Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF(Mg, Cu, P)

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

59
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Có nhiều vật liệu được sử dụng đo liều bức xạ như các hợp chất liti florua (LiF), liti borat (Li2B2O7), canxi florua (CaF2)…. Trong đề tài nghiên cứu về đo liều bức xạ môi trường này, tác giả lựa chọn liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg,Cu,P) để đo. Việc nghiên cứu các đặc tính của vật liệu này cũng sẽ mang lại nhiều điều bổ ích và thiết thực đóng góp vào việc nghiên cứu thực nghiệm của các công trình sau này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đo liều bức xạ môi trường bằng detector nhiệt huỳnh quang LiF(Mg, Cu, P)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN o0o NGUYỄN THỊ VIỂN ĐO LIỀU BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG BẰNG DETECTOR NHIỆT HUỲNH QUANG LiF(Mg, Cu, P) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HÀ NỘI – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN o0o NGUYỄN THỊ VIỂN ĐO LIỀU BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG BẰNG DETECTOR NHIỆT HUỲNH QUANG LiF(Mg, Cu, P) Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân và năng lượng cao Mã số: 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN QUANG MIÊN HÀ NỘI – 2012 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến bậc sinh thành, những người đã nuôi dưỡng và tạo mọi điều kiện để tôi ăn học thành người, người bạn đời và những người thân trong gia đình đã ở bên và động viên tôi trong suốt quá trình tôi nghiên cứu và học tập. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo khoa Vật lý trường Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Quang Miên người thầy đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi sẽ cố gắng vận dụng các kiến thức mà mình đã được trang bị để phục vụ tốt nhiệm vụ trong công tác của mình.
MỤC LỤC Trang Trang phụ bản Lời cảm ơn Mục lục DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................................1 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .................................................................2 MỞ ĐẦU .........................................................................................................................4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP ......................................5 1.1 Phân bố các nguyên tố phong xạ trong môi trường ..............................................5 1.1.1 Phân bố phong xạ trong tự nhiên ...............................................................5
1.1.2 Tương tác của các tia phóng xạ với vật chất ..............................................7 1.2 Liều bức xạ môi trường .........................................................................................8 1.2.1 Tác dụng của tia bức xạ đối với sức khỏe con người .................................8 1.2.2 Một số kết quả đo liều trên thế giới .........................................................10 1.2.3 Các đơn vị đo liều bức xạ môi trường .....................................................11 1.2.3.1 Liều chiếu và suất liều chiếu ...................................................................11 1.2.3.2 Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ ............................................................12 1.2.3.3 Liều tương đương và hệ số phẩm chất ....................................................12 1.3 Hiện tượng nhiệt huỳnh quang ............................................................................13 1.3.1 Lịch sử phát triển .....................................................................................13 1.3.2 Cơ chế hoạt động nhiệt huỳnh quang .......................................................14 1.4 Liều kế nhiệt huỳnh quang LiF (Mg, Cu, P) .......................................................16 1.4.1 Đặc trưng nhiệt huỳnh quang của LiF (Mg, Cu, P) .................................16 1.4.1.1 Nhóm vật liệu gốc Lithium Florua .........................................................16 1.4.1.2 Phổ phát xạ nhiệt huỳnh quang ..............................................................17
1.4.1.3 Đáp ứng liều ...........................................................................................17 1.4.2 Xử lý nhiệt cho vật liệu nhiệt huỳnh quang .............................................18 1.4.3 Một số đặc trưng cơ bản của vật liệu nhiệt huyngf quang .......................19 1.4.4 Nguyên lý chung về đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang ................................21 1.5 Tình hình nghiên cứu và vấn đề quan tâm của Luận văn ...................................21 1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................21 1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................23 1.5.3 Những vấn đề quan tâm của Luận văn ....................................................23 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ĐO LIỀU BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG BẰNG LIỀU KẾ NHIỆT HUỲNH QUANG LiF (Mg, Cu, P) .......................................................25 2.1 Gia công chế tạo mẫu đo ....................................................................................25 2.1.1 Chuẩn bị bột mẫu LiF (Mg, Cu, P) .........................................................25 2.1.2 Tạo capsule đựng bột LiF (Mg, Cu, P) ....................................................26 2.1.3 Xử lý nhiệt độ và chuẩn liều chiếu xạ ......................................................26 2.1.4 Xây dựng đường chuẩn liều .....................................................................27 2.1.5 Đặt liều kế nhiệt huỳnh quang đo liều bức xạ môi trường .......................28
2.2 Xây dựng cấu hình phép đo nhiệt huỳnh quang ..................................................29 2.2.1 Giới thiệu hệ đo nhiệt huỳnh quang RGD – 3A ......................................29 2.2.2 Các đặc trưng kỹ thuật cơ bản của hệ đo RGD – 3A ..............................30 2.2.3 Phần mềm điều khiển và xử lý tín hiệu đo ...............................................31 2.2.4 Xây dựng cấu hình phép đo trên hệ đo RGD – 3A ..................................33 2.3 Đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD – 3A .........................................34 2.4 Dạng phổ của nhiệt huỳnh quang từ liều kế chuẩn .............................................35 2.5 Phổ nhiệt huỳnh quang của các liều kế đo bức xạ môi trường ...........................39 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..............................................................43 3.1 Xác định độ nhạy nhiệt huỳnh quang của phép đo .............................................43 3.2 Xác định tổng liều chiếu xạ lên mẫu môi trường ................................................43 3.3 Xác định suất liều môi trường .............................................................................44 3.4 Một số nhận xét rút ra từ thực nghiệm ................................................................45 KẾT LUẬN ...................................................................................................................47 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................49 PHỤ LỤC ......................................................................................................................51
