BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Đặng Thị Minh Huệ
TÍNH TOÁN PHÂN BỐ LIỀU TRONG THÙNG HÀNG
CHIẾU XẠ VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM XÁC ĐỊNH
CHẾ ĐỘ CHIẾU XẠ TRÊN THIẾT BỊ
SVST Co -60/B

Chuyên ngành : Vật lý Nguyên tử, Hạt nhân và Năng lượng cao
Mã số : 604405 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ
Xin chân thành cảm ơn Khoa Vật lý, Phòng Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ
Chí Minh đã giúp đỡ
tôi trong thời gian học tại trường.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Sở Giáo dục và Đào tạo Phú Yên, Trung tâm
Kỹ thuật Tổng hợp Hướng nghiệp Sông Hinh đã tạo mọi điều kiện về thời gian trong suốt quá trình học
tập và nghiên cứu đề tài.

Tác giả
Đặng Thị Minh Huệ

MỞ ĐẦU

Công nghệ bức xạ là một bộ môn khoa học mới, nghiên cứu ứng dụng các hiệu ứng vật lý, hóa
học, sinh học và một số hiệu ứng khác khi bức xạ truyền năng lượng cho vật chất. Ngày nay công nghệ
bức xạ đang phát triển một cách mạnh mẽ, với tốc độ tăng trưởng khá cao khoảng 15-20% thậm chí có
nơi đến 25% như ở Việt Nam. Năm 1980 ở Vi
ệt Nam mới chỉ có một cơ sở chiếu xạ tại Hà Nội, dùng
để xử lý chống nẩy mầm hành và khoai tây, năm 1999 thêm một cơ sở chiếu xạ lớn hơn ở Thành phố
Hồ Chí Minh dùng để khử trùng dụng cụ y tế, đông nam dược và thực phẩm. Hiện nay ở Việt Nam đã
có 6 cơ sở chiếu xạ dạng công nghiệp, trong đó có một cơ sở dùng máy gia tố
c electron, 5 cơ sở dùng
nguồn Co-60 và trong tương lai vào năm 2010 sẽ đưa tiếp vào vận hành một máy gia tốc electron
10MeV ở Thành phố Hồ Chí Minh.
Theo nhu cầu phát triển nền kinh tế, Sở Khoa học thành phố Đà Nẵng, tỉnh Bình Thuận cũng
đang có dự án xây dựng các nhà máy chiếu xạ để phục vụ nhu cầu xử lý của tỉnh và các vùng lân cận.
Có thể nói, nhu cầu xử lý thực phẩm, rau quả phục vụ xuất kh
ẩu và sản xuất, chế tạo các vật liệu mới

min
và D
max
cũng như phân bố liều trong sản phẩm rất có ý nghĩa trong thực tiễn.
Với một đối tượng hàng chiếu xạ cần có một giá trị liều cực tiểu để tiêu diệt các vi sinh vật, nhưng
đồng thời không nên chiếu xạ liều quá cao sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Các nhân
viên vận hành luôn luôn cần phải biết các đại lượng này và từ đó tính toán đưa ra thời gian chiếu xạ
cần thiết.
Việc nghiên cứu chỉ tiến hành trên thiết bị SVST Co-60/B của Trung tâm Nghiên cứu và Triển
khai Công nghệ Bức xạ thành phố Hồ Chí Minh; với cấu trúc thùng hàng 48 x 48 x 85 cm chứa đầy vật
chất chiếu xạ. Tuy nhiên, các kết quả tính toán và phương pháp thực hiện có thể áp dụng cho trên các
thiết bị chiếu xạ dùng ngu
ồn Co-60 khác. Từ mục tiêu của đề tài đặt ra cần phải tiến hành nghiên cứu
tính toán những vấn đề sau :
- Dùng chương trình MCNP(Monte Carlo N-Particle), một phần mềm nghiên cứu bức xạ đa
năng dựa trên phương pháp Monte – Carlo đã được xây dựng ở phòng thí nghiệm quốc gia Los –
Alamos, Mỹ để tính phân bố liều trong không gian thùng hàng chiếu xạ, từ đó xác định vị trí liều D
min

