Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Nghiên cứu những quan niệm sai lầm về phóng xạ của học sinh, sinh viên và nguyên nhân mắc phải sai lầm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu cơ sở lí luận về những quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên. Nghiên cứu các bài báo khoa học về khảo sát học sinh về phóng xạ ở các nước ngoài. Nghiên cứu các quan niệm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên Việt Nam. Nghiên cứu chương trình dạy học, phương pháp dạy học phóng xạ ở trung học phổ thông và đại học ở Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Nghiên cứu những quan niệm sai lầm về phóng xạ của học sinh, sinh viên và nguyên nhân mắc phải sai lầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH NGUYỄN PHƯƠNG KHẢ TRÂN NGHIÊN CỨU NHỮNG QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ CỦA HỌC SINH, SINH VIÊN VÀ NGUYÊN NHÂN MẮC PHẢI SAI LẦM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH NGUYỄN PHƯƠNG KHẢ TRÂN NGHIÊN CỨU NHỮNG QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ CỦA HỌC SINH, SINH VIÊN VÀ NGUYÊN NHÂN MẮC PHẢI SAI LẦM Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Th.S: LÊ ANH ĐỨC Thành phố Hồ Chí Minh – 2020
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quý Thầy, Cô, gia đình và bạn bè. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến: Thầy Th.S Lê Anh Đức - Người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn, đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kinh nghiệm và giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Quý Thầy, Cô Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể thực hiện các nghiên cứu phục vụ cho khóa luận. Ban giám hiệu, quý Thầy, Cô và các em học sinh trường THPT Trần Khai Nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong việc điều tra, khảo sát. Cô Nguyễn Thục Uyên đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện khảo sát. Quý Thầy, Cô phản biện và hội đồng chấm khóa luận đã đọc và có những nhận xét, góp ý cho khóa luận. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình và bạn bè luôn sát cánh bên tôi trong thời gian học tập, luôn ủng hộ về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa luận này trong điều kiện tốt nhất.
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ ...............3 1.1 Cơ sở lý thuyết quan niệm sai lầm về phóng xạ ................................................3 1.1.1 Định nghĩa .......................................................................................................3 1.1.2 Những quan niệm sai lầm về phóng xạ ...........................................................3 1.1.2.1 Nguồn phóng xạ là nhân tạo ......................................................................3 1.1.2.2 Sợ tiếp xúc với nguồn phóng xạ trong tự nhiên ........................................3 1.1.2.3 An toàn phóng xạ ......................................................................................4 1.1.2.4 Truyền phóng xạ........................................................................................4 1.1.2.5 Ứng dụng của phóng xạ ............................................................................4 1.1.2.6 Rò rỉ phóng xạ ...........................................................................................5 1.2 Nghiên cứu kiến thức phóng xạ .........................................................................5 1.2.1 Hiện tượng phóng xạ .......................................................................................5 1.2.1.1 Khái niệm ..................................................................................................5 1.2.1.2 Đặc