DANH MỤC CÁC BẢNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP .................................. 5 1.1. Phân bố các nguyên tố phóng xạ trong môi trường ................................. 5 1.1.1. Phân bố phóng xạ trong tự nhiên .............................................................. 5 Trong tự nhiên, ngoài ba dãy phóng xạ trên còn một số các nguyên tố phóng xạ tự nhiên khác không tạo thành dãy phóng xạ như K40 . Ngoài ra còn có các đồng vị C14, H3, Cs137.... Đây là loại đồng vị được hình thành do sự tương tác giữa tia vũ trụ với những nguyên tố trong khí quyển. ................................................ 7 1.1.2. Tương tác của tia phóng xạ với vật chất ................................................... 7 1.2. Liều bức xạ môi trường. ............................................................................ 8 14 1.3. Hiện tượng nhiệt huỳnh quang. ................................................................. 14 1.3.2. Cơ chế hoạt động nhiệt huỳnh quang ..................................................... 15 1.4. Liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg, Cu, P) ............................................... 17 1.4.4. Nguyên lí chung về đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang .................................. 21 1.5 Tình hình nghiên cứu và vấn đề quan tâm của luận văn ....................... 22 1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................. 22 1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................................. 24 1.5.3 Những vấn đề quan tâm nghiên cứu của luận văn .................................... 25 CHƯƠNG 2: ......................................................................................................... 26 THỰC NGHIỆM ĐO LIỀU BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG BẰNG LIỀU KẾ NHIỆT HUỲNH QUANG LiF(Mg,Cu,P) ............................................................................ 26 2.1. Gia công chế tạo mẫu đo ........................................................................ 26 2.1.1. Chuẩn bị bột mẫu LiF(Mg,Cu,P) ............................................................ 26 2.2. Xây dựng cấu hình phép đo nhiệt huỳnh quang ....................................... 30 2.2.1. Giới thiệu hệ đo nhiệt huỳnh quang RGD – 3A ..................................... 30 1
2.2.2. Các đặc trưng kỹ thuật cơ bản của hệ đo RGD3A ................................ 31 2.2.3. Phần mềm điều khiển và xử lý tín hiệu đo ............................................. 32 2.2.4. Xây dựng cấu hình phép đo trên hệ đo RGD3A ...................................... 34 2.3 Đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo RGD3A ............................. 35 2.4. Dạng phổ của nhiệt huỳnh quang từ liều kế chuẩn ................................. 36 Hình 2.12 : Biểu diễn mối quan hệ giữa tín hiệu nhiệt huỳnh quang và liều chiếu cuả mẫu chuẩn LiF(Mg, Cu, P) ở tốc độ quét nhiệt 60C/s ...................... 40 Kết quả xây dựng đường hồi quy tuyến tính cho thấy , đã có sự tương quan tốt giữa số đếm tín hiệu nhiệt huỳnh quang và mức liều chiếu. Phương trình biểu diễn mối tương quan tuyến tính giữa mức số đếm tín hiệu nhiệt huỳnh quang thu được và mức liều chiếu là :........................................................................ 40 y = 1228x +1294 ............................................................................................... 40 trong đó: y là số đếm ; ..................................................................................... 40 x là liều chiếu (mGy) ....................................................................................... 40 2.5 Phổ nhiệt huỳnh quang của các liều kế đo bức xạ môi trường .................. 40 CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 45 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 2