và D
max
cho các mật độ ρ (g/cm
3
) : 0,15 ; 0,2 ; 0,3 ; 0,4 ; 0,5.
- Từ tính toán phân bố liều xác định liều trung bình theo mật độ.
- So sánh kết quả tính toán với kết quả thực nghiệm.
- Viết chương trình tính thời gian chiếu xạ khi biết mật độ ρ (hay khối lượng hàng trong thùng
hàng ) cường độ nguồn và liều yêu cầu chiếu xạ.
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BỨC XẠ

với hoạt độ cao cũng là một
yếu tố quan trọng đảm bảo tính thương mại của nguồn loại này.
- Nguồn Co
60
có chu kỳ bán rã lớn (5,27 năm), khả năng xuyên sâu cao của tia gamma cho phép sử
dụng chúng để chiếu xạ các hàng hóa có mật độ cao, kích thước lớn.
- Do các thuộc tính khá an toàn của nguồn Co
60
trong chế tạo, sử dụng, bảo quản và vận chuyển mà
việc chế tạo các máy chiếu xạ, các thiết bị đảm bảo an toàn trở nên dễ dàng và có kinh tế.
- Chiếu xạ sử dụng tia gamma nguồn Co
60
có khả năng xử lý rất nhiều mặt hàng có hiệu quả kinh tế
rất cao so với các phương pháp xử lý thông thường khác.
- Việc chiếu xạ khử trùng các vật phẩm y tế và thanh trùng các mặt hàng thực phẩm đã được các tổ
chức quốc tế như FAO, WHO và IAEA cũng như rất nhiều nước trên thế giới chấp nhận và phát triển.
Các thiết bị chiếu xạ Co
60
được ứng dụng để khử trùng; giảm độ nhiễm vi sinh; diệt mối, mọt, nấm,
chống nẩy mầm; biến tính vật liệu và dùng cho các Nghiên cứu-Triển khai. Các sản phẩm được xử lý
bởi các thiết bị này gồm: Các vật phẩm y tế như bông, băng gạc, dây truyền dịch, bơm tiêm một lần,
các dụng cụ phẫu thuật, trang thiết bị dùng trong y tế, mô ghép, máu, v.v.; dược phẩm, nguyên liệ
u
dùng trong dược phẩm, các nguyên liệu dùng trong mỹ phẩm; các vật liệu polymer, v.v.v.
Trên cơ sở những dữ liệu trên đây có thể thấy rằng việc ứng dụng công nghệ chiếu xạ ở nước ta rất
phù hợp với xu thế chung và cần có những bước phát triển tiếp theo, đặc biệt là nghiên cứu, thiết kế,
chế tạo các máy chiếu xạ dùng nguồn Co
60
.
1.2.Tương tác của gamma với vật chất

2
0
2
1
(1)
1
Emc



(1.2)
0
2
1
mc
E
c




(1.3)
Trong đó
31 8
0
, 9,1.10 , 3.10 /
v
mkgcms
c



cho nghiệm tầm thường E
e
= 0 và
nghiệm
1


không có ý nghĩa vì electron có khối lượng khác không.
Như vậy muốn có hiệu ứng quang điện thì electron phải liên kết trong nguyên tử. Hơn nữa muốn
hiệu ứng xảy ra, năng lượng tia gamma phải lớn hơn năng lượng liên kết của electron để thỏa mãn biểu
thức (1.1), nhưng không được lớn quá vì khi đó nó coi electron gần như tự do.

Hình 1.1.Hieäu öùng quang điện

Hiệu ứng quang điện chủ yếu xảy ra đối với electron ở lớp K và với tiết diện rất lớn đối với các
nguyên tử nặng (chẳng hạn như chì) ngay cả ở vùng năng lượng cao, còn đối với các nguyên tử nhẹ
(chẳng hạn cơ thể sinh hoc) hiệu ứng quang điện chỉ xuất hiện đáng kể ở vùng năng lượng thấp.

