TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM
BỘ MÔN VẬT LÍ

-----

-----

ðỘ PHÓNG XẠ TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
Luận văn Tốt nghiệp

GV hướng dẫn :
Ths.Hoàng Xuân Dinh

Sinh viên thực hiện :
Lâm Văn ðang
MSSV : 1080265
Ngành : Sp Vật Lí Tin Học K34

Cần Thơ 06/2011


MỤC LỤC
Phần MỞ ðẦU.................................................................................................................... 1
Phần NỘI DUNG................................................................................................................ 3
Chương 1: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ PHÓNG XẠ NHÂN TẠO ............................... 3
1. Phóng xạ tự nhiên .................................................................................................. 3
2. Phóng xạ nhân tạo ................................................................................................ 10
3. Các nguồn phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo ........................................... 14
4. Ảnh hưởng của phóng xạ lên con người ............................................................... 17
Chương 2: NGUỒN PHÓNG XẠ................................................................................. 21

1. Kiến thức khoa học cơ bản ................................................................................... 21
2. Các nguồn phóng xạ ............................................................................................. 25
Chương 3: ðỘ PHÓNG XẠ TRONG ðẤT ................................................................... 28
Chương 4: ðỘ PHÓNG XẠ TRONG NƯỚC .............................................................. 31
1. Sự phát tán phóng xạ trong nước.......................................................................... 31
2. Mức ñộ phóng xạ trong nước sông ....................................................................... 33
3. ðộ phóng xạ trong nước từ ñất............................................................................. 35
4. ðộ phóng xạ trong nước mưa ............................................................................... 35
5. ðộ phóng xạ trong nước sinh hoạt ....................................................................... 36
Chương 5: ðỘ PHÓNG XẠ TRUNG BÌNH TRONG KHÔNG KHÍ ........................... 37
1. Sự phát tán phóng xạ trong không khí .................................................................. 37
2. Radon trong không khí (Ra222)............................................................................ 38
3. Các bức xạ có nguồn gốc từ ñất ........................................................................... 39
4. Các bức xạ có nguồn gốc nhân tạo....................................................................... 40
Chương 6: ðỘ PHÓNG XẠ TRONG CÁC THỰC PHẨM VÀ CÂY CỐI.................... 43
Chương 7: ðỘ PHÓNG XẠ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU XÂY DỰNG..................... 45
Chương 8: ðỘ PHÓNG XẠ TRONG CƠ THỂ NGƯỜI.............................................. 47
1. Các chất phóng xạ trong cơ thể ............................................................................ 47
2. ðộ phóng xạ trung bình trong cơ thể người ........................................................ 47
Phần KẾT LUẬN............................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 53


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Phần MỞ ðẦU
1. LÝ DO CHỌN ðỀ TÀI
Kể từ ngày ñược nhà bác học Henri Becquerel tìm ra vào năm 1896, tính

ñến nay, phát minh về chất phóng xạ ñã có gần 120 tuổi. Trong hành trình hơn 100
năm lịch sử ñó, chất liệu này ñã trải qua những biến ñổi thăng trầm.
Năm 1902, những kết quả nghiên cứu ñầu tiên về công dụng y học của chất
phóng xạ ñược công bố rộng rãi trên thế giới. Người ta sử dụng năng lượng của
các tia bức xạ ñể phá hủy các tế bào không lành mạnh và ñiều trị một số bệnh về
da. Từ ñó, liệu pháp tia X ra ñời và tồn tại ñến ngày nay.
Vào những năm 1930, hai nhà khoa học Frederic và Irene Joliot Curie làm
ra chất phóng xạ nhân tạo. Từ ñó, các nhà khoa học không phải lệ thuộc vào chất
phóng xạ tự nhiên, quý hiếm và vô cùng ñắt ñỏ nữa. Năm 1945, cụ thể hơn là ngày
6/8/1945, quả bom hạt nhân ñầu tiên trong lịch sử loài người bùng nổ trên ñảo
Hiroshima - Nhật Bản ñã cho thấy mặt trái của chất phóng xạ trong tay nhà quân
sự.
Phát hiện ra năng lượng hạt nhân là một thành tựu vĩ ñại mà loài người ñạt
ñược trên bước ñường tìm hiểu và chinh phục thế giới tự nhiên. Tuy nhiên, loài
người cũng ngay lập tức gánh chịu những hiểm họa kinh hoàng do việc chế tạo và
sử dụng vào mục ñích giết người của bom hạt nhân, các chất phóng xạ và các chất
thải hạt nhân từ các vụ nổ hạt nhân trong cuộc chạy ñua vũ trang, từ lò phản ứng
của các nhà máy ñiện hạt nhân …ñã thâm nhập vào khí quyển và khắp nơi trong
môi trường sống của con người ở những mức ñộ khác nhau, ñã thực sự gây ra mối
ñe dọa nghiêm trọng ñối với sự phát triển của nhiều thế hệ con người, thậm chí ñối
với cả sự tồn tại của loài người và sinh vật nói chung trên Trái ðất.
Từ những mặt tích cực và mặt hạn chế của chất phóng xạ cho nên, tôi ñã
quyết ñịnh chọn ñề tài về “ ðộ phóng xạ trong các môi trường” làm ñề tài luận văn
tốt nghiệp trong một số ñề tài VẬT LÝ NGUYÊN TỬ và HẠT NHÂN. Trong
luận văn tôi sẽ nghiên cứu ñộ phóng xạ trong một số môi trường như: ñất, nước,

SVTH: Lâm Văn ðang

1



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

không khí, vật liệu xây dựng, thực phẩm, cơ thể người,...Mặc dù ñã cố gắng học
hỏi, tìm tòi nghiên cứu các tài liệu, cũng như ñược sự hướng dẫn tận tình của thầy
hướng dẫn và sự giúp ñỡ của bạn bè, nhưng do thời gian hạn hẹp, khả năng và
kinh nghiệm còn có hạn, nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong ñược sự góp ý
của quý thầy cô cùng tất cả các bạn.

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ðỀ
TÀI
- Tham khảo ý kiến của GV hướng dẫn.
- Tham khảo sách báo và tài liệu trên Internet.
- Phân tích, tổng hợp nguồn tài liệu và tiến hành viết luận văn.

3. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ðỀ TÀI
- Nhận ñề tài từ GV hướng dẫn.
- Tìm tài liệu tham khảo.
- Nghiên cứu sơ bộ tài liệu và ñề tài, sau ñó viết ñề cương và thông qua giáo
viên hướng dẫn.
- Tiến hành nghiên cứu ñề tài ñã ñược vạch ra trong ñề cương.
- Báo cáo sơ bộ với giáo viên hướng dẫn tình hình thực hiện theo ñề cương.
- Hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp.
- Nộp luận văn cho thầy hướng dẫn duyệt lần cuối.