MỞ ĐẦU Tác hại của bức xạ môi trường đến sức khoẻ con người là hết sức nguy hiểm. Các bức xạ có thể làm cho nhiều men sống quan trọng, nhiều tuyến trong cơ thể và các tế bào bị huỷ hoại. Để biết được những tác động có hại của bức 3
xạ lên cơ thể người ta căn cứ vào các yếu tố như vị trí tác động, liều lượng tác động, trạng thái. Các nhà khoa học cảnh báo điều cần thiết và cấp bách là phải điều tra, đánh giá phông bức xạ tự nhiên môi trường nhằm xác định giá trị tổng liều tương đương trung bình năm của bức xạ tự nhiên lên cộng đồng dân cư. Với ý nghĩa thiết thực đó, đề tài này tập trung vào việc xác định liều bức xạ môi trường dựa vào Detector nhiệt huỳnh quang. Thông qua việc xác định này, sẽ đưa ra các đánh giá cụ thể và một số nhận xét về kết quả với mục đích làm chính xác hóa liều bức xạ môi trường hằng năm làm tiền đề cho các nghiên cứu chính xác hơn trong tương lai. Hiện tượng nhiệt huỳnh quang – TL (Thermoluminescence), hay còn gọi là quá trình phát quang cưỡng bức nhiệt, là hiện tượng đã và đang thu được nhiều thành công trong các lĩnh vực như (xác định tuổi, kiểm soát liều bức xạ môi trường, đo liều cá nhân, nghiên cứu cấu trúc vật liệu ...) Có nhiều vật liệu được sử dụng đo liều bức xạ như các hợp chất liti florua (LiF), liti borat (Li2B2O7), canxi florua (CaF2)….Trong đề tài nghiên cứu về đo liều bức xạ môi trường này tôi lựa chọn liều kế nhiệt huỳnh quang LiF(Mg,Cu,P) để đo. Việc nghiên cứu các đặc tính của vật liệu này cũng sẽ mang lại nhiều điều bổ ích và thiết thực đóng góp vào việc nghiên cứu thực nghiệm của các công trình sau này. 4
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP 1.1. Phân bố các nguyên tố phóng xạ trong môi trường 1.1.1. Phân bố phóng xạ trong tự nhiên Như đã biết, sau sự kiện Big Bang là quá trình hình thành mặt trời và hệ thống hành tinh của chúng ta. Trong đám tro bụi đó một lượng lớn các chất phóng xạ có mặt trên Trái Đất. Theo thời gian, đa số các nguyên tố phóng xạ này phân rã và trở thành những nguyên tố bền vững là thành phần vật liệu chính của hệ thống hành tinh chúng ta hiện nay. Tuy nhiên, trong vỏ Trái Đất vẫn còn những nguyên tố Uranium, Thorium, con cháu của chúng và một số các nguyên tố khác. Chuỗi các nguyên tố này tạo thành những họ phóng xạ tự nhiên, đó là họ Uranium, họ Thorium và họ Actinium. Tất cả các thành viên của các họ phóng xạ này trừ nguyên tố cuối cùng đều có tính phóng xạ. Uranium gồm các đồng vị: Uranium238 chiếm 99,3% Uranium thiên nhiên, khoảng 0,7% là Uranium235 và khoảng 0.005% là Uranium234. U238 và U234 là các đồng vị phóng xạ thuộc họ Uranium, còn U235 là đồng vị phóng xạ thuộc họ Actinium. Các họ phóng xạ tự nhiên có các đặc điểm: Đồng vị đầu tiên của họ có chu kỳ bán rã lớn Các họ này đều có một đồng vị tồn tại dưới dạng khí, các chất khí phóng xạ này là các đồng vị của radon. Sản phẩm cuối cùng trong các họ phóng xạ là Chì. Ngoài các đồng vị trong các họ phóng xạ tự nhiên nêu trên, trong tự nhiên còn có một số đồng vị phóng xạ rất phổ biến khác như : 40K, 14C...Những đồng vị này có thể được thấy trong thực vật, động vật và cả trong môi trường. Đồng vị phóng xạ 14C là đồng vị được hình thành do sự tương tác của bức xạ nơtron (có trong tia vũ trụ) với hạt nhân nguyên tử 14N. 5