1.2.2.Hiệu ứng Compton
Khi tăng năng lượng gamma đến giá trị lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết của các electron
lớp K trong nguyên tử, thì vai trò của hiệu ứng quang điện không còn đáng kể và bắt đầu hiệu ứng
Compton. Tán xạ Compton là tán xạ đàn hồi của gamma vào với các electron chủ yếu ở quỹ đạo ngoài
cùng của nguyên tử. Sau tán xạ lượng tử gamma thay đổi phương bay và bị mất m

EEE
 

(1.5)
Sử dụng các định luật bảo toàn năng lượng và xung lượng với giả thiết rằng electron là electron tự
do ta có:



,
0
2
'2
0
2
1.6
1
1
11.7
1
mc
hh
cc
hhmc







là một hằng
số và được gọi là bước sóng Compton của điện tử ;

là góc giữa
P

và
'
P

thay đổi trong khoảng từ 0
đến

Biểu thức (1.8) chỉ ra rằng bước sóng
'

của bức xạ gamma bị tán xạ tăng theo góc tán xạ

, và
biến thiên bước sóng


h
c

của lượng tử gamma bị tán xạ theo sự
tăng của năng lượng và xung lượng electron giật lùi. Mối liên hệ giữa động năng của electron giật
lùi
e
E
và góc bay ra

của nó có thể biễu diễn bằng hệ thức sau :

2
0
2
22
00
2
(1.10)
2
1(1)
e
h
mc
Eh
hh
tg
mc mc





Từ (1.10) ta suy ra rằng, động năng của electron giật lùi
e
E
thay đổi từ 0 đến
ax
em
E
.
Hình 1.3. Sơ đồ tán xạ gamma lên electron tự do2
0
emax
2
0
2
E (1.12)
2
1
h
mc
h
h
mc







, với M là khối lượng hạt nhân, m là khối lượng
electron

Như vậy hiệu ứng tạo cặp chỉ xảy ra khi năng lượng E của gamma vào lớn hơn 1,02MeV. Hiệu số năng
lượng E – 2m
e
c
2
bằng tổng động năng của electron E
e-
và pozitron E
e+
bay ra. Do hai hạt này có khối
lượng giống nhau nên có xác suất lớn để hai hạt có năng lượng bằng nhau E
e-
= E
e+
. Electron mất dần


hay
aq
e

.
Phương trình được viết:
22
_
aq
H O ionizing energy H O e
 


(1.14)
Ion dương vỡ thành gốc hydroxyl và ion hydrogen.
2
HO OH H



(1.15)
Các phân tử nước hấp thụ không đủ năng lượng để mất electron nhưng đạt trạng thái kích thích
cũng có thể tách thành gốc hydroxyl và một nguyên tử hydro:
 
2
H O excited OH H

(1.16)
Phương trình tổng quát:



2
PHPHH



(1.19)
P là gốc protein.
Những gốc tự do có hoạt tính hóa học rất mạnh, chúng tác dụng với chính nó hay các hợp chất
hóa học khác ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào của sinh vật sống, ví dụ tác dụng của protein thành protein
thứ cấp.

22
OH PH PH H O



(1.20)
Cũng có thể tương tác với aromatic protein của những amino acid tạo những gốc tự do khác
nhau như:
22
OH PH HO PH

(1.21)
Cấu hình phân tử của gốc tự do ban đầu phụ thuộc vào cấu hình gốc của phân tử, thành phần bị
tách khỏi khi gốc tự do được hình thành phụ thuộc vào vị trí của các liên kết yếu nhất : C-H ; C-C.

(1.25)
Không tỉ lệ:

RH RH HR HR


(1.26)
Do tương tác với những phân tử hòa tan có tính hoạt động như nhóm sulfhydryl (-SH),
glutathione (GSH )

2
RHGSH RH GS

(1.27)

GS GS GSSG


(1.28)
Tương tác với ascorbute trong vitamin C

OORH AH HOORH A

 