SVTH: Lâm Văn ðang

2



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Phần NỘI DUNG
Chương 1: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN VÀ PHÓNG XẠ NHÂN TẠO
1. Phóng xạ tự nhiên
1.1. Hiện tượng phóng xạ tự nhiên
Bức xạ từ vỏ Trái ðất cũng như bức xạ có nguồn gốc từ Vũ Trụ ñều ñã có
ngay từ khi mới hình thành các nham thạch và các sinh vật ñầu tiên trên Trái ðất.
Cường ñộ của các bên trong bức xạ này thường có một giá trị không ñổi. Tuy vậy,
trong lịch sử phát triển của Trái ðất người ta ñã ghi nhận thấy có sự thay ñổi của
chúng, nhưng tất nhiên ñó là các thay ñổi chu kì bán rã mà thôi.
Có trên 60 nhân phóng xạ ñược tìm thấy trong tự nhiên. Nguồn gốc của
các nhân phóng xạ này có thể phân thành ba loại chính sau: Các nhân phóng xạ có
từ khi hình thành nên trái ñất, còn gọi là các nhân phóng xạ nguyên thủy. Các
nhân phóng xạ ñược hình thành do tương tác của các tia vũ trụ với vật chất của
trái ñất. Các nhân phóng xạ ñược hình thành do con người tạo ra.
Các nhân phóng xạ ñược hình thành do hai nguồn gốc ñầu ñược gọi là các
nhân phóng xạ tự nhiên còn các nhân phóng xạ do con người tạo ra ñược 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 ñã 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 ñất, nước và không khí.
1.1.1. Các loại phân rã phóng xạ tự nhiên
Trong tự nhiên, thông thường có ba dãy nguyên tố phóng xạ luôn hoạt
ñộng, ñó là dãy uran, dãy thori, dãy actini. Mỗi dãy này ở ñầu ñều có một ñồng vị

phóng xạ với thời gian sống dài (sống lâu) và cuối mỗi dãy luôn luôn là những
ñồng vị bền của chì. Các ñặc trưng cơ bản của các dãy này ñược mô tả ở các bảng
1, 2 và 3 dưới ñây.

SVTH: Lâm Văn ðang

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Bảng 1: Dãy Uran.
Tên
Nguyên
tố
Uran
Thori
Protactini
Uran
Thori
Radi
Radon
Poloni
Chì
Bitmut
Poloni
Tali
Chì

Bitmut
Poloni
Chì

Ký hiệu
α
U238
Th234
Pa234
U234
Th230
Ra226
Rn222
Po218
Pb214
Bi214
Po214
Tl210
Pb210
Bi210
Po210
Pb206

Các loại bức xạ
β

+

γ
+

+
+
+
+
+
+

+
+
+
+
+
+
+
+

+
+
+
+
+
+
+

+
+
+
+
+
+


Chu kỳ
bán rã
4,5.109 năm
24,1 ngày
117 phút
2,5.105 ngày
8,0.104 năm
1,6.103 năm
3,82 ngày
3,05 phút
26,8 phút
19,7 phút
1,6.104 giây
1,32 phút
20,4 năm
5 ngày
138 ngày
Hạt nhân bền

Bảng 2: Dãy Thori.
Tên
Nguyên
tố
Thori
Radi
Aktoni
Thori
Radi
Toron

Poloni
Chì
Bitmut
Poloni
Tali
Chì

Ký hiệu
Th232
Ra228
Ac228
Th228
Ra224
Rn220
Po210
Pb212
Bi212
Po212
Tl208
Pb206

SVTH: Lâm Văn ðang

α

Các loại bức xạ
β
γ

+


+
+
+

+
+
+
+

+
+
+
+

+
+

+
+

+

+

+

Chu kỳ
bán rã
1,41.1010

năm
6,7 năm
6,13 ngày
1,90 năm
3,64 ngày
55,3 giây
0,145 giây
10,6 giờ
60,6 phút
3.10-7 giây
3,1 phút
Hạt nhân bền

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Bảng 3: Dãy Actini.
Tên
nguyên tố
Uran
Thori
Protactini
Thori
Pranci
Radi
Radon

Poloni
Chì
Astatin
Bitmut
Poloni
Tali
Chì

Các loại bức xạ
α
β

Ký hiệu
U235
Th231
Pa231
Th227
Fr223
Ra223
Rn219
Po215
Pb212
At211
Bi211
Po211
Tl207
Pb207

+
+

+
+
+
+
+
+
+

γ
+
+
+
+
+
+
+
+

+
+
+
+

+
+
+

Chu kỳ
bán rã
71.108 năm

225 giờ
3,25.104 năm
18,2 ngày
22 phút
11,44 ngày
4,0 giây
1,78.10-3 giây
36,1 phút
0,9 phút
2,16 phút
0,5 giây
4,79 phút
Hạt nhân bền

1.1.2. Các hạt nhân phóng xạ khác
Ngoài những dãy phóng xạ ñã nêu ở trên, trong tự nhiên còn có một số
hạt nhân phóng xạ khác, không thuộc các dãy nói trên, nhưng có thời gian sống
cũng khá dài, thường xuất hiện ở trong lòng Trái ðất. Các hạt nhân phóng xạ này
ñược miêu tả ở bảng 4 dưới ñây.
Bảng 4: Các nguyên tố phóng xạ riêng lẻ trong tự nhiên.
Tên

Ký

nguyên

Hiệu

Các loại bức xạ
α


Chu kỳ

β

γ

bán rã

tố
Kali

K40

+

+

1,3.109 năm

Vanadi

V50

+

+

6.1014 năm


Rubudi

Rb87

+

SVTH: Lâm Văn ðang

4,8.1010 năm

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Indi

In115

+

Lantan

La138

+

Samari


La138

Luteli

Lu176

6.1014 năm
+

+

1,1.1011năm
1,05.1011năm

+

+

2,2.1010năm

Hoạt ñộ của các ñồng vị phóng xạ này phụ thuộc vào thành phần ñất, ñá ñã
xác ñịnh. Hoạt ñộ của các hạt nhân phóng xạ trong các loại ñá có nguồn gốc từ núi
lửa như ñá granit… thường cao hơn ở các ñá có nguồn gốc từ phù sa như ñá vôi,
ñá cuội… Các số liệu cho các loại ñất ñá khác nhau ñược trình bày ở bảng 5.
Bảng 5: Hàm lượng các nguyên tố phóng xạ và suất liều phóng xạ của các loại
ñất ñá trong tự nhiên.
K40

U238


Th232

Các loại

Suất liều hấp
thụ trong không

ñất ñá

ðơn vị tính: mBq/g

khí(tính

bằng

µGy/giờ)
ðá từ núi lửa

0,8

0,1

Granit

10

0,6

0,3


0,06

Dionit

1

0,2

0,1

0,02

Durit

1,5

0,004
0,07

0,02
0,03

ðá từ phù sa
ðá vôi

0,9

0,3


0,11

ðá cuội

3,7

0,2

0,44

ðất sét

7

0,4

Các loại ñất khác

1-7,4

0,1-0,5

Giá trị trung bình

3,7

0,26

0,07-0,48
0,26


0,01-0,9
0,05

trên toàn thế giới

SVTH: Lâm Văn ðang

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Ngược lại với các loại ñá, ñối với các loại ñất thì mật ñộ chất phóng xạ còn
tùy thuộc vào hạng ñất, quá trình hình thành loại ñất, nguồn nước có trong ñất và
sự tạo thành các cây cối trên và trong ñất ñó.
Như một ví dụ, các vùng nông thôn của Hungari có ñộ phóng xạ tự nhiên
tương ñối cao, có thể ñánh giá trên các ñặc trưng như sau:
Suất liều sinh ra từ các bức xạ bên ngoài cao hơn 2mGy/năm
(200mRad/năm).
Lượng phóng xạ của hạt alpha có thời gian sống lâu thâm nhập vào cơ thể
con người và trong các nguồn dinh dưỡng ñịa phương cao hơn 1,85Bq/ngày
(50fCi/ngày).
Hoạt ñộ chất phóng xạ radon (Rn222) có trong nước uống cao hơn
185Bq/lít (5000fCi/lít)
Hoạt ñộ chất phóng xạ radon và toron (Rn222 và Rn220) có trong không
khí cao hơn 3,7.10-2 Bq/lít (2fCi/lít).
Ngoài ra, người ta cũng xác ñịnh ñược một số chất phóng xạ khác có trong

