Bài giảng ô nhiễm phóng xạ
Trang 1
Phần: Ô NHIỄM PHÓNG XẠ

§1. Các tia phóng xạ

Việc sử dụng các tia phóng xạ hay bức xạ ion hoá ngày càng được mở rộng. Việc nghiên
cứu và ứng dụng các tia phóng xạ đã có nhiều tiến bộ, làm đảo lộn các kỹ thuật trong công
nghiệp, nông nghiệp, y học hoặc sinh học. Thành tựu của ngành vật lý hạt nhân cho phép sử
dụng năng lượng hạt nhân vào nhiều ngành kinh tế quốc dân. Sau này, chắc chắn nguồn năng
lượng to lớn cần thiết cho hoạ
t động của con người sẽ là phần lớn là năng lượng hạt nhân, qua
các nhà máy điện nguyên tử.
Ở nước ta hiện nay, phóng xạ cũng đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành: mỏ, địa
chất, thăm dò dầu khí, y tế, v.v… Riêng trong ngành y tế, đội ngũ thầy thuốc X quang hàng
ngày phải tiếp xúc với tia X, cũng đã rất đông đảo. Dù có những phương tiện che chắn, phòng
hộ cá nhân, như
ng nguy cơ nhiễm bệnh không phải là ít.
Lợi ích của phóng xạ rất lớn, nhưng tác hại không phải nhỏ. Bệnh nhiễm phóng xạ cũng
đã có những biểu hiện rõ rệt của nạn nhân hai thành phố Nhật Bản là Hiroxima và Nagaxaki
(Hiroshima và Nagasaki), sau vụ nổ bom nguyên tử. Bệnh nhiễm xạ nghề nghiệp cũng đã xuất
hiện ở những người làm nghề tiếp xúc với phóng xạ. Từ năm 1986, ngườ
i ta đã thấy tình trạng
viêm da ở bệnh nhân được chụp X quang và ở các thầy thuốc điện quang. Chính nữ bác học
Marie Curie cũng bị những tổn thương ở tay vì trong khi làm việc, bà dùng tay cầm những
mảnh rađi có độ phóng xạ cao.
Liên bộ Y Tế - Thương binh xã hội và Tổng công đoàn Việt Nam đã ban hành thông tư
quy định một số bệnh nghề nghiệp và chế độ đãi ngộ công nhân viên chức nhà nướ
c mắc bệnh
nghề nghiệp, trong đó có các bệnh do nhiễm tia X và phóng xạ, với các biểu hiện bệnh lý ở
mắt và da, ở xương và phổi.

phân tử hemoglobin (bằng 30.10
-12
g).
Số các phân tử cấu tạo nên vật chất nhìn thấy được, được minh hoạ bằng số Avogadro.
Người ta định nghĩa số Avogadro là số phân tử có trong 16g oxy (hay trong 12g C)
K = 6,02.10
23

K là số phân tử thật sự có trong một mol (hay một phân tử gam)
a. Cấu tạo nguyên tử:
Một nguyên tử gồm một hạt nhân, quay xung quanh là các điện tử. Cấu tạo mỗi hạt nhân
là những proton và nơtron. Proton là hạt có khối lượng, mang điện tích dương. Nơtron là hạt
có khối lượng, mang điện tích âm. Một nguyên tử trung hoà về điện vì gồm một hạt nhân
mang điện tích dương (
điện tích của các proton) và xung quanh hạt nhân là các điện tử mang
điện tích âm (bằng số điện tích của proton, nhưng trái dấu). Toàn khối lượng nguyên tử tập
trung vào hạt nhân nên hạt nhân có tỷ trọng cực lớn (trên 100 triệu tấn trong 1 cm
3
). Đường
kính một nguyên tử (khoảng bằng 1 A
0
= 10
-8
cm) lớn hơn đường kính hạt nhân khoảng
10.000 lần (khoảng 10
-12
cm) nên khoảng không trong cấu trúc nguyên tử có tỷ lệ cực lớn.
b. Cấu tạo hạt nhân:
Có rất nhiều loại hạt nhân khác nhau (các nuclêit). Có khoảng 1.500 loại, trong đó số ổn
định là 274 đều là tự nhiên, còn số không ổn định và có tính phóng xạ là 51 tự nhiên và trên

Đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về phóng xạ. Becquerel, Pierre và Marie
Curie đã phát hiện ra radi t
ự nhiên còn Irene và Fédéric Joliot Curie phát minh ra radi nhân
tạo
1.1.2. Các tia phóng xạ
Các chất phóng xạ phát ra các tia bức xạ. Các tia bức xạ có khả năng đâm xuyên qua vật
chất và gây hiện tượng ion hoá. Do đó, ta còn gọi các tia phóng xạ là bức xạ ion hoá.
Có hai loại bức xạ ion hoá :
- Các tia bức xạ hạt (α, β, nơtron).
- Các tia bức xạ điện tử (tia X và tia γ ). Bài giảng ô nhiễm phóng xạ
Trang 4
a. Tia anpha (
α
)
Đối với một nguyên tử nặng, hạt nhân không ổn định và phóng ra một lúc 2 proton và 2
nơtron, dưới dạng hạt nhân hêli. Như vậy, hạt anpha là hạt nhân của nguyên tử hêli thoát ra từ
một nhân nguyên tử nặng trong quá trình biến đổi hạt nhân. Thí dụ radi biến thành radon và
phát ra các hạt anpha:
226
Ra88
→ 222
Rn86
+ 4
He
2

Hạt anpha mang điện dương. Các hạt α có cùng năng lượng, năng lượng này mất đi

nhiều (150 cặp ion qua 1 cm không khí ). Nhưng tia β đâm xuyên mạnh hơn.
Cũng cần phải nhớ là năng lượng của tia bức xạ β có thể biến thành tia α hay tia X khi
các hạt β chậm l
ại lúc đi gần một hạt nhân của chất bị đâm xuyên (bức xạ hãm).
c. Tia gamma (
γ
)
Một số hạt nhân, sau khi phóng tia α, β+ hay β-, sẽ có quá nhiều năng lượng và ở trạng
thái kích thích. Sự trở lại trạng thái ổn định sẽ phát ra photon gamma. Như vậy, tia gamma là
chùm hạt photon phóng ra từ hạt nhân nguyên tử. Các tia γ không bị lệch hướng bởi từ trường
Bài giảng ô nhiễm phóng xạ
Trang 5
khả năng ion hoá rất kém: chỉ sinh vài cặp ion khi đi qua một centimet không khí. Trái lại,
khả năng đâm xuyên lại rất mạnh so với các tia α và β. Phải dùng những tấm chỉ dày hàng
centimet mới làm giảm được rõ rệt số tia đi qua. Không bao giờ tia gamma bị hấp thụ hoàn
toàn hoặc bị chặn hẳn lại. Bản chất tia gamma là điện tử; như ánh sáng, tia X, tốc độ củ
a tia
gamma là 300.00 km/giây.
d. Nơtron
Nơtron là những hạt không mang điện của hạt nhân nguyên tử, được giải phóng trong
quá trình phá vỡ hạt nhân nguyên tử nặng uran (lò phản ứng nguyên tử).
Nơtron chỉ bị giữ lại khi va chạm vào các hạt nhân khác, do đó, nó có khả năng đâm
xuyên rất lớn, các nguyên tố có hạt nhân bị va chạm trở thành có tính phóng xạ.
Tuy nhiên, những “nơtron nhanh” trên đây đi chậm lại trong nước hay parafin và biến
thành “nơtron nhi
ệt” dễ bị các vật liệu đặc biệt như bore và cadmi hấp thụ. Bê tông cũng rất
hay được dùng để ngăn nơtron ở xung quanh các lò phản ứng nguyên tử.
e. Tia X
Giống như tia gamma, tia X cũng là bức xạ điện tử nhưng có bước sóng dài hơn. Các
tính chất của tia X cũng tương tự tia gamma.

9
cặp ion tương đương với một đơn vị tĩnh điện C.G.S cho mỗi dấu (1cm
3
không
khí, ở điều kiện chuẩn tương đương với 0,001293 gam không khí).
Bài giảng ô nhiễm phóng xạ
Trang 6
R là đơn vị đo số lượng photon toả lan trong không khí ở một điểm đã cho sẵn.
1.2.3. Rad
Rad là đơn vị liều hấp thụ. Đơn vị này đo số năng lượng do các tia để lại khi đi qua tổ
chức. Cụ thể Rad là liều bức xạ ion hoá giải phóng trong một gam vật chất một năng lượng
tương đương với 100 erg hoặc 10
-5
jun.
Một renghen trong một gam không khí giải phóng một năng lượng bằng 87,8 erg tương
đương với 0,878 rad và trong một gam trong tổ chức mềm hoặc nước, giải phóng một năng
lượng bằng 97,4 erg tương ứng vớI 0,974 rad.
1.2.4. Rem (Roentgen equivalent man)
Rem là đơn vị liều tương đương, là liều lượng của tia được hấp thụ không kể đến bản
chất của tia, tạo ra hiệu lực bằng 1 Rad của tia X.
Như vậy theo
định nghĩa đối với tia X và gamma, ta có:
1 rem = 1 rad
Đối với những tia hạt nhân, ta có:
1 rem = 1 rad x E.B.R
E.B.R là hệ số hiệu lực sinh học tương đương. Do các tia không được các tổ chức hấp
thụ như nhau, nên cùng một liều lượng được giải phóng vào cùng một tổ chức trong cùng một
thời gian lại có một hiệu lực sinh học khác nhau, tuỳ theo đó là tia anpha, bêta, nơtron hay
photon … Bảng hệ số sinh vật học tương đương:
- Tia X, gamma, đi