(1.29)
Một cơ thể sống là một thể thống nhất có khả năng tự điều khiển các hoạt động và bảo vệ đối
với các tác nhân gây hại bên ngoài, chúng có khả năng tự phục hồi khi bị tổn thương. Khi tác nhân gây
hại đủ lớn, ngoài khả năng tự phục hồi của một cơ thể sống thì nó sẽ chết đi. Đây là cơ sở c
ủa việc điều

của mình qua vật chất, hạt tích điện có nhiều lần va chạm và có thể tạo ra rất nhiều cặp ion. Vì v
ậy
năng lượng của hạt tích điện giảm dần trên quỹ đạo. Ở cuối quỹ đạo, các hạt tích điện không còn đủ
lớn để ion hóa vật chất, sẽ liên kết với các ion trái dấu để trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa về
điện hoặc tồn tại tự do ở trạng thái chuyển động nhiệt.
Như vậy dọc theo quỹ đạo các hạt tích
điện xuất hiện nhiều cặp ion. Các ion này không tồn tại
lâu mà gây nên các phản ứng hóa học tiếp theo hoặc kết hợp với nhau để thành những phân tử trung
hòa về điện. Để biểu diễn độ lớn của khả năng ion hóa người ta dùng khái niệm độ truyền năng lượng
tuyến tính LET (Linear Energy Transfer ).
Đối với tia X và tia gamma quá trình tương tác không gây ra sự ion hóa trực tiếp như trên.
Trong các hiệu ứng quang điện và tạ
o cặp, các electron bị bứt ra sẽ gây ion hóa môi trường, đó là quá
trình ion hóa gián tiếp.
Sự kích thích và ion hóa nguyên tử hay phân tử nêu trên làm thay đổi tính chất hóa học hay sinh
học của các phân tử sinh học. Có hai cơ chế tác dụng là tác dụng trực tiếp và tác dụng gián tiếp.
1.4.1.2.Tác dụng trực tiếp của bức xạ lên các phân tử sinh học
Năng lượng bức xạ được truyền cho các phân tử sinh học mà chủ yếu là đại phân tử hữu cơ.
Năng lượng đó gây các tổn thương về cấu trúc, chức năng và tạo tiền đề cho các tổn thương tiếp theo.
Như vây bức xạ có thể tách các nhóm chức hóa học quan trọng ra khỏi các cấu trúc không gian của
chúng và tạo các phân tử mới từ phân tử bình thường ban đầu. Sự biến đổ
i trong cấu trúc của các đại
phân tử sinh học sẽ ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng hóa sinh, các hoạt động chức năng của chúng.
Tiếp theo là các phản ứng hóa học có thể xảy ra giữa các phân tử bị tổn thương hoặc bị kích thích tạo
ra các phân tử mới và lạ đối với cơ quan sinh học, đa số là chất độc, có hại. Đó là tính chất gây độc tố
trong tác d
ụng sinh học của bức xạ ion hóa. 1.4.1.3.Tác dụng gián tiếp của tia bức xạ lên các phân tử sinh học

+
+ OH
*
(1.31)
e + H
2
O → (H
2
O)
-
→H
*
+ (OH)
-

(H
2
O)
-
, (H
2
O)
+
, H
+
, (OH)
-
là các ion , còn H
*
, (OH)

là một chất oxy hóa mạnh, rất có hại đối với phân tử hữu cơ. Trong
thực tế lượng H
2
O
2
có thể sản sinh nhiều khi trong môi trường có nhiều oxy.
Tác dụng gián tiếp còn xuất hiện do sự hình thành các nhóm nguyên tử hoạt tính, gọi là các gốc
tự do. Các gốc tự do cũng dễ gây nên các phân tử hữu cơ RH và tạo ra thêm các phân tử R
*
mới bị kích
thích theo kiểu dây chuyền, tức là bản thân phản ứng của R
*
lên oxy tạo ra các R
*
mới :
R
*
+ O
2
→ RO
2
(1.35)
RO
2
+ RH → ROOH + R
*
(1.36)
Do đó tác dụng lan xa và kéo dài sau chiếu xạ.
bao quanh gọi là bào tương (cytoplasma), trong bào tương có các thành phần của tế bào như protein,
ribosome, v.v.. Bọc quanh bào tương là một màng gọi là màng tế bào (membrane). Mỗi bộ phận thực
hiện những chức năng riêng rẽ.

Hình 1.5.Cấu tạo cơ bản của tế bào
Màng tế bào làm nhiệm vụ trao đổi chất với môi trường ngoài. Bào tương là nơi xảy ra các phản
ứng hóa học, bẻ gãy các phân tử phức tạp thành các phân tử đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra (dị
hóa: catabolism), tổng hợp các phân tử cần thiết cho tế bào (anabolism). Còn nhân là nơi điều khiển
quá trình tổng hợp đó. Trong nhân có ADN (deoxyribonucleic acid) là một đại phân tử hữu cơ chứa
các thông tin quan trọng để thực hiện sự tổng hợp các chất.