các ñối tượng thiên nhiên. Trong ñất, hàm lượng Ra226 có tới 0,3/2,96.102 Bq/g
(0,09/0,8 fCi/g). Trong nước ở bề mặt ñất, liều lượng phóng xạ của Ra226 ñạt tới
0,04/518.10-2 Bq/lít(0,01/140fCi/lít). Trong nước biển, hàm lượng phóng xạ của
K40 lên tới cỡ 11,1 Bq/lít (300fCi/lít); từ Rb87 cỡ 0,11 Bq/lít (3fCi/lít), của uran
là cỡ 0,11Bq/lít (3fCi/lít) và của Triti (H3) là 0,22/0,11Bq/lít (0,6/3fCi/lít). Các
con số trong ngoặc ñơn chỉ số hoạt ñộ phóng xạ tính bằng ñơn vị Ci.
1.1.3.Các hạt nhân phóng xạ từ các thiên thể trong Vũ Trụ
Bảng 6: Các ñồng vị phóng xạ trong tự nhiên.
Tên

Các loại bức xạ

Ký hiệu

nguyên tố

α

Triti

H3

Berili

Be7

Berili

Be10


SVTH: Lâm Văn ðang

β

γ

+

12,3 năm
+

+

Chu kỳ bán rã

54 ngày
25.106 năm

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Cacbon

C14

+


Natri

Na22

+

Silic

Si32

+

650 năm

Photpho

P32

+

14,3 ngày

Photpho

P33

+

24,4 ngày


S35

+

88 ngày

Cl136

+

Lưu huỳnh
Clo

5730 năm
+

+

2,6 năm

3,1.105 năm

Các bức xạ vũ trụ nguyên sinh là những bức xạ có năng lượng lớn. Chúng
ñược phát sinh từ Mặt Trời, từ các phản ứng hạt nhân tự nhiên của các nguyên tố
trong khí quyển và từ phản ứng hạt nhân của các nguyên tố tự nhiên trên Trái ðất.
Tất cả những phản ứng ñó sinh ra các hạt nhân phóng xạ vũ trụ cùng với các
tương tác khác còn sinh ra các bức xạ thứ cấp và các hạt thứ cấp. Trên bề măt Trái
ðất ta có thể tìm thấy các hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc từ trong vũ trụ như
cacbon -14 (C14), Triti (H3)…C14 ñược sinh ra từ phản ứng nơtron vũ trụ với

nitơ tự nhiên trong không khí. Triti (H3) phát sinh từ phản ứng giữa nơtron vũ trụ
với proton, và các phản ứng giữa nitơ, oxy với argon. Ngoài ra, từ các phản ứng
giữa các nguyên tố có sẵn trong khí quyển với nơtron vũ trụ mà sinh ra các ñồng
vị phóng xạ khác như: Be7, Na22, P32, P33 và S35. Tất cả các hạt nhân phóng xạ
này không nằm trong ba dãy phóng xạ nêu ra ở trên. ðặc trưng cơ bản của các hạt
nhân phóng xạ này ñược nêu ở bảng 6.
Trong các ñồng vị phóng xạ trên, ta thấy H3 và C14 có ý nghĩa sinh học
lớn nhất vì các ñồng vị bền này chiếm một tỉ lệ thành phần lớn ở trong các cơ thể
sống. Hàng năm người ta ghi nhận ñược hoạt ñộ phóng xạ của lượng H3 trong khí
quyển là vào khoảng 148-276 PBq (tức khoảng 4-8 MCi). Hoạt ñộ của H3 trong
nước ở bề mặt Trái ðất ghi nhận ñược trong khỏang 22,2 -88,8mBq/lít (6-24Ci/lít)
và trên mặt nước biển là vào cỡ 111mBq/lít (3fCi/lít). Hoạt ñộ ghi nhận của Be7
có trong nước mưa là 74-4810 mBq/lít (2-130 fCi/lít), tính trung bình cỡ

SVTH: Lâm Văn ðang

8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

740mBq/lít (20fCi/lít). Người ta cũng ghi nhận ñược hoạt ñộ của ñồng vị này
trong không khí vào cỡ 1,5-3,7mBq/m3 (40-100fCi/m3).
Hàng năm có thể ghi nhận ñược lượng bức xạ của C14 vào cỡ 1015 Bq
(0,028mCi). Lưu ý rằng, hoạt ñộ của C14 có trong cây cối vào thế kỉ XIX ñược
ước lượng cỡ 222mBq/g (6fCi/g). Hoạt ñộ của Na22 có trong khí quyển là cỡ
37µBq/m3 (10-5fCi/m3).
1.1.4. Sự gia tăng ñộ phóng xạ tự nhiên trong môi trường do hoạt

ñộng của con người
Mỗi hoạt ñộng kĩ thuật ñều làm cho các chất phóng xạ sinh ra trong tự
nhiên tăng lên. Các nhà máy nhiệt ñiện hoạt ñộng ñã thải tro bụi vào không khí.
Các ñồng vị phóng xạ trong tro bụi ñó cũng làm bẩn môi trường không khí của
khu công nghiệp ñó. Khả năng ô nhiễm này phụ thuộc vào chất lượng than ñã
dùng trong nhà máy, vào lượng tro, bụi rơi xuống vùng xung quanh cũng như phụ
thuộc vào loại công nghệ mà nhà máy sử dụng. Thí dụ: một nhà máy nhiệt ñiện
công suất 1MW dung hết 3000 tấn than/năm thì các chất phóng xạ sẽ xuất hiện với
lượng bức xạ tương ứng như sau:
Ra226, Ra228, Th228, Th232

0,37MBq

cỡ

(10-5Ci)

U238

1,85MBq

-

(5.10-5Ci)

Pb210

3,7 MBq

-


(10-4Ci)

Rn222

37,0MBq

-

(10-3Ci)

K40

5,6 MBq

-

(1,5.10-4Ci)

Trong công nghiệp sản xuất ra các sản phẩm phốt phát thường sinh ra các
ñồng vị phóng xạ trong dãy U238. Trong các sản phẩm công nghiệp phốt phat,
người ta thấy phần chính là khí Rn22 với cường dñộ phóng xạ cỡ chừng 0,41 EBq
(1,1.107Ci) phát tán vào môi trường. Lượng phóng xạ này tương ñương với lượng
ghi nhận ñược ở vùng mỏ khai thác uran mà ở ñó, hàng năm thường giải phóng ra
cỡ 0,33EBq (9.106 Ci) và ñể tưởng tượng ñược ảnh hưởng của nó, có thể so sánh
với cường ñộ phóng xạ cỡ 89EBq (2,4.109 Ci) mà lượng radon có trong lòng ñất
hàng năm phát tán vào không khí. Như vậy ta thấy lượng phóng xạ radon tự nhiên
SVTH: Lâm Văn ðang