điểm....................................................................................................5 1.2.1.3 Các loại phóng xạ ......................................................................................5 1.2.1.4 Định luật phóng xạ ....................................................................................8 1.2.2 Độ phóng xạ .....................................................................................................9 1.2.2.1 Khái niệm ..................................................................................................9 1.2.2.2 Biểu thức ...................................................................................................9 1.2.3 Nguồn phóng xạ ...............................................................................................9 1.2.3.1 Nguồn phóng xạ tự nhiên ..........................................................................9 1.2.3.2 Nguồn phóng xạ nhân tạo........................................................................10 1.2.4 Mức độ nguy hiểm của nguồn phóng xạ .......................................................10
1.2.5 Bảo quản nguồn phóng xạ .............................................................................13 1.2.6 Ứng dụng của phóng xạ .................................................................................15 1.2.7 Chất thải phóng xạ .........................................................................................17 1.2.8 An toàn phóng xạ ...........................................................................................18 1.3 Phân bố chương trình dạy học ở phổ thông .....................................................19 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BẢNG KHẢO SÁT VỀ PHÓNG XẠ Ở HỌC SINH, SINH VIÊN ...................................................................................................................22 2.1 Các bước chính để xây dựng bộ câu hỏi ..........................................................22 2.2 Đề xuất bảng khảo sát thử ................................................................................22 2.2.1 Xin ý kiến chuyên gia ....................................................................................23 2.2.2 Đánh giá độ tin cậy của phiếu khảo sát .........................................................24 2.2.3 Đánh giá kết quả khảo sát thử........................................................................25 2.3 Đề xuất bảng khảo sát hoàn thiện ....................................................................25 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ ĐƯA RA NHẬN XÉT. ..................31 3.1 Thông tin chung ...............................................................................................31 3.2 Thực trạng giáo dục hiện nay...........................................................................31 3.3 Kết quả khảo sát về phóng xạ ..........................................................................31 3.3.1 Nguồn phóng xạ .............................................................................................31 3.3.2 Ứng dụng của phóng xạ .................................................................................34 3.3.3 Tác hại của phóng xạ .....................................................................................37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................45 PHỤ LỤC ......................................................................................................................47
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Bộ GD&ĐT: Bộ Giáo dục và đào tạo THPT: Trung học phổ thông ATBXHN: An toàn bức xạ hạt nhân.