D = 5 ( N – 18 )
D : liều tối đa cho phép tính bằng R.
N : tuổi đời.
Thí dụ : đối với một người 40 tuổ
i (N = 40) tổng liều D không được vượt quá là:
D = 5 (40 – 18).
D = 110 R.
Như vậy, một công nhân có thể hấp thụ trung bình 5R hàng năm hay 100 mR hàng tuần,
hoặc 2,5 mR mỗi giờ lao động.
Người dưới 18 tuổi không được làm việc ở nơi có phóng xạ. Đối với phụ nữ ở thời kỳ
sinh đẻ, vẫn có thể áp dụng công thức trên nhưng không được hấp thụ trên 1,3R trong thời
gian 3 tháng liên tục.
Đối với người làm việc trong vùng không trự
c tiếp tiếp xúc với phóng xạ, liều hàng năm
không vượt quá 1,5 R.
Đối với nhân dân sống trong vùng gần nơi có nguồn phóng xạ, liều hàng năm không
được vượt quá là 0,5 R.
1.2.7. Các đơn vị hệ thống quốc tế (SI units)
Các đơn vị hệ thống quốc tế còn gọi là đơn vị SI, đang dần dần thay thế cho các đơn vị
đặc biệt (Special Units)
- Culong trên kg(C.kg
-1
) là đơn vị SI của lượng chiếu thay thế cho R.
1 R = 2,58x 10
-1
C.kg
-1
không khí
do đó, 1 C.kg
-1

- Gay trên giây (Gy.s
-1
) là đơn vị SI của suất tiêu thụ.
- Sievert trên giây (Sv.s
-1
) là đơn vị SI của suất liều tương đương.
BẢNG TÓM TẮT CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN

Tên Kí hiệu
Đơn vị quốc tế
(SI Unit)
Đơn vị đặc biệt
(Special Unit)
Lượng chiếu (exposure)
Suất lượng chiếu (exposure rate)
Liều hấp thụ (absorbed dose)
Suất liều hấp thụ
Liều tương đương (dose equivalent)
Hoạt tính (activity)
X
X
D
D
H
A
C.kg
-1

C.kg
-1

- Nhà máy xử lý quạng Uran.
- Nhà máy khai thác Uran, tách các đồng vị Uran.
- Các lò phản ứng pin nguyên tử và các trung tâm nghiên cứu, các nhà máy sản xuất
plutoni, các trung tâm điện lực hạt nhân.
- Các nhà máy khai thác các nguyên tố phóng xạ từ các nhiên liệu phóng xạ.
- Các phòng nghiên cứu hay xưởng sản xuất nguyên t
ố phóng xạ.
- Những đơn vị vận chuyển chất phóng xạ, những nơi chứa chất thải phóng xạ.
1.3.2. Nhóm thứ hai:
Là những người sử dụng các tia bức xạ ion hoá từ những nguyên tố phóng xạ:
a. Trong công nghiệp, việc sử dụng các tia bức xạ ion hoá được phân bổ như sau:
- Đo độ dày, tỉ trọng, độ ẩm,… các kỹ thuật này sử dụng chủ yếu tính
đâm xuyên của tia
phóng xạ.
- Chụp bằng tia gamma để xác định cấu trúc bên trong của một vật đặc (dùng cobalt 60)
bằng kim loại, gỗ, bê tông và phát hiện những bất thường về cấu trúc và các mối hàn.
- Dùng phóng xạ làm chất chỉ thị. Gắn một chất phóng xạ vào một chất đang di chuyển
hay biến thể, có thể tìm được chỗ di chuyển phần đường đi của mạch nước ngầm, hoặc ch
ỗ hở
của ống dẫn nước…
Bài giảng ô nhiễm phóng xạ
Trang 9
- Phân tích bằng sự hoạt hoá, nhằm biến một nguyên tố khó phát hiện thành nguyên tố
phóng xạ dễ phát hiện.
b. Trong sinh học và sinh hoá học, các nguyên tố phóng xạ được sử dụng làm chất chỉ điểm
để nghiên cứu các hiện tượng sinh lý động vật hay thực vật (như carbon 14, lưu huỳnh 35, ido
131)
- Người ta còn sử dụng tính chất triệt sinh của các chất phóng xạ (làm cho côn trùng, ký
sinh trùng mấ
t sinh sản, bảo quản thực phẩm, vô khuẩn dụng cụ).