9



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

nhiều hơn lượng phóng xạ radon do con người tạo ra. Ngay trong các sản phẩm
công nghiệp và trong các mặt hàng tiêu dung, người ta sử dụng ñến các chất
phóng xạ. Thí dụ như H3, Pm147 và Ra226 trên mặt ñồng hồ dạ quang, hoặc uran,
thori trong các thấu kính quang học, H3, Pm147, Ni63, Am241 trong các dụng cụ
ñiện. Mức ñộ bức xạ vũ trụ hiển nhiên phụ thuộc vào ñộ cao trong khí quyển. Ở
ñộ cao 10-12 km sẽ nhận ñược cỡ 3µGy/giờ (300µRad/giờ) từ các bức xạ ion hóa
và khoảng 0,2µGy/giờ (20µrad/giờ) từ các nơtron. Tương tự như vậy, ở ñộ cao 20
km ta thấy có 6µGy/giờ (600 µrad/giờ) và 0,3µGy/giờ (30µrad/giờ). Hiển nhiên,
sự hoạt ñộng của Mặt Trời càng cao thì lượng phóng xạ này càng tăng lên rõ rệt.
2. Phóng xạ nhân tạo
Những vụ nổ thí nghiệm vũ khí hạt nhân và việc ứng dụng kỹ thuật hạt
nhân trong nhiều nghành sản xuất và kinh tế quốc dân ñều phát tán vào bầu khí
quyển các ñồng vị, hạt nhân phóng xạ. Tùy thuộc vào thời gian sống của chúng
mà các ñồng vị phóng xạ tồn tại lâu dài hay ngắn ngủi trong môi trường. ðể bảo
vệ sức khỏe con người thì quốc gia nào cũng phải quan tâm tới tình trạng phóng
xạ nhân tạo này.
Các chất phóng xạ nhân tạo ñã ñem lại nhiều lợi ích trong chẩn ñoán, ñiều
trị bệnh, cũng như hàng loạt kỹ thuật trong khoa học, nghiên cứu sinh học, nông
nghiệp và công nghiệp. Tia X dùng ñể soi hành lý tại sân bay, kiểm tra các khuyết
tật mối hàn và các vết hàn hoặc các vết nứt trong công trình xây dựng... Bức xạ
mạnh ñược sử dụng thành công trong việc phát triển 1.500 giống cây lương thực
và cây trồng cho sản lượng cao, chống chịu tốt hơn với ñiều kiện thiên nhiên và
sâu bệnh.
2.1. Các chất thải phóng xạ từ việc thử nghiệm vũ khí hạt nhân

Các vụ nổ thử nghiệm vũ khí hạt nhân ñều sinh ra các sản phẩm phóng
xạ. Các sản phẩm phóng xạ này ñều phát tán trong khí quyển sẽ ñược các loại ñất
ñá hấp thụ ở những mức ñộ khác nhau. Các chất phóng xạ này có chu kỳ bán rã
dài, ngắn khác nhau và chúng tồn tại ở những môi trường ñịa phương xung quanh
các vụ nổ ở hàm lượng khác so với ở những nơi xa các vụ nổ ñó. Người ta thường
SVTH: Lâm Văn ðang

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

lấy cực Bắc và cực Nam của Trái ðất làm các mốc chuẩn, vì các vụ nổ thường xảy
ra ở gần các cực này nhiều hơn cả.

Bảng 7: Các ñặc trưng của các chất phóng xạ trong khí quyển sinh ra từ các
vụ nổ hạt nhân.
Các chất

Chu kì

ðặc trưng

Các dạng bức xạ

phóng xạ

bán rã


của bức xạ

α

β

γ

H3

12,3 năm

bên trong

+

C14

5730 năm

bên trong

+

Mn54

310 ngày

bên trong


Fe55

2,7 ngày

-

Kr85

10,7 ngày

bên ngoài

+

Sr90

28 năm

bên trong

+

Zn95

65 ngày

bên ngoài

+


Ne95

35 ngày

bên ngoài

+

Sr89

50,5 ngày

bên trong

+

Ru103

39,8 ngày

bên trong

+

Ru106

365 ngày

bên ngoài


+

+

I131

365 ngày

bên ngoài

+

+

Cs137

8 ngày

bên trong

+

+

Cs136

30 năm

bên ngoài


+

+

Ba140

13,5 ngày

bên trong

+

+

La140

12,8 ngày

bên trong

+

+

Ce141

40,2 giờ

bên trong


+

Ce144

285 ngày

bên trong

+

Pu138

87 năm

bên trong

+

Pu239

24000năm

bên trong

+

Pu240

6600 năm


bên trong

+

SVTH: Lâm Văn ðang

+

11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Pu241

14 năm

bên trong

Am241

430 năm

bên trong

+
+


Như vậy, từ các vụ nổ hạt nhân, các hạt phóng xạ hình thành ñược tung vào
khí quyển; chúng bị mưa gió kéo theo và phát tán trong khắp khí quyển và rơi
xuống ñất. Các chất phóng xạ này rơi xuống mặt biển và ñược phát tán trong nước
biển từ ñại dương này sang ñại dương khác qua hoạt dộng của ñại dương. Như
vậy, các quá trình phát tán này chính là tác nhân của quá trình nhiễm xạ toàn cầu
(qua bảng 7).
Năm 1980, ñồng vị phóng xạ Triti (H3) ñã ñạt tới 66,5 EBq (4500MCi).
Lượng phóng xạ này nhiều hơn lượng H3 có trong tự nhiên. Thông thường mật ñộ
chất phóng xạ này có ttrong nước biển ở phía Bắc bán cầu lớn hơn ở phía nam bán
cầu.
Năm 1970, trong vòng một chu kỳ 3 năm thì lượng C14 ñược tạo ra trong
các họat ñộng của con người là 0,22 EBq (6MCi), lượng C14 sinh ra trong tự
nhiên cỡ 1,04 PBq/năm (28KCi/năm).
Năm 1970, lượng ñồng vị Mangan (Mn54) sinh ra từ các vụ nổ hạt nhân ở
phía Bắc bán cầu thường cao hơn ở phía Nam bán cầu khoảng 2 lần.
ðồng vị Sắt (Fe55) chủ yếu xuất hiện ở phía Bắc bán cầu vào khoảng 1,85
EBq (50MCi). Năm 1970 thì lượng phóng xạ này ñã có thể ghi nhận và ño ñược
trong môi trường.
ðồng vị Kripton (Kr85) thường sinh ra từ dạng khí trơ và ñạt 0,11 EBq
(3MCi). Thực tế nó thay ñổi trên những ñơn vị khí quyển.
Năm 1976, ñồng vị Stronti (Sr90) ñã ñược phát tán vào môi trường với
nồng ñộ khoảng 0,59EBq (16 MCi). Ở phía Bắc lượng ñồng vị phóng xạ này gấp
3 lần ở phía Nam. ðồng vị phóng xạ này từ khí quyển sẽ thâm nhập vào thực
phẩm và từ ñó thâm nhập vào cơ thể con người. Trong những năm 1960, người ta
ñã ño thấy trong sữa bò hoạt ñộ cực ñại trên 1 ñơn vị chất Canxi là 0,74 Bq/gCa
(20 fCi/gCa). Nói chung lượng này càng ngày càng giảm. Thí dụ: năm 1964,
SVTH: Lâm Văn ðang