Hình 1.6.Mô hình cấu tạo của phân tử ADN
Các tế bào có thời gian sống nhất định. Các tế bào khác nhau có thời gian sống khác nhau. Các
tế bào cũng có khả năng phân chia để tạo thành tế bào mới. Đó là cơ chế để duy trì sự tồn t
ại và phát
triển của cơ thể người. ADN chứa các thông tin cần thiết để điều khiển việc phân chia tế bào. Thông
thường, những tác dụng sinh học của bức xạ lên phân tử là do sự phá hỏng ADN của tế bào. Sau đây
chúng ta sẽ xem xét chuỗi quá trình từ lúc bức xạ bắt đầu đi vào cơ thể cho đến khi xuất hiện những
hiệu ứng quan sát được về mặt sinh học và xem xét nhữ
ng yếu tố ảnh hưởng đến các hiệu ứng này.
1.4.2.2.Sự tổn thương tế bào và việc sửa chữa
Sự tổn thương tế bào do bức xạ chủ yếu do các hiệu ứng trên ADN và có thể gồm ba hiệu ứng
chính như sau:
- Tế bào có thể chết.

nên bệnh đục thủy tinh thể, gi
ảm số bạch cầu, bệnh ban sốt đỏ, v.v. Khi đó chức năng chung của cơ thể
cũng thay đổi, xuất hiện các triệu chứng như: nôn mửa, chảy máu, hay co giật. Các bệnh ung thư có thể
xuất hiện nhiều năm sau đó.
Các hiệu ứng do bức xạ có thể phân thành hai loại, hiệu ứng tất nhiên và hiệu ứng ngẫu nhiên.
1.4.3.1.Các hiệu ứng tất nhiên (deterministic effect)
Kết qu
ả của sự tổn thương tế bào là sự chết tế bào. Nếu chỉ có một số tế bào bị tác dụng thì
trong cơ thể còn nhiều tế bào và những tế bào mới sẽ thay thế các tế bào bị chết. Như vậy, đối với các
liều chiếu thấp thì không có hiệu ứng đáng kể. Tuy nhiên, khi tăng liều chiếu đến một giá trị liều chiếu
nào đó, một s
ố đủ lớn các tế bào bị chết và ảnh hưởng đến sự hoạt động của cơ quan cơ thể. Khi số
lượng các tế bào bị tác dụng càng lớn thì sự mất chức năng của cơ quan càng nghiêm trọng. Hiệu ứng
loại này được gọi là hiệu ứng tất nhiên và có liều chiếu ngưỡng. Liều chiếu ngưỡng là liều chiếu mà
dưới nó không có hiệu ứng xảy ra, trên li
ều chiếu ngưỡng hiệu ứng càng nguy hiểm khi liều chiếu càng
lớn.
Hiệu ứng tất nhiên đối với mỗi người phụ thuộc vào các yếu tố sinh học, như tuổi và sức khỏe,
các yếu tố hóa học như lượng oxygen trong mô. Mỗi quần thể người có một mức nhạy cảm bức xạ.
Liều ngưỡng thấp đối với quần thể người nhạ
y cảm cao đối với bức xạ và liều ngưỡng cao đối với quần
thể người nhạy cảm ít đối với bức xạ.
Hiệu ứng tất nhiên có ý nghĩa quan trọng đối với chiếu xạ cấp, tức là chiếu một liều xạ lớn trong
khoảng thời gian ngắn. Khi đó, một lượng bức xạ lớn làm hư hỏng các cơ quan cơ thể làm cho chúng
ng
ừng hoạt động và gây tử vong. Với liều cấp lớn, hiệu ứng tất nhiên làm người chết trong vòng vài
ngày hay vài tuần, gọi là hiệu ứng sớm. Một số hiệu ứng xảy ra muộn vài năm đến vài chục năm kể từ
lúc chiếu xạ, đó là các hiệu ứng muộn. Chẳng hạn bệnh đục thủy tinh thể thuộc hiệu ứng muộn vì nó
xảy ra sau một vài năm.
1.4.3.2.Các hiệu ứng ngẫu nhiên (Stochacstic effect)