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Các tia phóng xạ bị lệch phương khi đi vào vùng điện trường .................. 8 Hình 2-1: Quy trình cơ bản thu thập và xử lí dữ liệu ............................................... 23 Hình 3-1: Thực trạng phương pháp giáo dục kiến thức phóng xạ ở phổ thông ....... 31 Hình 3-2: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ có trong môi trường tự nhiên xung quanh chúng ta" ..................................................................................... 32 Hình 3-3: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia phóng xạ được phát ra từ điện thoại, laptop, wifi, lò vi sóng...". .............................................................................. 32 Hình 3-4: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia phóng xạ được phát ra từ điện thoại, laptop, wifi, lò vi sóng...". .............................................................................. 33 Hình 3-5 :Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được phát ra từ lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm" ............................................................................. 33 Hình 3-6: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia alpha, tia beta, tia gamma là tia phóng xạ" .................................................................................................................. 34 Hình 3-7: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được ứng dụng trong nhà máy điện hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân" ............................................................... 34 Hình 3-8 Câu trả lời của học sinh, sinh viên về câu 3 phần ứng dụng của phóng xạ"Xạ trị ung thư, điều trị bướu cổ hay chẩn đoán các khối u trong cơ thể" ........... 35 Hình 3-9: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Định tuổi các vật liệu khảo cổ" .. 35 Hình 3-10: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được ứng dụng trong soi chiếu hành lí, kiểm tra an ninh tại sân bay" ........................................................ 36 Hình 3-11: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Chiếu xạ thực phẩm diệt khuẩn" .................................................................................................................................. 36 Hình 3-12: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Con người có thể bị buồn nôn, đau đầu, chóng mặt khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ" ............................................ 37 Hình 3-13: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ luôn rất nguy hiểm khi tiếp xúc gần nguồn phóng xạ" .................................................................................. 37 Hình 3-14: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Các bác sĩ làm việc ở phòng xạ trị với tần suất lớn sẽ bị ung thư" .................................................................................. 38
Hình 3-15: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ gây chết người ngay lập tức khi vừa tiếp xúc với nguồn phóng xạ"................................................................ 39 Hình 3-16: Trái táo đặt gần nguồn phóng xạ............................................................ 39 Hình 3-17: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Trái táo đặt rất gần nguồn phóng xạ, trái táo đó bị nhiễm phóng xạ"............................................................................ 39