12



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

lượng Sr90 có trong xương người là 93 mBq/gCa (2,5fCi/gCa), năm 1975 có
khoảng 48mBq/gCa (1,3fCa/gCa).
ðồng vị Iốt có thời gian sống ngắn, nó chỉ phát hiện thấy ngay khi có vụ nổ
hạt nhân xảy ra và sau ñó ít lâu thì nó tự phân rã hết. Như vậy nếu kiểm tra môi
trường thấy có mặt ñồng vị phóng xạ Iốt ở nồng ñộ có thể ghi nhận ñược cao hơn
bình thường thì chắc chắn ở ñâu ñó có một vụ nổ phóng xạ. Chất phóng xạ này ñi
vào bò sữa và sẽ thâm nhập vào tuyến trạng ở người. Ở Hungari, người ta kiểm tra
liên tục trong một thời gian vài tuần số lượng sữa bò tươi người dân sử dụng hàng
ngày và ñã ño ñộ phóng xạ khoảng 0,1KBq/lít .
ðồng vị Xêdi (Cs137) liên kết trong ñất rất tốt. Nó khó hòa tan vào ñất và
vì thế dần dần thâm nhập vào thực vật và thực phẩm. nó sẽ tấn công vào các bộ
phận trong cơ thể con người. Người ta so sánh nó trên một ñơn vị chất Kali có
trong vật chất ñó. Những năm 1960, người ta ñã ghi nhận ñược là 3,7- 14,8
Bq/gKali (100- 400fCi/gKali) ở phía Bắc bán cầu, ngày nay lượng này càng ngày
càng giảm.
2.2. Chất thải phóng xạ sinh ra do sử dụng năng lượng hạt nhân
Khi sử dụng than ñá trong sản xuất ñiện, các nhà máy nhiệt ñiện cũng sản
sinh ra các chất phóng xạ phát tán vào khí quyển qua khói từ các lò cao, mặc dù
hàm lượng của loại phóng xạ này rất nhỏ.
Tất cả các nhà máy phát ñiện sử dụng năng lượng hạt nhân ñều sinh ra
những chất phóng xạ phát tán vào môi trường khí quyển. Các chất phóng xạ ñược
sinh ra liên tục với một lượng lớn trong các phản ứng dây chuyền trong lò phản
ứng. Qua tính toán, một lò phản ứng với công suất 1000MW sẽ phát tán một
lượng phóng xạ là 1010 Ci. Lượng phóng xạ này phát tán vào môi trường ở trạng

thái lỏng và hơi phóng xạ. Những sản phẩm phân hạch từ các nhà máy ñiện năng
lượng hạt nhân phát tán vào môi trường bao gồm: H3, Kr83m-90, Sr89,90,
I126,134, Xe131m,139, Cs134,137, một số nguyên tố ñất hiếm và một số kim loại
khác. Những sản phẩm kéo theo gồm các nguyên tố: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Nb
và H3. Sự ô nhiễm phóng xạ qua trạng thái khí từ lò phản ứng hoạt ñộng bao gồm
SVTH: Lâm Văn ðang

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

các khí trơ (Kripton và Xêron cỡ 80%), các á kim và kim loại (brôm, lantan,
nêôñônium) tồn tại dưới dạng các hỗn hợp khí.
Bảng 8: Nhiễm xạ môi trường do các nhà máy ñiện nguyên tử gây ra.
Bq/năm(1000Mw)

Ci/năm(1000Mw)

1,12

30,2

2,13.102

5750

3,57.102


9650

1,48.102

0,4

Trạng thái lỏng
Sản phẩm phân hạch
Triti H3 (H3)
Trạng thái khí
Khí trơ
Á kim và hỗn hợp khí

2.3. Các chất thải phóng xạ từ các nguồn khác
Ngày nay các ñồng vị phóng xạ ñược sử dụng trong y học, sinh học và
công nông nghiệp một cách rộng rãi. Chính vì vậy, các chất phóng xạ dư thừa, các
chất thải từ sự sử dụng này cũng làm cho môi trường bị nhiễm bẩn. Việc sử dụng
ñồng vị phóng xạ trong y học là một trong những nguồn ñóng góp ñáng kể vào
việc ô nhiễm môi trường.
3. Các nguồn phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo
3.1. Vai trò của các nguồn phóng xạ tự nhiên và nhân tạo
Bức xạ tương tác với cơ thể xuất phát từ các nguồn bức xạ ngoài và các
nguồn bức xạ trong. Trong suốt quá trình lịch sử phát triển kéo dài hàng triệu năm,
con người ñã bị chiếu xạ từ các nguồn phóng xạ tự nhiên. ðó là các tia Vũ Trụ,
các nguồn phóng xạ từ ñất ñá xung quanh môi trường sống, các chất phóng xạ có
trong cơ thể người.
Hiện nay chưa có kết luận rõ ràng rằng nền phóng xạ tự nhiên có lợi hay có
hại ñối với sự phát triển cử loài người và sinh vật. Về vấn ñề này có ba quan ñiểm:
Một quan ñiểm cho rằng bức xạ với một liều thích hợp gây ñột biến tự nhiên trong

tế bào làm cho sinh vật phát triển ở trình ñộ cao hơn. ðiển hình của quan ñiểm
này là G. Matusin. Ông cho rằng chính sự vận ñộng ñịa chất ở vùng ñông Châu
SVTH: Lâm Văn ðang

14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Phi nơi có nhiều quặng phóng xạ Urani và Thori ñã gây ñột biến ở một số loài linh
trưởng dẫn tới sự tiến hóa từ vượn thành người. Theo N. Dubinin, quan ñiểm lao
ñộng sáng tạo ra loài người không có cơ sở vì lao ñộng không ghi lại ñược dấu ấn
trong các biến ñổi gen. Tất nhiên người ta không phủ nhận lao ñộng thúc ñẩy
nhanh hơn quá trình tiến hóa vượn thành người. Bằng chứng cho quan ñiểm ñột
biến bức xạ là người ta ñã phát hiện ñược các di chỉ sớm nhất của loài người ở
ðông Phi từ 2,5-3,8 triệu băn trước và gần ñây là sự phát hiện ra sọ người cổ ñại
có tên gọi là Toumai với niên ñại 6-7 triệu năm tại vùng sa mạc Djurab. Người ta
cũng tìm thấy bằng chứng về sự hoạt ñộng.
3.2. Tia Vũ Trụ
Tia Vũ Trụ ñến Trái ðất có nguồn gốc từ Mặt Trời và từ khỏang không
giữa các vì sao. Nó bao gồm các tia bức xạ rất ña dạng, có sức xuyên lớn, gây ra
các phản ứng hạt nhân khác nhau với các nguyên tố chuang gặp trong các tầng khí
quyển. Có thể nói khí quyển Trái ðất giống như một tấm lá chắn làm giảm ñi rất
nhiều tác ñộng của tia Vũ Trụ. Ví dụ, suất liều trung bình ở mặt biển khỏang 0.2
mSv/y thì suất liều ở ñộ cao 3.000m là 1 mSv/y.
Một trong những sản phẩm tương tác của nơtron trong bức xạ Vũ Trụ là
phản ứng:
N14 + n -> C14 + p

C14 cos T1/2 = 5568y, khuếch tán xuống các lớp dưới của khí quyển, ñược
các sinh vật hấp thụ và trở thành một thành phần trong vật thể sống. Ngoài C14,
còn các ñồng vị khác ñược hình thành, do tương tác của tia Vũ TRụ với khí quyển
như H3 (T1/2= 12.26y), Cl36 (T1/2 = 3,08.105y), Ca41 (T1/2 = 1,1.105y)….
Nhưng không quan trọng bằng C14.
3.3. Nguồn bức xạ từ ñất ñá
ðất và ñá trên Trái ðất có chứa một lượng nhỏ các chất phóng xạ U, Th và
các sản phẩm phân rã của chúng. Nồng ñộ của các nguyên tố này biến ñổi phụ
thuộc vào lọai ñất ñá.