dQ
X
dm

(1.37)
Trong đó
dQ
tổng điện tích của các ion cùng dấu được tạo ra (trực tiếp hay gián tiếp) trong một
thể tích không khí có khối lượng
dm
bởi tia X hay tia gamma khi tất cả các electron được giải phóng
hoàn toàn bị hấp thụ trong khối lượng không khí đó.
Do những khó khăn về thực nghiệm nên khi đo liều chiếu, định nghĩa này chỉ dùng được cho
photon có năng lượng dưới 3MeV.
Đối với liều chiếu, môi trường được xem xét chỉ là không khí và bức xạ chỉ là photon có năng
lượng dưới 3MeV.
Đơn vị chuẩn của liều chiếu trong hệ SI là Culông/kilogam(C/kg). Ngoài ra người ta cũng
thường dùng đơn vị Rơnghen ( ký hiệu là R ), giữa hai đơn vị này có quan hệ như sau:
1R = 2,58.10
-4
C/kg
1C/kg = 3876 R.
Do điện tích của mỗi cặp ion là e = 1,6.10
-19
C, một liều chiếu có giá trị bằng 1C/kg sẽ tạo ra
trong không khí 1(C/kg)/1,6.10
-19
(C) = 6,25.10
18

(1.38)
Định nghĩa trên có thể áp dụng cho mọi loại vật chất hấp thụ và mọi loại tia bức xạ có năng
lượng tùy ý.
Khả năng hấp thụ năng lượng phụ thuộc loại vật chất được chiếu. Với cùng một liều chiếu, các
loại vật liệu khác nhau sẽ hấp thụ những lượng năng lượng khác nhau. Do đó khi đưa ra liều hấp thụ
bao giờ người ta cũng phải cho biết loại vật chất đã hấp thụ lượng năng lượng đó.
Đơn vị của liều hấp thụ trong hệ SI là Gray (Gy):
1Gray (Gy) = 1J/kg.
Trong thực tế, người ta còn sử dụng đơn vị rad (radiation absorbed dose):
1 rad = 10
-2
Gy
1Gy = 100 rad .
Suất liều hấp thụ là liều lượng hấp thụ trong một đơn vị thời gian. Đơn vị của nó là Gray/giây
(Gy/s) và rad/s.
1.5.3.Liều tương đương và suất liều tương đương
Về phương diện sinh học, người ta thấy rằng các loại bức xạ khác nhau, dù được hấp thụ cùng
một liều như nhau trong mô, cũng có các tác dụng khác nhau. Trong an toàn phóng xạ, ngoài liều hấp
thụ, người ta còn dùng mộ
t đại lượng khác gọi là liều tương đương. Đó là tích số giữa liều hấp thụ
trung bình trong một mô hay một cơ quan và một hệ số đặc trưng cho loại bức xạ trong việc gây nên
tác dụng sinh học.
Theo định nghĩa, liều tương đương H (equivalent dose ) gây bởi một loại bức xạ lên cơ thể sống
là đại lượng để đánh giá mức độ nguy hiểm của các loại bức xạ, bằng tích số giữa liều hấp thụ D trong
mô và một hệ số đặc trưng cho loại bức xạ đó, hệ số này không có đơn vị và được gọi là hệ số chất
lượ
ng, ký hiệu là W
R

H = W

là liều tương đương nhận được ở mô T và W
T
là hệ số trọng số mô đặc trưng cho
cơ quan (mô ) đó.
Liều hiệu dụng cũng như liều tương đương có cùng thứ nguyên như liều hấp thụ (năng lượng/
khối lượng), nhưng người ta dùng đơn vị Sievert để tránh nhầm lẫn.