Nguyên tố phóng xạ có ở khắp mọi nơi trên Trái Đất, trong đất, trong nước và trong không khí. Theo nguồn gốc, các nguyên tố phóng xạ có thể được chia thành 3 loại: loại được hình thành từ trước khi trái đất hình thành; loại được tạo thành do tương tác của tia vũ trụ với vật chất; loại được tạo thành do hoạt động của con người. Các hạt nhân phóng xạ được tạo thành và tồn tại một cách tự nhiên trong đất, nước và trong không khí, thậm chí trong chính cơ thể chúng ta. Theo Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA), trong 1 kg đất có thể chứa 3 đồng vị phóng xạ tự nhiên với hàm lượng trung bình như sau: 370 Bq 40K (100 – 700 Bq) 25 Bq 226Ra (10 – 50 Bq) 25 Bq 238U (10 – 50 Bq) 25 Bq 232Th (7 – 50 Bq) Các đồng vị phóng xạ tự nhiên chủ yếu thuộc 3 chuỗi phóng xạ, đó là chuỗi 232Th, chuỗi 238U và chuỗi 235U. Chúng có khả năng phân rã anpha và bêta mạnh và có thể tóm lược như trong Bảng 1.1. Bảng 1.1: Sơ đồ chuỗi phóng xạ tự nhiên Thorium và Uranium Chuỗi Th232 Chuỗi U238 Chuỗi U235 Hạt nhân Thời gian Hạt nhân Thời gian Hạt nhân Thời gian bán rã bán rã bán rã Th232 14 x 109năm U238 4,47x109nă U235 0,704x109n m ăm ↓ 1α ↓ 1α,2β ↓ 1α,1β Ra228 6,7 năm U234 Pa231 245x103nă 32,8x103 ↓ 1α m năm Th230 6
↓ 1α,2β ↓ 1α ↓ 2α,1β Ra224 3,6 ngày Ra226 75x103năm Ra223 ↓ 1α ↓ 1α ↓ 1α Rn220 55 giây Rn222 1600 năm Rn219 11,4 ngày ↓ 1α ↓ 3α,2β ↓ 1α Po216 0,16 giây Pb210 3,82 ngày Po215 4 giây ↓ 2β 22 năm 1,8x103 Po210 giây ↓ 2α,2β ↓ 1α ↓ 2α,2β Bền 138 ngày Pb208 Pb206 Pb207 Bền Bền Trong tự nhiên, ngoài ba dãy phóng xạ trên còn một số các nguyên tố phóng xạ tự nhiên khác không tạo thành dãy phóng xạ như K40 . Ngoài ra còn có các đồng vị C14, H3, Cs137.... Đây là loại đồng vị được hình thành do sự tương tác giữa tia vũ trụ với những nguyên tố trong khí quyển. 1.1.2. Tương tác của tia phóng xạ với vật chất Tia phóng xạ theo nghĩa gốc là các dòng hạt chuyển động nhanh phóng ra từ các chất phóng xạ (các chất chứa các hạt nhân nguyên tử không ở trạng thái cân bằng bền). Các hạt phóng ra có thể chuyển động thành dòng định hướng. Các tia phóng xạ có bản chất giống như ánh sáng thường nhưng không thể nhìn thấy và có mức năng lượng cao hơn mức năng lượng của ánh sáng thường. 7
Các tia phóng xạ có khả năng đi xuyên qua vật chất và có khả năng giải phóng điện tử ra khỏi nguyên tử vật chất để trở thành điện tử tự do làm thay đổi tính chất của vật trở thành dẫn điện. Đó còn được gọi là khả năng ion hóa của các tia phóng xạ. 1.2. Liều bức xạ môi trường. 1.2.1 Tác dụng của các tia bức xạ đối với sức khoẻ con người. Tác dụng sinh học của bức xạ hạt nhân có nhiều hình thức khác nhau, đối với sức khỏe con người thì quan trọng nhất là các dạng có thể xuyên qua cơ thể và gây ra hiệu ứng ion hoá . Nếu bức xạ ion hoá thấm vào các mô sống, các iôn được tạo ra đôi khi ảnh hưởng đến quá trình sinh học bình thường. Tiếp xúc với bất kỳ loại nào trong số các loại bức xạ ion hoá, bức xạ alpha, beta, các tia gamma, tia X và nơtron, đều có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ. Bức xạ Alpha: Hạt alpha do những đồng vị phóng xạ nhất định phát ra khi chúng phân huỷ thành một nguyên tố bền. Nó gồm hai proton và hai notron, nó mang điện dương . Trong không gian, bức xạ alpha không có khả năng truyền xa và dễ dàng bị cản lại toàn bộ chỉ bởi một tờ giấy hoặc bởi lớp màng ngoài của da. Tuy nhiên, nếu một chất phát tia Alpha được đưa vào trong cơ thể, nó sẽ phát ra năng lượng tới các tế bào xung quanh. Ví dụ, nếu con người hít phải một lượng khí radon vào trong phổi thì chúng có thể sẽ tạo ra sự chiếu xạ với các mô nhạy cảm, mà