SVTH: Lâm Văn ðang

15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Trong ñất ñá còn có K40 ( T1/2 = 1,27.109y) xuất hiện từ khi hình thành
Vũ Trụ. Suất liều trung bình do các chất phóng xạ từ ñất ñá ñóng góp khỏang 0.2
– 1 mSv/y.
3.4. Bảng liều dùng phông phóng xạ tự nhiên
Trong bảng liều hàng năm, bức xạ gamma từ chuỗi U238, Th232 và K40
thuộc nguồn b0ức xạ ñịa phương có giá trị khoảng 400µSv. Ở một số nơi, liều
dùng có thể cao gấp 3 lần, như ở một ñiạ phương thuộc Ấn ðộ, Braxin.
Bảng 9: Các giá trị liều hàng năm do bức xạ tự nhiên gây ra.
Nguồn

Liều (µSv/y)


Bức xạ gamma ñịa phương

400

C14

10

Radon, Thoron và sản phẩm phân rã

800

K40 trong cơ thể

200

Tia Vũ Trụ

300

U, Th trong cơ thể

170

Tổng cộng

1880

3.5. Các nguồn phóng xạ nhân tạo và tác dụng của chúng

Ngày nay, con người ñã ñưa thêm vào cuộc sống của mình nhiều chất
phóng xạ nhân tạo và bổ sung thêm một phần quan trọng liều chiếu xạ ñối với con
người nói chung.
Giai ñoạn ñầu của các ứng dụng kỹ thuật hạt nhân
Một số mốc quan trọng của các ứng dụng kỹ thuật hạt nhân và những phát
hiện về tác ñộng của các bức xạ ñối với cơ thể con người:
- Năm 1895 Rontgen phát hiện ra tia X;
- Năm 1896 Becduerel phát hiện tính phóng xạ;
- Năm 1911 Messe nghiên cứu 94 trường hợp ung thư có nguồn gốc tia X,
trong 50 trường hợp là những người làm việc trực tiếp với tia X;

SVTH: Lâm Văn ðang

16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

-Năm 1992 ñã phát hiện 100 trường hợp tử vong của những người làm việc
với tia X do bệnh ung thư nghề nghiệp. Các nghiên cứu khác ñánh giá tuổi thọ của
các bác sĩ làm việc với tia X giảm 2-3 năm so với bác sĩ thường.
- Các ñánh giá cho thấy thời kì 1935-1958 các bác sĩ bức xạ nhận liều bức
xạ tới vài Gray.
- Sự cố Chernobyl: Sự cố hạt nhân nghiêm trọng nhất xảy ra tại Chernobyl
(Ucraina) vào năm 1986 liên quan tới vụ nổ là phản ứng năng lượng- nước sôi
công suất 1000MWe. Sự cố làm 30 người chết, gần 200.000 người bị nhiễm liều
khoảng 100mSv, 20.000 người nhiễm liều khoảng 250mSv, một số người nhiễm
liều 500mSv. Sự cố gây ra nhiễm xạ cục bộ trên một phạm vi lớn, các chất phóng

xạ nhân tạo lan truyền trên phạm vi toàn cầu.
4. Ảnh hưởng của phóng xạ lên con người
Nguồn phóng xạ tự nhiên cũng là một trong những nguyên nhân gây ảnh
hưởng ñến sức khỏe của con người. Biểu hiện rõ ràng nhất là bệnh ung thư, giảm
tuổi thọ và thiểu năng trí tuệ. Ở nước ta hiện nay, rất nhiều ñiểm có phóng xạ tự
nhiên. Tuy nhiên một cơ chế ñể xử lý việc này vẫn chưa có.
ðoàn công tác liên ngành giữa Cục Kiểm soát an toàn bức xạ hạt nhân và
Liên ñoàn ðịa chất xạ hiếm ñã tiến hành ño ñạc lấy mẫu về tình trạng ô nhiễm
phóng xạ tự nhiên ở bản Dấu Cỏ, xã ðông Cửu, huyện Thanh Sơn (Phú Thọ). Sau
khi tổng hợp các mẫu: Không khí, nước, ñất, lương thực, thực phẩm... Cục Kiểm
soát an toàn bức xạ hạt nhân ñã kết luận: Mức ñộ phóng xạ mà người dân ở bản
Dấu Cỏ phải chịu là 10.27 mili Sivơ/1năm. Trong khi ñó, theo các tài liệu khoa
học, con người có thể chịu ñược là 1 milisivơ/1năm. Như vậy là là vượt ngưỡng
hàng chục lần". Giáo sư Phạm Duy Hiển - Chủ tịch Hội ñồng khoa học Cục An
toàn phóng xạ - khuyến cáo nên di dời dân và không trồng cây lương thực, thực
phẩm ở bản Dấu Cỏ.
ðược biết, Cục Kiểm soát an toàn bức xạ hạt nhân là cơ quan có trách
nhiệm ñưa ra những kết luận về mức ñộ ô nhiễm phóng xạ, nhưng người nắm

SVTH: Lâm Văn ðang

17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

ñược thông tin về các ñiểm có dị thường phóng xạ là Liên ñoàn ðịa chất xạ hiếm.
Hai cơ quan này không hề có cơ chế trao ñổi thông tin, ñó là lý do mà hàng chục

năm nay không thể có những kết luận chính thức cho người dân ở bản Dấu Cỏ.
Theo các nhà khoa học, ở nước ta hiện nay, các ñiểm dị thường phóng xạ
còn rất nhiều, nên một cuộc ñánh giá tổng thể có sự phối hợp của các cơ quan
chức năng ñể tìm ra một cơ chế xử lý là hết sức cần thiết. Ở một khía cạnh khác,
Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh dự kiến sẽ tiến hành tổ chức lấy mẫu xét
nghiệm chất Uran trong tháng 9/2006 này. Bên cạnh ñó Sở Khoa học & Công
nghệ (KHCN) tỉnh cũng ñã kịp thời cử ñoàn chuyên gia lên Dấu Cỏ nghiên cứu
chi tiết tình hình.
Nguyên nhân làm gia tăng tai họa ung thư phổi vì bệnh nhân hít phải khói
thuốc từ người hút thuốc lá và xì gà là quá hiển nhiên, không cần phải giải thích.
Tình trạng mới ñược kể là chất iốt có chứa phóng xạ trong các mảnh vỡ bom ñạn
trong không khí, chỉ cần một thời gian từ 2 ñến 5 năm sẽ ñưa tới sự xuất hiện các
ñộc chất. Bom Mỹ trút xuống A Phú Hãn từ Tháng Mười, 2001 (bốn năm rưỡi
trước) và những bom mới thả xuống Iraq từ Tháng Ba, 2003 (khoảng 3 năm về
trước). Những mảnh bom nổ tung trong không trung làm gia tăng chất phóng xạ
trong không khí, gây tác ñộng nhiều hơn các mảnh ñạn các loại trọng pháo vì nó
phóng ra nhiều bụi trong không gian. Chất phóng xạ tăng cao bởi các bom này ñã
ñược xác nhận trong phúc trình Aldermaston của Anh quốc, ñược công bố ngày
19-2-2006.
* Radon (Ra226) ảnh hưởng ñến, môi trường sức khoẻ con người
- Chất phóng xạ Ra-226 là nguyên tố thứ 88 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố
hóa học. Ra-226 là một chất phóng xạ tự nhiên, phân rã phóng xạ alpha và có chu
kỳ bán hủy 1.600 năm. Ra-226 có nhiều ứng dụng trong y tế, công nghiệp. Cho
ñến năm 1940, Ra-226 vẫn là nguồn phóng xạ duy nhất sử dụng trong thực tế
ñược ñiều chế từ quặng phóng xạ tự nhiên.
Ứng dụng chính của Ra-226 là dùng ñể xạ trị áp sát chữa các khối u tử
cung. Ngoài ra nó còn ñược sử dụng trong sơn phát quang, thiết bị chống sét, thiết
SVTH: Lâm Văn ðang