1.6.Các ứng dụng chiếu xạ theo mức độ liều chiếu
   
4,12

1.6.1.Xử lí bức xạ thực phẩm
Xử lí bức xạ đối với thực phẩm được áp dụng chủ yếu để làm ngưng hoặc làm chậm sự phát
triển của rau củ, cải thiện chất lượng của thực phẩm, diệt sâu bọ, khử trùng và tiệt trùng.
Theo liều lượng, người ta chia quá trình xử lí thực phẩm làm ba loại:
- Liều thấp (dưới 1 kGy): Sử dụng
để hạn chế sự phát triển của rau, củ làm chậm quá trình chín
của hoa quả và diệt côn trùng.
- Liều trung bình (từ 1-10 kGy): Dùng để kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm, giảm sự
lây nhiễm của vi sinh vật, cải thiện một số tính chất công nghệ.
- Liều cao (từ 10-60 kGy): Dùng để tiệt trùng, diệt virut, xử lí đồ hộp.
Cũng theo liều,người ta phân biệt một số quá trình với các thuật ngữ mới:
- Radurization : Xử lí ở liều 2 – 6 kGy, trong đó các vi khuẩn giảm một cách đáng kể, nhưng
không tiêu diệt hoàn toàn. Quá trình này tăng khả năng bảo quản lên từ 3-5 lần ở nhiệt độ thấp (0
0
-
5
0
C).
- Radicidation : Liều tương tự như trong radurization nhưng chỉ diệt một số loại vi khuẩn gây

là giá trị liều làm chết 90%
lượng vi trùng hoặc liều tại đó 10% vi trùng còn sống sót. Liều tiệt trùng được coi là 25 kGy, nhưng ở
các nước Đông Âu liều tiệt trùng được coi là từ 35-50 kGy, phụ thuộc vào mức độ nhiễm khuẩn ban
đầu.
Các nghiên cứu cho thấy đa số các polyme dùng làm dụng cụ y tế hầu như không biến đổi tính
chất ở liều tiệt trùng như polyetylen, polypropilen, polyamit, cao su,silicon...Chỉ có polyaxetan và
polytetrafluoetylen là bị phá hủy mạnh ở
liều 25 kGy.
Một trong những yêu cầu khi khử trùng là tính đồng đều. Cần phải đảm bảo để liều cực tiểu D
min

= 25 kGy.
Tính ưu việt của khử trùng bức xạ dụng cụ y tế
+ Tiêu tốn năng lượng thấp hơn so với xử lí nhiệt.
+ Xử lí được các vật liệu dễ bị biến dạng do nhiệt.
+ Xử lí được dụng cụ trong bao bì kín.
+ Không tạo ra độc chất như xử lí hóa nhiệt.
+ Dễ điều khiển.
+ Xử lí liên tục và dễ tự động hóa.
1.6.3. Làm sạch khói nhà máy bằng công nghệ bức xạ
Ô nhiễm môi trường là vấn đề toàn cầu. Sự phát tán các chất SO
2
và NO
x
vào khí quyển từ các
nhà máy than và dầu, các nhà máy công nghiệp, là một trong những nguồn ô nhiễm chủ yếu. Các chất
gây ô nhiễm này tạo ra các trận mưa axit và làm tăng hiệu ứng nhà kính với sự nóng dần lên của khí
quyển Trái đất.
- Kỹ thuật xử lý bằng electron là một kĩ thuật mới, tách đồng thời các chất nói trên từ khói thải,
đã được nghiên cứu ở một số nước và hiện có một số thi

2
O H, O, HO


SO
2
H
2
SO
4
(1.42)
NH
3
H
2
SO
4 (NH4)
2
SO4 (1.43)
và 80% khí NO
x
ra khỏi khói thải.
Có thể kết hợp việc xử lý CO
2
với SO
2
và NO
x
bằng cách phun hỗn hợp Ca(OH)
2
để tạo thành
cacbonat canxi.
- Tính ưu việt của quy trình công nghệ:
+ Đây là quy trình duy nhất tách đồng thời SO
2
và NO
x