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Mức độ nguồn phóng xạ .......................................................................... 11 Bảng 1.2: Phân bố chương trình Vật lí ở THPT ....................................................... 20 Bảng 2.1: Kết quả khảo sát thử ................................................................................ 22 Bảng 2.2: Độ tin cậy câu trả lời ở khảo sát thử ........................................................ 25 Bảng 3.1: So sánh câu trả lời của học sinh và sinh viên .......................................... 40 Bảng 3.2: So sánh câu trả lời của học sinh và sinh viên .......................................... 41
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Bom nguyên tử hạt nhân hay nhà máy hạt nhân vẫn là những đề tài được các nước trên thế giới quan tâm. Do vậy, vật lí hạt nhân là một môn học đang được chú trọng và đẩy mạnh ở các nước phương Tây. Trong những năm gần đây, ngành giáo dục nước ta đang không ngừng đổi mới phương pháp giảng dạy nhằm phát triển năng lực của học sinh. Một trong những định hướng đổi mới phương pháp dạy học vật lí là thí nghiệm. Thí nghiêm có vai trò quan trọng trong việc dạy học vì nó tăng hứng thú cho học sinh và góp phần kích thích phát triển năng lực của học sinh. Trong thực tế, học sinh Việt Nam được tìm hiểu về phóng xạ, phản ứng hạt nhân thông qua chương 7 “hạt nhân nguyên tử” ở lớp 12 môn Vật lí, chương trình THPT. Đối với chương này, định hướng của Sách giáo khoa vẫn thuần lí thuyết, không có thí nghiệm, ví dụ minh họa. Do đó, để hiểu rõ, chính xác kiến thức phóng xạ là điều khó khăn đối với học sinh. Thông qua các bài báo khoa học khảo sát về quan niệm phóng xạ ở các nước Úc, Mỹ, Bồ Đào Nha…tôi nhận ra rằng học sinh, sinh viên ở Việt Nam cũng có thể phạm những sai lầm trên khi nhắc đến phóng xạ. Những sai lầm mà học sinh, sinh viên phạm phải có thể có nhiều nguyên nhân khác nhau như từ truyền thông (đọc báo, internet…), từ quan niệm xã hội, gia đình, học đường (bạn bè, giáo viên, phương pháp giảng dạy…)….Nhưng hiện nay ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào chỉ ra những sai lầm đó cho học sinh, sinh viên nên những quan niệm sai được truyền từ thế hệ này đến thế hệ khác. Xuất phát từ những lí do trên, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu những quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên Tp. HCM” nhằm giúp học sinh, sinh viên có cái nhìn khách quan hơn về phóng xạ. 2. Mục đích nghiên cứu Điều tra những quan niệm sai lầm về phóng xạ học sinh, sinh viên thường phạm phải và xác định nguyên nhân mắc phải sai lầm. 1
3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu − Quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh 12 và sinh viên năm 3, 4. 3.2 Phạm vi nghiên cứu − Học sinh lớp 12 Trường THPT Trần Khai Nguyên, Quận 5, Tp. HCM − Sinh viên khoa vật lí Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu − Nghiên cứu cơ sở lí luận về những quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên − Nghiên cứu các bài báo khoa học về khảo sát học sinh về phóng xạ ở các nước ngoài. − Nghiên cứu các quan niệm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên Việt Nam − Nghiên cứu chương trình dạy học, phương pháp dạy học phóng xạ ở trung học phổ thông và đại học ở Việt Nam. − Nghiên cứu các thí nghiệm về phóng xạ ở phổ thông và đại học. − Nghiên cứu đề xuất bảng khảo sát các hiểu biết của học sinh, sinh viên về phóng xạ. − Khảo sát học sinh phổ thông và sinh viên năm nhất đại học dựa trên bảng khảo sát đã đề xuất. − Xử lí số liệu và đưa ra kết luận của khảo sát. − Đánh giá kết quả khảo sát và đề xuất nguyên nhân phạm phải sai lầm. 5. Cấu trúc dự kiến của khóa luận Luận văn được trình bày gồm các phần: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BẢNG KHẢO SÁT SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ ĐƯA RA NHẬN XÉT. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 2