các mô này thì không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da. Bức xạ Beta: Bao gồm các electron nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alpha và nó có thể thấm sâu hơn. Bức xạ bêta có thể bị cản lại bởi tấm kim loại, tấm kính hay chỉ bởi lớp quần áo bình thường. Nó cũng có thể xuyên qua được lớp ngoài của da và khi đó nó sẽ làm tổn thương lớp da bảo vệ. Trong vụ tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986, các tia bêta mạnh đã làm cháy da những người cứu hoả. Nếu các bức xạ bêta phát ra trong cơ thể, nó có thể chiếu xạ trong các mô trong đó. 8
Bức xạ Gamma: Bức xạ gamma là năng lượng sóng điện từ. Nó đi được khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh. Khi tia gamma bắt đầu đi vào vật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm. Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia gamma va chạm với các nguyên tử. Các va chạm đó với tế bào của cơ thể sẽ làm tổn hại cho da và các mô ở bên trong. Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm chắn lý tưởng đối với tia gamma. Bức xạ tia X: Bức xạ tia X tương tự như bức xạ gamma, nhưng bức xạ gamma được phát ra bởi hạt nhân nguyên tử, còn tia X do con người tạo ra trong một ống tia X mà bản thân nó không có tính phóng xạ. Vì ống tia X hoạt động bằng điện, nên việc phát tia X có thể bật, tắt bằng công tắc. Bức xạ Nơtron: Bức xạ nơtron được tạo ra trong quá trình phát điện hạt nhân, bản thân nó không phải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu va chạm với các hạt nhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá. Nơtron có sức xuyên mạnh hơn tia gamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tường bê tông dày, bởi nước hoặc tấm chắn paraphin. Các bức xạ ion hóa góp phần vào việc ion hóa các phần tử trong cơ thể sống, tùy theo liều lượng nhận được và loại bức xạ, hiệu ứng của chúng có thể gây hại ít nhiều cho cơ thể. Có hai cơ chế tác động bức xạ lên cơ thể con người: Cơ chế trực tiếp: bức xạ trực tiếp gây iôn hóa các phân tử trong tế bào làm đứt gãy liên kết trong các gen, các nhiễm sắc thể, làm sai lệch cấu trúc và tổn thương đến chức năng của tế bào. Cơ chế gián tiếp: Khi phân tử nước trong cơ thể bị ion hóa sẽ tạo ra các gốc tự do, các gốc này có hoạt tính hóa học mạnh sẽ hủy hoại các thành phần hữu cơ trong tế bào, như các enzyme, protein, lipid trong tế bào và phân tử ADN, làm tê liệt các chức năng của các tế bào lành khác. Khi số tế bào bị hại, bị chết vượt quá khả năng phục hồi của mô hay cơ quan thì chức năng của mô hay cơ quan sẽ bị rối loạn hoặc tê liệt, gây ảnh hưởng đến sức khỏe. 9
Hiệu ứng tức thời: Khi cơ thể nhận được một sự chiếu xạ mạnh bởi các bức xạ ion hóa, và trong một thời gian ngắn sẽ gây ra hiệu ứng tức thời lên cơ thể sống. Làm ảnh hưởng trực tiếp đến hệ mạch máu, hệ tiêu hóa, hệ thần kinh trung ương. Các ảnh hưởng trên đều có chung một số triệu chứng như: buồn nôn, ói mửa, mệt mỏi, sốt, thay đổi về máu và những thay đổi khác. Đối với da, liều cao của tia X gây ra ban đỏ, rụng tóc, bỏng, hoại tử, loét, đối với tuyến sinh dục gây vô sinh tạm thời . Hiệu ứng lâu dài: Chiếu xạ bằng các bức xạ ion hóa với liều lượng cao hay thấp đều có thể gây nên các hiệu ứng lâu dài dưới dạng các bệnh ung thư, bệnh máu trắng, ung thư xương, ung thư phổi, đục thủy tinh thể, giảm thọ, rối loạn di truyền... Bức xạ từ tia α khi đi vào cơ thể mô sống, chúng sẽ bị hãm lại một cách nhanh chóng và truyền năng lượng của chúng ngay tại chỗ. Vì vậy với cùng một liều lượng như nhau, nhưng tia α nguy hiểm hơn so với các tia β, γ là các bức xạ đi sâu vào sâu bên trong cơ thể và truyền từng phần năng lượng trên đường đi. 1.2.2. Một số kết quả đo liều môi trường trên thế giới Ảnh hưởng của bức xạ tự nhiên đối với sức khoẻ con người giữ vai trò rất lớn không thể bỏ qua được. Việc biết và kiểm soát ảnh hưởng của nó đến chất lượng cuộc sống là cần thiết. ở các nước có nền kinh tế phát triển như Hoa Kỳ, Liên Xô (cũ), Anh,....