+ Sản phẩm thu được làm phân bón.
+ Quy trình không đòi hỏi nhiều nước
+ Đáp ứng yêu cầu và tách SO
2
và NO
x
1.6.4.Xử lý bức xạ nguồn nước thải
Các nghiên cứu và công nghệ xử lý nước thải được tiến hành theo các bước xử lý sau đây: 1)Xử
lý bức xạ các nguồn nước tự nhiên; 2) Làm sạch bằng bức xạ các nguồn nước thải công nghiệp; 3) Xử
lý bức xạ các chất lắng đọng của nước thải. Quá trình xử lý nước thải được tiến hành đồng thời với quá
trình khử

học.
- Nội dung của phương pháp: dựa trên phản ứng dây chuyền ở pha lỏng được khơi mào bằng
bức xạ gamma
RH + SO
2
+ Cl
2
RSO
2
Cl +HCl (1.45)
Cơ chế của quy trình bao gồm các phản ứng sau:
* R + SO
2
→ RSO
2
(1.46)
R + Cl
2
→ RCl + Cl (1.47)
RSO
2
+ Cl → RSO
2
Cl (1.48)
* RH + Cl → R + HCl (1.49)
Cl + Cl → Cl
2
(1.50)
RSO
2

Nguyên lý: Lưu hóa hay khâu mạch.
Quy trình: Việc chế tạo các sản phẩm này bao gồm các công đoạn sau:
+ Chuẩn bị phối liệu ban
đầu gồm từ hỗn hợp cao su và một số phụ gia
+ Trộn phối liệu ở nhệt độ
0
50
C

+ Tạo băng cao su nguyên liệu trên đế polyetylen và cuộn thành bánh đường kính 12-15cm .
+ Lưu hóa bức xạ bằng nguồn
60
Co
+ Đóng gói sản phẩm trong gói polyetylen.
Để chế tạo các băng ta lấy hỗn hợp cao su polygetepolyxyloxan có chứa bo. Nguyên liệu này
có khả năng tự bám dính và hấp thụ nhiệt độ phòng. Tính tự bám dính có được nhờ nhóm B-O trong
mạch polyme.
Liều chiếu: từ 100-130kGy, suất liều 7,9 kGy/h.
Thiết bị: Máy gia tốc hoặc nguồn
60
Co.
- Chế tạo vải thủy tinh cao su.
Nguyên lý: lưu hóa cao su.
Quy trình chuẩn bị nguyên liệu:
+ Tấm vải thủy tinh bằng dung dịch polyxyloxan.
+ Phủ một lớp hỗn hợp mủ cao su.
+ Dùng rulô phủ tiếp một lớp màng mỏng polyetylen giữa lớp thứ nhất và lớp thứ hai.
Chiếu bức xạ electron: trên băng chuyển động liên tục. Liều hấp thụ 50-70kGy. Cũng có thể
dùng bức xạ gamma của nguồ
n

Các vật liệu xử lí bằng bức xạ có độ bền cơ, nhiệt cao, tính cách điện được c
ải thiện đặc biệt ở
nhiệt độ cao.
- Các loại polyme thường dùng làm lớp cách điện được xử lí bằng bức xạ là polyetylen (- CH
2
–
CH
2
-), polyvinylclorua (- CH
2
: CHCl -).
- Nguồn bức xạ để khâu mạch : máy gia tốc electron công suất 100-150 kW. Ngoài ra còn sử
dụng các bức xạ hãm.
- Quá trình chiếu : Liên tục
- Liều hấp thụ : 200 – 400 kGy. Dùng chất tăng nhạy có thể giảm liều xuống 100 – 200 kGy.
- Bề dày tối ưu d đối với e : Tùy theo bề dày của cáp, người ta sử dụng năng lượng của electron
sao cho thích hợp.
1.6.7.2.Chế tạo ống và màng co nhiệt
- Các sản phẩm thường gặp: phim, ống, băng, túi, các loại bao bì …, các sản phẩm thường được
sử dụng trong ngành điện kỹ thuật, công nghệ thực phẩm, đóng tàu, chế tạo máy, công nghiệp điện tử
và một số l
ĩnh vực khác.
- Các polyme thường dùng: polyetylen, polyvinylclorua, polyviniliđenflorid..
- Các nguồn bức xạ: máy gia tốc electron 1-3 MeV. Trường hợp đối với màng mỏng, có thể sử
dụng năng lượng thấp hơn 0,5–1 MeV. Ngoài ra có thể dùng bức xạ gamma của nguồn
60
Co.
- Kích thước co của sản phẩm có thể tới 15 – 20%
1.6.7.3.Chế tạo polyetylen xốp bằng bức xạ
- Nguyên lí: dựa trên quá trình khâu mạch.