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ 1.1 Cơ sở lý thuyết quan niệm sai lầm về phóng xạ 1.1.1 Định nghĩa Quan niệm là cách hiểu riêng của mỗi cá nhân về một sự vật, hiện tượng, một vấn đề theo ý riêng của cá nhân đó. Quan niệm sai lầm là những cách hiểu, suy nghĩ, nhận thức sai lệch về một vấn đề nào đó của mỗi cá nhân. 1.1.2 Những quan niệm sai lầm về phóng xạ 1.1.2.1 Nguồn phóng xạ là nhân tạo Nguồn phóng xạ có cả nguồn tự nhiên và nhân tạo. Nguồn phóng xạ nhân tạo được con người tạo ra nhằm mục đích phục vụ y tế, khoa học kĩ thuật, công nghiệp…. Trong tự nhiên, phóng xạ được tìm thấy trong đất, đá, than đá, nước, không khí, 12 gỗ…Trong khí quyển có cacbon dioxit (𝐶𝑂2 ), các hạt nhân cacbon có lẫn cả 6𝐶 và 14 14 6𝐶 ( 6𝐶 chiếm 10−6 %). [29] Theo nghiên cứu của Hiệp hội giáo viên Vật Lí Mỹ, nhiều sinh viên cho rằng phóng xạ là nhân tạo [1]. Ở Bồ Đào Nha hơn 50% sinh viên trẻ và từ 30% đến 40% những người lớn tuổi tuyên bố chưa bao giờ nghe về phóng xạ tự nhiên [2]. 84% học sinh Anh cho rằng phóng xạ xuất phát từ nhà máy điện hạt nhân [13]. 1.1.2.2 Sợ tiếp xúc với nguồn phóng xạ trong tự nhiên Phóng xạ có trong nước, không khí, cây gỗ….những thứ mà ta tiếp xúc hằng ngày nhưng hầu như không ai biết về điều đó. Khi được hỏi về việc tiếp xúc với phóng xạ trong tự nhiên, 36% học sinh nói rằng họ không muốn tiếp xúc vì sợ bị phơi nhiễm phóng xạ [14]. Ở việt nam, đá granit có hoạt độ phóng xạ cao hơn so với các nước khác (phóng xạ radon) [10]. Nồng độ khí radon cao gây ung thư phổi [11]. Nhưng hiện nay, đá granit đang là loại đá thông dụng được người tiêu dùng chọn làm đá ốp tường, sàn nhà 3
1.1.2.3 An toàn phóng xạ Phóng xạ có nguy hiểm đến sức khỏe con người không? 78% học sinh Anh cho rằng phóng xạ gây nguy hiểm chết người [13]. Sinh viên đại học khi đã được học về an toàn phóng xạ vẫn e sợ tiếp xúc với chất phóng xạ trong phòng thí nghiệm. Vậy phóng xạ có nguy hiểm không và nếu có chúng ta phải phòng tránh như thế nào? Tuy nhiên chương trình sách giáo khoa Vật Lí lớp 12 hiện hành, học sinh không được học về an toàn phóng xạ [5]. Tháng 3 năm 2019, Trường Trung học phổ thông Trần Khai Nguyên đã cho học sinh tiến hành thí nghiệm quan sát chuyển động của các tia phóng xạ alpha, beta. Trước khi cho học sinh làm thí nghiệm, giáo viên trường đã kiểm tra và đảm bảo an toàn cho học sinh. Vậy mức độ phóng xạ bao nhiêu sẽ an toàn cho người tiếp xúc với chất phóng xạ? 1.1.2.4 Truyền phóng xạ Khi một quả dâu tây được đặt gần nguồn phóng xạ. Theo kết quả của Harrington, 68% sinh viên vật lí tính toán dựa trên trước khi hướng dẫn về bức xạ nghĩ rằng dâu tây sẽ vẫn phóng xạ khi nguồn đã được gỡ bỏ [3]. 70% học sinh Thổ Nhĩ Kỳ cho rằng dâu tây trở thành một nguồn phóng xạ và do đó có hại [14]. Tương tự vậy, 36% sinh viên cho rằng họ ngại tiếp tục với người được tiêm chất phóng xạ hay người phơi nhiễm phóng xạ vì những người đó xem như trở thành “nguồn phóng xạ” [14]. Vậy có cần cách li những bệnh nhân xạ trị ung thư hay các bác sĩ làm trong phòng xạ trị với người bình thường hay không? Năm 2011, Nhật Bản thu hồi hơn 400.000 hộp sữa có nồng độ phóng xạ cesium đến 30,8 becquerel (mức độ cho phép 240 becquerel) nghi ngờ số phóng xạ trên bị rò rỉ từ Nhà máy hạt nhân Fukushima số 1 và xâm nhập vào quá trình sấy sữa bằng khí nóng [5]. Nhiều nguồn tin cho rằng uống sữa nhiễm phóng xạ hay uống sữa của bò ăn phải cỏ nhiễm phóng xạ sẽ gây ung thư [8-9]. Vậy chiếu xạ thực phẩm liệu có an toàn không? Có làm thực phẩm bị nhiễm xạ? [12]. 1.1.2.5 Ứng dụng của phóng xạ Khi nhắc đến phóng xạ, 70% học sinh cho rằng phóng xạ chỉ có hại [13]. Phóng xạ nguy hiểm nhưng ít ai biết rằng chúng ta đang tiếp xúc với phóng xạ hằng ngày. Phóng xạ được ứng dụng nhiều trong y học hạt nhân như xạ trị, chiếu xạ diệt vi khuẩn, 4