đã nghiên cứu xác định phông bức xạ tự nhiên, cũng như xác định tổng liều hàng năm đã được tiến hành từ những năm 80 của thế kỷ 20. Năm 1981, Mỹ đã công bố tài liệu đánh giá tổng liều chiếu hàng năm của phông bức xạ tự nhiên lên cơ thể con người trên toàn quốc (Bảng 1.2) Bảng 1.2. Tổng liều chiếu hàng năm của phông bức xạ tự nhiên ở Mỹ [13] Nguồn bức xạ Suất liều chiếu (mSv/người) Bức xạ tia vũ trụ 0,45 10
Bức xạ trên mặt đất + Chiếu ngoài 0,60 + Chiếu trong 0,25 Tổng cộng 1,30 Từ năm 1993, các nước Bắc Âu gồm Đan Mạch, Phần Lan, Na Uy, Ireland và Thụy Điển đã công bố kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình hàng năm lên cộng đồng (Bảng 1.3) Bảng 1.3. Kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình hàng năm lên cộng đồng ở một số nước Bắc Âu . Phần Thụy Đan Loại nguồn Na Uy Ireland Lan Điển Mạch Bức xạ gamma từ đất, vật 0,5 0,5 0,3 0,5 0,2 liệu xây dựng (mSv) Hàm lượng radon trong nhà 2,0 1,9 1,0 1,7 0,2 và nơi làm việc (mSv) Các nguyên tố phóng xạ 0,3 0,3 0,30 0,35 0,3 trong cơ thể (mSv) Bức xạ vũ trụ (mSv) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Tổng cộng (mSv) 3,1 3,0 1,9 2,85 1,0 1.2.3. Các đơn vị đo liều bức xạ môi trường Trong quá trình phân rã nguyên tố phóng xạ sẽ phát ra các tia phóng xạ, dưới dạng bức xạ anpha, bức xạ bêta, bức xạ gamma, bức xạ nơtron hay các mảnh phân chia… Khi tác dụng với môi trường vật chất, các bức xạ này có những khả năng gây ra sự ion hóa khác nhau. Và, để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các loại tia bức xạ này, các nhà khoa học hạt nhân đã đưa ra khái niệm liều bức xạ hạt nhân. Bao gồm: 1.2.3.1. Liều chiếu và suất liều chiếu 11
+) Liều chiếu (tia X và tia gamma) là tổng số điện tích cùng dấu được sinh ra khi tất cả các hạt mang điện (electron và ion dương) được giải phóng bởi photon trong một thể tích không khí chia cho khối lượng của không khí trong thể tích đó. dQ Dch = dm trong đó : dQ là tổng điện tích cùng dấu sinh ra trong thể tích không khí. dm là khối lượng của thể tích không khí đó. +) Suất liều chiếu là liều chiếu tính cho một đơn vị thời gian. Đơn vị thường dùng : liều chiếu (R), suất liều chiếu (R/s) 1.2.3.2. Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ +) Liều hấp thụ là năng lượng bức xạ bị hấp thụ trên đơn vị khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ. dE D ht = dm trong đó: dE là năng lượng truyền trung bình của bức xạ ion hóa cho vật chất có khối lượng dm. +) Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian. Đơn vị thường dùng: Gray, kí hiệu Gy 1Gy = 1J/kg = 100rad 1rad = 100 erg/g ( 1rad là một lượng bức xạ đi qua vật chất truyền năng lượng 100erg cho 1 g vật chất) 1.2.3.3. Liều tương đương và hệ số phẩm chất +) Liều tương đương bằng liều hấp thụ nhân với hệ số phẩm chất +) Hệ số phẩm chất: mỗi loại bức xạ có khả năng ion hóa khác nhau và được đặc trưng bởi một đại lượng gọi là hệ số phẩm chất, kí hiệu Q. 12
Đơn vị : rem (Roentgen Equivalent Man) 1rem = 1rad. Q Trong hệ SI : liều tương đương sinh học có đơn vị là Sievert (Sv) 1Sv = 1Gy*Q = 100rem Bảng 1.4: Hệ số phẩm chất của các loại bức xạ Hệ số phẩm Loại bức xạ và năng lượng của nó chất Photon với tất cả năng lượng 1 Electron và muon, tất cả năng lượng 1 Neutron : 2MeV 5 Hạt anpha, mảnh phân hạch, hạt nhân 20 nặng 13