18



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

bị báo cháy, thiết bị ñiện tử. Trong các thiết bị ñiện tử, Ra-226 thường ñược dùng
dưới dạng muối sunphát hoặc brômmít phủ lên catốt (âm cực) của các ñèn ñiện tử.
Ra-226 kết hợp với Be ñược dùng ñể tạo ra nguồn nơtron.
Ra-226 dùng trong y tế và công nghiệp thường ñược bọc bằng platin, hợp
kim platiniriñi và một số hợp kim khác (trong một số trường hợp vỏ bọc làm bằng
vàng). Ra-226 ñược bọc kín trong các vỏ bọc thì không có khả năng phát tán ra
môi trường. Tuy nhiên, nếu các vỏ bọc này bị phá vỡ, Ra-226 sẽ dễ dàng phát tán
ra môi trường xung quanh vì nó thường ở dạng muối. Mặt khác, Ra-226 khi phân
rã phóng xạ thì trở thành Rn-222 cũng là một chất phóng xạ rất dễ phát tán ra môi
trường xung quanh.
- Ra-226 ñược xếp vào nhóm ñộc tính phóng xạ cao nhất. Người ta ñánh
giá nếu ăn (hoặc uống) phải một lượng 2,5mg Ra-226 thì người ñó sẽ chịu một
liều chiếu xạ hiệu dụng 25Sv, trong khi ñó xác suất ñể mắc bệnh ung thư và dẫn
ñến tử vong ñối với 1Sv là 4%. Khi phát tán ra môi trường, Ra-226 chắc chắn sẽ
gây ảnh hưởng xấu ñến sức khỏe con người, mức ñộ ảnh hưởng phụ thuộc lượng
Ra-226 xâm nhập cơ thể.
- Ra-226 ñã phát tán ra môi trường vẫn có thể thu hồi ñược, bằng cách thu
gom phần bị ô nhiễm và áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp. Cách tốt nhất ñể
ngăn chặn ảnh hưởng ñộc hại của Ra-226 ñến môi trường và sức khỏe là thu hồi
toàn bộ lượng Ra-226 ñược sử dụng trước ñây (nay không còn nhu cầu tiếp tục sử
dụng) và áp dụng các biện pháp cố ñịnh hóa nó trong các khối bêtông, ñược lưu
giữ tại kho lưu giữ tập trung các nguồn phóng xạ.
Có thể giảm nồng ñộ radon trong nhà bằng một số biện pháp thích hợp như:
cải thiện hệ thống thông thoáng, sơn sàn và tường nhà, lắp ñặt các hệ thống thu

góp radon v.v. Nhiều nước trên thế giới ñã xác ñịnh nồng ñộ giới hạn của radon
trong nhà ở. Một khi nồng ñộ radon trong nhà cao hơn giá trị này thì cần phải áp
dụng các biện pháp giảm thiêủ radon ñể làm giảm nồng ñộ radon tới dưới giá trị
giới hạn. Vì thế giá trị giới hạn của nồng ñộ radon còn ñược gọi là “mức hành

SVTH: Lâm Văn ðang

19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

ñộng” (action level). Nhiều nước trên thế giới thừa nhận mức hành ñộng ñối với
nồng ñộ radon là 200Bq/m3.
Ngoài radon liều bức xạ gây bởi các thành phần khác thuộc họ uran và thôri có thể thay ñổi mạnh theo các vị trí ñịa lý khác nhau, loại vật liệu xây dựng, kiểu
kiến trúc v.v. Mức liều chiếu này có thể ñược kiểm tra bằng các thiết bị ño 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 ñáp
ứng các yêu cầu dịch vụ xác ñịnh liều chiếu ngoài gây bởi các nguồn phóng xạ tự
nhiên. Ảnh hưởng phóng xạ môi trường tự nhiên ñối 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 ñến chất lượng của cuộc sống là cần thiết. ðã ñến lúc mỗi người dân cũng nên
biết mức ñộ chiếu xạ nơi mình sinh sống ñể giảm thiểu những rủi ro gây bởi bức
xạ tự nhiên.
* Kiểm soát chất phóng xạ bằng các biện pháp sau:
Ngăn ngừa tình trạng chiếu xạ bằng khoảng cách, che chắn, thời gian, cách
ly.
Bảo vệ bằng khoảng cách có thể áp dụng trong dự phòng sự cố ñối với chất

phóng xạ do liều lượng chiếu xạ giảm nhanh theo khoảng cách. Thao tác với chất
phóng xạ từ xa, giới hạn thời gian lao ñộng ñể tránh hấp thụ quá liều.
Bảo vệ bằng che chắn: chất phóng xạ mất ñi một phần hay toàn phần năng
lượng khi ñâm xuyên qua vật chất. Dùng tấm che chắn bằng chì, betông ñối với tia
X, tia gama; bằng chất dẻo ñối với tia beta; bằng bo, cadmi ñối với hạt notron.
Bảo vệ bằng thời gian: hoạt tính của nguyên tố phóng xạ giảm theo thời
gian,

do

ñó

liều

phóng

xạ

cũng

sẽ

giảm.

Bảo vệ bằng cách ly nhờ loại quần áo bảo hộ lao ñộng chống chiếu xạ và
nhiễm xạ.Ngoài ra, thường xuyên kiểm tra tình hình nhiễm xạ tại nơi làm việc.
Công nhân khi làm việc ñược trang bị máy ño liều phóng.