chụp cắt lát CT, thủ thuật in vivo,…. [6],[7]. Những phóng xạ này không gây hại ngay lập tức nhưng sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe đối người tiếp xúc thường xuyên, phụ nữ mang thai….[2]. Ngoài ra phóng xạ còn được ứng dụng trong công nghiệp như kiểm tra mật độ vật liệu, thăm dò giếng khoan,….[7]. 1.1.2.6 Rò rỉ phóng xạ Rò rỉ phóng xạ hay chất thải phóng xạ đang là vấn đề toàn cầu cần được xử lí. Năm 2011, nhà máy điện hạt nhân Fukusima bị rò rỉ chất phóng xạ ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước. Hơn 100 sinh viên Anh lo ngại việc sử dụng tàu ngầm hạt nhân sẽ gây hại đến môi trường và sinh vật sống dưới nước do rò rỉ phóng xạ hạt nhân [13]. 1.2 Nghiên cứu kiến thức phóng xạ 1.2.1 Hiện tượng phóng xạ 1.2.1.1 Khái niệm Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo). Quá trình phân rã này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ. Hạt nhân tự phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con. [29] 1.2.1.2 Đặc điểm − Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân. − Có tính tự phát và không điều khiển được. − Là một quá trình ngẫu nhiên. 1.2.1.3 Các loại phóng xạ Trong quá trình phân rã của hạt nhân, tùy theo các tia phát ra người ta phân loại các dạng phóng xạ gồm: phóng xạ alpha (𝛼), phóng xạ beta (𝛽), phóng xạ gamma (𝛾). Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được, nhưng có những tác dụng cơ bản như kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa chất khí… a. Phóng xạ alpha (𝜶) − Tia α bản chất là dòng hạt nhân của nguyên tử Heli, kí hiệu 24 He − Phương trình phóng xạ: ZA X → ZA−−42 Y + 24 He 5
− Trong không khí, tia α chuyển động với vận tốc khoảng 2.107 m/s. Đi được chừng vài centimet trong không khí và chừng vài micromet trong vật rắn, không xuyên qua được tấm bìa dày 1 mm. − Khi đi vào điện trường, tia α bị lệch về bản âm của tụ điện (vì tia α là dòng hạt nhân 24 He nên mang điện tích dương). − Có khả năng ion hóa không khí mạnh. b. Phóng xạ beta (  ) : Có hai loại phóng xạ  là  và  + − ❖ Phóng xạ  : bản chất là dòng electron ( −10 e ) − − Phương trình phóng xạ: ZA X → Z +A1 Y + −10 e + 00 − Bản chất của phóng xạ  : 01n → 10 p + 00 . − − Phóng xạ  ngoài sinh ra − 0 −1 e còn có1 hạt sơ cấp gọi là phản hạt nơtrino. − Tia  − chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng (v c 3.10 m / s ) . 8 − Trong không khí tia  − có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. − Bản chất là dòng electron nên Khi đi vào điện trường, tia  bị lệch về bản dương − của tụ điện. − Có khả năng ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. ❖ Phóng xạ  : bản chất là dòng phản hạt electron ( 10 e ) hay còn gọi là hạt + pozitron. − Phương trình phóng xạ: ZA X → Z −A1 Y + 10 e + 00 − Bản chất của phóng xạ  : 10 p → 01n + 00 . + − Phóng xạ  ngoài sinh ra hạt pozitron còn có1 hạt sơ cấp gọi nơtrino. + − Tia  chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng (v c 3.10 m / s ) + 8 − Bản chất là dòng pozitron ( 10 e +) nên khi đi vào điện trường, tia  bị lệch về bản + dương của tụ điện. 6
