõng ®èi t îng bÞ chiÕu x¹.<br /> cè cã sù chiÕu x¹ n¬tron v, c¸c ®èi t îng kh«ng<br /> ®eo liÒu kÕ c¸ nh©n n¬tron. Cã thÓ m« t¶ quy t I liÖu tham kh¶o<br /> tr×nh ®Þnh liÒu n,y nh sau [3]:<br /> - Thu gãp mÉu m¸u (kho¶ng tõ 0,5 ÷ 1 ml) 1. NguyÔn V¨n Hïng v, céng sù. Tæng kÕt ®Ò<br /> tõ mçi ®èi t îng ®8 bÞ chiÕu x¹ v, ®Þnh l îng t,i khoa häc cÊp Bé n¨m 2000-2001, Tr. 4 -<br /> thÓ tÝch mÉu; 57, Bé KHCN&MT (2002).<br /> - §o trùc tiÕp ho¹t ®é cña mÉu trªn phæ kÕ 2. C. H. Kraitop. Dosimetria pri radiacion k<br /> gamma t¹i ®Ønh n¨ng l îng 1368,6 keV ®Ó x¸c avariax, Atomizdat (1979).<br /> ®Þnh ho¹t ®é riªng A (Bq24Na/mg23Na) cña natri 3. IAEA. Dosimetry for criticality accidents,<br /> theo c«ng thøc sau: A manual, Tech. Reports series, No. 211,<br /> A = cps/(V.Q.F.Rt) (2) Vienna, Austria (1982).<br /> trong ®ã, cps(xung/sec)-tèc ®é ®Õm thËt (®8 trõ 4. IAEA. Evaluation of radiation emergencies<br /> ph«ng) t¹i ®Ønh n¨ng l îng 1368,6 keV; V (ml) and accidents, Tech. Reports series, No.<br /> - thÓ tÝch mÉu m¸u t ¬i ® îc ®o; Q(mg/ml)-h,m 152, Vienna, Austria (1974).<br /> l îng natri bÒn (23Na) trong m¸u; F (sè 5. IAEA. Nuclear accident dosimetry systems,<br /> ®Õm/ph©n hñy)-hiÖu suÊt ghi cña ®Çu dß t¹i Proccedings of a panel, 17-22 Feb., Vienna,<br /> 1368,6 keV cña 24Na; v, Rt-tû lÖ 24Na cßn l¹i Austria (1969).<br /> trong c¬ thÓ ng êi t¹i thêi ®iÓm mÉu ® îc thu<br /> 6. IAEA. Personnel dosimetry for radiation<br /> gãp t (ng,y) víi t l, thêi gian tÝnh tõ lóc x¶y ra<br /> accidents, Proccedings of a symposium, 8-<br /> chiÕu x¹ ®Õn thêi ®iÓm thu gãp mÉu.<br /> 12 March, Vienna, Austria (1965).<br /> Rt = 4,87exp (-0,0815t) + 0,51exp(-0,0513t) + 7. D. De Soete et al. Neutron activation<br /> 2,7.10-3exp(-0,0015t) (3) analysis (1972).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 428<br />