SVTH: Lâm Văn ðang


20


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Chương 2: NGUỒN PHÓNG XẠ
1. Kiến thức khoa học cơ bản
1.1. Cấu trúc nguyên tử
Cấu trúc nguyên tử tương tự như cấu trúc của hệ mặt trời.
Tất cả mọi ñối tượng ñều ñược cấu tạo từ nguyên tử. Tại tâm của mỗi
nguyên tử là hạt nhân tích ñiện dương và bao quanh nó là các electron tích ñiện
âm và chuyển ñộng tại các quỹ ñạo cố ñịnh khác nhau. Các electron ñó ñược gọi là
các electron quỹ ñạo. Cấu trúc này có thể so sánh với hệ mặt trời, nơi các hành
tinh chuyển ñộng theo các quỹ ñạo tròn xung quanh mặt trời.
Thông thường, hạt nhân nguyên tử ñược tích ñiện dương có giá trị bằng giá
trị ñiện tích âm của các các electron quỹ ñạo và nguyên tử ñược trung hòa về ñiện
tích. Khi năng lượng bên ngoài tác ñộng vào nguyên tử thì một electron quỹ ñạo
có thể bị ñẩy khỏi quỹ ñạo của nó và trở thành các electron tự do. Khi ñó hạt nhân
nguyên tử sẽ duy trì mức ñiện tích dương. Hiện tượng ñó gọi là quá trình ion hóa.
Thỉnh thoảng, tác ñộng của năng lượng ngoài có thể làm cho các electron
chuyển ñộng ra quỹ ñạo xa hạt nhân hơn, nhảy khỏi quỹ ñạo gần hạt nhân. Các
nguyên tử này ñược gọi là các nguyên tử ở trạng thái kích thích.
Kích thước của hạt nhân nguyên tử nằm trong khoảng tử 10-15 tới 10-14m
với các quỹ ñạo của ñiện tử mở rộng dần ra xung quanh. Kích thước của toàn bộ
nguyên tử nằm vào khoảng 10-10m. Nếu hạt nhân nguyên tử có kích thước như một
quả bóng tennis thì quỹ ñạo ñiện tử của nó có thể cách xa tâm khoảng cách tới
5km.
1.2. Cấu trúc hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân nguyên tử gồm có các protons tích ñiện dương và các hạt neutron
không mang ñiện. ðiện tích dương của các proton bằng nhưng ngược dấu với ñiện
tích của các electron. Khối lượng của proton lớn hơn khoảng 1840 lần so với kích
thước của electron. Khối lượng của neutron cũng xấp xỉ khối lượng của proton. Do
ñó khối lượng của nguyên tử có thể ñược coi như gần bằng khối lượng hạt nhân
của nó do khối lượng của các electron là quá nhỏ.
SVTH: Lâm Văn ðang

21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

Các phân tử có một hạt nhân ñược gọi là các nucleon. Các nucleon ñược
liên kết với nhau bằng lực hạt nhân mà nó khắc phục một cách tự nhiên xu hướng
ñẩy nhau của các proton tích ñiện dương.
Số lượng các proton trong hạt nhân thường bằng số lượng các electron quỹ
ñạo bao xung quanh hạt nhân. Bản chất hóa học của nguyên tử ñược xác ñịnh bởi
số lượng proton trong nguyên tử. Số lượng này ñược gọi là số nguyên tử và nó xác
ñịnh thành phần hóa học của nguyên tố ñó.
Số nguyên tử= số proton có trong hạt nhân nguyên tử = số electron quỹ ñạo
trong nguyên tố ñó.
1.3. ðồng vị và ñồng vị phóng xạ
Chúng ta có một dạng các hạt nhân nguyên tử ñược xác ñịnh bởi số lượng
các proton và neutron của nó. Khi hai nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số
neutron, chúng sẽ có khối lượng khác nhau nhưng có cùng bản chất hóa học.
Người ta nói chúng là cùng một thành phần hóa học. Các nguyên tử này giống như
kiểu anh em và chúng ñược gọi là các ñồng vị.

ðể phân biệt giữa các chất ñồng vị, tổng số các hạt proton và neutron ñược
gọi là số khối ñược chỉ ra ở phía trên bên trái kí hiệu các nguyên tố. Khối lượng
nguyên tử ñược biểu diễn qua số khối như sau:
Số khối = số các hạt proton + số các hạt neutron.
Hydro (H, số nguyên tử là 1) là nguyên tử có 1 proton và nó tồn tại 3 ñồng
vị. ðó là H1, H2 và H3. H2 ñược gọi là deterium (D) và cũng ñược biết ñến với
cái tên Hydro nặng và H3 là tritium.
Trong thành phần nguyên tố có số nguyên tử nhỏ, các nguyên tố nhẹ, thì số
neutron thường nhỏ hơn hoặc bằng số proton nhưng trong các nguyên tố có số
nguyên tử lớn, nguyên tố nặng, thì số neutron thường lớn hơn sơ lượng proton. Ví
dụ, hạt nhân của O6 có chứa 8 proton và 8 neutron nhưng trong hạt nhân Ra226
(số nguyên tử 88) lại có 88 proton và 138 neutron.
Các chất ñồng vị tạo ra bức xạ một cách tự nhiên và các hạt nhân có chu kỳ
phân rã ñược gọi chung là các ñồng vị phóng xạ. Thay cho việc gọi là các ñồng vị
SVTH: Lâm Văn ðang

22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. HOÀNG XUÂN DINH

phóng xạ, thuật ngữ hạt nhân phóng xạ thường ñược sử dụng hơn trong ngôn ngữ
làm việc liên quan tới phóng xạ.
Trong số các ñồng vị, có một vài loại mà hạt nhân phóng ra các bức xạ và
sau ñó nó chuyển thành một dạng hạt nhân khác một cách tự nhiên mà không cần
có các ñiều kiện tác ñộng bên ngoài như áp suất, nhiệt ñộ, xử lý hóa học.... Do ñó
chúng ñược gọi là các ñồng vị phóng xạ. Thuộc tính của chúng ñược gọi là phóng
xạ và quá trình biến ñổi của hạt nhân ñược gọi là quá trình phân rã. Phóng xạ bức

xạ ra có thể ở dạng tia hay ở dạng năng lượng khác. Các hạt nhân trước khi phân
rã ñược gọi là cha mẹ và sau khi phân rã ñược gọi là con.
Có khoảng 70 loại ñồng vị phóng xạ tồn tại trong tự nhiên. Chúng bao gồm
uranium, thorium, radium và potassium (K40). Thêm vào ñó có hơn 2000 loại
ñồng vị phóng xạ nhân tạo ñược sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân.
Thuật ngữ ñộ phóng xạ ñược sử dụng ñể chỉ ra biên ñộ phóng xạ, ñơn vị
của nó ñược ño bằng becquerel (Bq), số phân rã trong một giây.
1Bq= 1 phân rã trong 1 giây
ðơn vị cũ của ñộ phóng xạ là Curie (Ci) có liên hệ với Bq theo công thức
sau:
1Ci= 3,7. 1010Bq
1Bq= 0,2702.10-10 Ci ≈ 27Ci
1.3.1. Các ñồng vị từ lò phản ứng
Việc sản xuất ñồng vị trong lò phản ứng dực trên tương tác của các neutron
do lò cung cấp với hạt nhân của các nguyên tử mục tiêu ( còn gọi là “bia”). Kiểu
phản ứng quan trọng nhất là kiểu (n.γ) dùng neutron nhiệt trong ñó hạt nhân của
nguyên tử bia thâu nhận neutron ñồng thời phát tia γ.
Thí dụ: ðồng vị phóng xạ vàng – 198 bằng phản ứng:
Au197 (n, γ) -> Au198
Ngoài ra kiểu phản ứng neutron nhanh cũng thông dụng: các neutron nhanh
khi nhập vào hạt nhân của nguyên tử bia còn ñủ năng lượng ñể làm văng các hạt
khác như proton, alpha ra khỏi hạt nhân nguyên tử.
SVTH: Lâm Văn ðang

23