− Tương tự với tia  − , trong không khí tia  + có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. − Có khả năng ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. − Các hạt notrino và phản notrino là những hạt không mang điện, có khối lượng bằng 0 và chuyển động với tốc độ ánh sáng c. Phóng xạ gamma (  ): loại phóng xạ đi kèm với các loại phóng xạ α,  + ,  − − Hạt nhân con Y sau phóng xạ α,  + ,  − có thể ở trạng thái kích thích. Hạt nhân này sau đó sẽ trở về trạng thái bình thường và phát ra phôtôn có năng lượng cao. Các phôtôn này được gọi là tia gamma. − Trong phóng xạ  , không làm biến đổi hạt nhân. − Tia  là sóng điện từ có bước sóng ngắn, cũng là dòng phôtôn có năng lượng cao mà mắt không nhìn thấy được. − Tia  có đầy đủ đặc điểm như tia X nhưng có tác dụng sinh lí mạnh hơn, khả năng đâm xuyên cao hơn, có thể đâm xuyên qua bêtông vài m và vài cm qua chì. − Khả năng ion hóa không khí của tia  rất yếu. − Khi đi vào điện trường, tia  không bị lệch (vì phóng xạ  là photon, không có điện tích). Lưu ý: − Khả năng ion hóa không khí:      − Khả năng đâm xuyên:      − Khi đi vào điện trường: tia  bị lệch nhiều nhất. 7
Hình 1-1: Các tia phóng xạ bị lệch phương khi đi vào vùng điện trường 1.2.1.4 Định luật phóng xạ Sau một khoảng thời gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác, T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ. Gọi N0 là số hạt nhân lúc ban đầu, N là số hạt nhân còn lại ở thời điểm t t N0 − −k Sau t = k .T thì số hạt nhân còn lại là N = K = N 0 .2 = N 0 .2 T 2 Áp dụng công thức logarith ta được: N (t ) = N 0 .e − t Do khối lượng tỉ lệ với số hạt nhân nên ta tìm được phương trình biểu diễn quy luật giảm theo hàm mũ của khối lượng chất phóng xạ t − m(t ) = m0 .2 T = m0 .e − t Chú ý: − Phương trình liên hệ giữa khối lượng hạt nhân (m) và số hạt nhân (N) là m N. A N= .N A  m = A NA − Số hạt nhân bị phân rã, kí hiệu là ΔN, được tính bởi công thức t − N = N 0 − N = N 0 (1 − 2 T ) = N 0 (1 − e− t ) . − Trong sự phóng xạ không có sự bảo toàn khối lượng mà chỉ có sự bảo toàn về số hạt nhân. Tức là, số hạt nhân con tạo thành bằ ng số hạt nhân mẹ đã phân rã. 8
1.2.2 Độ phóng xạ 1.2.2.1 Khái niệm Độ phóng xạ của một chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, được xác định bằng số hạt nhân phân rã trong một giây, kí hiệu độ phóng xạ là H. Đơn vị: phân rã/giây, kí hiệu là Bq. Ngoài ra người ta còn sử dụng một đơn vị khác là Ci, với 1 Ci = 3,7.10-10 Bq 1.2.2.2 Biểu thức dN d ( N 0 .e− t ) Theo định nghĩa độ phóng xạ thì ta có: H = − =− =  N 0 .e− t dt dt t − Từ đó ta được biểu thức của độ phóng xạ phụ thuộc thời gian: H (t ) = H 0 .2 T = H 0 .e − t 1.2.3 Nguồn phóng xạ 1.2.3.1 Nguồn phóng xạ tự nhiên Trên trái đất, các hạt nhân phóng xạ xuất hiện tự nhiên thuộc ba loại: hạt nhân phóng xạ nguyên thủy, hạt nhân phóng xạ thứ cấp và hạt nhân phóng xạ vũ trụ. − Các hạt nhân phóng xạ được tạo ra trong quá trình tổng hợp hạt nhân và vụ nổ siêu tân tinh cùng với các hạt nhân ổn định. Hầu hết phân rã nhanh chóng nhưng vẫn có thể được quan sát thiên văn và có thể đóng một phần trong việc hiểu các quá trình thiên văn. Các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy, như uranium và thorium, tồn tại trong thời đại hiện nay bởi vì thời gian bán hủy của chúng quá dài (> 100 triệu năm) mà chúng vẫn chưa phân rã hoàn toàn. Một số hạt nhân phóng xạ có thời gian bán hủy quá lâu (gấp nhiều lần tuổi của vũ trụ) mà sự phân rã mới chỉ được phát hiện gần đây và đối với hầu hết các mục đích thực tế, chúng có thể được coi là ổn định, đáng chú ý nhất là bismuth-209: phát hiện sự phân rã này có nghĩa là bismuthđã không còn được coi là ổn định. Có thể quan sát thấy sự phân rã trong các hạt nhân khác, thêm vào danh sách các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy này. − Các hạt nhân phóng xạ thứ cấp là các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ sự phân rã của các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy. Chúng có thời gian bán hủy ngắn hơn các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy. Chúng phát sinh trong chuỗi phân rã của các 9
đồng vị nguyên thủy thorium-232, uranium-238 và uranium-235. Các ví dụ bao gồm các đồng vị tự nhiên của polonium và radium. − Các đồng vị vũ trụ, chẳng hạn như carbon-14, có mặt vì chúng liên tục được hình thành trong khí quyển do các tia vũ trụ. − Nguồn phóng xạ chính trong cơ thể con người là kali-40 (40K), khoảng 17 mg trong cơ thể và thu vào khoảng 0.4 mg mỗi ngày [22]. Hầu hết các loại đá trong tự nhiên có mức phóng xạ thấp, tùy vào thành phần. Thường nằm trong khoảng 1 milisievert (mSv) đến 13 mSv mỗi năm. 1.2.3.2 Nguồn phóng xạ nhân tạo Phóng xạ nhân tạo là hiện tượng phóng xạ sinh ra khi bắn phá các vật chất không phải đồng vị phóng xạ bằng các nucleon. Các hạt nhân phóng xạ nhân tạo được tổng hợp bằng cách sử dụng các lò phản ứng hạt nhân, máy gia tốc hạt hoặc máy phát hạt nhân phóng xạ: − Cùng với việc được chiết xuất từ chất thải hạt nhân, đồng vị phóng xạ có thể được sản xuất có chủ ý với các lò phản ứng hạt nhân. Một sản phẩm điển hình từ lò phản ứng hạt nhân là iridium-192. Các nguyên tố có xu hướng lớn để chiếm các neutron trong lò phản ứng được cho là có tiết diện neutroncao. − Máy gia tốc hạt như cyclotron tăng tốc các hạt để bắn phá mục tiêu để tạo ra các hạt nhân phóng xạ. Cyclotron tăng tốc các proton tại một mục tiêu để tạo ra các hạt nhân phóng xạ positron, ví dụ như flo-18. − Máy phát hạt nhân phóng xạ có chứa một hạt nhân phóng xạ mẹ phân rã để tạo ra phóng xạ con. Hạt nhân mẹ thường được sản xuất trong một lò phản ứng hạt nhân. Một ví dụ điển hình là máy phát Technetium-99m được sử dụng trong y học hạt nhân. Hạt nhân mẹ được sản xuất trong lò phản ứng là molybdenum-99. 1.2.4 Mức độ nguy hiểm của nguồn phóng xạ Mức độ nguy hại hay rủi ro cho con người do nguồn phóng xạ gây ra rất khác nhau tùy thuộc vào loại hạt nhân phóng xạ, dạng vật lý, hóa học và hoạt độ của nguồn phóng xạ. Với các nguồn phóng xạ dạng khí, dạng lỏng và dạng bột nếu không được quản lý tốt về mặt an toàn và an ninh sẽ có nguy cơ làm cho con người bị hít phải, ăn phải, uống phải sẽ dẫn đến bị chiếu xạ bên trong cơ thể con người rất nguy hiểm. Còn 10
đối với các nguồn phóng xạ kín hay dạng rắn thì nguy cơ chủ yếu là bị chiếu xạ ngoài. Mức độ nguy hại của nguồn phóng xạ cho con người chủ yếu là phụ thuộc vào hoạt độ của nguồn phóng xạ, thời gian tiếp xúc và khoảng cách tiếp xúc với nguồn phóng xạ. Nói chung, các nguồn phóng xạ có hoạt độ cao nếu không được quản lý tốt về an toàn và an ninh có thể gây ra các hiệu ứng nguy hại cho con người trong thời gian ngắn, trong khi các nguồn phóng xạ có hoạt độ thấp thì không thể gây ra chiếu xạ có hậu quả độc hại cho con người. Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã xây dựng hướng dẫn phân loại nguồn phóng xạ theo 5 mức khác nhau theo thứ tự mức độ nguy hại giảm dần, cao nhất là loại 1 và thấp nhất là loại 5. Việc phân loại này dựa trên tỷ số A/D, trong đó A là hoạt độ tổng cộng của nguồn phóng xạ và D là hoạt độ đặc trưng của hạt nhân dùng làm nguồn phóng xạ. Trong Bảng dưới đây sẽ cho biết cách thức phân loại các nguồn phóng xạ theo mức độ nguy hiểm. Bảng 1.1: Mức độ nguồn phóng xạ Loại nguồn Hình thức sử dụng nguồn A/D - Máy phát nhiệt điện sử dụng đồng vị phóng xạ - Nguồn phóng xạ dùng cho cơ sở chiếu xạ công I nghiệp Từ 1000 trở lên - Nguồn phóng xạ dùng trong thiết vị xạ trị từ xa - Nguồn phóng xạ dùng trong dao mổ gamma - Nguồn phóng xạ dùng trong chụp ảnh công nghiệp Trong khoảng II - Nguồn phóng xạ dùng trong xạ trị áp sát liều cao từ 10 đến 1000 và trung bình - Thiết bị đo công nghiệp cố định sử dụng nguồn Trong khoảng III phóng xạ hoạt độ cao từ 1 đến 10 - Thiết bị đo giếng khoan - Thiết bị xạ trị áp sát liều thấp Từ khoảng 0,1 IV đến 1 11